ШАРИКОВЫЙ ШАРНИР
BALL HINGE

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а точнее к шариковым шарнирам, и наиболее эффективно может быть использовано в приводах вращения рабочих валков клетей прокатных станов при передаче широкого диапазона крутящих моментов при значительных углах перекоса в шарнирах универсальных шпинделей.
Известен универсальный шарнир, см. патент РФ №2328356, кл. B21B 35/14, заявл. 22.05.2006 г., опубл. 10.07.2008 г. Этот шарнир содержит обойму с расточками, расположенные в них ползуны, сферическую головку вала, шары и защитный кожух. Сферическая головка вала контактирует со сферическими кольцами, установленными в соответствующих расточках обоймы. Шары размещены между ползунами и сферической головкой вала. Ползуны выполнены с заплечиками. Между обоймой и заплечиками ползунов размещены кольцевые шайбы.
Недостатком известной конструкции универсального шарнира является его недостаточная долговечность. Это объясняется тем, что в процессе эксплуатации при значительных крутящих моментах происходит износ (разрушение) контактирующих поверхностей головки, шаров и обоймы, в результате чего повышаются зазоры между этими деталями, увеличиваются динамические (ударные) нагрузки между ними, что приводит к значительному снижению срока службы универсального шарнира. Для уменьшения указанных зазоров необходима замена кольцевых шайб, поэтому необходима полная разборка шарнира, что требует значительных затрат времени и увеличения непроизводительных простоев оборудования.
Из известных шариковых шарниров, наиболее близким по технической сущности является шарнир, описанный в а.с. СССР №1291221, кл. B21B 35/14, заявл. 11.02.1985 г., опубл. 23.02.1987 г.
Этот шариковый шарнир содержит обойму с расточками, расположенные в них ползуны со сферическими поверхностями, сферическую головку вала шпинделя, шары, размещенные между сферическими поверхностями ползунов и сферической головкой, защитный кожух и средства от самоотвинчивания. Сферическая головка контактирует со сферическими кольцами, установленными в соответствующих расточках обоймы. Ползуны размещены в пазах обоймы и зафиксированы пальцами через упругий элемент в виде втулки. Обойма с пальцами взаимодействует через эксцентрик. В процессе эксплуатации происходит износ пазов головки, шаров и ползунов, появляется люфт в шарнире, растут динамические нагрузки. Этот люфт устраняется путем замены эксцентриковых втулок.
Недостатком указанной конструкции шарикового шарнира является его недостаточная долговечность, обусловленная прогрессивным износом головки, ползунов и шаров.
При работе прокатного стана в момент захвата металла рабочими валками в приводе валков и в шарнире возникает ударная нагрузка, превосходящая по величине устоявшуюся нагрузку. В результате чего растет радиальная нагрузка на шары, под действием которой упругий элемент дополнительно деформируется, шар приподнимается и происходит кромочный контакт между головкой и шаром, и, как результат, резкое повышение контактных напряжений в этих местах и их износ, а, следовательно, снижение долговечности шарнира, их частая замена и увеличение непроизводительных простоев оборудования.
Задача настоящего изобретения состоит в создании шарикового шарнира, позволяющего повысить его долговечность и уменьшить непроизводительные простои оборудования.
Поставленная задача достигается тем, что шариковый шарнир, содержащий обойму с расточками, расположенные в них ползуны со сферическими поверхностями, сферическую головку вала, контактирующую со сферическими кольцами, установленными в соответствующих расточках обоймы, и шары, размещенные между сферическими поверхностями ползунов и сферической головкой, защитный кожух и средства от самоотвинчивания, согласно изобретению, снабжен размещенными в расточках обоймы втулками с внутренней резьбой, каждый ползун выполнен в виде опоры с наружной резьбой, взаимодействующей с внутренней резьбой втулки, и контактирующей с опорой пяты, имеющей сферическую поверхность, кроме того, резьбовые опоры связаны со средствами от самоотвинчивания.
Такое конструктивное выполнение шарикового шарнира позволяет повысить его долговечность и уменьшить непроизводительные простои оборудования. Это достигается за счет того, что в предлагаемой конструкции шарикового шарнира, в случае появления радиальных зазоров под действием динамических (ударных) нагрузок, они легко устраняются путем перемещения ползунов по внутренней резьбе соответствующих втулок. Таким образом, устраняя радиальные зазоры в шарнире, можно повысить его долговечность при эксплуатации. Операцию по устранению зазоров внутри шарикового шарнира можно производить, не снимая его из линии стана во время планово-профилактического обслуживания агрегата, не допуская, тем самым, непроизводительных его простоев.
Для пояснения изобретения ниже приводится конкретный пример выполнения изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг.1 - изображен шариковый шарнир, общий вид;
на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.
Шариковый шарнир содержит обойму 1, в расточках 2 которой расположены ползуны со сферическими поверхностями, сферическую головку 3 с пазами 4 и валом 5 шпинделя, четыре шара 6, сферические кольца 7, 8, защитный кожух 9 и устройства от самоотвинчивания 10. Шары 6 установлены между ползунами, расположенными в обойме 1, и пазами 4 сферической головки 3. Сферические кольца 7, 8 установлены в соответствующих расточках 2 обоймы 1 и контактируют со сферической головкой 3. В расточках 2 обоймы 1 размещены втулки 11 с внутренней резьбой. Каждый ползун выполнен в виде опоры 12 с наружной резьбой, взаимодействующей с внутренней резьбой втулки 11 и контактирующей с опорой 12 пяты 13, имеющей сферическую поверхность. Резьбовые опоры 12 связаны со средствами от самоотвинчивания 10, например, проволокой.
Шариковый шарнир работает следующим образом.
Крутящий момент от привода передается к сферической головке 3 вала 5 и усилия от крутящего момента через четыре шара 6, через соответствующие сферические пяты 13, резьбовые опоры 12 и резьбовые втулки 11 передаются на обойму 1, передавая, тем самым, крутящий момент на рабочий валок (не показан) прокатного стана в условиях перекоса осей головки 3 и обоймы 1 под углом α=0…15°. Средства 10 предотвращают самоотвинчивание резьбовых втулок 11, а защитные кожухи 9 предохраняют шариковый шарнир от окружающего загрязнения.
В процессе эксплуатации происходит постепенный износ сферической головки 3, шаров 6 и сферических пят 13, что приводит к увеличению зазоров между этими деталями, и, как результат, росту динамических (ударных) нагрузок на эти детали.
Для устранения указанных зазоров необходимо освободить средства самоотвинчивания 10 и подтянуть резьбовые опоры 12, устранив, тем самым, люфты (зазоры) между деталями шарикового шарнира.
Указанную выше операцию по устранению зазоров внутри шарикового шарнира можно производить не снимая его из линии стана во время планово-профилактического обслуживания агрегата, не допуская, тем самым, непроизводительных его простоев.
Предлагаемый шариковый шарнир по сравнению с известными позволяет повысить его долговечность и уменьшить непроизводительные простои оборудования.