Универсальные соединительные устройства

В качестве универсальных (шарнирных) соединительных устройств между рабочими и шестеренными клетями применяются универсальные шпиндели (фиг. 416); у мотора — короткие универсальные шпиндели или так называемые универсальные муфты (фиг. 417).

Универсальные устройства с шарнирным соединением могут быть успешно применены также (на некоторых станах уже применяются) между шестеренной клетью и редуктором или шестеренной клетью и мотором. В этом случае в зависимости от длины шпинделя эти шарнирные соединения называются универсальными шпинделями или универсальными муфтами.

1. Универсальные шпиндели

Универсальные шпиндели с шарнирным соединением типа Гука в настоящее время нашли весьма широкое применение в прокатных станах. В качестве примера можно указать универсальные шпиндели первого советского слябинга завода «Запорожсталь» (фиг. 418), длина которых равна 10 180 мм (оба одинаковые).

Угол наклона верхнего шпинделя при крайнем нижнем положении верхнего валка равен 4°32'10" (при переточенных валках 4°49'); при крайнем верхнем положении — 0°45'35" (при переточенных валках-0°28'42"). Отклонение подвижного шарнира верхнего шпинделя при крайнем нижнем положении верхнего валка равно 32 мм (при переточенных валках — 36 мм); при крайнем верхнем положении — 0,9 мм (при переточенных валках 0,4 мм).

Угол наклона нижнего шпинделя 2° 10' (при переточенных валках-2°27"); отклонение подвижного шарнира при этом равно 7 мм (при перетореточенных валках — 10 мм).

С валами электродвигателей шпиндели соединены при помощи неподвижных универсальных шарниров, с головками рабочих (горизонтальных) валков — подвижными шарнирами.

Наиболее характерными из универсальных соединений, сконструированных по принципу шарнира Гука, являются: 1) шарнирное соединение

с выступами, 2) вилкообразное соединение, 3) соединение скобой и, наконец, 4) наиболее широко распространенное шарнирное соединение пальцем (болтом).

а) Шарнирное соединение с выступами (фиг. 419 и 420} —одно из наиболее ранних, впервые оно было применено английской фирмой Деви. Соединение состоит из двух частей (полумуфт); одна помещается на конце шпинделя, другая — на конце шестеренного или рабочего валков.

Каждая из полумуфт 1 и 2 (фиг. 420) на торцевой части имеет по два выступа и две впадины. С одной стороны выступов устроены гнезда, в которые вставляются полуцилиндровые вкладыши 3, служащие местом соприкосновения обеих полумуфт. Линии сопротивления этих вкладышей в каждой полумуфте представляют собой оси, расположенные взаимноперпендикулярно и напоминающие шарнир Гука. Поворот одной из полумуфт по отношению к другой в горизонтальной плоскости осуществляется на оси I—I, поворот в вертикальной плоскости—на оси II—II, причем вместе с муфтой 2 будет вращаться и вкладыш 3, который удерживается штифтами 4.

Смазка подается масленкой 5, помещенной во вкладыше.

б) Вилкообразное шарнирное соединение (фиг. 421) головки универсального шпинделя американского блюминга 1100 мм завода Карнеги Стил Компани состоит из лопасти 1, закрепленной на конце шпинделя и лопасти 2 — на конце шестеренного валка. Как лопасти головки шпиднеля 1, так и лопасти вилки 2 имеют вкладыши, являющиеся осями вращения шарнирного соединения. В вилке 1 шестеренного валка помещаются два вкладыша 3, с которыми находится в соприкосновении лопасть 2.

Это соединение более совершенно, чем предыдущее: оно сложно по конструкции, изготовлению и разборке.

в) Шарнирное соединение при помощи скобы (фиг. 422) осуществлено в универсальных шпинделях системы SKF,которые установлены на сортовых станах с роликовыми подшипниками.

Отличительная особенность этого шарнирного соединения по сравнению с предыдущим заключается в том, что вместо вилки со второй парой вкладышей (фиг. 421) здесь имеется скоба 1с двумя пальцами

на внешней поверхности, входящими во вкладыши 2, помещенные в головке шпинделя. Охватывая лопасть рабочего валка, скоба закрепляется на ней чекой 5, закрепленной гайкой 4. Ослабив гайку и повернув чеку, легко можно удалить шпиндель. Таким образом в отношении разборки трудностей не представляется.

Несмотря на ряд преимуществ этого соединения, оно пока находит применение лишь в сортовых станах с весьма незначительным изменением расстояния между валками.

г) Шарнирное соединение при помощи пальца (болта) широко применяется в универсальных шпинделях различных станов тяжелого типа.

В слябинге завода «Запорожсталь» (фиг. 423) каждый универсальный шпиндель отковывается вместе с шарнирной головкой, обращенной к электродвигателю, а шарнирная головка со стороны рабочей

клети откована отдельно и насажена на цапфу шпинделя в горячем состоянии. Универсальные шпиндели и их головки изготовляются из стали Ст. 5.

Со стороны рабочей клети универсальные шарниры шпинделей выполнены так, что могут изгибаться в двух взаимно перпендикулярных плоскостях при одновременном скольжении вдоль осей валков вперед и назад. Шарниры состоят из ползуна 1, двух вкладышей 2 и валика 3 с гайкой 4. Ползун и вкладыш изготовлены из бронзы 0-10, валик —из специальной стали с временным сопротивлением — 80 кг/мм2 и относительным удлинением = 10%.

Верхний шпиндель уравновешивается при помощи грузов, нижний — при помощи шпиндельного стула с двойными пружинами.

Шарнирные соединения универсальных шпинделей первого советского блюминга (фиг. 424) состоят из двух вкладышей 1фосфористой бронзы с цилиндрической внешней поверхностью, соприкасающейся с головкой шпинделя и внутренней плоскостью, на которую опираются концы лопасти 2 валков рабочей и шестеренной клетей. Благодаря этому шпиндель имеет возможность свободно качаться в вертикальной плоскости.

Смещение в плоскости, перпендикулярной к упомянутой, достигается благодаря тому, что шпиндель может качаться около пальца 3, проходящего через цилиндрический сухарь 4, заключенный в бронзовую обойму и опирающийся на боковую прорезь лопасти, а сверху во вкладыши головками шпинделя..При качании шпинделя снизу вверх лопасть 5 с основными вкладышами 1 и обоймой 2 перемещается по отношению к оси шпинделя, тогда как сухарь 4 остается на месте. При качании шпинделя вбок прорезь лопасти захватывает с собой сухарь 4, который теперь вместе с обоймой 2 поворачивается вокруг пальца 3, тогда как основные вкладыши остаются на месте. Перемещение шпинделя в осевом направлении осуществляется свободно, ввиду того, что лопасть скользит по плоскости главных вкладышей и по боковой плоскости обоймы среднего сухаря.

Шарнирное соединение смазывается маслом, поступающим из сборников, размещенных в головке шпинделя и в головке пальца. Из готовки шпинделя под действием центробежной силы масло проходит через смазочные каналы к смазываемым поверхностям главных вкладышей, из Масленки пальца к сухарю и его обойме.

Угол между осью шпинделя и валка при максимальном подъеме верхнего валка равен 8°5'.

Основным признаком отличия конструкции шпинделей является устройство их шарнирных соединений (фиг. 425), которые в тонколистовом стане 1650 мм, изготовленном американской фирмой Юнайтед для завода «Запорожсталь», крепятся не шурупами или ласточкиным хвостом,

а трапецеидальной нарезкой, что дает возможность легко ввинчивать их в шпиндель сбоку. На внутренней поверхности вкладышей имеются цилиндрические выступы, служащие для центрирования шпинделя относительно плоского конца рабочего или шестеренного валка.

В рассмотренных выше универсальных шпинделях шарнирные соединения одинаковы на обоих концах шпинделя. Однако встречаются конструкции с разными шарнирными соединениями по концам шпинделя. Таковы, например, получившие широкое распространение в США универсальные шпиндели с удлиненной головкой со стороны шестеренного валка.