Как известно, одним из важнейших направлений повышения технического уровня изготавливаемых ОАО «ЭЗТМ» прокатных станов является совершенствование шпинделей, передающих вращение и крутящий момент от привода на рабочие валки прокатных станов. Приводы прокатных станов отличаются тем, что при ограниченных диаметральных размерах шпиндели должны передавать значительные крутящие моменты при высоких оборотах и углах перекоса в шарнирах.
Основными техническими характеристиками шпиндельных устройств являются:
- передаваемый крутящий момент,
-частота вращения,
- угол перекоса.
Широкое применение на ОАО «ЭЗТМ» нашли зубчатые шпиндели, однако область их применения ограничена недостаточно высоким углом перекоса - до 2 градусов. Для больших углов перекоса используются шпиндели карданного типа конструкции ОАО «ЭЗТМ», но передаваемый ими крутящий момент не превосходит 300 кНм, что ограничивает область их применения.
Заводские изобретатели предложили несколько конструкций более современных шпинделей, позволяющих существенно улучшить их технические характеристики, в частности, увеличенный до 6-9 градусов угол перекоса в шарнирах шпинделей при передаче рабочего крутящего момента. В настоящее время проводятся экспериментальные исследования новых конструкций шпинделей: зубчатого, шарикового и роликового на стенде с замкнутым силовым контуром. Новый зубчатый шпиндель (авторы патента Б.С.Уткин, Ю.Л.Ершов) отличается тем, что каждый шарнир имеет двойное зубчатое зацепление, за счет чего угол перекоса увеличен в два раза - до 4 градусов.
Шариковый шпиндель отличается тем, что обойма имеет сменные стаканы со сферическими гнездами под шары и криволинейные пазы на втулках, что обеспечивает угол перекоса в шарнирах до 10 градусов. Роликовый шарнир имеет в обойме сменные вкладыши, за счет замены которых в процессе эксплуатации может быть увеличен срок службы основных деталей, и обеспечивает угол перекоса в шарнире до 7 градусов. (Авторами патентов на новые шариковые и роликовые шпиндели являются кандидаты технических наук: Б.С.Уткин, Б.И.Самохин, М.А.Минтаханов, В.Н.Лунев).
Проведенные испытания зубчатого и шарикового шарниров в паре при угле перекоса в 4 градуса дали положительные результаты. В настоящее время близки к завершению экспериментальные исследования на стенде совместно роликового и шарикового шпинделей при угле перекоса 7 градусов, а также проведена доработка геометрических параметров шпинделей с целью увеличения угла перекоса. Конструкция доработана, угол перекоса роликового шпинделя увеличен до 10 градусов, шарикового - до 15 градусов.
Одновременно с испытанием шпинделей на стенде проводятся исследования по внедрению системы измерения крутящего момента бесконтактным способом с телепередачей сигнала на ПК.
Авторы надеются, что испытываемая гамма новых шпинделей по своим технико-экономическим показателям позволит конкурировать и даже превосходить лучшие мировые образцы. Окончательные результаты испытаний опытных шпинделей позволят использовать их на многих прокатных заводах России и других стран, так как эти шпиндели расширяют технологические возможности прокатных станов и повышают их надежность и долговечность.
"