шарнирный узел зубчатого шпинделя

Формула изобретения

Шарнирный узел зубчатого шпинделя, содержащий связанные между собой зубчатым соединением зубчатые обойму и втулку с закрепленными на ней вкладышами, установленную на концевой шейке рабочего валка, поверхность которой ограничена симметрично расположенными относительно продольной оси валка цилиндрическими участками, плоскими лысками и свободной торцевой плоскостью, отличающийся тем, что он снабжен промежуточным стаканом, который расположен внутри зубчатой втулки между поверхностью ее отверстия и наружной поверхностью концевой шейки рабочего валка и выполнен с буртом на свободной открытой его стороне, днищем на противоположном конце и связывающими их цилиндрическими стенками, охватывающими только цилиндрические участки шейки валка и вскрытыми в зоне плоских лысок, контактирующих с вкладышами, и стопором, связывающим бурт стакана с концевым участком зубчатой втулки, а днище стакана связано со свободной торцевой плоскостью шейки валка крепежным элементом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к прокатному оборудованию, а точнее к конструкции зубчатых шпинделей привода рабочих валков сортовых и проволочных станов.

Известна конструкция шарнирного узла зубчатого шпинделя, в котором шарнирный узел, насаживаемый на конец рабочего валка, имеет вкладыши с внешними плоскими поверхностями, контактирующие с ответными плоскими лысками шейки рабочего валка. При этом цилиндрические участки шейки рабочего валка непосредственно контактируют с цилиндрическими поверхностями втулки шарнирного узла.

Недостатком этой конструкции является незащищенность как поверхности шейки рабочего валка, так и отверстия втулки шарнирного узла от схватывания, последующего повреждения и ускоренного износа с увеличением зазоров между ними, а также уменьшение долговечности зубчатого шпинделя, необходимость частой замены из-за износа шейки дорогостоящих рабочих валков.

Это приводит к потерям времени на обслуживание и ремонт, к увеличенным расходам на обслуживание, повышению стоимости продукции.

Из известных шарнирных узлов зубчатых шпинделей наиболее близким к изобретению по технической сущности является шарнирный узел зубчатого шпинделя, который содержит зубчатые обоймы с внутренними зубьями, связанные с наружными зубьями установленных в зубчатых обоймах втулок с зафиксированными на них вкладышами, узлы уплотнения и сферический упор, ограничивающий взаимное их осевое перемещение. Зубчатая обойма со стороны рабочего валка снабжена плоскими вкладышами, контактирующими с плоскими лысками концевой шейки рабочего валка, поверхность которой ограничена как указанными лысками, симметрично расположенными относительно продольной оси валка, так и цилиндрическими участками, связывающими между собой эти плоские лыски, а также свободной торцовой поверхностью.

Недостатками данного решения являются:

1. Отсутствие защиты цилиндрических участков шейки рабочего валка и зубчатой втулки от взаимного быстрого износа (вплоть до заедания и схватывания), что уменьшает срок службы шарнира и рабочих валков.

2. Невозможность повторного использования рабочего валка и зубчатой втулки шпинделя путем их совместной подгонки по месту из-за возникновения значительных зазоров при износе контактирующих цилиндрических поверхностей.

3. Установка кинематических центров зубчатых шпинделей между зонами концов соединяемых валов, поскольку такое расположение шарниров (между концами соединяемых валов) ухудшает эксплуатационные качества шпинделей, так как угол перекоса, динамические нагрузки, нагрузки на подшипниковые опоры рабочей и шестеренной клетей увеличиваются, а ресурс уменьшается.

Шарнирные узлы приведенных конструкций монтируются с непосредственной насадкой цилиндрических поверхностей их втулок на шейки рабочих валков, в результате чего рабочие валки и втулки быстро выходят из строя из-за интенсивного их износа, ремонт оборудования и его демонтаж затруднены, возрастают динамические нагрузки, долговечность уменьшается.

Задачей изобретения является создание шарнирного узла зубчатого шпинделя, позволяющего уменьшить динамические нагрузки, улучшающего ремонтопригодность оборудования и увеличивающего сроки службы привода в целом, собственно зубчатого шарнира и дорогостоящих рабочих валков.

Поставленная задача решена тем, что шарнирный узел зубчатого шпинделя, содержащий связанные между собой зубчатым соединением зубчатые обойму и втулку с закрепленными на ней вкладышами, установленную на концевой шейке рабочего валка, поверхность которой ограничена симметрично расположенными относительно продольной оси валка цилиндрическими участками, плоскими лысками и свободной торцовой плоскостью, согласно изобретению снабжен промежуточным стаканом, который расположен внутри зубчатой втулки между поверхностью ее отверстия и наружной поверхностью концевой шейки рабочего валка и выполнен с буртом на свободной открытой его стороне, днищем на противоположном конце и связывающими их цилиндрическими стенками, охватывающими только цилиндрические участки шейки валка и вскрытыми в зоне плоских лысок, контактирующих с закрепленными на втулке вкладышами, и стопором, связывающим бурт стакана с концевым участком зубчатой втулки, а днище стакана связано со свободной торцовой плоскостью шейки валка крепежным элементом.

Такое конструктивное выполнение шарнирного узла зубчатого шпинделя позволит уменьшить динамические нагрузки в зубчатом шпинделе, улучшить ремонтопригодность и увеличить срок службы.

Это достигается тем, что значительные зазоры, возникающие при износе контактирующих цилиндрических поверхностей рабочего валка и зубчатой втулки шарнирного узла компенсируются установкой промежуточного стакана, а при износе контактирующих цилиндрических поверхностей втулки и шейки рабочего валка возможна установка нового промежуточного стакана с размерами "по месту".

Кроме того, согласно изобретению зубчатая втулка, установленная непосредственно на шейке валка, в приводах с телескопичностью в шестеренной клети может быть зафиксирована от осевого смещения на нем, что позволит применить эту шарнирную головку не только в конструкциях, где зоны узла телескопичности совпадают с кинематическими центрами зубьев, но и в приводах с телескопическим соединением, расположенным внутри шестеренной клети (редуктора). Это увеличивает расстояние между кинематическими центрами шпинделя, уменьшает угол перекоса в каждом шарнире и нагрузки в зубчатом соединении, что дает возможность дополнительно увеличить срок службы всех узлов агрегата, в котором установлена шарнирная головка.

На фиг. 1 изображен шарнирный узел зубчатого шпинделя в разрезе; на фиг. 2 промежуточный стакан шарнирного узла в разрезе; на фиг. 3 то же, вид сверху; на фиг. 4 разрез Б-Б на фиг. 2.

Шарнирный узел зубчатого шпинделя состоит из связанных между собой зубчатым соединением зубчатой обоймы 1 и втулки 2 с закрепленными на ней вкладышами 3, установленной на концевой шейке (показано тонко) рабочего валка, поверхность которой ограничена симметрично расположенными относительно продольной оси А-А валка цилиндрическими участками 4, плоскими лысками 5 и свободной торцовой плоскостью 6, промежуточного стакана 7, который расположен внутри зубчатой втулки 2 между поверхностью ее отверстия и наружной поверхностью концевой шейки рабочего валка и выполнен с буртом 8 на свободной открытой его стороне, днищем 9 на противоположном конце и связывающими их цилиндрическими стенками 10, охватывающими только цилиндрические участки 4 шейки валка и вскрытыми в зоне 11 плоских лысок 5, контактирующих с закрепленными на втулке 2 вкладышами 3. При этом зубчатая втулка 2 своим концевым участком 12 связана с буртом 8 промежуточного стакана 7 стопором 13, а днища 9 промежуточного стакана 7 связано со свободной торцовой плоскостью 6 шейки валка крепежным элементом 14. Стопор 13 имеет гладкую часть 15, которой он размещается в проточке 16 бурта 8 стакана 7 и фиксируется от самоотвинчивания (проволокой и т. п. образом).

Устройство работает следующим образом.

При передаче крутящего момента зубчатое соединение обоймы 1, связанной с зубчатой втулкой 2, передает усилие от этого крутящего момента втулке 2, которая через закрепленные на ней вкладыши 3 и плоские лыски 5 шейки рабочего валка передает его на рабочий валок. При этом цилиндрические участки 4 рабочего валка контактируют с цилиндрическими стенками 10 промежуточного стакана 7, не затрагивая стенок, вскрытых в зоне 11 стакана 7. От осевого сдвига под влиянием усилий, направленных вдоль продольной оси А-А рабочего валка и возникающих в шарнире зубчатого шпинделя при передаче крутящего момента, стакан удерживается крепежным элементом 14, связывающим днище 9 стакана 7 со свободной торцовой плоскостью 6 шейки рабочего валка, а зубчатая втулка 2 (и весь шарнир зубчатого шпинделя) стопором 13, установленным в концевом участке 12 зубчатой втулки 2 и входящим гладкой своей частью 15 в проточку 16 бурта 8 стакана 7.

При ремонтах или перевалках освобождается стопор 13 выведением его гладкой части 15 из проточки 16 бурта 8 стакана 7. Таким образом, втулка 2 шарнира вместе с обоймой 1 получает возможность осевого сдвига до полного выхода из соединения с концевой шейкой рабочего валка. При необходимости съема (замены) стакана 7 с концевой шейки рабочего валка вывертывается крепежный элемент 14 из концевой шейки рабочего валка, днище 9 стакана 7 освобождается от связи с рабочим валком и стакан 7 может быть снят с рабочего валка. Сборка стакана 7 с шейкой рабочего валка и соединение стакана 7 через бурт 8 с втулкой 2 через ее концевой участок 12 выполняются в обратном порядке.

Предложенный шарнирный узел зубчатого шпинделя по сравнению с известными позволит уменьшить динамические нагрузки при одновременном уменьшении расхода рабочих валков и простоев оборудования на его ремонт за счет компенсации зазоров, возникающих при износе контактирующих поверхностей рабочего валка и втулки путем использования промежуточного стакана с соответствующими размерами, уточненными по "месту".