2 Подробное описание объекта проектирования

Устройство шпиндельное предназначено для передачи крутящего момента от электродвигателя главного привода через муфты к рабочим валкам.

Устройство шпиндельное состоит из двух универсальных шпинделей, кожухов, двух моторных полумуфт, стоек, механизма уравновешивания, подшипники скольжения.

Каждый шпиндель состоит из вала и двух головок (со стороны привода – головка шарнира на подшипниках качения, со стороны клети – головка шарнира скольжения на вкладышах), насаженных на вал шпинделя по посадке с гарантированным натягом. На валу шпинделя установлены разъемные подшипники скольжения с баббитовой заливкой. Материал шпинделя – легированная кованая сталь 40Х. Материал головок шарниров – сталь 40ХН.

Шпиндель снабжен универсальными шарнирами на бронзовых вкладышах. Шпиндель имеет две опоры в виде подшипников скольжения с баббитовой заливкой. Подшипники закреплены на балках.

Механизм уравновешивания предназначен для разгрузки универсальных шарниров от веса шпинделей и снижения динамических нагрузок в приводе клети.

Техническая характеристика шпиндельного устройства приведена в таблице 1.

Таблица 1 – Техническая характеристика шпиндельного устройства

Наименование	Параметры
Долговременный момент, который передает один шпиндель, кНм	975
Скорость перевалки валков, м/с	0,05
Максимальный диаметр валков по буртам, мм	1250
Минимальный диаметр валков по буртам, мм	1180
Уравновешивание шпинделей	Грузовое

Продолжение таблицы 1

Наименование	Параметры
Максимальный подъём верхнего валка до упора, мм	1470
Скорость перевалки валков, м/с	0,05
Наибольшие рабочие углы наклона шпинделей:
Верхнего шпинделя	5,200
Нижнего шпинделя	20
Диаметр тела шпинделя

3 Разработка мероприятий проекта

Выучив известные конструкции шпинделей я определил такие недостатки шарниров шпинделей на бронзовых вкладышах:

- Бронзовые вкладыши быстро изнашиваются их замена проводится приблизительно 1 раз в три месяца (со стороны привода);

- Бронза дорого стоит и проведение замены четырех вкладышей со стороны привода 4 разы в год наносит предприятию значительных потерь;

- В результате стирания контактных поверхностей вкладыша, между ним и головкой шпинделя образуются зазоры, что негативно влияет на качество поверхности писем;

- Конструкция универсального шарнира на бронзовых вкладышах ненадежная;

В рассмотренных раньше конструкциях универсальных шпинделей тоже 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 крутні 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.

В своем проекте я предлагаю заменить со стороны привода универсальные шарниры на бронзовых вкладышах на универсальные шарниры на подшипниках качения. Конструкция такого шарнира похожа с конструкцией универсального шарнира НКМЗ, которая изображена на рисунку 4, но вместо роликовых конических подшипников нужно установить подшипники роликовые сферические двурядные, которые обеспечат надежную работу при угле перекоса до 6º в то время как наибольший угол перекоса шпиндельного устройства обжимного цеха – 5,72º.

Для установления с приводной стороны предлагаю конструкцию 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 садит подшипник, діаметром 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;