Универсальный шарнир

СООЭ СОВ.:ТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1)4 В 2 В 35 фСтврц7",ОП Е ИЗОБРЕТЕ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ ВТОРС ледователь кий технозации труемонтново ССС 1979 СССР 1979(54)(57)жащий наголовк ШАРНИР, содер и внутреннюю поверхностях,УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ружную обойму у с гнездами на енных друг к друряд проме об ОсудАРстВенный кОмитет сссРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Всесоюзный научно-иссский проектно-конструкторслогический институт механида в черной металлургии имеханических работ(56) Авторское свицетельстВ 768506, кл. В 21 В 35/14Авторское свидетельствой 774637, кл. В 21 В 35/14 жуточных звеньев, размещенных в гнездах головки, и элементы качения, уста-.новленные в углублениях промежуточныхзвеньев, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повьппения надежности шарнира, он снабжен дополнительным рядом промежуточных звеньев, установленным в гнездах обоймы, приэтом каждое промежуточное звено головки н обоймы выполнено в ниде телавращения, усеченного вдоль оси, иимеет два углубления на усеченной поверхности под тела качения, взаимодействующие с двумя соседними промежуточными звеньями другого ряда, причем углубления одного из рядов промежуточных звеньев выполнены с радиусами, превьшающими радиус элементов качения.Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использована в конструкциях шпинделей приводов прокатных станов, а также )в конструкциях муфт и шарнирных соединений в узлах машин другого наз начения.Целью изобретения является повышение надежности шарнира.На фиг.1 изображен универсальный шарнир, поперечное сечение, с указанием классов кинематических пар; на фиг.2 - разрез Л-А на фиг,1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.1.Универсальный шарнир содержит наружную обойму 1 и внутреннюю головку 2 с цилиндрическими гнездами 3 и 4 на поверхностях, обращенных одна к другой. Б гнездах размещены промежуточные звенья 5 и 6, выпслненные в виде тел вращения (цилиндрические) усеченных вдоль оси, имеющих на усе - кающих поверхностях по два углубле.- ния 7 или 8, расположенных симметрично оси вращения. Каждое промежуточное звено 6, установленное в гнездах 3 обоймы 1, своими двумя углублениями 8 через элементы качения 9 в виде бочкообразных роликов или шаров взаимодействует с углублениями 7 двух идентичных промежуточных звеньев 5, установленных в гнездах 4 головки 2, Соответственно каждое промежуточное звено 5 своими двумя углублениями 7 через элементы 9 качения соединено с углублениями 8 двух промежуточных звеньев 6.Радиус К элементов 9 качения ра(вен радиусу углублений 8, а радиус углублений 7 промежуточных звеньев 5 больше радиуса элементов 9 каченият.е. КВ,Возможен также вариант, когда на одном и том же промежуточнои звене одно углубление в поперечнои сечении шарнира выполнено с радиусом, равным радиусу элементов качения, а другое - с радиусом, превышающим радиус элементов качения. При этом важна, чтобы самой сборкой шарнира обеспечивалось требование - в зоне контакта каждого элемента качения углубле)ние одного из промежуточных звеньев выполнено в поперечном сечекии шаркира с Радиусом, равным радиусу элемекта качения, а углубление другого - с радиусом, превышающим радиус элемента качения. В случае необходимости центрирования обоймы 1 и голов2 цруг относительно друга ка усексющей поверхности промежуточных звеньев 6 могут быть закреплены накладные элементы 10, а головка 2 может иметь сферическую поверхность 11, контактирующую с последними.В процессе рабать; шарнира наружная обойма 1 передает движущий крутящий момент, преодолевая момент сопротивления, действующий ка внутреннюю головку 2 и направленный в противоположную сторону. В результате действия двух ука)ванных моментов в противаг)алажную сторону происходит выборка зазоров в шарнире, Б працессс выборки зазоров промежуточные звенья 5 и 6, воздействуя своими углублениями 7 и 8 через элементы качения 9 друг ка друга, вызывают проворот друг друга своими цилиндрическими поверхностями относительно цилиндридеских поверхностей гнезд 3 и 4. Вследствие таге), что в зоне контакта элементов 9 качения с углублениями 7 1".,ь элементы 9 качения имею ваз 9можности некоторогс смещения в поперечном сечении шарнира. Эта смещение позволяет осуществлять такай проворот промежуточных звеньев 5 и 6, при котором два отдельных промежуточных звена 5 н 6, взаимодействующие друг с другом. ие способны заклинить друг друга н исключить тем самым этот проворот. Выборка зазоров заканчивается тогда, когда промежуточные звенья 5 и 6 займут уравновешенное положение, при катарам все элементы 9 качения передают крутящий момент. Возникающее при этом окружное усилие ат передаваемого крутящего момента делится между всеми элементами 9 качения. Б процессе угловага перехода обоймы 1 и головки 2 друг относительна друга обойма 1 овместна с промежуточными звеньями 5 обкатывается атна - сительно всех элементов 9 качения компенсируя тем самым угловой перекос, а накладные элементы 10, если оки имеются в конструкции шарнира, взаимодействуя са сферической поверхностью 11 головки 2, дополнительно центрируют обойму 1 и головку 2 друг от-. носительна друга. Шарнир допускает осевое перемещение обоймы 1 совместно с промежуточными звеньями 6 и элементами 9 кач кия откасителько га 1224028ловки 2 совместно с промежуточными звеньями 5.Таким образом, все детали шарнира постоянно передают крутящий момент. Это подтверждается анализом структуры шарнира по формулец=У-Си +БРУ+4 Р 1.У+ЗРШ+2 РБ+Р 1,где я - число избыточных связей;И - подвижность механизма;п - количество подвижных звеньев;Р 1 РУ - количество кинематических пар соответствующегокласса.Структуру шарнира анализируют с учетом внешних опор, принимая во внимание то, что шарнир, изображенный на фиг.1-3, предназначен для работы по схеме сдвоенного шарнира (кардана), когда обойма (головка) установлена в опоре, образующей сферическую кинематическую пару Ш класса, а головка (обойма) - в опоре, образукнцей вращательную кинематическую пару У класса.Ч = 62 (общая подвижность, осеваяи по три местные подвижности двадцати элементовкачения);п42 (обойма, головка, двадцатьпромежуточных звеньев,двадцать элементов качения);РУ = 21 (промежуточные звенья 5 и6 с обоймой 1 и головкой2, а также одна внешняяопора);Р 17 О,РШ = 21 (промежуточные звенья б сэлементами качения 9 и одна внешняя опора);РЦ = 1 (взаимодействие накладныхэлементов 10 со сферической поверхностью 11 головки 2, не влияющее на передачу крутящего момента,эквивалентно наличию кинематической пары П класса);Р 1 = 20 (промежуточные звенья 5 с элементами качения 9).- 62 - 6 к 42 + 521 + О ++ 321+ 21+ 20 = 0Структурный анализ подтверждаетотсутствие пассивных избыточных свя Озей. Следовательно, все детали шарнира передают крутящий момент.Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет получить 15 такую кинаматическую схему шарнира,в которой все детали шарнира передают крутящий момент, в результате чего нагрузка равномерно распределяется между всеми одинаковыми деталями 2 О шарнира и одинаковыми местами контакта в шарнире, каждая деталь иместо контакта существенно меньшенагружены, исключается циркуляционный характер нагрчкения обоймы и 25 головки, тем самым устраняются условия усталостного их разрушения, Кроме того, гнезда головки и обоймыменьше нагружены еще и потому, чтокинематическая схема шарнира обеспечивает поверхностный контакт гнездс другими деталями взамен линейного.При этом при работе шарнира в зонеконтакта промежуточных звеньев сгнездами головки и обоймы возникаютлишь небольшие установочные перемещения, Все это ведет к тому, что износ гнезд обоймы и головки существенно уменьшается, В результате применее частых ремонтах нет необходимости демонтировать обойму и головку в линии привода клети прокатногостана, а необходимо лишь заменитьостальные детали, в итоге уменьшается время простоя прокатного станаповышается эксплуатационная надежность шарнира.224 О 28 Заказ 1862/9 тираж 518 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий 113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д. 4