ШАРНИР ШПИНДЕЛЯ ПРОКАТНОГО СТАНА

Полезная модель относится к прокатному производству, а точнее к шпиндельным соединениям прокатных станов, работающим при повышенных углах перекоса (до 8°), в частности, к роликовым шпинделям.
Известен шарнир шпинделя прокатного стана, см. пат. Украины №18470, кл.В 21 В 35/14, 1990 г.
Этот шарнир шпинделя содержит сферическую головку с канавками, наружную обойму с полуцилиндрическими канавками, ролики, выполненные в виде цилиндрических винтовых пружин.
Из трех поверхностей, участвующих в зацеплении, две выполнены цилиндрическими с прямошовными образующими и одна - с криволинейной образующей в форме однополостного гиперболоида вращения. Для придания демпфирующих свойств всему зацеплению один из трех элементов выполнен упругоподатливым.
Недостатком данной конструкции шарнира шпинделя является то, что демпфирующий элемент выполнен в виде цилиндрической винтовой пружины, что не позволяет получить наружный диаметр пружины по высокому квалитету точности.
Другим недостатком известной конструкции является то, что контактная поверхность сферической головки выполнена в виде однополостного гиперболоида вращения, что технологически не выполнимо для малых диаметров расточек. Этот недостаток является следствием невозможности придания пружине криволинейной поверхности.
Из известных шарниров шпинделя прокатных станов наиболее близким по технической сущности является шарнир шпинделя прокатного стана, описанный в а.с. СССР №1453704, кл. В 21 В 35/14, 1987 г.
Этот шарнир шпинделя прокатного стана содержит обойму и втулку с полуцилиндрическими пазами, в которых размещены бочкообразные ролики. Каждый ролик снабжен упругим, предпочтительно резинометаллическим, сердечником и прокладками и выполнен составным, по меньшей мере, из трех соединенных между собой продольных секций, между боковыми плоскостями которых размещены указанные прокладки. При этом секции соединены между собой высокопрочной проволокой, обмотанной вокруг специальных хвостовиков, и приклеены к сердечнику высокопрочным клеем.
Недостаток известной конструкции шарнира шпинделя прокатного стана заключается в том, что составная конструкция ролика крайне не технологична, так как клеевое и проволочное соединения не обладают достаточной надежностью при значительных циклических, динамических нагрузках, возникающих при работе прокатных станов. Изготовление бочкообразных секций треугольной формы также является сложной технологической задачей.
Другим недостатком известной конструкции является невозможность точного расчета нагрузочной способности упругого ролика, так как значительное количество стыков и разнородные материалы, используемые при изготовлении ролика, не позволяют осуществить такой расчет.
Следующим недостатком известной конструкции является наличие хвостовиков, которые увеличивают габариты шпинделя, его массу и ухудшают динамические характеристики.
Задача настоящей полезной модели состоит в создании шарнира шпинделя прокатного стана, позволяющего повысить его надежность и долговечность за счет упрощения конструкции упругого ролика.
Поставленная задача достигается тем, что в шарнире шпинделя прокатного стана, содержащем обойму и втулку с полуцилиндрическими пазами, в которых размещены бочкообразные ролики, согласно полезной модели, ролики с торцевых сторон имеют продольные пазы, расположенные параллельно оси роликов. Кроме того, в продольных пазах роликов расположены неметаллические прокладки с высоким модулем упругости, а также шарнир снабжен торцевым кольцом с выступами, входящими в пазы роликов.
Такое конструктивное выполнение шарнира шпинделя прокатного стана позволяет повысить надежность и долговечность за счет упрощения конструкции упругого ролика.
Выполнение роликов с продольными пазами по торцам позволяет снизить зазоры в зацеплении и частично компенсировать погрешности изготовления полуцилиндрических пазов во втулках и обоймах, а также придать ролику демпфирующие свойства.
Кроме того, за счет частичной разрезки ролика вдоль оси при сохранении его формы повышается упругость ролика и исключается необходимость скрепления его частей.
Выполнение шарнира с торцевым кольцом, имеющим выступы для ориентации роликов относительно полуцилиндрических пазов, позволяет избежать контакта пазов с рабочими зонами обойм и втулок.
Для пояснения изобретения ниже приводится конкретный пример выполнения полезной модели со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг.1 - изображена рабочая часть шарнира шпинделя прокатного стана в изометрии в разобранном виде;
на фиг.2 - изображен шарнир шпинделя прокатного стана (продольный разрез);
на фиг.3 - то же, разрез А-А на фиг.2;
на фиг.4 - то же, место Б на фиг.2;
на фиг.5 - изображен вариант выполнения ролика шарнира шпинделя с двумя продольными пазами с каждой торцевой стороны;
на фиг.6 - вариант выполнения ролика с четырьмя продольными пазами с каждой торцевой стороны;
на фиг.7 - изображен ролик шарнира шпинделя с неметаллической прокладкой в его продольном пазу.
Шарнир шпинделя прокатного стана (фиг.1) содержит обойму 1 и втулку 2 с полуцилиндрическими пазами 3. В полуцилиндрических пазах 3 обоймы 1 и втулки 2 расположены бочкоообразные ролики 4. С торцевых сторон ролика 4 выполнены, по меньшей мере, два продольных паза 5, проходящих параллельно оси ролика 3. Продольные пазы 5 могут быть прорезаны как на длине большей половины ролика, так и на длине меньшей половины ролика, кроме того, продольные пазы 5 могут проходить как через центр ролика вдоль его оси, так и быть смещенными от центра.
Для придания ролику 4 дополнительных демпфирующих свойств в его продольные пазы 5 вставлены неметаллические прокладки 6 с высоким модулем упругости.
Для ориентации роликов 4 относительно полуцилиндрических пазов 3 шарнир может быть снабжен торцевым кольцом 7 с выступами 8, входящими в пазы 5 роликов 4.
Шарнир шпинделя прокатного стана работает следующим образом.
Передача вращения и крутящего момента от втулки 2 к обойме 1 происходит через бочкообразные ролики 4.
Равномерное распределение усилий от передаваемого крутящего момента между всеми роликами, снижение динамических нагрузок осуществляется за счет демпфирования роликов.
Изменение демпфирующих свойств роликов возможно как за счет количества и длины пазов, так и за счет использования неметаллических прокладок с высоким модулем упругости в продольных пазах. Для
предотвращения возможного поворота роликов в пазах вокруг своей оси шарнир может быть снабжен торцевым кольцом 7 с выступами 8, входящими в продольные пазы 5 роликов 4.
Предложенный шарнир шпинделя прокатного стана по сравнению с известными позволяет повысить его надежность и долговечность за счет упрощения конструкции упругого ролика.