узел подвижного шлицевого соединения трансмиссии

Формула изобретения

Узел подвижного шлицевого соединения трансмиссии, включающий шлицевый вал и сопряженную с ним шлицевую втулку, противоположные конца которых соединены с ведомым и ведущим или наоборот валами трансмиссии, отличающийся тем, что на шлицевой втулке закреплена гильза, охватывающая с зазором шлицевой вал, на противоположном шлицевой втулке торце гильзы выполнена внутренняя расточка, в которой установлена направляющая втулка, сопряженная с механически обработанной гладкой цилиндрической поверхностью шлицевого вала по посадке движении, гильза со стороны направляющей втулки выполнена с фланцем и закрыта грундбуксой, фланец которой соединен болтами с фланцем гильзы, а между направляющей втулкой и грундбкусой во внутренней расточке гильзы установлено уплотнение.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к трансмиссиям тяжелонагруженных машин, преимущественно к трансмиссиям машин прокатного производства, у которых передача крутящего момента осуществляется при относительном перекосе соединяемых валов.

Известен узел подвижного шлицевого соединения трансмиссии привода валков прокатного стана (аналог), включающий шлицевый вал шпинделя, шарнирно соединенного противоположным концом с ведущим валом шестеренной клети, и сопряженную с ним шлицевую втулку, шарнирно соединенную противоположным концом через шарнир ГУКа с ведомым хвостовиком прокатного валка (см. Целиков А.М. и др. Машины и агрегаты металлургических заводов. В 3-х томах. Том 3. М., "Металлургия", 1981 г., с. 262-263).

Недостатком аналога является быстрый износ и выход из строя шлицевого соединения из-за действия на него момента от веса шлицевого вала (шпинделя). При этом в шлицевом соединении возникает реактивный момент пары сил, приложенных на торцевых кромках шлицевой нарезки на шлицевой втулке. В результате возникает интенсивный износ шлицев втулки, который быстро распространяется на диагонально противоположных участках нарезки во встречных направлениях. Это приводит к перекосу шлицевого вала относительно втулки и быстрому локальному разрушению участков шлицевой нарезки на шлицевом валу, что в свою очередь увеличивает угол перекоса вала относительно втулки. При вращении это вызывает появление знакопеременных осевых нагрузок в трансмиссии, что приводит к быстрому разрушению ее элементов и выходу трансмиссии из строя.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является узел подвижного шлицевого соединения трансмиссии привода валков мелкосортного и проволочного непрерывных станов 250 (см. там же, стр. 265). Узел включает шлицевый вал шестеренной клети, соединенный с ведущим валом редуктора, и сопряженную с ним шлицевую втулку, шарнирно соединенную через шариковую муфту с ведомым валом-шпинделем прокатного валка. В отличие от аналога реактивный момент, возникающий от пары сил, приложенных на торцевых кромках шлицевой нарезки на шлицевой втулке, у прототипа меньше, так как сила от веса шпинделя приложена в сечении расположения шариков шариковой муфты и плечо этой силы значительно меньше, чем у аналога, у которого сила веса приложена в середине шпинделя. Соответственно меньше момент от веса шпинделя и реактивный момент в шлицевом соединении, что несколько улучшает условия его работы и снижает интенсивность износа. Однако характер износа шлицевого соединения остается таким же, как и у аналога, т.е. прототипу присущи отмеченные недостатки аналога.

Целью настоящего изобретения является повышение срока службы шлицевого соединения и долговечности элементов трансмиссии путем устранения реактивного момента в шлицевом соединении и осевых нагрузок на элементы трансмиссии.

Поставленная цель достигается тем, что в узле подвижного шлицевого соединения трансмиссии, включающем шлицевый вал и сопряженную с ним шлицевую втулку, противоположные концы которых соединены с ведомым и ведущим (или наоборот) валами трансмиссии, на шлицевой втулке закреплена гильза, охватывающая с зазором шлицевый вал, на противоположном шлицевой втулке торце гильзы выполнена внутренняя расточка, в которой установлена направляющая втулка, сопряженная с механически обработанной гладкой цилиндрической поверхностью шлицевого вала по посадке движения, гильза со стороны направляющей втулки выполнена с фланцем и закрыта грундбуксой, фланец которой соединен болтами с фланцем гильзы, а между направляющей втулкой и грундбуксой во внутренней расточке гильзы установлено уплотнение.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен узел подвижного шлицевого соединения, например, трансмиссии привода тянущих роликов моталки горячей полосы, применяемой на непрерывном широкополосном стане горячей прокатки.

Узел подвижного шлицевого соединения трансмиссии включает шлицевый вал 1, противоположный конец которого шарнирно, например через шарнир Гука 2, соединен с ведомым валом 3 (например, валом тянущего ролика моталки). Со шлицевым валом 1, образуя шлицевое соединение, подвижно сопряжена шлицевая втулка 4, противоположный конец которой шарнирно, например также через шарнир Гука 5, соединен с ведущим валом 6, например с валом двигателя. В качестве шарнирных соединений, наряду с шарнирами Гука, могут быть также использованы муфты различных типов - зубчатые, роликовые, эластичные и другие.

На шлицевой втулке 4 закреплена (например, приварена) гильза 7, охватывающая с зазором гладкий участок шлицевого вала 1. На противоположном шлицевой втулке 4 торце гильзы выполнена внутренняя расточка диаметром D_г, в которой установлена направляющая втулка 8. При реализации изобретения втулка может быть установлена в расточке гильзы по посадке с натягом по диаметру D_г.

Участок гладкой цилиндрической поверхности шлицевого вала 1 длиной l, примыкающий к его шлицевому хвостовику, механически обработан (прошлифован) на диаметр D_в. Этим участком шлицевый вал 1 установлен в направляющей втулке 8 и сопряжен с ней по посадке движения. При этом образуется кинематическая пара трения скольжения вал 1 - втулка 8. С целью уменьшения износа поверхностей скольжения вал выполнен из стали (например, из стальной трубы), а втулка - из бронзы (например, из бронзы марки БрА9ЖЗЛ, ГОСТ 493-79). Посадка движения в соединении вал 1 - втулка 8 выбирается с меньшим радиальным зазором, чем подвижная посадка в шлицевом соединении.

Гильза 7 со стороны установки направляющей втулки 8 выполнена с фланцем 9 и закрыта грундбуксой 10. Во внутренней расточке гильзы диаметром D_г между направляющей втулкой 8 и грундбуксой 10 установлено уплотнение 11. Уплотнение поджимается к втулке 8 грундбуксой 10 с помощью болтов 12, которые соединяют фланец 9 гильзы 7 и фланец 13 грундбуксы 10.

Для смазки шлицевого соединения и пары скольжения вал 1 - направляющая втулка 8 в шлицевой втулке 4 и в гильзе 7 установлены ниппели 14 и 15, через которые периодически закачивают пластичную смазку. Для герметичности соединения шлицевое отверстие в втулке 4 закрыто заглушкой 16.

При работе узла шлицевого соединения направляющая втулка 8 играет роль опорного центрирующего элемента для шлицевого вала 1. Благодаря этому реактивный момент в шлицевом соединении не возникает, так как реактивные силы, образующие реактивный момент, оказываются приложенными на диагонально противоположных участках торцов втулки 8. Это обеспечивается также благодаря тому, что посадка движения в соединении вал 1 - направляющая втулка 8 выбирается с меньшим радиальным зазором, чем посадка в шлицевом соединении. Однако, даже в случае износа соединения вал 1 - втулка 8 реактивный момент, который может возникнуть в шлицевом соединении, будет значительно меньше, благодаря наличию второй опоры (если шлицевое соединение считать первой опорой) в виде соединения вал 1 - втулка 8.

Таким образом, применение гильзы 7 с направляющей втулкой 8 исключает или в крайнем случае существенно уменьшает реактивный момент, возникающий в шлицевом соединении от действия веса шлицевого вала 1. Это особенно важно для тяжелонагруженных трансмиссий, например трансмиссий привода валков прокатных станов, в которых вес шлицевых валов (шпинделей) весьма велик и достигает нескольких тонн. В результате значительно повышается долговечность и срок службы шлицевого соединения. Благодаря уменьшению износа шлицевого соединения и соответственно перекоса шлицевого вала относительно шлицевой втулки существенно уменьшаются знакопеременные осевые нагрузки на элементы трансмиссии, соответственно повышается ее надежность и надежность оборудования, в котором используется трансмиссия и его производительность.

Благодаря применению грундбуксы 10, уплотнения 11 и заглушки 16 обеспечивается высокая герметичность и эффективность смазки пары трения вал 1 - направляющая втулка 8 и шлицевого соединения. Это способствует в еще большей степени улучшению условий их работы и повышению долговечности шлицевого соединения и трансмиссии в целом.

Таким образом, применение предлагаемого изобретения является важным фактором повышения работоспособности трансмиссий, в которых используются шлицевые соединения. Учитывая, что такие трансмиссии широко используются в различных отраслях промышленности, внедрение этого изобретения позволит решить важную задачу повышения эффективности промышленного производства.