Универсальный шарнир

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 19) (11 51) 4 В 21 В 35/1 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ ИСАНИЕ И ОРСКОМУ СЕИД ЭОБРЕТЕН Т головки, а наружный - в гнездах при этом гнезда в поперечном сечеолнены с тангенциальными зазорами 3378/22-02 8.8304.86. Бюл.М. Селезнев 771,2.06-88орское свид 7,кл.В 2 ьно элем от точки ентов качения, увеличиваюих контакта, о т л и ч а.(088.8)тельство В 35/14 ССР1963.АРНИР,реннях,ющиися тем, что, с ц рока службы шарнира при го статической определенно ью повышения НЫЙ Ш(54) (57) УНИВЕРСАЛ жащий наружную обо ловку с гнездами на ер вставками с умя впадинамиментами качени радиус каждо речном сечениго с ней элем му и внутоверхнос юю гообращен и между эл ов, при этом ставок в поп ных однчения, вну другои ряда элементов каторых уложен в равен радиунта качения нии контактирую 1(21) 363 (22) 12,0 (46) 07, (72) А. (53) 621 (56) Авт У 109859 гнездах обоймы ниц вы относит щимися сохранении ти, он снабжен, установленны я сосодних ряи из впадинИзобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в конструкциях шпинделей привода прокатных станов, муфт и шарнирных соединений в узлах машин другого назначения.Цель изобретения - повышение срока служ бы шарнира при сохранении его статической определенности.На фиг. 1 изображен универсальньй шар. нир, поперечный разрез; на фиг. 2 - разрез А - А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б - Б на фиг. 1; на фиг. 4 схематически изображен шарнир с указанием действующих мо.ментов, усилий и классов кинематических пар, поперечное сечение.Универсальный шарнир содержит наружную обойму 1 и внутреннюю головку 2 с гнездами 3 и 4 на поверхностях, обрашенных одна к друтой, два ряда элементов качения, внутренний из которых выполнен в виде цилиндрических роликов 5 и уложен в гнездах го. ловки, а наружный выполнен в виде бочкообразных роликов 6 и уложен в гнездах обоймы. Между торцами бочкообразных роликов "и стенками гнезд обоймы имеются зазоры, что позволяет бочкообразным роликам поворачиваться в направлениях поперек своей оси, Каждый элемент качения одногс ряда контактирует с двумя элементами качения другого ряда с помощью вставок 7 с двумя впадинами 8 и 9 ответной формы относительно контактирующих с ними элементов качения. Гнезда обоймы и головки выполнены цилиндрическими с радиусами, большими радиусов уложенных в них элементов качения, т.е.ъ и и 84, что обеспечивает перегкатывание элементов качения в поперечном сечении шарнира с одновременным смещением в радиальном и тангенциальном направлениях. На головке может быть закреплена на. садка 10 со сферической либо бочкообразной наружной поверхностью, которая имеет окна для прохода роликов 5 и 6 без соприкосновения с насадкой 10. Предлагаемый уни версальный шарнир целесообразен для обще. го случая работы по схеме "сдвоенного шарнира", когда обойма (головка) установлена в опоре, образующей кинематическую пару Ъ класса, а головка (обойма) установлена в опоре, образующей кинематическую паруП класса. Кроме цилиндрической формы гнезд 3 и 4, возможна иная, имеющая в поперечном сечении вид друтих кривых, кроме, окружностей, либо вид Ч-образно расходяшихся прямых, Необходимо, чтобы эта форма обеспечивала перекатывание элементов качения в поперечном сечении шарнира с одновременным смешением в радиальном и тангенциальном направлениях, Элементы качения могут быть выполнены в виде роликов другой формы или шариков, Если имеется необходимость компенсировать помимо углового перекоса неболыпие непересечения осей соединяемых валов, насадка 10 может отсутствовать, а вмес.то нее на головке 2 должно быть установлено ограничительное кольцо (не показано) для 10 роликов 5.В процессе работы шарнира наружная обой.ма 1 вращается с некоторой угловой скоростью Ы и передает движущий крутящий момент Мдв, который преодолевает момент 15 сопротивления Мсопр, действующий на внут.реннюю головку 2. В результате действия двух указанных моментов в противополож.ных направлениях, происходит выборка зазоров в шарнире и некоторое угловое смещение обоймы 1 и головки 2 одна относительно другой (фиг. 4). В процессе выборки зазоров бочкообразные ролики. 6, перекатываясь в цилиндрических гнездах 3, смещаются одно.временно в радиальном и тангенциальном на правлениях относительно обоймы 1, а цилинд.рические ролики 5, перекатываясь в цилинд.рических гнездах 4, смещаются одновременно в раднальном и тангенциальном направлениях относительно головки 2. В этот период каждый ролик в отдельности воздействует через вставки 7 с впадинами 8 и 9 на другие ролики и определяет их положение, В результа.те этого все ролики 6 поддерживаются в состоянии, когда на них действуют одинаковые усилия 8, , а ролики 5 давят на голов ку с одинаковыми усилиями й 7, При этом А 1 сопрсопр) о140где п - колИчество роликов в ряду;1, и 1 - плечи приложения сип относитель.7но оси вращения.В процессе углового перекоса обоймы 1и головки 2 одно относительно другой обойма 1 перекатывается относительно бочкообразных роликов 6 и тем самым компенсируется утловой перекос, а насадка 10, если онаимеется в конструкции шарнира, дополнительно центрирует обойму 1 и головку 2 друг от.носительно друга. Шарнир допускает относи.тельное осевое смещение обоймы 1 и голов.ки 2 в местах контакта цилиндрических роликов 5 с впадинами 9 вставок 7.Таким образом, все ролики шарнирно по.55 стоянно передают крутяший момент, а пассивные избыточные связи отсутствуют, т.е. шарнир является статически определенным. Убедиться в этом также можно если проаналиэи ровать структуру шарнира по формуле Малы.шева:Ь+ 5 Р + 4 Р + ЗР + 2 Рв ч 1 ч 1 ц 1где- количество избыточных связей;Ъ - подвижность механизма;И - количество подвижных звеньев;Р. Р - количество кинематических парсоответствующего класса.Структуру шарнира анализируют с учетом внешних опор: Ъ = 2 и состоит из основной подвижности и осевой подвижности обоймы 1 и головки 2 одна относительно другой и = 42 (двадцать роликов, двадцать вставок, обойма и головка, учитывая то, что насадка 10 и головка 9 составляют одно звено),Цилиндрические ролики 5, установленные в гнездах 4 образуют кинематические пары 1 Ч класса, так как имеют две подвижности- вращение вокруг оси и одно относительное перемещение. Бочкообразные ролики 6, уста. новленные в гнездах 3, образуют кинематические пары П класса, так как имеют четыре подвижности - поворот относительно трех осей и одно относительное перемещение с одновременным смещением в радиальном и тангенсиальном направлениях. Цилиндрические ролики 5 с впадинами 9 вставок 7 образуют кинематические пары 1 Ч класса, так как имеют две подвижности - поворот отно 222344сительно оси ролика и перемещение вдольэтой оси. Бочкообразные ролики 6 с впадинамивставок 7 образуют кинематические парыЧ класса, имея одну подвижность - поворототносительно оси ролика. Насадка 10 с обоймой 1 образуют кинематическую пару П клас.са, так как имеет четыре подвижности -поворот относительно трех осей и осевое перемещение.1 О Таким образом Р: 21 (вставки с бочкообразными роликами и наружная вращательная опора обоймы), Р д = 30 (цилиндрические ролики с вставками и цилиндрические ролики с гнездами), Рт 1 (наружная15 сферическая опора головки), Р =11 (бочкообразные ролики с гнездами и сферическаянасадка с наружной обоймой) и Р О, аЧ=О.Вследствие того, что в местах передачи20 усилий от ролика одного ряда к дьум роли.кам другого ряда линейная поверхность кон.такта заменена поверхностной с сохранениемстатической определенности шарнира, умень.,шаются контактные напряжения, повышается25 долговечность шарнира, так как исключенопережающий износ в указанных местах. Приэтом сохраненная статическая определенностьшарнира обеспечивает распределение нагрузкимежду всеми роликами, что позволяет получить высокую нагрузочную способность шарнира по условиям контактной прочности ис.польэуемых материалов,1222344 фг Составитель М. Коровин Техред О,Сопко Редактор М. Бланар рректор М. Демчи аз 1641 Подписное Тираж 518 ВНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открып 3035, Москва, Ж - 35, Раушская наб.,