Універсальний шарнір

1. Універсальний шарнір, що містить обойму, у вн утрішній сферичній порожнині якої розміщена сферична головка вала, виконана з пазами, в яких радіально розміщені циліндричні пружні сполучні ланки, які передають крутний момент, внутрішні кінцеві частини яких виконані з осьовими отворами і подовжніми прорізами, що формують пружно деформівні середні і бічні сегменти, який відрізняється тим, що обойма виконана роз'ємною по площині, що проходить через центр її вн утрішньої сферичної порожнини перпендикулярно подовжній осі шарніра, і складається із сполучених між собою через регулювальну прокладку двох складових частин, в яких симетрично площині роз'єму виконані виїмки, а сполучні ланки встановлені в згаданих виїмках і зафіксовані в них від радіального переміщення, при цьому на внутрішні х кінцевих частинах сполучни х ланок подовжні прорізи розташовані перпендикулярно подовжній осі шарніра, бічні сегменти виконані з плоскими гранями, розташованими перпендикулярно подовжнім прорізам, а осьові отвори виконані з конічними кінцевими ділянками, що розширяються. 2. Універсальний шарнір за п. 1, який відрізняється тим, що виїмки в обох складових частинах обойми виконані у вигляді сферичних западин, сполучених з внутрішньою сферичною порожниною обойми каналами, що розширяються, а сполучні ланки виконані з сферичними головками, при цьому сполучні ланки сферичними головками посаджені в згадані сферичні западини і зафіксовані в них від радіального переміщення сферичними поверхнями останніх. 2 (19) 1 3 79508 4 10. Універсальний шарнір за будь-яким з пп. 1 -9, 12. Універсальний шарнір за будь-яким з пп. 1-11, який відрізняється тим, що відстань між контактякий відрізняється тим, що складові частини ними зовнішніми поверхнями пружно деформівних обойми сполучені між собою болтовими з'єднансередніх сегментів внутрішніх кінцевих частин нями. сполучних ланок відповідає ширині пазів сферич13. Універсальний шарнір за будь-яким з пп. 1-12, ної головки вала. який відрізняється тим, що на поверхні внутрі11. Універсальний шарнір за будь-яким з пп. 1-10, шньої сферичної порожнини знімної складової який відрізняється тим, що вн утрішні кінцеві часчастини обойми виконана кільцева канавка, в якій тини сполучних ланок встановлені в пазах сферивстановлено ущільнювальне кільце. чної головки вала з можливістю взаємного переміщення. Винахід відноситься до прокатного виробництва, зокрема, до приводів прокатних станів і може бути використано в муфта х або універсальних з'єднаннях валів прокатних станів, трансмісій машин або інших механізмів, розташованих під кутом, для передачі крутного моменту за допомогою пружних сполучних ланок. З рівня техніки відомий аналогічний за призначенням універсальний шарнір, що містить обойму і сферичну головку, забезпечені рівномірно розташованими по колу напівциліндричними канавками, в яких розміщені передаючі крутний момент сполучні ланки у вигляді тіл кочення, при цьому тіла кочення виконані бочкоподібної форми [«Універсальний шпиндель» SU 242099 (Дніпропетровський металургійний інститут, SU) 25.04.1969, аналог]. Такий шарнір дозволяє зменшити нерівномірність передачі кутової швидкості і допускає кут перекосу осей обойми і сферичної головки до 12°, проте не може компенсувати динамічні навантаження, що виникають в шарнірі, наприклад, при подачі прокату в калібри валів. У зв'язку з цим такий шарнір виготовляють масивним з багатократним запасом міцності, що приводить до збільшення його габаритів і металоємності. З рівня техніки відомий аналогічний за призначенням, близький по технічній суті і співпадаючий по більшості загальних ознак універсальний шарнір, що містить обойму, у вн утрішній сферичній порожнині якої розміщена сферична головка валу, виконана з пазами, в яких радіально розміщені передаючі крутний момент циліндричні пружні сполучні ланки, внутрішні кінцеві частини яких виконані з осьовими отворами, і подовжніми прорізами, що формують пружно деформуємі середні і бічні сегменти, при цьому сполучні ланки забезпечені кільцями, розміщеними в кільцевих проточках на їх внутрішніх поверхнях, і зовнішніми валиками, виконаними на зовнішніх поверхнях їх вн утрішніх кінцевих частин [«Універсальний шарнір» UA 42976 А (Герасименко С.Г. UA, Світличний О.В. UA, Ченський В.В. UA) 15.11.2001, найближчий аналог - прототип]. У такому шарнірі забезпечується рівномірний розподіл зусиль на пружні сполучні ланки при великих кутах перекосу осей обойми і сферичної головки. Крім того, в цьому шарнірі частково поглина ються динамічні навантаження пружними сполучними ланками за рахунок виконання на їх внутрішніх кінцевих частинах осьових отворів, і подовжніх прорізів, що формують пружно деформуємі середні і бічні сегменти, внаслідок чого підвищується плавність передачі крутного моменту. Проте недосконала конструкція і компоновка пружних сполучних ланок цього шарніра не забезпечує тривалий термін їх служби і приводить до необхідності їх заміни, що вимагає трудомісткого розбирання всього шарніра, що знижує його довговічність, ремонтопридатність і надійність в цілому. Пояснюється це наступними недоліками конструкції універсального шарніра. У зв'язку з тим, що пази сферичної головки розташовані перпендикулярно її подовжній осі і пазам обойми, то між зовнішніми поверхнями пружних сполучних ланок і стінками пазів сферичної головки існують вільні простори - зазори. Тому при передачі крутного моменту на пружні сполучні ланки діють значні згинаючі зусилля, у зв'язку з тим, що із сторін, протилежних дії згаданих згинаючих зусиль, відсутні опорні поверхні, внаслідок чого сполучні ланки поступово руйнуються. Зовнішні валики сполучних ланок, виконані на зовнішніх поверхнях пружно деформуємих середніх і бічних сегментів їх вн утрішніх кінцевих частин забезпечують тільки точковий контакт із стінками пазів сферичної головки при передачі крутного моменту, що приводить до значних контактних напруг і до передчасного зносу сполучних ланок. Кільцеві проточки, виконані на внутрішні х кінцевих частинах сполучних ланок для установки кілець, ослабляють перетин працюючих на вигин пружно деформуємих середніх і бічних сегментів і є концентраторами напруг, сприяючими їх поступовому р уйнуванню. Подовжні прорізи на внутрішніх кінцевих частинах сполучни х ланок розташовані паралельно подовжній осі шарніра, внаслідок чого із стінками пазів взаємодіють тільки пружно деформуємі бічні сегменти. Таке розташування згаданих прорізів обмежує роботу пружно деформуємих середніх сегментів сполучних ланок, знижує ступінь поглинання пружними сполучними ланками динамічних навантажень і погіршує плавність передачі крутного моменту шарніром. 5 79508 6 Крім того, циліндричні осьові отвори на внутрозширяються. рішніх кінцевих частинах сполучни х ланок забезПриведені ознаки винаходу є суттєвими, оскіпечують постійний перетин їх пружно деформуєльки в сукупності достатні для вирішення поставмих середніх сегментів, внаслідок чого їх леної задачі, а кожна окремо необхідна для його жорсткість залишається постійною і не може регуідентифікації. люватися у міру зростання зовнішнього навантаТак, виконання обойми роз'ємної по площині, ження. що проходить через центр її сферичної внутріНаявність згаданих зазорів між сполучними шньої порожнини перпендикулярно подовжній осі ланками і стінками пазів сферичної головки, висошарніра, і що складається із сполучених між соких контактних напруг між зовнішніми валами спобою через регулювальну прокладку двох складолучни х ланок і стінками пазів сферичної головки, а вих частин, забезпечує можливість відділення знітакож наявність концентраторів напруг у вигляді мної складової частини обойми для заміни кільцевих канавок для розміщення кілець привосполучних ланок. дить до прискореного зносу, поступового руйнуПри цьому досягається можливість регулювання і необхідності частої заміни сполучних лавання зазору між складовими частинами обойми нок. регулювальною прокладкою необхідної товщини A у зв'язку з тим, що обойма виконана монопри зносі контактуючи х поверхонь внутрішньої блоковою і не передбачає установку сполучних сферичної порожнини обойми і сферичної головки. ланок із зовнішньої сторони, то для заміни сполучВиконання на обох складових частинах обойних ланок потрібне повне розбирання і подальше ми симетричне площини роз'єму виїмок і установзбирання всього шарніра. ка в них сполучних ланок, зафіксованих в них від Крім того, моноблокова конструкція обойми не радіального переміщення, забезпечує раціональну передбачає можливість регулювання зазорів між компоновку сполучних ланок в площини роз'єму поверхнею її внутрішньої сферичної порожнини і обойми і можливість зручного доступу до них при поверхнею сферичної головки валу у міру їх зносу. заміні. Ці недоліки суттєво знижують довговічність, Розташування подовжніх прорізів на внутріремонтопридатність і надійність універсального шніх кінцевих частинах сполучних ланок перпеншарніра. дикулярно подовжній осі шарніра виключає вільні Задачею, на рішення якої направлений винапростори - зазори між зовнішніми поверхнями хід, є удосконалення універсального шарніра шляпружних сполучних ланок і стінками пазів сферичхом виконання обойми складовою і поліпшення ної головки, що збільшує довговічність сполучних компоновки, форми і геометричних параметрів ланок і надійність універсального шарніра. сполучних ланок, що дозволить спростити доступ Виконання бічних сегментів внутрішніх кінцедо сполучних ланок при їх заміні, уникнути конценвих частин сполучни х ланок з плоскими гранями, траторів напруг в сполучних ланках, понизити конрозташованими перпендикулярно подовжнім протактні напруги між сполучними ланками і стінками різам, збільшує їх площу контакту із стінками пазів пазів сферичної головки і забезпечити плавне підсферичної головки і знижує контактні напруги. вищення жорсткості пружно деформуємих середВиконання осьових отворів вн утрішніх кінценіх сегментів сполучних елементів у міру зростанвих частин сполучних ланок з конічними кінцевими ня зовнішнього навантаження. ділянками, що розширяються, дозволяє оптимальТаке удосконалення дозволить підвищити довно регулювати жорсткість пружно деформуємих говічність, ремонтопридатність і надійність універсередніх сегментів залежно від характеру зовнішсального шарніра. нього навантаження, оскільки їх поперечний переПоставлена задача вирішується тим, що в унітин, а, отже, і момент опору вигину, збільшуються версальному шарнірі, що містить обойму, у вн уту міру звуження конічних ділянок осьових отворів. рішній сферичній порожнині якої розміщена сфеУ міру зростання зовнішнього навантаження рична головка валу, виконана з пазами, в яких жорсткість кінцевих частин пружно деформованих радіально розміщені передаючі крутний момент середніх сегментів збільшується від мінімального циліндричні пружні сполучні ланки, внутрішні кінзначення до максимального у міру збільшення їх цеві частини яких виконані з осьовими отворами і поперечного перетину і моменту опору вигину. подовжніми прорізами, що формують пружно деТаким чином, за рахунок виконання обойми формуємі середні і бічні сегменти, згідно винаходу, складовою і поліпшення компоновки, форми і геообойма виконана роз'ємною по площині, що прометричних параметрів сполучних ланок вдосконаходить через центр її внутрішньої сферичної полений універсальний шарнір, що характеризується рожнини перпендикулярно подовжній осі шарніра, і новою сукупністю основних суттєви х ознак, прискладається із сполучених між собою через регудбаває нові властивості, які полягають в спрощенлювальну прокладку двох складових частин, в ні доступу до сполучних ланок при їх заміні, в лікяких симетрично площини роз'єму виконані виїмки, відації концентраторів напруг в сполучних ланках, а сполучні ланки встановлені в згаданих виїмках і в зниженні контактних напруг між сполучними ланзафіксовані в них від радіального переміщення, ками і стінками пазів сферичної головки і в забезпри цьому на внутрішніх кінцевих частинах сполупеченні плавного підвищення жорсткості пружно чних ланок подовжні прорізи розташовані перпендеформуємих середніх сегментів сполучних ланок дикулярно подовжній осі шарніра, бічні сегменти у міру зростання зовнішнього навантаження. виконані з плоскими гранями, розташованими перТаке удосконалення дозволяє збільшити довпендикулярно подовжнім прорізам, а осьові отвори говічність і підвищити ремонтопридатність універвиконані з конічними кінцевими ділянками, що сального шарніра, що суттєво підвищує його на 7 79508 8 дійність в цілому. пробками. Універсальний шарнір має і додаткові відмітні Витягання сполучних ланок для заміни робознаки, які характеризують його в окремих випадлять шляхом простого вигвинчування пробок з ках модифікації конструкції і виконання складових складових частин обойми. елементів і використовуються для поліпшення У універсальному тарифі, згідно винаходу, вийого технічних властивостей. їмки в обох складових частинах обойми виконані у У універсальному шарнірі, згідно винаходу, вивигляді радіальних крізних напівциліндричних каїмки в обох складових частинах обойми виконані у налів, а сполучні ланки виконані з циліндричними вигляді сферичних западин, сполучених з внутріголовками, при цьому сполучні ланки встановлені шньою сферичною порожниною обойми каналами, в напівциліндричних каналах обох складових часщо розширяються, а сполучні ланки виконані з тин обойми і циліндричними головками зафіксовасферичними головками, при цьому сполучні ланки ні в них від радіального переміщення за допомосферичними головками посаджені в згадані сфегою різьбових з'єднань. ричні западини і зафіксовані в них від радіального Таке удосконалення (модифікація 3) застосопереміщення сферичними поверхнями останніх. вується при невеликих кута х (до 0,5°) перекосу Таке удосконалення (модифікація 1) застосоосей обойми і сферичної головки валу і забезпевується переважно для малогабаритних універсачує йому простоту і технологічність конструкції, а льних шарнірів при великих кута х перекосу осей також надійну фіксацію сполучних ланок за допообойми і сферичної головки валу (до 12°) і забезмогою різьбових з'єднань. печує його сполучним ланкам самостійну установПри цьому суттєво спрощується доступ до ку в сферичних западинах складових частин сполучних ланок для їх установки або заміни без обойми, можливість повороту в процесі роботи і розбирання роз'ємної обойми шарніра. рівномірний перерозподіл зусиль між ними при Витягання сполучних ланок для заміни робпередачі крутного моменту. лять простим вигвинчуванням їх з складових часА сферичними поверхнями сферичних запатин обойми. дин забезпечується надійна фіксація сполучних У універсальному шарнірі (модифікація 1), згіланок від радіального переміщення. дно винаходу, сферичні головки сполучних ланок Витягання сполучних ланок для заміни робпосаджені в сферичні западини обох складових лять шляхом роз'єднання складових частин роз'частин обойми з можливістю взаємного повороту. ємної обойми. Така установка сферичних головок сполучних Υ універсальному шарнірі, згідно винаходу, виланок в сферичних западинах обох складових часїмки в обох складових частинах обойми виконані у тин обойми забезпечує їм рухливість і працездатвигляді увігн ути х сферичних посадочних шийок, ність шарніра в умовах постійно змінних кутів песполучених з внутрішньою сферичною порожнирекосу осей обойми і сферичної головки валу. ною обойми каналами, що розширяються, а із зовУ універсальному шарнірі (модифікація 2), згінішньою поверхнею обойми - напівциліндричними дно винаходу, сферичні головки пружних сполучканалами, а сполучні ланки виконані з сферичниних ланок посаджені на увігнуті сферичні посадочми головками, при цьому сполучні ланки сферичні шийки обох складових частин обойми з ними головками посаджені на згадані увігн уті сфеможливістю взаємного повороту. ричні посадочні шийки і зафіксовані в них від Така установка сферичних головок сполучних радіального переміщення пробками, закріпленими ланок на увігнуті сферичні посадочні шийки обох із зовнішньої сторони в напівциліндричних каналах складових частин обойми також забезпечує їм обох складових частин обойми за допомогою різьрухливість і працездатність шарніра в умовах побових з'єднань так, що їх поверхні торців контакстійно змінних кутів перекосу осей обойми і сфетують з сферичними головками сполучних ланок. ричної головки валу. Таке удосконалення (модифікація 2) застосоУ універсальному шарнірі (модифікація 2), згівується переважно для великогабаритних універдно винаходу, пробки виконані з увігнутими сфесальних шарнірів при середніх кута х перекосу ричними поверхнями торців. осей обойми і сферичної головки валу (до 5°) і Таке виконання збільшує площі контакту взаєзабезпечує його сполучним ланкам самостійну модіючих поверхонь сферичних головок сполучних установку на увігнути х сферичних посадочних ланок і увігнути х сферичних поверхонь торців прошийках складових частин обойми, можливість побок, що збільшує довговічність сполучни х ланок і вороту в процесі роботи і рівномірний перерозпопідвищує надійність шарніра. діл зусиль між ними при передачі крутного моменУ універсальному шарнірі (модифікація 1, 2, ту. 3), згідно винаходу, пази сферичної головки валу Крім того, знімні пробки забезпечують надійну розташовані паралельно її подовжній осі. фіксацію сполучних ланок від радіального переміТаке виконання забезпечує, по-перше, надійщення. ний контакт сполучних ланок із стінками пазів із При цьому спрощується доступ до сполучни х сторін, протилежних дії згинаючих зусиль при пеланок для їх установки або заміни без розбирання редачі крутного моменту, а, по-друге, рухливість і роз'ємної обойми шарніра. працездатність шарніра в умовах постійно змінних Причому надається можливість робити устакутів перекосу осей обойми і сферичної головки новку сполучних ланок із зовнішньої сторони роз'валу. ємної обойми через напівциліндричні канали в її У універсальному шарнірі (модифікація 1, 2, складових частинах і подальшу їх фіксацію від 3), згідно винаходу, пружно деформуємі середні радіального переміщення знімними різьбовими сегменти внутрішніх кінцевих частин сполучних 9 79508 10 ланок виконані таким чином, що їх контактні зовкут перекосу осей обойми і сферичної головки ванішні поверхні між подовжніми прорізами виступалу рівний 0°. ють над плоскими гранями бічних сегментів. На Фіг.2 зображений розріз А-А на Фіг.1 (споТаке виконання дозволяє оптимально регулюлучні ланки умовно не показані). вати жорсткість сполучних ланок залежно від хаНа Фіг.3 зображений універсальний шарнір рактеру зовнішнього навантаження. (модифікація 2), загальний вид, подовжній розріз, При цьому у міру зростання зовнішнього навакут перекосу осей обойми і сферичної головки вантаження передача крутного моменту в універсалу рівний 0°. льному шарнірі здійснюється якийсь час за рахуНа Фіг.4 зображений розріз Б-Б на Фіг.1 (спонок пружної деформації виступаючих пружно лучні ланки умовно не показані). деформуемих середніх сегментів, а у міру їх пружНа Фіг.5 зображений універсальний шарнір ного вигину і збільшення на них навантаження в (модифікація 2), загальний вид, подовжній розріз, роботу додатково включаються і бічні сегменти, кут перекосу осей обойми і сферичної головки ващо суттєво підви щує плавність передачі крутного лу рівний a. моменту. На Фіг.6 зображено сполучну ланку, загальний У універсальному шарнірі (модифікація 1,2,3), вид (модифікація 1, 2). згідно винаходу, відстань між контактними зовнішНа Фіг.7 зображений вид В на Фіг.6. німи поверхнями пружно деформуємих середніх На Фіг.8 зображений розріз Г-Г на Фіг.6. сегментів внутрішніх кінцевих частин сполучних На Фіг.9 зображений універсальний шарнір ланок відповідає ширині пазів сферичної головки (модифікація 3), загальний вид, подовжній розріз, валу. кут перекосу осей обойми і сферичної головки ваТаке виконання забезпечує щільне прилягання лу рівний 0°. контактних зовнішніх поверхонь пружно деформуНа Фіг.10 зображено сполучну ланку, загальємих середніх сегментів внутрішніх кінцевих часний вид (модифікація 3). тин сполучних ланок до стінок пазів сферичної На Фіг.11 зображений вид Д на Фіг.10. головки валу, що знижує згинаючі зусилля, діючі На Фіг.12 зображений розріз Е-Е Фіг.10. на сполучні ланки при передачі крутого моменту і Універсальний шарнір (Фіг.1-12) містить (Фіг.1, підвищує довговічність універсального шарніра. 3, 5, 9) обойму 1, у внутрішній сферичній порожниУ універсальному шарнірі (модифікація 1, 2, ні 2 якої розміщена сферична головка 3 вала 4, 3), згідно винаходу, вн утрішні кінцеві частини сповиконана з пазами 5. лучни х ланок встановлені в пазах сферичної голоУ пазах 5 радіально розміщені передаючі крувки валу з можливістю взаємного переміщення. тний момент циліндричні пружні сполучні ланки 6, Таке виконання забезпечує рухливість вн утрівнутрішні кінцеві частини 7 яких виконані з осьошніх кінцевих частин сполучни х ланок в пазах вими отворами 8 (Фіг.6-8, 10-12), і подовжніми сферичної головки валу і працездатність шарніра прорізами 9, формуючими пружно деформуємі в умовах постійно змінних кутів перекосу осей середні і бічні сегменти 10, 11. обойми і сферичної головки валу. Обойма 1 виконана роз'ємною по площині 0-0, У універсальному шарнірі (модифікація 1, 2, що проходить через центр її внутрішньої сферич3), згідно винаходу, складові частини обойми споної порожнини 2 перпендикулярно подовжній осі лучені між собою болтовими з'єднаннями. шарніра. Таке з'єднання забезпечує просте і зручне Обойма 1 складається із сполучених між созчленовування складових частин обойми для забою через регулювальну прокладку 12 двох скламіни сполучних ланок, що підвищує ремонтопридових частин 13, 14, в яких симетрично площини датність універсального шарніра. 0-0 роз'єму виконані виїмки 15, а сполучні ланки 6 У універсальному шарнірі (модифікація 1, 2, встановлені в згаданих виїмках 15 і зафіксовані в 3), згідно винаходу, на поверхні внутрішньої сфених від радіального переміщення. ричної порожнини знімної складової частини При цьому досягається можливість регулюобойми виконана кільцева канавка, в якій встановвання зазору між складовими частинами 13, 14 лено ущільнювальне кільце. обойми І регулювальною прокладкою 12 необхідУщільнювальне кільце забезпечує герметичної товщини при зносі контактуючи х поверхонь ність універсального шарніра, виключає витікання внутрішньої сферичної порожнини 2 обойми 1 і мастила і перешкоджає проникненню в нього пилу, сферичної головки3 вала 4. що суттєво підвищує його довговічність і надійНа внутрішніх кінцевих частинах 7 сполучних ність. ланок 6 подовжні прорізи 9 розташовані перпендиТаким чином, додаткові відмітні ознаки, які хакулярно подовжній осі шарніра (Фіг.1, 3, 5, 9), бічні рактеризують універсальний шарнір в окремих сегменти II виконані з плоскими гранями 16 (Фіг.6випадках модифікації його конструкції і виконання 8, 10-12), розташованими перпендикулярно поскладових елементів, забезпечують згадане подовжнім прорізам 9, а осьові отвори 8 виконані з ліпшення його технічних властивостей, що суттєво конічними кінцевими ділянками, що розширяються, підвищує довговічність, ремонтопридатність і, у 17. результаті, надійність універсального шарніра. Конічні кінцеві ділянки, що розширяються, 17 Надалі винахід пояснюється докладним опивнутрішніх кінцевих частин 7 сполучних ланок 6 сом прикладу його виконання і роботи з посиланмають наступні геометричні параметри: нями на прикладені креслення. Η - Глибина конічної кінцевої ділянки, що розНа Фіг.1 зображений універсальний шарнір ширяється, 17; (модифікація 1), загальний вид, подовжній розріз, d - Діаметр меншої основи конічної кінцевої ді 11 79508 12 лянки, що розширяється, 17, рівний діаметру печує сполучним ланкам 6 самостійну установку осьового отвору 8; на увігнути х сферичних посадочних шийках 21 D - Діаметр більшої основи конічної кінцевої складових частин 13, 14 обойми 1, можливість ділянки, що розширяється, 17, рівний вихідному повороту в процесі роботи і рівномірний перероздіаметру на торці. поділ зусиль між ними (6) при передачі крутного Таке виконання, по-перше, виключає вільні моменту. простори - зазори між зовнішніми поверхнями споКрім того, знімні пробки 23 забезпечують налучни х ланок 6 і стінками пазів 5 сферичної голодійну фіксацію сполучних ланок 6 від радіального вки 3 вала 4, а, по-друге, дозволяє оптимально переміщення. регулювати жорсткість пружно деформуємих сеПри цьому суттєво спрощується доступ до редніх сегментів 10 залежно від характеру зовнішсполучних ланок 6 для їх установки або заміни без нього навантаження. розбирання роз'ємної обойми 1 універсального Останнє пояснюється тим, що поперечний пешарніра. ретин таких пружно деформуємих середніх сегмеУ універсальному шарнірі (модифікація 3) нтів 10 внутрішніх кінцевих частин 7 сполучних (Фіг.9) виїмки 15 в обох складових частинах 13, 14 ланок 6, а, отже, і момент опору вигину, збільшуобойми 1 виконані у вигляді радіальних крізних ються у міру звуження конічних ділянок 17 осьових напівциліндричних каналів 26. отворів 8. Сполучні ланки 6 виконані з циліндричними Складова частина 13 обойми 1 є знімним елеголовками 27 (Фіг.10-12). ментом. При цьому сполучні ланки 6 встановлені в наУ універсальному шарнірі (модифікація 1) півциліндричних каналах 26 обох складових час(Фіг.1, 2) ви їмки 15 в обох складових частинах 13, тин 13, 14 обойми 1 (Фіг.9) і циліндричними голо14 обойми 1 виконані у вигляді сферичних западин вками 27 зафіксовані в них (13, 14) від радіального 18, сполучених з внутрішньою сферичною порожпереміщення за допомогою різьбових з'єднань 28. ниною 2 обойми 1 каналами, що розширяються 19. Така конструкція (модифікація 3) застосовуСполучні ланки 6 виконані з сферичними голоється переважно для універсальних шарнірів при вками 20 (Фіг.6-8). невеликих кутах перекосу осей обойми 1 і сфериПри цьому сполучні ланки 6 сферичними голочної головки 3 вала 4 (до 0,5°). вками 20 посаджені в згадані сферичні западини Ця компоновка універсального шарніра забез18 і зафіксовані в них від радіального переміщення печує йому простоту і те хнологічність конструкції, сферичними поверхнями останніх (18) (Фіг.1, 2). а також надійну фіксацію сполучних ланок 6 за Така конструкція (модифікація 1) застосовудопомогою різьбових з'єднань 28. ється переважно для малогабаритних універсальПри цьому суттєво спрощується доступ до них шарнірів при великих кутах перекосу осей сполучних ланок 6 для їх установки або заміни без обойми 1 і сферичної головки 3 вала 4 (до 12°). розбирання роз'ємної обойми 1 універсального Ця компоновка універсального шарніра забезшарніра. печує сполучним ланкам 6 самостійну установку в Витягання сполучних ланок 6 для заміни робсферичних западинах 18 складових частин 13, 14 лять простим вигвинчуванням їх з складових часобойми 1, можливість повороту в процесі роботи і тин 13, 14 обойми 1. рівномірний перерозподіл зусиль між ними (6) при У універсальному шарнірі (модифікація 1) передачі крутного моменту. (Фіг.1, 2) сферичні головки 20 сполучних ланок 6 У універсальному шарнірі (модифікація 2) посаджені в сферичні западини 18 обох складових (Фіг.3-5) виїмки 15 в обох складових частинах 13, частин 13, 14 обойми 1 з можливістю взаємного 14 обойми 1 виконані у вигляді увігн ути х сферичповороту. них посадочних шийок 21, сполучених з внутріТака установка сферичних головок 20 сполучшньою сферичною порожниною 2 обойми 1 кананих ланок в сферичних западинах 18 обох складолами, що розширяються, 19, а із зовнішньою вих частин 13, 14 обойми 1 забезпечує їм рухлиповерхнею обойми - напівциліндричними каналавість і працездатність універсального шарніра в ми 22. умовах постійно змінних кутів перекосу осей обойСполучні ланки 6 виконані з сферичними голоми 1 і сферичної головки 3 вала 4. вками 20 (Фіг.6-8). У універсальному шарнірі (модифікація 2) При цьому сполучні ланки 6 сферичними голо(Фіг.3, 4, 5) сферичні головки 20 сполучних ланок 6 вками 20 посаджені на згадані увігнуті сферичні посаджені на увігнуті сферичні посадочні шийки 21 посадочні шийки 21 (Фіг.3, 5) і зафіксовані в них від обох складових частин 13,14 обойми 1 з можливісрадіального переміщення пробками 23. тю взаємного повороту. Пробки 23 закріплені із зовнішньої сторони в Така установка сферичних головок 20 пружних напівциліндричних каналах 22 обох складових сполучних ланок 6 на увігнуті сферичні посадочні частин 13, 14 обойми 1 за допомогою різьбових шийки 21 обох складових частин 13, 14 обойми 1 з'єднань 24 так, що їх (23) поверхні торців 25 конзабезпечує їм рухливість і працездатність шарніра тактують з сферичними головками 20 сполучних в умовах постійно змінних кутів перекосу осей ланок 6. обойми 1 і сферичної головки 3 вали 4. Така конструкція (модифікація 2) застосовуУ універсальному шарнірі (модифікація 2) ється переважно для великогабаритних універсапробки 23 (Фіг.3, 4, 5) можуть бути виконані з увільних шарнірів при середніх кута х перекосу осей гнутими сферичними поверхнями торців 25. обойми 1 і сферичної головки 3 вала 4 (до 5°). Таке виконання збільшує площі контакту взаєЦя компоновка універсального шарніра забезмодіючих поверхонь сферичних головок 20 сполу 13 79508 14 чних ланок 6 і увігнути х сферичних поверхонь торпорожнини 2 знімної складової частини 13 обойми ців 25 пробок 23, що збільшує довговічність сполу1 виконана кільцева канавка 31, в якій встановлечних ланок 6 і підвищує надійність шарніра. но ущільнювальне кільце 32. У універсальному шарнірі (модифікації 1, 2, 3) Ущільнювальне кільце 32 забезпечує гермети(Фіг.1, 3, 5, 9) пази 5 сферичної головки 3 вали 4 чність універсального шарніра, виключає витікання розташовані паралельно її подовжній осі. мастила і перешкоджає проникненню в нього пилу, Таке виконання забезпечує, по-перше, надійщо суттєво підвищує його довговічність і надійний контакт сполучних ланок 6 із стінками пазів 5 із ність. сторін, протилежних дії згинаючих зусиль при пеУніверсальний шарнір працює наступним чиредачі крутного моменту, а, по-друге, рухливість і ном. працездатність шарніра в умовах постійно змінних При роботі універсального шарніра (модифікутів перекосу осей обойми 1 і сферичної головки кації 1, 2, 3) (Фіг.1, 3, 9) обертання обойми 1 пере3 вала 4. дається на сферичну головку 3 вала 4 за допомоУ універсальному шарнірі (модифікації 1, 2, 3) гою сполучних ланок 6. (Фіг.1, 3, 5, 9) пружно деформуемі середні сегменКут перекосу осей обойми 1 і сферичної голоти 10 внутрішні х кінцевих частин 7 сполучних лавки 3 вали 4 може бути рівний 0°. нок 6 виконані таким чином, що їх зовнішні поверМодифікацію 1 (Фіг.1) застосовують переважхні 29 між подовжніми прорізами 9 (Фіг.6-8, 10-12), но для малогабаритних універсальних шарнірів виконані сферичними по радіусу R, виступають при великих кута х перекосу осей обойми 1 і сфенад плоскими гранями 16 бічних сегментів 11 на ричної головки 3 вала 4 (до 12°). величину d. Модифікацію 2 (Фіг.3) застосовують переважТаке виконання дозволяє оптимально регулюно для великогабаритних універсальних шарнірів вати жорсткість сполучних ланок 6 залежно від при середніх кутах перекосу осей обойми 1 і сфехарактеру зовнішнього навантаження. ричної головки 3 вала 4 (до 5°). При цьому у міру зростання зовнішнього наваМодифікацію 3 (Фіг.9) застосовують для унінтаження передача крутного моменту в універсаверсальних шарнірів при невеликих кутах перекольному шарнірі здійснюється якийсь час за рахусу осей обойми 1 і сферичної головки 3 вала 4 (до нок пружної деформації виступаючих пружно 0,5°). деформуємих середніх сегментів 10, а у міру їх При перекосі осей обойми 1 і сферичної голопружного вигину і збільшення на них навантаженвки 3 вала 4 на кут a опорна поверхня сферичної ня в роботу додатково включаються і бічні сегменголовки 3 вали 4 в процесі роботи універсального ти 11, що суттєво підвищує плавність передачі шарніра (модифікація 1, 2) (наприклад, Фіг.3) пекрутного моменту. реміщається щодо опорної поверхні внутрішньої У універсальному шарнірі (модифікації 1, 2, 3) сферичної порожнини 2 обойми 1. відстань b (Фіг.7, 11) між зовнішніми поверхнями В цьому випадку сполучні ланки 6 поверта29 пружно деформуємих середніх сегментів 10 ються на кут b, а контактні зовнішні поверхні їх внутрішніх кінцевих частин 7 сполучних ланок 6 пружно деформуємих середніх сегментів 10 з равідповідає ширині s (Фіг.2, 4) пазів 5 сферичної діусом R ковзають по стінках пазів 5 сферичної головки 3 вала 4. головки 3 вала 4. Таке виконання забезпечує щільне прилягання При передачі крутного моменту робоче наванконтактних зовнішніх поверхонь 29 пружно дефотаження сприймають пружно деформуємі середні рмуємих середніх сегментів 10 внутрішніх кінцевих сегменти 10 сполучних ланок 6. частин 7 пружних сполучних ланок 6 до стінок паЖорсткість пружно деформуємих середніх сезів 5 сферичної головки 3 вали 4, що знижує згигментів 10 розраховується на зусилля робочого наючі зусилля, діючі на сполучні ланки 6 при передіапазону крутного моменту, що передається, і дачі крутного моменту і підвищує довговічність визначається геометричними параметрами (Н, d, універсального шарніра. D) (Фіг.8, 12) конічних кінцевих ділянок, що розшиУ універсальному шарнірі (модифікація 1, 2, 3) ряються, 17 осьових отворів 8 вн утрішніх кінцевих (Фіг.1, 3, 9) внутрішні кінцеві частини 7 сполучних частин 7 сполучних ланок 6. ланок 6 встановлені в пазах 5 сферичної головки 3 Максимальні переміщення пружно деформуєвали 4 з можливістю взаємного переміщення. мих середніх сегментів 10 при заданому навантаТаке виконання забезпечує рухливість вн утріженні відповідають величині d (Фіг.7, 11), на яку шніх кінцевих частин 7 пружних сполучних ланок 6 вони виступають щодо плоских граней 16 бічних в пазах 5 сферичної головки 3 вали 4 і працездатсегментів 11 внутрішніх кінцевих частині 7 сполучність шарніра в умовах постійно змінних кутів пених ланок 6. рекосу осей обойми І і сферичної головки 3 вали 4. При виникненні динамічного навантаження, У універсальному шарнірі (модифікації 1, 2, 3) наприклад у момент захоплення валками прокату, (Фіг.1, 3, 9) (Фіг.1, 3, 8) складові частини 13, 14 пружно деформуємі середні сегменти 10 пружно обойми 1 сполучені між собою болтовими з'єднандеформуються (згинаються) і їх вільні кінці перенями 30. міщаються на згадану величину d. Таке з'єднання забезпечує просте і зручне Після цього в роботу плавно вступають бічні зчленовування складових частин 13, 14 обойми 1 сегменти 11 внутрішніх кінцевих частин 7 сполучдля заміни сполучних ланок 6, що підвищує ремоних ланок 6 з плоскими гранями 16, які, пружно нтопридатність універсального шарніра. деформуючись, поглинають основну частину енерУ універсальному шарнірі (модифікації 1, 2, 3) гії динамічного навантаження. (Фіг.1, 3, 9) на поверхні внутрішньої сферичної Для проведення огляду та/або заміни сполуч 15 79508 16 них ланок 6 універсального шарніра (модифікація тві з використанням універсального устаткування, 1) (Фіг.1) роблять розбирання болтових з'єднань сучасної те хнології і існуючи х матеріалів. 30, відділення складової частин (знімної) 13 від Перелік позначень. складової частини 14 обойми 1, після чого витягу1. Обойма ють сполучні ланки 6. 2. Внутрішня сферична порожнина обойми 1 Зношені сполучні ланки 6 замінюють новими, а 3. Сферична головка зборку універсального шарніра (модифікація 1) 4. Вал роблять в зворотній послідовності. 5. Паз сферичної головки 3 вала 4 Для проведення огляду та/або заміни сполуч6. Сполучна ланка них ланок 6 універсального шарніра (модифікація 7. Внутрішня кінцева частина сполучної лан2) (Фіг.3) вигвинчують пробки 23 з напівциліндрички 6 них каналів 22 складових частин 13, 14 обойми 1 і 8. Осьовий отвір внутрішньої кінцевої частини витягують сполучні ланки 6. 7 сполучної ланки 6 Зношені сполучні ланки 6 замінюють новими, а 9. Подовжній проріз внутрішньої кінцевої часзборку універсального шарніра (модифікація 2) тини 7 сполучної ланки 6 роблять в зворотній послідовності. 10. Пружно деформуємий середній сегмент Для проведення огляду та/або заміни сполучвнутрішньої кінцевої частини 7 сполучної ланки 6 них ланок б універсального шарніра (модифікація 11. Бічний сегмент внутрішньої кінцевої части3) (Фіг.9) сполучні ланки 6 з циліндричними голони 7 сполучної ланки 6 вками 27 вигвинчують з радіальних крізних напів12. Регулювальна прокладка циліндричних каналів 26 обох складових частин 13. Складова частина (знімна) обойми 1 13, 14 обойми 1. 14. Складова частина обойми 1 Зношені сполучні ланки б замінюють новими, а 15. Виїмки в складових частинах 13, 14 обойзборку універсального шарніра (модифікація 3) ми 1 роблять в зворотній послідовності. 16. Плоскі грані бічних сегментів 11 внутріУ універсальних шарнірах всіх модифікацій шньої кінцевої частини 7 сполучної ланки 6 (модифікації 1, 2, 3) передача крутного моменту 17. Конічна кінцева ділянка, що розширяється, відбувається по однотипній схемі. осьового отвору 8 внутрішньої кінцевої частини 7 Пояснюється це тим, що конструктивне викосполучної ланки 6 нання і геометричні параметри пружно деформує18. Сферичні западини мих середніх і бічних сегментів 10, 11 вн утрішніх 19. Канали, що розширяються, в складових кінцевих частин 7 сполучних ланок 6 універсальчастинах 13, 14 обойми 1 них шарнірів (модифікації 1, 2, 3) (Фіг.1, 3, 9) іден20. Сферична головка сполучної ланки 6 тичні один одному (Фіг.6-8, 10-11). 21. Увігнуті сферичні посадочні шийки Пропоноване удосконалення універсального 22. Напівциліндричні канали в складових часшарніра (модифікації 1, 2, 3) (Фіг.1-12) завдяки тинах 13, 14 обойми 1 виконанню обойми 1 складовою і поліпшенню ком23. Пробка поновки, форми і геометричних параметрів сполу24. Різьбове з'єднання пробки 23 і складових чних ланок 6, дозволяє спростити доступ до спочастин 13, 14 обойми 1 лучни х ланок 6 при їх заміні. 25. Торцева поверхня пробки 23 Крім того, надається можливість уникнути кон26. Радіальні крізні напівциліндричні канали в центраторів напруг в сполучних ланках 6, понизити складових частинах 13, 14 обойми 1 контактні напруги між сполучними ланками 6 і стін27. Циліндрова головка сполучної ланки 6 ками пазів 5 сферичної головки 3 вала 4 і забезпе28. Різьбове з'єднання циліндрової головки 27 чити плавне підвищення жорсткості пружно дефосполучної ланки 6 рмуємих середніх сегментів 10 сполучних 29. Контактні зовнішні поверхні пружно дефоелементів 6 у міру зростання зовнішнього наванрмуємих середніх сегментів 10 внутрішніх кінцевих таження. частин 7 сполучних ланок 6 Таке удосконалення у результаті дозволяє 30. Болтове з'єднання складових частин 13, 14 підвищити довговічність, ремонтопридатність і обойми 1 надійність універсального шарніра в цілому. 31. Кільцева канавка в складовій (знімній) часПропонований універсальний шарнір може бутині 13 обойми 1 ти багаторазово виготовлений промисловим спо32. Ущільнювальне кільце собом на будь-якому машинобудівному підприємс 17 79508 18 19 Комп’ютерна в ерстка О. Гапоненко 79508 Підписне 20 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601