Універсальний шарнір

1. Універсальний шарнір, що включає обойму і головку, забезпечені пазами, в яких рівномірно по колу розміщені з'єднувальні проміжні ланки, змонтовані з можливістю осьового переміщення, який 42976 Відоме технічне рішення дозволяє замінити тертя ковзання на тертя кочення, знижуючи знос робочих поверхонь. Сферична торцева поверхня проміжних ланок забезпечує передачу крутячого моменту при перекосах осей валів, які виникають в процесі ударного динамічного навантаження на шарнір. При цьому, при перекочені проміжних ланок по стінках паза, навантаження розподіляється по лінії контакту. Формується лінія контакту послідовно точка за точкою в залежності від кута перекосу взаємодіючих валів. Очевидно, що частина руйнівної енергії ударного динамічного навантаження буде поглинена роботою трьох проміжних ланок при перекочені. Слідством цих процесів є поліпшення, в порівнянні з аналогом, показників надійності і терміну служби шарніра. Однак позитивний ефект відомого технічного рішення в значній мірі залежить від точності виготовлення проміжних ланок і пазів. Оскільки складна форма проміжних ланок знижує імовірність абсолютної повторюваності їх при виготовленні, це в умовах просторової несоосності з центром шарніра унеможливлює практично додаткове (більше трьох) введення проміжних ланок в конструкцію шарніра, інакше це призведе до погіршення кінематичної передачі крутячого моменту аж до заклинення. Розподіл великих ударних динамічних навантажень тільки на три проміжні ланки призводить з одного боку до недостатньо ефективного поглинання імпульсної енергії, з іншого боку - до перевантаження і руйнування проміжних ланок, що знижує показники надійності і терміну служби відомого універсального шарніра. Задачею винаходу є підвищення надійності і збільшення терміну служби універсального шарніра, за рахунок ефективного поглинання ударного динамічного навантаження множиною взаємодіючих з обоймою і головкою з'єднувальних проміжних ланок. Поставлена задача вирішується тим, що в універсальному шарнірі, що включає обойму і головку, забезпечені пазами, в яких рівномірно по колу розміщені з'єднувальні проміжні ланки змонтовані з можливістю вісевого переміщення, останні виконані у вигляді пружних елементів, наприклад, пружних циліндричних склянок, шарнірно закріплених в центрі пазів головки, пази обойми виконані по довжині обойми з осями, симетричними відносно центру шарніра, а пази головки направлені перпендикулярно пазам обойми. При цьому проміжні ланки можуть бути виконані у вигляді металевої циліндричної склянки з подовжніми прорізами і кільцем, розміщеним по внутрішній поверхні циліндричної склянки, а торцева поверхня циліндричної склянки забезпечена зовнішнім валиком. Виконання з'єднувальних проміжних ланок у вигляді пружних елементів дозволяє останнім сприймати ударне навантаження пружно деформуючись відповідно до величини і напряму навантаження. Пружна циліндрична склянка є оптимальною з можливих форм пружного елемента як з'єднувальна проміжна ланка. Шарнірне закріплення в центрі пазів головки знизить імовірність заклинення пружного елемен та, не зменшуючи міри свободи верхньої робочої його частини. Внаслідок деформації першої пари діаметрально протилежних пружних циліндричних склянок, що ввійшли в зачеплення, створюються умови для сприйняття навантаження подальшими парами, що входять вмить, як по ланцюгу, в зачеплення, тобто ударне динамічне навантаження розподіляється по всій множині з'єднувальних проміжних ланок універсального шарніра. Таким чином, в порівнянні з прототипом технічне рішення, надійно і ефективно перерозподіляє навантаження на більшу кількість з'єднувальних проміжних ланок і останні, внаслідок своїх пружних властивостей поглинають пікове ударне навантаження. При цьому в порівнянні з прототипом велику точність виготовлення з'єднувальних проміжних ланок технічне рішення, не вимагає, оскільки деформація буде адекватна можливостям пружного елемента, тобто в будь-якому випадку з'єднувальні проміжні ланки увійдуть в зачеплення і сприймуть свою частин у навантаження. Спільна робота пружної деформації всіх проміжних ланок значно знижує руйнуючу енергію ударного динамічного навантаження, а за рахунок поглинання частини її в безповоротній формі і повернення більшої її частини в систему із зворотним знаком, відбувається подальше вирівнювання навантаження на проміжних ланок. Пази обойми, виконані по довжині обойми, з осями, симетричними відносно центра шарніра, і пази головки, направлені перпендикулярно пазам обойми, забезпечують робочий кут перекосу взаємодіючих валів в досить великих межах. Виконання з'єднувальної проміжної ланки у вигляді металевої циліндричної склянки дозволяє отримати простий пружний елемент, використовуючи пружні властивості циліндра. Подовжні прорізи і кільце, розміщене по внутрішній поверхні циліндра дозволяє виготува ти пружний елемент із заданими пружними властивостями. Зовнішній валик по торцевій поверхні циліндричної склянки дозволяє контакт стінки паза обойми з циліндром замінити на контакт з кульовою поверхнею, що знизить втрати на тертя. Таким чином сукупність ознак технічного рішення, надійно забезпечує ефективне поглинання ударного динамічного навантаження всіма з'єднувальними проміжними ланками, що входять у конструкцію, значно знижуючи негативний вплив пікових навантажень в умовах постійно змінних кутів перекосу взаємодіючих валів. Все це дозволяє підвищити надійність і збільшити термін служби універсального шарніра в порівнянні з прототипом. Внаслідок розширеного пошуку по патентній і науково-технічній літературі по відповідних рубриках МПК і УДК сукупність істотних ознак, повністю або частково співпадаюча з тією, що дано і що дозволяє вирішувати поставлену задачу, не була виявлена ні в одному технічному рішенні. Отже, винахід, що пропонується відповідає критерію "Новизна". З відомого рівня техніки сукупність істотних ознак технічного рішення, з очевидністю не виті 2 42976 кає. Отже, винахід, що пропонується відповідає критерію "винахідницький рівень". Винахід пропонується використати при виробництві універсальних шарнірів в умовах підприємства "Стройінвест". Отже, винахід, що пропонується відповідає критерію "промислова застосовність". Це підтверджується прикладом конкретного виконання. На Фіг. 1 зображений розріз універсального шарніра; на фіг. 2 - розріз по А-А на фіг. 1; на фіг. 3 - фрагмент розгортки зовнішньої поверхні головки, пунктирною лінією позначені пази обойми; на фіг. 4 - варіант виконання проміжної ланки у вигляді циліндричної склянки з подовжніми прорізами, внутрішнім кільцем і зовнішнім валиком (подовжній розріз). Універсальний шарнір містить обойму 1 з пазами 2, головку 3 з пазами 4, розташовані рівномірно по колу проміжні ланки у вигляді пружних циліндричних склянок 5, шарнірно закріплених в центрах пазів 4 головки за допомогою хвостової частини. Пази 2 обойми направлені по її довжині і розташовані симетрично центра універсального шарніра. Пази 4 головки направлені перпендикулярно пазам 2 обойми (фіг. 3) Пунктирною лінією на фіг. 4 позначені пази 2 обойми. Для посилення пружних властивостей проміжна ланка може бути виконана у вигляді пружної циліндричної склянки з подовжніми прорізами 6 і кільцем 7 (фіг. 4), розміщеним по внутрішній поверхні циліндричної склянки. Для зниження тертя між пазом 2 обойми і циліндричною склянкою торцева поверхня останньої забезпечена зовнішнім валиком 8. Універсальний шарнір працює таким чином. Передача крутячого моменту від обойми 1 до головки 3 (або навпаки) здійснюється через пружні циліндричні склянки 5. При нахилі головки 3 на кут a пружні циліндричні склянки переміщаються по пазах 2. При передачі крутячого моменту в умовах ударних динамічних навантажень проміжні ланки у вигляді пружних циліндричних склянок 5 сприймають навантаження, деформуючись. Причому, спочатку деформується пара тіл качения що першими входять в зачеплення, потім поступово, за рахунок послідовної деформації подальших пар, навантаження перерозподіляється по всіх пружних циліндричних склянках 5. Пази 4 головки забезпечують необхідну міру свободи при пружній деформації циліндричної склянки 5. У процесі навантаження і деформації циліндричних склянок виникає момент, протидіючий пружній деформації, а при досягненні рівності крутячого моменту і моменту протидії, форма пружних циліндричних склянок 5 відновлюється. Таким чином, відбувається компенсація ударних динамічних навантажень. Подовжні прорізи 6 дозволяють зменшити жорсткість циліндричної склянки, а кільце 7 оберігає циліндричну склянку від р уйнування, зберігаючи його пружні властивості. Зовнішній валик 8, взаємодіючи з пазом 2 обойми 1, забезпечує точковий контакт, знижуючи тертя, а, отже, і нагрів поверхонь контакту. Таким чином, винахід, дозволяє ефективно пом'якшува ти ударні динамічні навантаження, виникаючі при передачі крутячих моментів в умовах перекосу валів, що з'єднуються, тим самим підвищуючи надійність і термін служби даного універсального шарніра, в порівнянні з прототипом. Фіг. 1 Фіг. 2 3 42976 Фіг. 3 Фіг. 4 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4