ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
Филимошиной Дарьи Викторовны
УРАВНОВЕШИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ШПИНДЕЛЕЙ
Руденко В.И., Руденко Р.В., Ошовская Е.В., Курилов А.В., Скачко А.Е., Филимошина Д.В.
Подана заявка на изобретение, номер заявки a 200501086
Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для уравновешивания шпинделей рабочих клетей прокатных станов.
Известно устройство для уравновешивания шпинделей, которое содержит балки в виде стоек, с размещенными на них роликовыми опорами, каждая из которых выполнена в виде короба, в котором на оси установлено коромысло с закрепленными в нем двумя роликами, а также гидравлический уравновешивающий механизм, прикрепленный тягами к траверсе, связанной с верхними балками (А.с. СССР № 618149).
Наличие узла из двух опорных роликов, закрепленных на осях в коромысле, на которых размещен вал шпинделя, не обеспечивает равномерного распределения нагрузки на ролики при смещении геометрической оси вала шпинделя относительно его оси вращения в процессе эксплуатации. При значительных смещениях возможна потеря устойчивости опорного узла, проявляющаяся в виде опрокидывания коромысла с двумя роликами относительно его оси поворота, что приводит к полному нарушению функционирования уравновешивающего устройства.
Из известных устройств наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является устройство для уравновешивания шпинделей, содержащее кинематически связанные верхние и нижние балки, снабженные опорными элементами, которые размещены в корпусах, закрепленных на балках, и гидравлический уравновешивающий механизм, прикрепленный тягами к траверсе, связанной с верхними балками (Атлас).
Признаками ближайшего аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения являются: балки, с закрепленными на них корпусами опорных элементов; гидравлический уравновешивающий механизм, присоединяемый через траверсу к балкам с помощью тяг.
Известное устройство не обеспечивает достижение требуемого технического результата по следующим причинам.
Конструкция данного устройства характеризуется жесткими опорными элементами в виде вкладышей, установленных в корпусах, прикрепленных к балкам, а также жестким соединением тяг уравновешивающего механизма с траверсой, связанной с верхними балками, что значительно снижает срок службы уравновешивающего устройства из-за невозможности обеспечить равномерное нагружение его элементов. В процессе эксплуатации происходит изнашивание вкладышей шпинделя и вкладышей опорных элементов, что приводит к изменению расположения в пространстве геометрической оси вала шпинделя относительного его оси вращения, в результате чего возникает центробежная сила, вызывающая поперечные колебания вала шпинделя и дополнительные ударные нагрузки, воздействующие на опорные элементы уравновешивающего устройства. Эти дополнительные нагрузки вызывают усталостное разрушение вкладышей опорных элементов и уменьшает срок службы уравновешивающего устройства. Кроме того в представленной конструкции происходят частые отказы резьбовых соединений, используемых для крепления тяг уравновешивающего механизма к траверсе, соединенной с верхними балками устройства, из-за действия дополнительных срезающих и изгибающих сил, возникающих в следствие непараллельности продольных осей гидроцилиндра и тяг уравновешивающего механизма, что вызывается неточностями изготовления отверстия для расположения гидроцилиндра. Так как крепление тяг выполнено жестким в виде резьбовых соединений, то у них нет возможности занять в пространстве положение, в котором срезающие и изгибающие силы отсутствуют, что приводит к разрушению резьбовых соединений и, следовательно к аварии уравновешивающего устройства.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение долговечности элементов уравновешивающего устройства.
Технический результат – равномерное распределение нагрузок на элементы уравновешивающего устройства.
Технический результат достигается тем, что крепление тяг уравновешивающего механизма к траверсе выполнены с помощью карданных шарниров, а опорные элементы, поддерживающие вал шпинделя, представляют собой две пары роликов, каждая из которых установлена в коромысле, размещенных так, что оси, проходящие через центры роликов пары, расположенны друг к другу под углом 60 градусов относительно вертикальной оси, проходящей через ось вращения вала шпинделя.
На фиг.1 приведен общий вид устройства для уравновешивания шпинделей прокатных станов; на фиг.2 показан карданный узел; на фиг.3 – разрез А-А; на фиг.4 показано сечение Б-Б.
Устройство для уравновешивания шпинделей (фиг.1) состоит из кинематически взаимосвязанных двуплечими рычагами 3 верхних 1 и нижних 2 балок. На балках размещены опорные элементы. Каждый опорный элемент содержит корпус 4, закрепляемый на балке подпружиненными резьбовыми соединениями, состоящими из болта 5, гайки 6, контргайки 7 и пружины 8. В корпусе 4 размещены две роликовые опоры 9, расположенные друг к другу под углом 60 градусов. Каждая опора состоит из двух роликов 10, расположенных в коромысле 11, которое установлено на оси 12 с возможностью поворота.
К верхним балкам уравновешивающего устройства присоединена траверса 13, к которой с помощью карданных шарниров 14 прикреплены тяги 15, связанные с гидроцилиндром 16. Каждый карданный шарнир 14 состоит из верхнего 17 и нижнего 18 кронштейнов, взаимосвязанных крестовиной 19. Верхний кронштейн 17 присоединен к тяге 15, нижний кронштейн 18 – к траверсе 13.
Устройство работает следующим образом.
Вал верхнего шпинделя размещается на роликах опорных элементов, закрепленных на верхних балках. Вал нижнего шпинделя устанавливается на роликах опорных элементов нижних балок. Благодаря тому, что в корпусе опорного элемента установлено две пары роликов под углом 60 градусов и каждая пара роликов размещена между двумя коромыслами, которые установлены на оси с возможностью поворота. В процессе эксплуатации происходит смещение в пространстве геометрической оси относительно оси вращения вала шпинделя из-за износа его вкладышей. При этом за счет обеспечения контакта вала шпинделя с роликами, происходит поворот каждой пары роликов вокруг оси коромысла на угол, при котором обеспечивается равенство сил, действующих на ролики.
При непараллельности осей гидроцилиндра и тяг уравновешивающего механизма под действием горизонтальной силы кронштейн карданного шарнира может провернуться вокруг крестовины, в результате чего тяга займет новое положение, в котором срезающие и изгибающие силы будут отсутствовать.
Благодаря наличию карданных шарниров и роликовых опорных элементов обеспечивается равномерное распределение нагрузок на элементы устройства для уравновешивания шпинделей, что способствует повышению их долговечности.
Формула изобретения
1.Устройство для уравновешивания шпинделей, содержащее кинематически взаимосвязанные верхние и нижние балки, снабженные опорными элементами, размещенными в корпусах, закрепленных на балках, и гидравлический уравновешивающий механизм, прикрепленный тягами к траверсе, связанной с верхними балками, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что опорный элемент выполнен в виде двух пар роликов, каждая из которых установлена в коромысле, размещенных так, что оси, проходящие через центры роликов пары, расположены друг к другу под углом 60 градусов, а тяги к траверсе прикреплены посредством карданных шарниров.
2.Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что карданный шарнир выполнен в виде кронштейнов, прикрепленных к тяге и траверсе соответственно, и связанных крестовиной.
Фиг. 1 – Общий вид устройства для уравновешивания шпинделей прокатных станов
Фиг. 2 – Карданный узел
Фиг. 3 – разрез А-А
Фиг. 4 – Сечение Б-Б