Изучение технологии и техническое диагностирование оборудования стана (стр. 6 )

Универсальный шарнир состоит из полумуфт 1 и 2, связывающей их с помощью подшипников 3 и 4 крестовины 5 с внутренней полостью 6 и каналами 7 для подачи масла к радиальным 3 и упорных 4 подшипников. Каналы 7 для подачи масла выполнено по касательной к поверхности 8 внутренней полости 6 в направлении вращения шарнира.

Поверхность 8 внутренней полости 6 выполненная в виде поверхности вращения, а выводы 9 каналов 7 подшипников 3 и 4 расположено со стороны кинематического центра шарнира. Подшипников 3 и 4 с внутренними полостями 10 и размещенные друг к другу под углом β, величина которого не больше двух минимальных величин углов перекоса α шарнира (β ≤ 2α).

Шпиндельное устройство [9] (рисунок 2.10). Изобретение относится к металлургии, а точнее к прокатному производству, и может быть использовано для совершенствования конструкций шпиндельных устройств.

Рисунок 2.10 - Шпиндельное устройство

Цель изобретения - сокращение времени на перевалку.

Формула изобретения. Шпиндельное устройство, которое содержит полумуфту вала и универсальный шпиндель, вилку шарнира головка которого соединена с полумуфтой вала через лопасть и средство сцепления в виде смонтированного перпендикулярно продольной осе вилки центрирующего подпружиненного пальца с клином затягивания торца, причем, поверхности торцов вилки и полумуфты, обращения одна к другой, выполнены перпендикулярно рабочим плоскостям лопастей и цилиндровой формы с радиусами, которые имеют общий центр, отличное тем, что, с целью сокращения времени на перевалку, цилиндровые поверхности торцов вилки и полумуфты выполнены эксцентрически осе шарнира головки шпинделя, при этом эксцентрическое смещение оси цилиндровых поверхностей от оси шарнира головки шпинделя перпендикулярно продольной осе полумуфты.

При перевалке валков прокатного стана шпиндель 1 фиксируют от сдвигов относительно, например, стоек. Потом соединение вилки 4 головки 3 шпинделя 1 с полумуфтой 5 вала освобождают от центрирующего подпружиненного пальца 7 с клином 8 затягивания торца и возвращают вилку 4 вокруг оси шарнира 2.

При этом поверхность торца А вилки даже при небольшом повороте выходит из соединения 2 с поверхностью торца А полумуфты 5, исключая трение между ними при повороте вилки. За счет этого облегчается вивод вилки из лопасти полумуфты 5. После замены рабочих валков, соединения вилки 4 с полумуфтой 5 осуществляется в обратном порядке. При этом поверхности торцов А вилки 4 и полумуфты 5 входят в соединение при окончании поворота вилки 4, то есть когда продольная ось вилки 4 совпадает с продольной осью полумуфты 5.

Такое конструктивное выполнение шпиндельного устройства позволяет исключить контакт между поверхностями торцов полумуфты и вилки при повороте вилки за счет того, что ось цилиндровых поверхностей торцов вилки и полумуфты смещена относительно оси поворота вилки. При этом перпендикулярный сдвиг оси цилиндровых поверхностей относительно продольной оси полумуфты от оси поворота вилки обеспечивает даже при минимальной величине этого сдвига свободный выход из соединения друг с другом цилиндровых поверхностей торцов вилки и полумуфты при повороте вилки вокруг оси шарнира головки шпинделя, исключая трение между этими поверхностями при разъединении-соединении вилки головки шпинделя с полумуфтой прокатного валка, значительно облегчая тем самым эти операции и сокращая время на перевалку.

Вкладыш универсального шарнира скольжения [10] (рисунок 2.11) Изобретение относится к прокатному производству, в частности к устройствам главного привода прокатных клетей, и может быть использовано для передачи валкам рабочей клети вращения и крутящего момента. Целью изобретения - является повышение стойкости и надежности работы, а также снижение динамических нагрузок.

Рисунок 2.11 - Вкладыш универсального шарнира скольжения:

1 - головка шпинделя; 2 - лопасть; 3 - сухарь; 4 - цапфа; 5 - центрирующая часть; 6, 7 - сегментный элемент; 8 - глухое отверстие; 9 - пружины; 10 - отверстие под цапфу; 11- фиксирующий замок

Формула изобретения: Вкладыш универсального шарнира скольжения, состоящий из центрирующей части, выполненной в виде сдвоенного клина с уклонами по краям и опирающихся на нее взаимно подпружиненных сегментных элементов, причем в центрирующей части выполнено отверстие под цапфу сухаря, а между поверхностями сопряжения головки и сегментных элементов выполнен фиксирующий в продольном направлении замок в виде выступа и соответствующего ему паза, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости и надежности работы за счет снижения динамических нагрузок, вкладыш снабжен дополнительным фиксирующим в продольном направлении замком, размещенным между контактными поверхностями элементов.

Универсальный шарнир [11] (рисунок 2.12) Изобретение относится к прокатному оборудованию, а именно к шпиндельным соединениям главных приводов прокатных клетей и приводов вспомогательного оборудования прокатных станов. Цель изобретения - повышение долговечности шарнира при углах перекоса преимущественно 3 - 6. Формула изобретения. Универсальный шарнир, содержащий внутреннюю и наружную обоймы с полуцилиндрическими продольными расточками, в которых размещены тела качения, и сепаратор, состоящий из двух дисков, каждый из которых взаимодействует с внутренней и наружной обоймами по 10 сферических поверхностям, центры которых расположены симметрично относительно центра вращения. На продольной оси шарнира, при этом внутренняя обойма зафиксирована относительно наружной при помощи дисков сепаратора, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности шарнира при углах перекоса 3 - 6є, тела качения выполнены в виде роликов бочкообразной формы и установлены в расточках обойм с радиальным зазором.

Рисунок 2.12 - Универсальный шарнир:

1 - внутренняя обойма; 2 - наружная обойма; 3 - тела качения; 4 - два диска; 5 - крышка; 6 - уплотнительное кольцо; 7 - подпружиненная крышка

В рассмотренных выше конструкциях универсальных шпинделей есть недостатки, например в конструкциях по [2], [3], [5] основной недостаток - это сложность изготовления вкладышей, то есть стоимость вкладышей будет состоять не только из стоимости бронзы, но и из стоимости изготовления.

Конструкция универсального шпинделя по [4], в которой проточки производятся в лопате шарнира, также имеет свой недостаток - за счет проточки в лопате шарнира прочность лопасти будет уменьшена. Шпиндельное устройство с таким шарниром не способно передавать значительные круговые моменты.

Конструкция универсального шарнира по [7] имеет такой недостаток - при задании металла в валки прокатной клети, будет наблюдаться момент удара бронзовых вкладышей о щеки головки шпинделя, то есть значительно растет возможность возникновения аварии.

2.4 Суть предлагаемого решения и его технико-экономическое обоснование

В данном проекте предлагается использовать универсальные шарниры на подшипниках качения. Конструкция такого шарнира похожа с конструкцией универсального шарнира НКМЗ, которая изображена на рисунке 2.5, но вместо роликовых конических подшипников нужно установить подшипники роликовые сферические двурядные, которые обеспечат надежную работу при угле перекоса до 6° в то время как наибольший угол перекоса существующего шпиндельного устройства цеха - 5,72°.

Для установки с приводной стороны (редуктора) предлагается конструкция универсального шарнира на подшипниках качения конструкции УЗТМ с максимальным диаметром головки шпинделя - 1780 мм, с незначительными доработками, а именно:

- головку нужно изготовить с диаметром шипа, на который садится подшипник, 320 мм;

- диаметр посадочного места для посадки тела шпинделя необходимо изменить из 678 мм до 600 мм с посадкой Н8.

Подшипник качения [12] - роликовый сферический двурядный 3003264, с такими параметрами:

Внутренний диаметр d = 320 мм;

Внешний диаметр D = 580 мм;

Ширина В = 208 мм;

Динамическая грузоподъемность С = 2870 кН;

Номинальная частота вращения при густой смазке - 320 об/мин;

Расчет нового шпиндельного устройства будет произведен в главе 3.

2.5 Расчет силовых параметров привода рабочей клети №1

Ниже представлен упрощенный алгоритм расчета энергосиловых параметров прокатки, в основу которого положена методика работ [1, 5, 8].

При продольной прокатке полос, в очаге деформации со стороны деформируемого металла на валки в каждой точке дуги контакта действуют нормальные (направленные по радиусу к центру валка) и касательные (направленные по касательной к дуге контакта) напряжения. Интегральное действие этих напряжений можно выразить векторами сил: нормальной N и касательной Т, которые в сумме дадут силу Р, называемую усилием прокатки (рисунок 2.13).

В инженерных расчетах усилие прокатки определяют через среднее удельное давление металла на валки и площадь контакта металла с валками :

(2.1)

где - площадь контакта;

- ширина полосы;

- длина очага деформации (рисунок 2.13).

Для простого случая прокатки (рисунок 2.13) длина очага деформации определяется по формуле [1]:

(2.2)

где - радиус рабочих валов;

- абсолютное обжатие полосы валками.