Универсальный шарнир

Своз СоветскииСоциал исти цескиттРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СЬИДЕТЕЛЬСТЬУ(4 б) Дата опубликования описания 14,06,77 М. Кл,Р 16 С 11/О16 П 3/24 Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий(088.8) 2) Авторы изобретения риев и М. М. Андронов 71) Заявител 54) УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ШАРНИР рхов и Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к карданным передачам, и может быть использовано во 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 О ности карданной передачи при динамических нагрузках за счет снижения неравномерности нагрузки, обусловленной неравенством угловых скоростей сочлененных валов, Известный шарнир равных угловых скоростей содержит внутренний и наружный элементы с криволинейными поверхностями, каждый из которых жестко соединен с соответствующим валом. Наружный и внутренний элементы связаны шариками, предназначенными дляпе о 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 п ностей наружных и внутренних элеме выполненных на них беговых дороже нообразны,В указанных конструкциях шарниров равных угловых скоростей передача крутящегомомента 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, ограниченные контактной прочностью рабочих поверхностей беговых дорожек и тел качения.Надежность и долговечность таких шарнировпри передачи больших крутящих моментовограничена.Для повышения нагрузочной способностишарнира стремятся увеличить до оптимального количества число рабочих тел качения,участвующих в передаче нагрузки, что приводит к многорядным шарнирам, конструкциякоторых предусматривает наличие промежу точного подвижного элемента, обеспечиваюшего необходимую подвижность шарнира,Известен шарнир равных угловых скоростей с псдвижным промежуточным элементом,;одержашиЛ закрепленную на валу разъемную обЖ:т со сферической внутренней поверхностью (обхватывающий элемент), шаровоетело (обхватываемый элемент) жестко связанное с другим валом, и размещенные между ними шарики. 10Шарнир снабжен шпонками, закрепленнымив сегментах - вкладышах (промежуточныйэлемент), зафиксированных шариками на шаровом теле с возможностью поворота относительно осей. пересекающихся в точке пересечения осей соединяемых валов, и опирающихся через шарики на плоскости обоймы, параллельные плоскости ее разъема.Данное устройство является наиболее близким к изобретению по технической сущности 20и достигаемому результату.Однако передача крутящего момента осушествдяется ограниченным количеством шариков, вследствие чего нагрузочная способностьтакого шарнира практически ниже однорядно го.Кроме того, данный шарнир требует высокой точности изготовления и монтажа.Целью изобретения является повышениенагрузочной способности и надежности шар- ЗОнира в работе.Это достигается тем, что сопряженныесферические говерхности одного из основных элементов шарнира и вкладышей выполнены с продольными, расположенными с ин- Мтервадом по окружности полуцилиндрическими канавками, совместно образующими беговые дорожки, в каждой из которых установлено по несколько шариков, подпружиненныхс обеих сторон дорожки и закрытых упора- фми. При этом каждый поворотный вкладышвыполнен с радиальнойопорной и тангенциальной упорной поверхностями, снабженнымиподшипниками, взаимодействующими с ответными поверхностями одного из основных 45элементов шарнира.Каждый чз поворотных вкладышей можетбыть вылолнен с радиальными, направленными наружу (иди внутрь) цапфами, снабженными родикоподшипниками, и с внутренней (иди наружной) сферической поверхностью и канавкой ддя 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 можетбыть выполнен с радиально расположеннымгнездом и установленным в нем роликопод 544шипником, а соответствующий основной элемент шарнира (обхватывающего или обхватываемого) - с радиальными шипами, накаждом из которых установлен через упомянутый подшипник вкладыш,С целью обеспечения осевой подвижностишарнира и самоустанавливаемости один изосновных элементов шарнира, например обхватываемый, может быть выполнен с возможностью осевого перемещения, напримерна шлицах вала.На фиг, 1 изображен шарнир, продольныйразрез; на фиг. 2 - то же, поперечный ра:-рез; на фиг. 3 - 6 - варианты исполнения.Универсальный шарнир содержит шаровоетело 1, жестко соединенное с валом, поворотные вкладыши 2 и обойму 3, снабженнуюфланцем 4 для соединения с другим валомболтами 5, вставленными в отверстия 6.Шаровое тело имеет равномерно распределенные по окружности выступы и впадины,необходимые для сборки шарнира,Между шаровым телом и поворотнымивкладышами размещены несколькими рядамишарики 7, уложенные в беговые дорожки 8,которые образованы частично на выпуклойсферической поверхности выступов шаровоготела, а частично - на вогнутых сферическихповерхностях поворотных вкладышей.Беговые дорожки в продольном направлении выполнены по дугам окружности с общимцентром, совпадающим с центром шаровоготела. Положение шариков фиксируется пружинами 9, установленными в упорах 10, закрепленных на шаровом теле.Поворотный вкладыш плоскостью, расположенной со стороны цапфы 11, опираетсячерез подшипник скольжения 12 на внутреннюю плоскость паза обоймы, На цапфе поворотного вкладыша смонтирован роликовыйподшипник, состоящий из роликов 13 и стакана 14, вставленного в расточку обоймыи закрепленного болтами 15. Подшипник закрывается крышкой 16.Для предупреждения выпадания поворотного вкладыша из подшипника при монтаже наконце его цапфы имеется кольцевая канавка,в которую вставляется стопорное кольцо 1 7.Между стопорным кольцом и торцами родиковустановлено проставочное кольцо 18.В полость 19 шарового тела закладывается смазка, поступающая по каналам 20 и 21для смазки подшипников, Для предотвращениявыброса смазки из шарнира и попадания внего пыли и влаги полости шарнира закрыты крышками 22 и 23 и прорезиненным кожухом 24, который плотно грижимается кторцу кольца 25. Стенки внутреннего диаметра последнего ограничивают угол поворота вала в нерабочем состоянии.Сборка шарнира производится в следующей последовательности, В расточку обоймы вставляется и крепится болтами 15 стакан 14 роликоподшипника, в который после установки подшипника скольжения 12 встав б 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 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 дорожек его и поворотных вкладышей, в результате чего образуются каналы цилиндрической формы, которые затем заполняются шариками и с обеих сторон запираются упорами с пружинами. 26При работе шарнира шарики, кроме передачи крутящего момента, обеспечивают взаимное центральное положение шарового тела и поворотных вкладышей независимо от угла ЭО 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. 40На фиг. 5, 6 показан шарнир, у которого на валу расположены шипы 28. На шипах через ролики 13 смонтированы поворотные вкладыши 2, а к обойме 3 жестко прикреплены сферические тела. В этой конструкции фб поворотные вкладьици вместо цапф снабжены раоточками.Внедрение многорядного шарнира равных угловых скоростей, например в карданные бо 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- бб редачи, а также увеличения срока службы приводимых этой передачей агрегатов. Формула изобретения1, Универсальный шарнир, содержащийсоединенные 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 щ и й с я тем, что, с целью повышения нагрузочной способности и надежностиработы, сопряженные сферические поверхности одного из основных элементов шарнираи вкладышей выполнены с продольными, расположенными с интервалом по окружностиполуцилиндрическими канавками, совместнообразующими беговые дорожки, в каждой изкоторых установлено по несколько шариков,подпружиненных с обеих сторон дорожкии закрытых упорами, при этом каждый поворотный вкладыш выполнен с радиальнойопорной 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 сферическойповерхностью и канавкой для шариков, а обхватывающий элемент шарнира - с радиальнорасположенными гнездами, в которых установлены на указанных подшипниках цапфывкладышей.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 обхватываемыйэлемент шарнира - с радиально расположеннымигнездами, 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 расположеннымгнездом и установленным в нем роликоподшипником, а соответствующий основной элемент шарнира -с радиальными шипами, накаждом из которых установлен через упомянутый подшипник вкладыш.5,Шарнирпо пп. 1-4, отличающийс я тем, что, с целью обеспечивания его осевой подвижности и самоустанавливаемости, одиниз основных элементов шарнира, например обхватываемый, выполнен с возможностью осевого перемещения, например, на шлицах вала.Составитель А. ШаповаленкоРедактор Л. Народная Техред 3. Фанта Корректор А. ВласенкоЗаказ 106/19 Тираж 1162 Подписное БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Провтная 4