Универсальный шарнир
Иллюстрации
Реферат
Союз Советских
Социал исти иеских
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СЬИДЕТЕЛЬСТЬУ (11) 55 Х 454 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву(22) Заявлено 01.09.75 (21) 21 68536/27 с присоединением заявки №" (23) Приоритет (43) Опублнковано25.03.77.Бюллетень № 11 (4б) Дата опубликования описания14.06,77 (51) М. K.";. F 16 С 11/06
Р 16 I3 3/24
Государственный комитет
Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.828.2 (088.8) (72) Авторы изобретения
А. С. Дмитриев и М. М. Андронов (71) Заявитель (54) УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ШАРНИР
Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к карданным передачам, и может быть использовано BD всех отраслях народного хозяйства, где требуется обеспечить соединение валов тяжелонагруженных машин и механизмов, передающих крутящий момент в условиях изменяющихся углов перекоса и смешения осей.
Известен шарнир, предназначенный для повышения нагрузочной способности и надеж- щ ности карданной передачи при динамических нагрузках за счет снижения неравномерности нагрузки, обусловленной неравенством угловых скоростей сочлененных валов. Известный шарнир равных угловых скоростей содер- у жит внутренний и наружный элементы с криволинейными поверхностями, каждый из которых жестко соединен с соответствующим валом. Наружный и внутренний элементы связаны шариками, предназначенными дляпе- 20 редачи крутящего момента и обеспечения требуемого взаимного положения элементов.
Шарики размещены в беговых дорожках, образованных частично на наружном, а частично - на внутреннем элементах. 25
Геометрические формы рабочих поверхностей наружных и внутренних элементов и выполненных на них беговых дорожек разнообразны.
B указанных конструкциях шарниров равных угловых скоростей передача крутящего момента осуществляется одним рядом шариков, равномерно расположенных на окружности, плоскость которой пересекается с точкой пересечения осей сочлененных валов, Однорядные конструкции шарниров, обеспечивая равенство угловых скоростей сочлененных валов, способны передавать небольшие по величине крутящие моменты, ограни» ченные контактной прочностью рабочих поверхностей беговых дорожек и тел качения.
Надежность и долговечность таких шарниров при передачи больших крутящих моментов ограничена.
Для повышения нагрузочной способности шарнира стремятся увеличить до оптимального количества число рабочих тел качения, участвующих в передаче нагрузки, что приводит к многорядным шарнирам, конструкция которых предусматривает наличие промежу551454 точного подвижного элемента, обеспечиваюшего необходимую подвижность шарнира.
Известен шарнир равных угловых скоростей с псдвижным промежуточным элементом, :одержашиЛ закрепленную на валу разъемную обой."т со сферической внутренней поверхностью (обхватывающий элемент), шаровое тело (обхватываемый элемент) жестко связанное с другим валом, и размещенные между ними шарики. 10
Шарнир снабжен шпонками, закрепленными в сегментах — вкладышах (промежуточный элемент), зафиксированных шариками на шаровом теле с возможностью поворота относительно осей. пересекающихся в точке пересе- |d чения осей соединяемых валов, и опирающихся через шарики на плоскости обоймы, параллельные плоскости ее разъема.
Данное устройство является наиболее близким к изобретению по технической сущности 20 и достигаемому результату.
Однако передача крутящего момента осушествляется ос раниченным количеством шариков, вследствие чего нагрузочная способность такого шарнира практически ниже однорядно-2Ü го.
Кроме того, данный шарнир требует высокой точности изготовления и монтажа.
Целью изобретения является повышение нагрузочной способности и надежности шарнира в работе.
Это достигается тем, что сопряженные сферические говерхности одного из основных элементов шарнира и вкладышей выполнены с продольными, расположенными с интервалом по окружности полуцилиндрическими канавками, совместно образующими беговые дорожки, в каждой из которых установлено по несколько шариков, подпружиненных с обеих сторон дорожки и закрытых упорами. При этом каждый поворотный вкладыш выполнен с радиальной oIIopHoH и тангенциальной упорной поверхностями, снабженными подшипниками, взаимодействующими с ответными поверхностями одного из основных элементов шарнира.
Каждый чз поворотных вкладышей может быть вылолнен с радиальными, направленными наружу (или внутрь) цапфами, снабженными роликс подшипниками, и с внутренней (или наружной) сферической поверхностью и канавкой для шариков, а обхватывающий (либо соответственно - обхватываемый) основной элемент шарнира — с радиально расположенными гнездами, в которых установлены на указанных подшипниках цапфы вкладышей, Каждый из поворотных вкладышей может быть выполнен с радиально расположенным гнездом и установленным в нем роликоподшипником, а соответствующий основной элемент шарнира (обхватывающего или обхватываемого) — с радиальными шипами, на каждом из которых установлен через упомянутый подшипник вкладыш.
С целью обеспечения осевой подвижности шарнира и самоустанавливаемости один из основных элементов шарнира, например обхватываемый, может быть выполнен с возможностью осевого перемещения, например на шлицах вала.
На фиг, 1 изображен шарнир, продольный разрез; на фиг. 2 — то же, поперечный ра:- рез; на фиг. 3 — 6 — варианты исполнения.
Универсальный шарнир содержит шаровое тело 1, жестко соединенное с валом, поворотные вкладыши 2 и обойму 3, снабженную фланцем 4 для соединения с другим валом болтами 5, вставленными в отверстия 6.
Шаровое тело имеет равномерно распределенные по окружности выступы и впадины, необходимые для сборки шарнира, Между шаровым телом и поворотными вкладышами размещены несколькими рядами шарики 7, уложенные в беговые дорожки 8, которые образованы частично на выпуклой сферической поверхности выступов шарового тела, а частично — на вогнутых сферических поверхностях поворотных вкладышей.
Беговые дорожки в продольном направлении выполнены по дугам окружности с общим центром, совпадающим с центром шарового тела. Положение шариков фиксируется пружинами 9, установленными в упорах 10, закрепленных на шаровом теле.
Поворотный вкладыш плоскостью, расположенной со стороны цапфы 11, опирается через подшипник скольжения 12 на внутреннюю плоскость паза обоймы, На цапфе поворотного вкладыша смонтирован роликовый подшипник, состоящий из роликов 13 и стакана 14, вставленного в расточку обоймы и закрепленного болтами 15. Подшипник закрывается крышкой 16.
Для предупреждения выпадания поворотного вкладыша из подшипника при монтаже на конце его цапфы имеется кольцевая канавка, в которую вставляется стопорное кольцо .7.
Между стопорным кольцом и торцами роликов установлено проставочное кольцо 18.
В полость 19 шарового тела закладывается смазка, поступающая по каналам 20 и 21 для смазки подшипников, Для предотвращения выброса смазки из шарнира и попадания в него пыли и влаги полости шарнира закрыты крышками 22 и 23 и прорезиненным кожухом 24, который плотно грижимается к торцу кольца 25. Стенки вну реннего диаметра последнего ограничивают угол поворота вала в нерабочем состоянии.
551454
Сборка шарнира производится в следующей последовательности, В расточку обоймы вставляется и крепится болтами 15 стакан 14 роликоподшипника, s который после установки подшипника скольжения 12 встав ляется цапфа 11 поворотного вкладыша. Между щипом и стаканом подшипника укладываются ролики, на торцы которых сверху устанавливается проставочное кольцо 18. Поворотный вкладыш в сборе с роликоподшипни- 10 ком фиксируется стопорным кольцом и закрывается крышкой 16.
Обойма в сборе с поворотными вкладышами устанавливается фланцем на плоскость монтажного стола, после чего в нее вставляется !б шаровое тело, выступы которого при этом входят в пространство между поворотными вкладышами. Когда центры сфер шарового тела и поворотных вкладышей совместятся, шаровое тело поворачивают до совпадения беговых до-20 рожек его и поворотных вкладышей, в результате чего образуются каналы цилиндрической формы, которые затем заполняются шариками и с обеих сторон запираются упорами с пружинами. 26
При работе шарнира шарики, кроме передачи крутящего момента, обеспечивают взаимное центральное положение шарового тела и поворотных вкладышей независимо от угла Э0 иесоосности между валами.
Шаровое тело 1 (см. фиг. 3 и 4) связано с валом шлицевым соединением 26, допускающим осевое перемещение вала относи- бб тельно шарового тела, а поворотные вкладыши 2 смонтированы на плитах 27, которые болтами крепятся снаружи к обойме 3. В этой конструкции шарнира шаровое тело выполнено без выступов и пазов. 40
На фиг. 5, 6 показан шарнир, у которого на валу расположены шипы 28. На ши:пах через ролики 13 смонтированы поворотные вкладыши 2, а к обойме 3 жестко прикреплены сферические тела. В этой конструкции поворотные вкладыши вместо цапф снабжены раоточками.
Внедрение многорядного шарнира равных угловых скоростей, например в карданные передачи локомотивов с групповым приводом колесных пар,позволит получить значительный народнохозяйственный эффект за счет снижения уровня удельных нагрузок и повышения в 3-4 раза долговечности карданной пе- ® редачи, а также увеличения срока службы приводимых этой передачей агрегатов.
Формула изобретения
1. Универсальный шарнир, содержащий соединенные с сопряженными валами обхватываемый и обхватывающий основные элементы, установленные между ними поворотные вкладыши со сферической рабочей поверхностью и замыкающие их шарики, о т л и— ч а ю m и и с я тем, что, с целью повышения нагрузочной способности и надежности работы, сопряженные сферические поверхности одного из основных элементов шарнира и вкладышей выполнены с продольными, расположенными с интервалом по окружности полуцилиндрическими канавками, совместно образующими беговые дорожки, в каждой из которых установлено по несколько шариков, подпружиненных с обеих сторон дорожки и закрытых упорами, при этом каждый поворотный вкладыш выполнен с радиальной опорной итангенциальной упорной поверхностями, снабженными подшипниками, взаимодействующими с ответными поверхностями одного из основных элементов шарнира.
2. Шарнир по п.1, о т л и ч а .ю щ и йс я тем, что каждый из поворотных вкладышей выполнен с радиальными, направленными наружу,цапфами, снабженными роликоподшипниками, и с внутренней сферической поверхностью и канавкой для шариков, а обхватывающий элемент шарнира - с радиально расположенными гнездами, в которых установлены на указанных подшипниках цапфы вкладышей.
3. Шарнир по п.1, о т л и ч а .ю щ и йс я тем, что каждый из поворотных вкладышей выполнен с редиальными, направленными внутрь цапфами, снабженными роликоподшипниками,и с наружной сферической поверхностью и канавкой для шариков, а обхватываемый элемент шарнира - с радиально расположенными гнездами, в которых установлены на указанных подшипниках цапфы вкладышей.
4. Шарнир по п.1, о т л и ч а,ю щ и йс я тем, что каждый из поворотных вкладышей выполнен с радиально расположенным гнездом и установленным в нем роликоподшипником, а соответствующий основной элемент шарнира -с радиальными шипами, на каждом из которых установлен через упомянутый подшипник вкладыш.
5.Шарнирпо пп. 1-4, отличающийс я тем, что, с целью обеспечивания его осевой подвижности и самоустанавливаемости, один из основных элементов шарнира, например обхватываемый, выполнен с возможностью осевого перемещения, например, на шлицах вала.
551454
Составитель А. Шаповаленко
Редактор Л. Народная Техред 3. фанта Корректор A. Власенко
Заказ 106/19 Тираж 1162 Подписное
БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, -35, Раушская наб., д, 4/5 филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Пров тная, 4