Сферичне з’єднання валів

Сферичне з'єднання валів, що містить центральну кулю й обойми, зібрані у вигляді куль ового шарніра, яке відрізняється тим, що суміжні поверхні обойм оснащені взаємно проникаючими пелюстками, виконаними таким чином, що обойми зафіксовані від віртуальних лінійних переміщень, для чого пелюстки сформовані у вигляді сферичних секторів, а їх бічні грані спрофільовані взаємоогинальними поверхнями. Корисна модель відноситься до області трансмісії, конкретніше - до з'єднань валів з явно вираженими відхиленнями від співвісності і може бути використане для фіксації неспіввісних валів від взаємного обертання при передачі моментів, що крутять. Відомо шарнірне з'єднання валів, у якому використовується кульовий елемент із виступом і пазом. Один з валів має виступ, що входить у зачеплення з пазом елемента, у той час як другий вал має паз, у которий входить виступ кульового елемента. У підсумку забезпечується надійне з'єднання обертових валів, що дозволяється їхнім осям розташовуватися під деяким кутом друг до друга [див. наприклад, заявку 700979 Австралія, МПК F16C001/04 №60706/98; заявлену 07.04.1998; опубліковану 14.01.1999]. У відомому шарнірному з'єднанні момент, що крутить, між валами передається через проміжну ланку - кульовий елемент із виступом і пазом, що у зачепленні з пазом на одному з валів і виступом на іншому, утворять здвоєний просторовий кулачковий механізм, що володіє підвищеною конструктивною і технологічною складністю, низькими надійністю і навантажувальною здатністю, великими енергетичними втратами, підвищеним зносом сполучених поверхонь, схильністю до заклинювання при перекосі валів, що з'єднуються. Відзначені недоліки частково усунуті в іншому сферичному шарнірі з антифрикційним покриттям деталей пари тертя. Шарнір містить втулку зі сферичною зовнішньою поверхнею, установлену на осі. Втулка має порожнини для заповнення мастильним матеріалом. Вісь закріплена в шарнірній вилці, а по сферичній поверхні втулки сковзає обойма, зв'язана з механічною передачею. Обойма містить отвір, через яке нагнітається доза мастильного середовища, що заповнює порожнини втулки [див. наприклад, заявку 1130276 ЕПВ, МПК F16C11/06 №00104766.1; заявлену 04.03.2000; опубліковану 05.09.2001]. У цьому шарнірі антифрикційне покриття деталей пари тертя, порожнини для заповнення мастильним матеріалом і отвір, через яке нагнітається доза мастильного середовища, що заповнює порожнини втулки - знижують енергетичні втрати і знос робочих поверхонь. Однак кріплення осі сферичної втулки в шарнірній вилці в сполученні з обоймою ковзної по сферичній поверхні втулки і її зв'язок з механічною передачею - ускладнює конструкцію, знижує її технологічність, навантажувальну здатність, ресурс роботи, збільшує габарити і підвищує небезпека заклинювання. Найбільш близьким аналогом є сферичний шарнір [див. заявку 1126188 ЕПВ, МПК F16D3/224, F16D3/22. №00890047.4; заявлену 18.02.2000; опубліковану 22.08.2001]. Що заявляється і відомі пристрої мають наступні подібні ознаки: центральна куля й обойми зібрані у вигляді кульового шарніра. У відомому пристрої на одному з валів установлюється напівмуфта, зв'язана з обоймою шарніра, що має пази зі сферичною робочою поверхнею. У пазах установлені кульки і сепаратор. Усередині обойми розташовується центральний вал, край якого має виступи і поглиблення для зчеплення з кульками шарніра при обертанні валів. CD CD 6419 Таке конструктивне виконання сферичного шарніра, поряд з перевагою, що виражається в зниженні енергетичних втрат і усуненні небезпеки заклинювання при перекосі осей валів, що з'єднуються, має недоліки: складність конструкції і технології виробництва, низьку крутильну твердість і навантажувальну здатність, удари при вході кульок у зчеплення з поглибленнями центрального вала, допускає порівняно малі кутові відхилення валів, що з'єднуються, до 2-^-3°. В основу корисної моделі покладена задача створити з'єднання валів, що володіє високою крутильною твердістю і навантажувальною здатністю, простотою конструкції і технології виробництва. Рішення цієї задачі забезпечується за рахунок технічного результату, що полягає в тім, що центральна куля і пелюстки використовуються не тільки для орієнтації ланок шарніра в сферичному русі, але і для фіксації обойм від лінійних переміщень при передачі моменту, що крутить, між ними. Для досягнення цього технічного результату, у сферичному з'єднанні валів, що містить центральну кулю й обойми зібрані у виді кульового шарніра, суміжні поверхні обойм постачені взаємно проникаючими пелюстками, виконаними таким чином, що обойми зафіксовані від віртуальних лінійних переміщень, для чого пелюстки сформовані у виді сферичних секторів, а їхні бічні грані спрофилировані взаємоогинальними поверхнями. Для того, щоб центральна куля і пелюстки використовувалися не тільки для орієнтації ланок шарніра в сферичному русі, але і для фіксації обойм від лінійних переміщень при передачі моменту, що крутить, між ними, необхідна наступна сукупність відмітних ознак: - постачання суміжні поверхні обойм взаємно проникаючими пелюстками - забезпечує безперервність взаємодії активних поверхонь обойм при передачі моменту, що крутить, у сферичному русі; - виконання пелюстків таким чином, що обойми зафіксовані від віртуальних лінійних переміщень - забезпечує геометричне замикання сферичного з'єднання, необхідне для передачі моментів, що крутять, між обоймами; - формування пелюстків у виді сферичних секторів і профілювання їхніх бічних граней взаємоогинальними поверхнями - забезпечує рівність кутових швидкостей обертання валів, що з'єднуються. Виключення з зазначеної сукупності відмітних ознак кожного з них не забезпечує прояв нової якості - використання центральної кулі і пелюстків не тільки для орієнтації ланок шарніра в сферичному русі, але і для фіксації обойм від лінійних переміщень при передачі моменту, що крутить, між ними. Ця нова якість виявляється в корисності запропонованого пристрою - у багато разів підвищується його крутильна твердість, а, отже, і навантажувальна здатність, істотно спрощується конструкція і технологія виробництва, збільшується плавність передачі моменту, що крутить, а кут відхилення валів, що з'єднуються, що допускається, зростає до 15н-20°, що багаторазово перевищує технічні можливості аналогічних технічних рішень. Основою корисної моделі є нові знання в області конструювання з'єднань валів, тому що винахідником запропонований новий тип з'єднання, де центральна куля і пелюстки використовуються не тільки для орієнтації ланок шарніра в сферичному русі, але і для фіксації обойм від лінійних переміщень при передачі моменту, що крутить, між ними. У результаті до уже відомого в науці і техніку властивостям з'єднання валів додається нова споживча властивість. Тому в даному випадку задача вирішена нетрадиційним шляхом і технічний результат не випливає з очевидністю з відомих властивостей з'єднань валів. За рахунок цього досягнуте багаторазове підвищення крутильної твердості з'єднання, а, отже, навантажувальної здатності, істотно спрощується його конструкція і технологія виробництва, підвищується плавність передачі моменту, що крутить, значне - давно існуючі проблеми, пошуком рішення яких тривалий час займаються провідні спеціалісти машинобудування. На Фіг.1 зображене сферичне з'єднання валів фронтальна проекція з виривом; на Фіг.2 - горизонтальна проекція сферичного з'єднання валів у розрізі; на Фіг.З - загальний вид сферичного з'єднання валів. Сферичне з'єднання валів містить центральна куля 1, обойми 2 і 3, суміжні поверхні яких постачені взаємно проникаючими пелюстками 4 і 5, сформированими у вигляді сферичних секторів, а їхні бічні грані спрофилировани взаємоогинальними поверхнями. Обойми 2 і 3 установлені відповідно на валах, що з'єднуються, 6 і 7. Формування пелюстків 4 і 5 у сферичні сектори виконується в процесі зборки, наприклад, залишковою деформацією вигину. При цьому між бічними гранями пелюстків 4 і 5 установлений гарантований бічний зазор 5, а між вершинами і западинами пелюстків зазор А. Зазначені зазори пропорційні припустимому куту неузгодженості (відхилення) валів, що з'єднуються, 6 і 7. Пристрій працює наступним чином: При навантаженні одного з валів, у з'єднанні вибираються бічні зазори б і Д за допомогою бічних граней пелюстків 4 і 5 момент, що крутить, передається між обоймами 2 і 3. При кутовому відхиленні валів 6 і 7 від співвісності на деякий кут (і, обойми 2 і 3 розвертаються, змінюючи зазори 8 і А. Це викликає зсув крапок контакту бічних граней пелюстків 4 і 5 по довжині: з боку зменшення кута між осями валів (180°-ц) - убік ніжки пелюстків, з боку збільшення кута між осями валів (180°+|і) убік голівки пелюстків. Пелюстки 4 і 5 охоплюють центральна куля 1, фіксуючи обойми від віртуальних лінійних переміщень у сферичному русі при передачі моменту, що крутить, чим забезпечують вільний рух валам, що з'єднуються, у межах заданого просторового кута. Бічні грані пелюстків спрофилировані взаємоогинальними поверхнями, забезпечують рівність кутових швидкостей обертання валів, з'єднаних з відхиленням від співвісності. Кут відхилення, що допускається, що з'єднуються валів у запропонованому пристрої може 6419 досягати 15-^20°, що багаторазово перевищує технічні можливості аналогічних технічних рішень. Таким чином, конструктивне виконання запропонованого з'єднання забезпечує використання центральної кулі і пелюстків не тільки для орієнтації ланок шарніра в сферичному русі, але і для фіксації обойм від лінійних переміщень при передачі моменту, що крутить, між ними. Це в багато Комп'ютерна верстка В. Мацело разів підвищує крутильну твердість пристрою, а, отже, і навантажувальну здатність, істотно спрощує конструкцію і технологію виробництва, збільшує плавність передачі моменту, що крутить, підвищує кут відхилення, що допускається, що з'єднуються валів до 15-5-20°, що багаторазово перевищує технічні можливості аналогічних технічних рішень. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ-42, 01601