Универсальные шпиндели с шарнирами

В основу конструкции универсальных шпинделей положен принцип шарнира Гука поэтому шпиндели могут передавать вращение и крутящий момент под углом наклона до 8—10°. Благодаря шарнирной конструкции универсальные шпиндели работают плавно; вместе с тем они позволяют передать большие крутящие моменты, поэтому их применяют для привода валков как листовых и сортовых станов (при угле наклона около 1—2° и моменте 50—200 кН-м), так и обжимных, толстолистовых и заготовочных станов (при угле наклона 3—10° и моменте 0,5—3,0 МН-м).

Длину шпинделя (по осям шарниров) определяют исходя из допустимого или принятого угла наклона его и высоты перемещения одного из шарниров, характеризуемой высотой подъема верхнего валка при прокатке металла наибольшей толщины по формуле L=Н/tgα.

Так как шпиндели передают большие крутящие моменты, то шарниры их должны быть весьма прочными. Наружный диаметр шарнира шпинделя со стороны привода ограничивается межосевым расстоянием шестерен шестеренной клети (или валов электродвигателей), а со стороны рабочей клети — диаметром валков (когда верхний валок лежит на нижнем). Так как в процессе работы стана валки изнашиваются и диаметр их уменьшается при переточках, то со стороны рабочей клети диаметр шарнира шпинделя должен быть несколько меньше диаметра переточенного валка. Таким образом, диаметр шарнира шпиндели ей стороны рабочей клети всегда меньше, чем со стороны привода, поэтому прочность первого шарнира также меньше прочности второго. Рассчитывать на прочность надо именно шарнир, расположенный со стороны валков, а не со стороны привода.

Универсальный шпиндель с шарнирами на роликовых конических подшипниках для привода рабочих валков дрессировочного четырехвалкового стана 500/1500×2500 конструкции ВНИИметмаша — НКМЗ.

Шпиндель предназначен для передачи крутящего момента 50 кН·м при частоте вращения до 800 об/мин.

Со стороны рабочего валка и со стороны привода вилки-полумуфты 3 соединены с фланцами 1 закладными болтами 3: два диаметральных зуба (кулака) вилки входят в соответствующие пазы (впадины) во фланце. Вторые вилки-полумуфты 10 насажены на шлицевые концы среднего вала шпинделя. Вилки изготовлены из высокопрочной стали марки 34ХНЗМ, вал — из стали 45. Осевые перемещения шпинделей допускаются за счет скольжения фланца 1 на конце валка. Крестовина шарнира образуется четырьмя осями 8, изготовленными из стали 40ХМ, с роликовыми подшипниками 5, входящими в отверстия на четырех концах двух вилок 3 и 10, внутренней втулкой 9 и наружной обоймой 4. От перемещения оси 8 фиксируются болтами 7, завернутыми во внутренней гайке 6 с четырьмя отверстиями с резьбой М36. Смазка роликовых подшипников и осей 8 густая, набивная. Периодически смазка пополняется через пробки в оси 8.

Для привода валков чистовых клетей непрерывных мелкосортных и проволочных станов, работающих при больших частотах вращения (до3000 об/мин), универсальные шпиндели с бронзовыми вкладышами и шпиндели с шарнирами на подшипниках качения (карданные валы) во многих случаях оказываются неработоспособными; первые — ввиду неудовлетворительных условий смазки и быстрого износа вкладышей, а вторые — ввиду незначительной долговечности крестовин с подшипниками качения. При применении этих шпинделей возникает сильная вибрация валков при прокатке.

Зубчаты шпиндели

Для привода валков жестепрокатных и дрессировочных станов при больших скоростях прокатки (до 40 м/с) применяют шпиндели типа удлиненных зубчатых муфт, зубья которых обработаны снаружи по сфере и сечение их бочкообразной формы. Такие зубчатые шпиндели показали хорошие результаты в эксплуатации, если угол наклона шпинделя не превышает 1°30'. Конструкция такого шпинделя, примененная УЗТМ для четырехвалковой клети 500/1300×1200 непрерывного пятиклетевого стана для прокатки жести. Зубчатые втулки 1 и 3 изготовлены из высокопрочной кованой стали марки 35ХНВ, вал шпинделя 4 - из стали 40Х. Снаружи на зубчатые втулки опирается обойма-полумуфта 2 с внутренними зубьями, соединенная с фланцем втулки 1 болтами (шпильками).

Уравновешивание верхнего и нижнего шпинделей гидравлическое, осуществляемое при помощи трех цилиндров, на плунжеры которых опираются опоры 5 средних подшипников. Номинальный крутящий момент, передаваемый одним шпинделем, равен 100 кН·м, Угол наклона верхнего шпинделя 1°30'. Давление рабочей жидкости (масла) в цилиндрах гидравлического уравновешивания 3 МПа. Смазка зубчатых зацеплений - жидкая заливная (периодически) или густая закладная смазка средних баббитовых подшипников - жидкая циркуляционная