RU216211U1 - Rolling Mill Spindle Hinge - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области обработки металлов давлением, а точнее к прокатному оборудованию, и может быть наиболее эффективно использована в приводах вращения рабочих валков клетей прокатных станов, при передаче широкого диапазона крутящих моментов при значительных углах перекоса в шарнирах универсальных шпинделей. Шарнир шпинделя прокатного стана содержит муфту шпиндельную, выполненную в виде обоймы 1 с расточками, сферическую головку 2 с углублениями 3, установленную на валу шпинделя, элементы качения 4, размещенные между поверхностями углублений 3 сферической головки 2 и средствами 5 для поджатия элементов качения к рабочим поверхностям шарнира, жестко установленными в сквозных ступенчатых расточках обоймы 1, содержащие цилиндрическую опорную втулку 6 с внутренней резьбой и кольцевыми заплечиками 7, подвижную цилиндрическую опору - ползун 8 с наружной резьбой и внутренним резьбовым отверстием, винтовой шток 9, имеющий уплотнение 10 на своем торце, пяту 11, с установленным в одной из ее проточек уплотнением 12, контактирующую с ползуном 8, средства 13 от самоотвинчивания. Во втулках 6 посредством резьбы установлены ползуны 8, контактирующие через прослойку 14 из амортизационной жидкости с пятой 11, имеющую наружную вогнутую сферическую поверхность, в контакте с которой установлены элементы качения 4. Средства 5 для поджатия элементов качения к рабочим поверхностям шарнира связаны со средствами 13 от самоотвинчивания. Задачей, решаемой данной полезной моделью, является повышение долговечности шарнира шпинделя прокатного стана для снижения непроизводительных простоев прокатного оборудования. 3 ил.

The utility model relates to the field of metal forming, and more specifically to rolling equipment, and can be most effectively used in drives for rotating work rolls of rolling mill stands, when transmitting a wide range of torques at significant misalignment angles in universal spindle joints. The rolling mill spindle hinge contains a spindle coupling made in the form of a cage 1 with bores, a spherical head 2 with recesses 3 mounted on the spindle shaft, rolling elements 4 placed between the surfaces of the recesses 3 of the spherical head 2 and means 5 for preloading the rolling elements to the working surfaces hinge, rigidly installed in the through stepped bores of the cage 1, containing a cylindrical support sleeve 6 with an internal thread and annular shoulders 7, a movable cylindrical support - a slider 8 with an external thread and an internal threaded hole, a screw rod 9 having a seal 10 at its end, a heel 11, with a seal 12 installed in one of its grooves, in contact with the slider 8, means 13 from self-unscrewing. In the bushings 6, by means of a thread, sliders 8 are installed, contacting through a layer 14 of damping fluid with the heel 11, which has an outer concave spherical surface, in contact with which the rolling elements 4 are installed. Means 5 for preloading the rolling elements to the working surfaces of the hinge are connected with means 13 from self-unscrewing. The problem solved by this utility model is to increase the durability of the rolling mill spindle hinge to reduce unproductive downtime of rolling equipment. 3 ill.

Description

Полезная модель относится к области обработки металлов давлением, а точнее к прокатному оборудованию, и может быть наиболее эффективно использована в приводах вращения рабочих валков клетей прокатных станов, при передаче широкого диапазона крутящих моментов при значительных углах перекоса в шарнирах универсальных шпинделей.The utility model relates to the field of metal forming, and more specifically to rolling equipment, and can be most effectively used in drives for rotating work rolls of rolling mill stands, when transmitting a wide range of torques at significant misalignment angles in universal spindle joints.

Из предшествующего уровня техники известен универсальный шарнир шпинделя, представленный в А.С. СССР №1045966, по кл. В21В 35/14, заявл. 07.06.1982 г., опубл. 07.10.1983г., содержащий ведущее и ведомое звено в виде обоймы с размещенной в ней сферической головкой вала шпинделя, соединительные элементы качения, например, шары, средство для поджатия соединительных элементов к рабочим поверхностям обоймы в виде подвижных опор и упругих элементов, размещенных в гнездах ступенчатой формы, выполненных в сферической головке вала.From the prior art, a universal spindle joint is known, presented in A.S. USSR No. 1045966, class. B21B 35/14, Appl. 06/07/1982, publ. 10/07/1983, containing a driving and driven link in the form of a cage with a spherical head of the spindle shaft placed in it, rolling connecting elements, for example, balls, a means for preloading the connecting elements to the working surfaces of the cage in the form of movable supports and elastic elements placed in nests stepped shape, made in a spherical shaft head.

Недостатком данной конструкции универсального шарнира является низкая нагрузочная способность при использовании в приводах вращения рабочих валков прокатных станов. Указанный недостаток объясняется тем, что при наличии значительного передаваемого момента под воздействием радиальной составляющей контактного усилия между обоймой, шаром и подвижной опорой, последняя начнет перемещаться к центру шарнира, деформируя при этом упругий элемент, вследствие чего значительно уменьшаются контактные площадки и резко возрастают контактные напряжения на сопрягаемых поверхностях обоймы, соединительного элемента, например, шара и подвижной опоры. Чтобы эти контактные напряжения не вышли за пределы допустимых, необходимо снизить нагрузочную способность шарнира, уменьшив передаваемый шарниром крутящий момент, либо увеличить физические размеры сопрягаемых деталей шарнира. Увеличение физических размеров сопрягаемых деталей приведет к увеличению поперечных габаритов (диаметра) шарнира, что недопустимо при использовании данного шарнира в главных приводах рабочих валков, например, станов винтовой прокатки, так как расстояние для размещения шарнира строго регламентировано поперечными размерами проката и рабочего валка.The disadvantage of this design of the universal joint is the low load capacity when used in rotation drives of the work rolls of rolling mills. This disadvantage is explained by the fact that if there is a significant transmitted moment under the influence of the radial component of the contact force between the cage, the ball and the movable support, the latter will begin to move towards the center of the hinge, deforming the elastic element, as a result of which the contact pads are significantly reduced and the contact stresses on the mating surfaces of the cage, connecting element, for example, a ball and a movable support. In order for these contact stresses not to go beyond the permissible limits, it is necessary to reduce the load capacity of the hinge by reducing the torque transmitted by the hinge, or to increase the physical dimensions of the mating parts of the hinge. An increase in the physical dimensions of the mating parts will lead to an increase in the transverse dimensions (diameter) of the hinge, which is unacceptable when using this hinge in the main drives of work rolls, for example, screw rolling mills, since the distance for placing the hinge is strictly regulated by the transverse dimensions of the rolled product and the work roll.

При эксплуатации известного шарнира при значительных крутящих моментах происходит резкое повышение контактных напряжений в контактирующих с элементом качения кромках обоймы, подвижной опоры и в поверхности самого шара, и, как результат, их интенсивный износ (разрушение) в этих местах, а, следовательно, снижение долговечности шарнира, частая его замена, что приводит к увеличению непроизводительных простоев прокатного оборудования.During the operation of the known hinge at significant torques, there is a sharp increase in contact stresses in the edges of the cage in contact with the rolling element, the movable support and in the surface of the ball itself, and, as a result, their intense wear (destruction) in these places, and, consequently, a decrease in durability hinge, its frequent replacement, which leads to an increase in unproductive downtime of rolling equipment.

Известен универсальный шарнир, описанный в патенте РФ №2328356, кл. B21B 35/14, заявл. 22.05.2006 г., опубл. 10.07.2008 г., содержащий обойму с расточками, жестко установленные в них цилиндрические опоры с кольцевыми заплечиками, сферическую головку с углублениями, установленную на валу шпинделя, шары, размещенные между цилиндрическими опорами и сферической головкой. Сферическая головка вала контактирует со сферическими кольцами, установленными в соответствующих расточках обоймы. Между кольцевыми заплечиками цилиндрических опор и обоймой размещены сменные кольцевые шайбы.Known universal joint, described in the patent of the Russian Federation No. 2328356, class. B21B 35/14 Appl. May 22, 2006, publ. 07/10/2008, containing a holder with bores, cylindrical bearings with annular shoulders rigidly installed in them, a spherical head with recesses mounted on the spindle shaft, balls placed between the cylindrical bearings and the spherical head. The spherical head of the shaft is in contact with the spherical rings installed in the corresponding bores of the cage. Replaceable annular washers are placed between the annular shoulders of the cylindrical supports and the cage.

Недостатком известной конструкции универсального шарнира является его недостаточная долговечность. Это объясняется тем, что в процессе эксплуатации при значительных крутящих моментах происходит постепенный износ (разрушение) наиболее нагруженных деталей: цилиндрической опоры, шара и сферической головки, в результате чего образуются зазоры между этими деталями, увеличивающие динамические (ударные) нагрузки на шарнир, приводящие к его интенсивному износу и, как следствие, к снижению срока службы шарнира. Для уменьшения зазоров необходима замена кольцевых шайб, которая возможна только при полной разборке шарнира, что требует значительных затрат времени, приводящих к увеличению непроизводительных простоев оборудования.The disadvantage of the known design of the universal joint is its lack of durability. This is explained by the fact that during operation at significant torques, gradual wear (destruction) of the most loaded parts occurs: a cylindrical support, a ball and a spherical head, as a result of which gaps are formed between these parts, increasing the dynamic (shock) loads on the hinge, leading to its intensive wear and, as a result, to a decrease in the service life of the hinge. To reduce the gaps, it is necessary to replace the ring washers, which is possible only when the hinge is completely disassembled, which requires a significant investment of time, leading to an increase in unproductive downtime of the equipment.

Известен универсальный шарнир, описанный в А.С. СССР №1291221, по кл. В21В 35/14, заявл. 11.02.1985 г., опубл. 23.02.1987г., содержащий обойму с пазами (расточками), расположенные в них ползуны, зафиксированные пальцами через упругий элемент в виде втулки, сферическую головку вала шпинделя с углублениями и шары, размещенные между ползунами и сферической головкой и сменные эксцентрики.Known universal joint, described in A.S. USSR No. 1291221, class. B21B 35/14, Appl. February 11, 1985, publ. February 23, 1987, containing a holder with grooves (bores), sliders located in them, fixed with fingers through an elastic element in the form of a sleeve, a spherical head of the spindle shaft with recesses and balls placed between the sliders and the spherical head and replaceable eccentrics.

После отработки заданного ресурса в шарнире в результате износа появляются зазоры, которые компенсируются путем замены эксцентриков без разборки и демонтажа шарнира во время во время планово-профилактического обслуживания оборудования.After working out the specified resource in the hinge as a result of wear, gaps appear, which are compensated by replacing the eccentrics without disassembling and dismantling the hinge during scheduled preventive maintenance of the equipment.

Недостаток известной конструкции универсального шарнира заключается в его низкой нагрузочной способности и недостаточной долговечности. Это объясняется тем, что под действием радиальной составляющей контактного усилия ползуны, подвижно соединенные с обоймой, перемещаются вместе с шарами в направлении от центра шарнира за счет деформации упругих втулок. Указанное явление приводит к резкому уменьшению контактных площадок на перечисленных деталях шарнира и значительному повышению контактных напряжений. Кроме того, при работе прокатного стана, например, в моменты захвата металла рабочими валками, в приводе валков и в шарнире возникают ударные нагрузки, превосходящие по величине устоявшуюся нагрузку. Возникающие при этом напряжения могут превысить допустимые величины, что приводит к интенсивному износу контактирующих деталей шарнира, уменьшающему срок его службы. Следовательно, недостатком данной конструкции универсального шарнира является его недостаточная долговечность.The disadvantage of the known design of the universal joint is its low load capacity and insufficient durability. This is explained by the fact that under the action of the radial component of the contact force, the sliders movably connected to the cage move together with the balls in the direction from the center of the hinge due to the deformation of the elastic bushings. This phenomenon leads to a sharp decrease in the contact areas on the listed parts of the hinge and a significant increase in contact stresses. In addition, during the operation of the rolling mill, for example, at the moments of capture of the metal by the work rolls, shock loads occur in the drive of the rolls and in the hinge, which exceed the settled load in magnitude. The stresses arising in this case can exceed the permissible values, which leads to intensive wear of the contact parts of the hinge, which reduces its service life. Therefore, the disadvantage of this design of the universal joint is its lack of durability.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности, выбранным в качестве прототипа, является шариковый шарнир, описанный в патенте на изобретение РФ №2504446, по кл. В21В 35/14, заявл. 09.01.2013г., опубл. 20.01.2014г.Closest to the proposed technical solution in technical essence, selected as a prototype, is a ball joint described in the patent for the invention of the Russian Federation No. 2504446, class. B21B 35/14, Appl. 01/09/2013, publ. 01/20/2014

Известный шариковый шарнир содержит муфту шпиндельную в виде обоймы с расточками, сферическую головку вала с углублениями, соединительные элементы качения, например, шары, размещенные в пазах сферической головки, средства для поджатия шаров к рабочим поверхностям шарнира, установленные в расточках обоймы, каждое из которых включает в себя опорную втулку с внутренней резьбой, ползун, в виде цилиндрической опоры с буртиком и наружной резьбой, взаимодействующей с внутренней резьбой опорной втулки, пяту, по меньшей мере, с одной кольцевой проточкой, контактирующую с ползуном и имеющую наружную сферическую поверхность для контакта с шаром, средства от самоотвинчивания, связанные со средствами для поджатия шаров к рабочим поверхностям шарнира.The known ball joint contains a spindle coupling in the form of a cage with bores, a spherical shaft head with recesses, rolling elements, for example, balls placed in the grooves of the spherical head, means for pressing the balls to the working surfaces of the hinge, installed in the bores of the cage, each of which includes includes a support sleeve with an internal thread, a slider in the form of a cylindrical support with a shoulder and an external thread interacting with the internal thread of the support sleeve, a heel with at least one annular groove in contact with the slider and having an outer spherical surface for contact with the ball , means of self-unscrewing, associated with means for preloading balls to the working surfaces of the hinge.

В процессе эксплуатации шарнира под действием нагрузок происходит постепенный износ углублений сферической головки, шаров и сферических поверхностей пят, что приводит к появлению зазоров между этими деталями.During the operation of the hinge under the influence of loads, a gradual wear of the recesses of the spherical head, balls and spherical surfaces of the heels occurs, which leads to the appearance of gaps between these parts.

Достоинством данной конструкции шарикового шарнира является возможность устранения зазоров между углублениями сферической головки, шарами и сферическими поверхностями пят, возникающих во время его эксплуатации, без разбора шпинделя во время планово-профилактического обслуживания прокатного оборудования, путем завинчивания ползунов по внутренней резьбе соответствующих втулок, которые в свою очередь перемещают пяты до полного (беззазорного) контакта с шарами и поверхностью углублений сферической головки.The advantage of this design of the ball joint is the ability to eliminate the gaps between the recesses of the spherical head, balls and spherical surfaces of the heels that occur during its operation, without disassembling the spindle during scheduled preventive maintenance of rolling equipment, by screwing the sliders along the internal thread of the corresponding bushings, which in turn in turn, the heels are moved until full (backlash-free) contact with the balls and the surface of the recesses of the spherical head.

Недостатком вышеуказанной конструкции шарикового шарнира является его недостаточная долговечность, обусловленная прогрессирующим износом контактных элементов шарнира (углублений сферической головки, шаров и сферических поверхностей пят), вызванным жесткостью опорной поверхности пят, не позволяющей демпфировать небольшие вибрации и небольшие ударные нагрузки, возникающие в процессе эксплуатации в шарнире, не обеспечивающей постоянное равномерное поджатие контактных элементов шарнира, приводящей к образованию радиальных зазоров в шарнире, которые не устраняются в процессе эксплуатации и, как следствие, под действием динамических нагрузок приводят к прогрессирующему износу контактных элементов шарнира. Недостаточная долговечность шарнира ведет к частой его замене и, соответственно, к увеличению непроизводительных простоев прокатного оборудования.The disadvantage of the above design of the ball joint is its insufficient durability, due to the progressive wear of the contact elements of the hinge (recesses of the spherical head, balls and spherical surfaces of the toes), caused by the rigidity of the bearing surface of the toes, which does not allow damping small vibrations and small shock loads that occur during operation in the hinge , which does not provide a constant uniform preload of the hinge contact elements, leading to the formation of radial gaps in the hinge, which are not eliminated during operation and, as a result, under the action of dynamic loads, lead to progressive wear of the hinge contact elements. Insufficient durability of the hinge leads to its frequent replacement and, accordingly, to an increase in unproductive downtime of rolling equipment.

Задачей, решаемой данной полезной моделью, является повышение долговечности шарнира шпинделя прокатного стана для снижения непроизводительных простоев прокатного оборудования.The problem solved by this utility model is to increase the durability of the rolling mill spindle hinge to reduce unproductive downtime of rolling equipment.

Поставленная задача достигается тем, что в шарнире шпинделя прокатного стана, содержащего муфту шпиндельную в виде обоймы с расточками, сферическую головку вала с углублениями, соединительные элементы качения, например, шары, размещенные в пазах сферической головки, средства для поджатия шаров к рабочим поверхностям шарнира, установленные в расточках обоймы, каждое из которых включает в себя опорную втулку с внутренней резьбой, ползун в виде цилиндрической опоры с буртиком и наружной резьбой, взаимодействующей с внутренней резьбой опорной втулки, пяту, по меньшей мере, с одной с кольцевой проточкой, контактирующую с ползуном и имеющую наружную сферическую поверхность для контакта с шаром, и средства от самоотвинчивания, связанные со средствами для поджатия шаров к рабочим поверхностям шарнира, согласно полезной модели средства для поджатия шаров имеют заполненную амортизационной жидкостью герметичную полость между пятой, снабженной уплотнением, установленным в ее кольцевой проточке, и имеющим отверстие с внутренней резьбой ползуном, и установленным с возможностью перемещения в нем винтовым штоком, имеющим уплотнение на торце.The task is achieved by the fact that in the hinge of the rolling mill spindle, containing a spindle coupling in the form of a cage with bores, a spherical shaft head with recesses, rolling connecting elements, for example, balls placed in the grooves of the spherical head, means for pressing the balls to the working surfaces of the hinge, mounted in the bores of the holder, each of which includes a support sleeve with an internal thread, a slider in the form of a cylindrical support with a shoulder and an external thread interacting with the internal thread of the support sleeve, a heel with at least one with an annular groove in contact with the slider and having an outer spherical surface for contact with the ball, and anti-self-unscrewing means associated with means for pressing the balls to the working surfaces of the hinge, according to the utility model, the means for pressing the balls have a sealed cavity filled with shock-absorbing liquid between the heel, equipped with a seal installed in its annular groove , and a slider having a hole with an internal thread, and a screw rod installed with the possibility of movement in it, having a seal at the end.

Наличие амортизационной жидкости в герметичной полости между пятой и ползуном в средствах для поджатия шаров к рабочим поверхностям шарнира в качестве прослойки позволяет демпфировать небольшие динамические нагрузки, возникающие в процессе эксплуатации шарнира, обеспечивает их равномерное распределение по элементу качения (шару) и автоматически поддерживает равномерное беззазорное соединение элементов качения (шаров) с обоймой и головкой вала, в результате этого, напряжения от динамических нагрузок снижаются, что позволяет значительно снизить возможность возникновения интенсивного износа (разрушения) контактирующих поверхностей головки, шаров и обоймы, и как следствие, увеличить долговечность шарнира.The presence of shock-absorbing liquid in the sealed cavity between the heel and the slider in the means for pressing the balls to the working surfaces of the hinge as a layer allows damping small dynamic loads that occur during the operation of the hinge, ensures their uniform distribution over the rolling element (ball) and automatically maintains a uniform gap-free connection rolling elements (balls) with a cage and a shaft head, as a result, stresses from dynamic loads are reduced, which can significantly reduce the possibility of intense wear (destruction) of the contact surfaces of the head, balls and cage, and as a result, increase the durability of the hinge.

Наличие уплотнений в кольцевой проточке пяты и на торце винтового штока позволяет обеспечить герметичность в полости с амортизационной жидкостью и предотвратить ее вытекание.The presence of seals in the annular groove of the heel and at the end of the screw rod makes it possible to ensure tightness in the cavity with the damping liquid and prevent its leakage.

Выполнение ползуна с отверстием, имеющим резьбу и установка с возможностью перемещения в нем винтового штока, дают возможность путем завинчивания винтового штока по внутренней резьбе ползуна, создать дополнительное регулируемое давление в герметичной полости с амортизационной жидкостью между пятой и ползуном, необходимое для выборки радиальных зазоров в шарнире, возникающих под действием динамических (ударных) нагрузок в процессе эксплуатации шарнира, регулировать усилие поджатия пяты к шару, а шара к сферической поверхности головки вала, обеспечивающее равномерное распределение нагрузок по элементу качения, что в совокупности позволяет значительно снизить интенсивность износа контактирующих поверхностей головки, шаров и обоймы, за счет чего повысить долговечность шарнира.The execution of the slider with a threaded hole and the installation with the possibility of moving the screw rod in it, make it possible, by screwing the screw rod along the internal thread of the slider, to create additional adjustable pressure in a sealed cavity with shock-absorbing fluid between the heel and the slider, which is necessary to select radial clearances in the hinge arising under the action of dynamic (impact) loads during the operation of the hinge, adjust the force of pressing the heel to the ball, and the ball to the spherical surface of the shaft head, ensuring uniform distribution of loads over the rolling element, which together can significantly reduce the wear intensity of the contact surfaces of the head, balls and clips, thereby increasing the durability of the hinge.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является снижение интенсивности износа контактных элементов шарнира, повышение его долговечности и снижение количества непроизводительных простоев прокатного оборудования.The technical result provided by the given combination of features is to reduce the wear rate of the hinge contact elements, increase its durability and reduce the number of unproductive downtime of rolling equipment.

Заявляемый шарнир шпинделя прокатного стана обладает новизной, отличаясь от прототипа перечисленными выше существенными признаками, такими как:The inventive hinge of the rolling mill spindle is novel, differing from the prototype in the above essential features, such as:

использование амортизационной жидкости в качестве прослойки в герметичной полости между пятой и ползуном в средствах для поджатия соединительных элементов к рабочим поверхностям шарнира;the use of cushioning fluid as a layer in a sealed cavity between the heel and the slider in the means for preloading the connecting elements to the working surfaces of the hinge;

наличие уплотнений в кольцевой проточке пяты и на торце винтового штока для обеспечения герметичности полости с амортизационной жидкостью;the presence of seals in the annular groove of the heel and at the end of the screw rod to ensure the tightness of the cavity with shock-absorbing liquid;

выполнение ползуна с отверстием, имеющим резьбу и установка с возможностью перемещения в нем винтового штока для регулирования усилия поджатия сферической поверхности пяты к шару, а шара к сферической поверхности головки вала, и обеспечения равномерного распределения напряжений по соединительному элементу качения, возникающих в процессе эксплуатации шарнира под действием динамических (ударных) нагрузок,execution of a slider with a threaded hole and installation with the possibility of moving a screw rod in it to control the force of pressing the spherical surface of the heel to the ball, and the ball to the spherical surface of the shaft head, and to ensure uniform stress distribution over the rolling element that occurs during the operation of the hinge under the action of dynamic (shock) loads,

обеспечивающими в совокупности достижение усматриваемого заявителем технического результата.providing in the aggregate the achievement of the technical result envisaged by the applicant.

Заявляемый шарнир шпинделя прокатного стана может найти широкое применение в обработке металлов давлением в приводах прокатного оборудования (прокатных станов) при передаче широкого диапазона крутящих моментов при значительных углах перекоса в шарнирах универсальных шпинделей, поэтому соответствует критерию «промышленная применимость».The inventive hinge of the rolling mill spindle can be widely used in the processing of metals by pressure in the drives of rolling equipment (rolling mills) when transmitting a wide range of torques at significant misalignment angles in the hinges of universal spindles, therefore, it meets the criterion of "industrial applicability".

Полезная модель иллюстрируется чертежами, представленными на:The utility model is illustrated by the drawings shown in:

Фиг. 1 - Шарнир шпинделя прокатного стана, продольный разрез.Fig. 1 - Rolling mill spindle hinge, longitudinal section.

Фиг. 2 - Шарнир шпинделя прокатного стана, разрез А-А на фиг 1.Fig. 2 - The hinge of the spindle of the rolling mill, section A-A in Fig 1.

Фиг. 3 - Средство для поджатия шаров к рабочим поверхностям шарнира в разрезеFig. 3 - Tool for pressing the balls to the working surfaces of the hinge in the section

(поз. 5 на фиг. 2).(pos. 5 in Fig. 2).

Шарнир шпинделя прокатного стана содержит муфту шпиндельную, выполненную в виде обоймы 1 с расточками, сферическую головку 2 с углублениями 3, установленную на валу шпинделя, элементы качения 4 (например, шары), размещенные между поверхностями углублений 3 сферической головки 2 и средствами 5 для поджатия элементов качения к рабочим поверхностям шарнира, жестко установленными в сквозных ступенчатых расточках обоймы 1. Средства для поджатия элементов качения к рабочим поверхностям шарнира содержат цилиндрическую опорную втулку 6 с внутренней резьбой и кольцевыми заплечиками 7, подвижную цилиндрическую опору - ползун 8 с наружной резьбой и внутренним резьбовым отверстием, винтовой шток 9, имеющий уплотнение 10 на своем торце, пяту 11, с установленным в одной из ее проточек уплотнением 12, контактирующую с ползуном 8, средства 13 от самоотвинчивания. Цилиндрические опорные втулки 6 зафиксированы относительно обоймы 1 кольцевыми заплечиками 7. Во втулках 6 посредством резьбы, с возможностью перемещения установлены ползуны 8, контактирующие через прослойку 14 из амортизационной жидкости с пятой 11, имеющую наружную вогнутую сферическую поверхность, в контакте с которой установлены элементы качения (шары) 4. Средства 5 для поджатия элементов качения (шаров) к рабочим поверхностям шарнира связаны со средствами 13 от самоотвинчивания.The rolling mill spindle hinge contains a spindle coupling made in the form of a cage 1 with bores, a spherical head 2 with recesses 3 mounted on the spindle shaft, rolling elements 4 (for example, balls) placed between the surfaces of the recesses 3 of the spherical head 2 and means 5 for preloading rolling elements to the working surfaces of the hinge, rigidly installed in through stepped bores of the cage 1. Means for preloading the rolling elements to the working surfaces of the hinge contain a cylindrical support sleeve 6 with an internal thread and annular shoulders 7, a movable cylindrical support - a slider 8 with an external thread and an internal thread hole, a screw rod 9 having a seal 10 at its end, a heel 11, with a seal 12 installed in one of its grooves, in contact with the slider 8, means 13 from self-unscrewing. Cylindrical support bushings 6 are fixed relative to the cage 1 by annular shoulders 7. In the bushings 6, by means of a thread, sliders 8 are installed with the possibility of movement, contacting through the layer 14 of the shock-absorbing fluid with the heel 11, which has an outer concave spherical surface, in contact with which the rolling elements are installed ( balls) 4. Means 5 for preloading the rolling elements (balls) to the working surfaces of the hinge are connected with means 13 from self-unscrewing.

Шарнир шпинделя прокатного стана работает следующим образом.The hinge of the spindle of the rolling mill works as follows.

Крутящий момент от привода через вал шпинделя передается к сферической головке 2 вала, через ее углубления 3 к элементам качения 4, затем через пяты 11 и прослойки 14 из амортизационной жидкости на ползуны 8, связанные с жестко установленными в проточках обоймы 1 опорными втулками 6, на обойму 1 шарнира, и затем на рабочий вал привода прокатного стана. Уплотнения 10 и 12 обеспечивают герметичность полости с амортизационной жидкостью 14. Средства 13 предотвращают самоотвинчивание ползунов 8 и штоков 9.The torque from the drive through the spindle shaft is transmitted to the spherical head 2 of the shaft, through its recesses 3 to the rolling elements 4, then through the heels 11 and layers 14 of the shock-absorbing fluid to the sliders 8 connected with the support bushings 6 rigidly installed in the grooves of the cage 1, on holder 1 of the hinge, and then on the working shaft of the drive of the rolling mill. Seals 10 and 12 ensure the tightness of the cavity with shock-absorbing liquid 14. Means 13 prevent self-unscrewing of sliders 8 and rods 9.

При возникновении небольших ударных нагрузок, которые от сферической головки 2 через элементы качения 4, сферические пяты 11 передаются на прослойку 14 из амортизационной жидкости, и, благодаря специфике свойств амортизационной жидкости, за счет ее сжимаемости создается эффект действия жидкостной пружины, чем обеспечивается возможность демпфировать эти нагрузки и автоматически поддерживать оптимальное поджатие сферических пят 11 к элементам качения 4, а элементов качения 4 к углублениям 3 сферической головки 2 вала, снижающих возможность появления между ними зазоров, и таким образом уменьшить динамические нагрузки в шарнире, и снизить возможность возникновения интенсивного износа его контактных элементов.In the event of small impact loads, which are transferred from the spherical head 2 through the rolling elements 4, the spherical heels 11 are transferred to the layer 14 of the shock-absorbing fluid, and, due to the specific properties of the shock-absorbing fluid, due to its compressibility, the effect of the liquid spring is created, which makes it possible to damp these load and automatically maintain optimal compression of the spherical feet 11 to the rolling elements 4, and the rolling elements 4 to the recesses 3 of the spherical head 2 of the shaft, reducing the possibility of gaps between them, and thus reduce the dynamic loads in the hinge, and reduce the possibility of intense wear of its contact elements.

Постепенный износ контактных элементов шарнира (сферических поверхностей пят 11, элементов качения 4 и углублений 3 сферической головки 2) происходящий при возникновении значительного перекоса осей валов и действия динамических (ударных) нагрузок в процессе эксплуатации, приводит к увеличению зазоров между ними. Для устранения указанных зазоров необходимо освободить средства 13 самоотвинчивания и переместить винтовой шток 9, который воздействует на прослойку 14 из амортизационной жидкости, создает дополнительное давление на нее, которая в свою очередь, воздействуя на сферическую пяту 11, поджимает ее к шару, обеспечивая их плотное прилегание, устраняя зазоры (люфты) в шарнире. Усилие поджатия элементов качения 4 к рабочим поверхностям шарнира, создаваемое за счет перемещения штока 9, контролируется динамометрическим ключом. Образующиеся в процессе эксплуатации значительные зазоры в шарнире устраняются перемещение ползуна 8 по внутренней резьбе опорной втулки 6.Gradual wear of the contact elements of the hinge (spherical surfaces of the heels 11, rolling elements 4 and recesses 3 of the spherical head 2) occurring when a significant misalignment of the shaft axes and the action of dynamic (impact) loads during operation leads to an increase in the gaps between them. To eliminate these gaps, it is necessary to release the means 13 of self-unscrewing and move the screw rod 9, which acts on the layer 14 of the shock-absorbing fluid, creates additional pressure on it, which, in turn, acting on the spherical heel 11, presses it against the ball, ensuring their tight fit , eliminating gaps (play) in the hinge. The force of pressing the rolling elements 4 to the working surfaces of the hinge, created by moving the rod 9, is controlled by a torque wrench. Significant gaps formed during operation in the hinge are eliminated by the movement of the slider 8 along the internal thread of the support sleeve 6.

Операцию по устранению зазоров внутри шарнира перемещением винтового штока 9 по внутренней поверхности ползуна 8, а также перемещением ползуна 8 по внутренней резьбе опорной втулки можно производить, не вынимая шарнир из оборудования во время планово-профилактического обслуживания агрегата, не допуская, тем самым, незапланированных непроизводительных простоев оборудования прокатного стана.The operation to eliminate gaps inside the hinge by moving the screw rod 9 along the inner surface of the slider 8, as well as moving the slider 8 along the internal thread of the support sleeve, can be performed without removing the hinge from the equipment during scheduled preventive maintenance of the unit, thereby preventing unplanned unproductive downtime of rolling mill equipment.

Таким образом, заявляемая конструкция шарнира шпинделя прокатного стана за счет использования демпфирующих свойств амортизационной жидкости в средствах для поджатия соединительных элементов к рабочим поверхностям шарнира, обеспечения равномерного распределения напряжений по соединительному элементу качения, возникающих в процессе эксплуатации шарнира, регулирования усилия поджатия соединительных элементов к рабочим поверхностям шарнира, возможности устранения образующихся в процессе эксплуатации зазоров без разбора шарнира и выемки его из оборудования прокатного стана, обеспечивает повышение срока службы (долговечности) шарнира и снижает количество непроизводительных простоев прокатного оборудования.Thus, the inventive design of the rolling mill spindle hinge through the use of the damping properties of the shock-absorbing fluid in the means for preloading the connecting elements to the working surfaces of the hinge, ensuring a uniform distribution of stresses over the rolling element that occur during the operation of the hinge, regulating the effort of preloading the connecting elements to the working surfaces hinge, the possibility of eliminating the gaps formed during operation without disassembling the hinge and removing it from the rolling mill equipment, provides an increase in the service life (durability) of the hinge and reduces the number of unproductive downtime of rolling equipment.

Заявляемый шарнир шпинделя прокатного стана является, по сравнению с прототипом, более долговечным, что позволяет снизить непроизводительные простои прокатного оборудования. The inventive hinge of the spindle of the rolling mill is, in comparison with the prototype, more durable, which reduces unproductive downtime of rolling equipment.

Claims (1)

Шарнир шпинделя прокатного стана, содержащий муфту шпиндельную в виде обоймы с расточками, сферическую головку вала с углублениями в виде пазов, соединительные элементы качения в виде шаров, размещенные в пазах сферической головки, средства для поджатия шаров к рабочим поверхностям шарнира, установленные в расточках обоймы, каждое из которых включает в себя опорную втулку с внутренней резьбой, ползун в виде цилиндрической опоры с буртиком и наружной резьбой, взаимодействующей с внутренней резьбой опорной втулки, пяту с кольцевой проточкой, контактирующую с ползуном и имеющую наружную сферическую поверхность для контакта с шаром, и средства от самоотвинчивания, связанные со средствами для поджатия шаров к рабочим поверхностям шарнира, отличающийся тем, что пята снабжена уплотнением, установленным в ее кольцевой проточке, ползун выполнен с отверстием с внутренней резьбой, при этом каждое средство для поджатия шаров снабжено винтовым штоком, имеющим уплотнением на его торце и установленным с возможностью перемещения в отверстии ползуна, и выполнено с герметичной полостью, заполненной амортизационной жидкостью и расположенной между пятой, ползуном и винтовым штоком.Rolling mill spindle hinge, containing a spindle coupling in the form of a cage with bores, a spherical shaft head with recesses in the form of grooves, rolling elements in the form of balls placed in the grooves of the spherical head, means for pressing the balls to the working surfaces of the hinge, installed in the bores of the cage, each of which includes a support sleeve with an internal thread, a slider in the form of a cylindrical support with a shoulder and an external thread interacting with the internal thread of the support sleeve, a heel with an annular groove in contact with the slider and having an outer spherical surface for contact with the ball, and means from self-unscrewing, associated with means for preloading balls to the working surfaces of the hinge, characterized in that the heel is provided with a seal installed in its annular groove, the slider is made with a hole with an internal thread, while each means for preloading balls is equipped with a screw rod having a seal on its end face and installed m with the ability to move in the hole of the slider, and is made with a sealed cavity filled with shock-absorbing fluid and located between the heel, the slider and the screw rod.

Images