Універсальний шарнір

1. Універсальний шарнір, що містить лопать з прорізом, вилку з циліндричною розточкою і розташовані між ними складені вкладиші, що сполучаються з робочими площинами тертя лопаті та 38041 лопаті і циліндричної поверхні тертя вилки. Лопать у шарнірі встановлена робочими площинами під кутом до осі циліндричної розточки. При цьому вкладиші виконані таким чином, що кожен з них має нахил по плоскій поверхні, а бокові частини з'єднані поміж собою з можливістю спільного переміщення за допомогою пружини відносно центральної частини вкладиша у напрямі зміни зазору поміж лопаттю і розточкою у вилці. До переваг цієї конструкції універсального шарніру потрібно віднести наявність клинової пари: бокові частини вкладиша -лопать, яка дозволяє компенсувати зазори, що виникають у шарнірі, відсутність відцентрових зусиль, тому що бокові частини складеного вкладиша жорстко з'єднані один з одним, а також відносно простий пристрій, що забезпечує збирання шарніру під час перевалки валків (гвинти, якими оснащені вкладиші, дозволяють утворювати зазор поміж площинами вкладишів та лопаттю.) Щодо недоліку завданої конструкції, необхідно зупинитися на головному принципі, закладеному у конструкцію будь якого універсального шарніру: універсальний шарнір, або шарнір Гука - один із видів сферичного механізму, у якому осі розвороту ланок розташовані у взаємно перпендикулярних площинах. Послідовним з'єднанням двох шарнірів через проміжний вал, де осі шарнірів розташовуються строго у одній площині, досягають рівномірного переміщення веденого вала у випадку паралельного зміщення їхніх осей у просторі. Недоліком конструкції шарніра по прототипу є взаємний перекіс (до 4-8°, як. відмічають автори) осей розвороту вилки та лопаті. Послідовне з'єднання таких шарнірів у шпинделі не дозволяє при паралельному зміщенні осей ведучого та веденого валів досягти рівномірного оберту останнього, що негативним чином впливає на величину динамічних навантажень у приводах. Таким чином, у шарнірі розгляданої конструкції виникають динамічні навантаження, які знижують стійкість як елементів шарніру, так і привода у цілому. Крім того, пружина стиснення, призначена для розклинювання клинової пари, розташована з внутрішнього боку вкладиша, зусилля її не регулюються і тому вона вибрана наперед з запасом, що призводить до виникнення додаткових зусиль тертя, підвищення температури шарніру і передчасного зношування його елементів. До основи винаходу поставлена задача підвищення стійкості елементів універсального шарніра. Задача підвищення стійкості елементів універсального шарніра вирішена за рахунок технічного результату, який полягає у тому, що виключено виникнення динамічних навантажень від неперпендикулярності осей універсального шарніра і виключені додаткові зусилля тертя від пружини тиску. Для досягнення вищезгаданого технічного результату в універсальному шарнірі, до складу якого входять лопать з прорізом, вилка з циліндричною розточкою і розташовані поміж ними складені вкладиші, що сполучаються з робочими площинами тертя лопаті і циліндричною поверхнею тертя вилки, а також пружинний вузол і сухар, що взає модіє з вкладишами і прорізом лопаті, згідно з винаходом лопать встановлена робочими площинами паралельно осі циліндричної розточки вилки, а кожен згаданий вкладиш виконано з двох частин, одна з яких сполучена з циліндричною розточкою вилки і цапфою сухаря, а друга - з плоскою поверхнею лопаті, при цьому обидві частини вкладиша виконані з похилими плоскими поверхнями, що контактують одна з одною, і зв'язані пружинним вузлом, який виконано з можливістю регулювання пружин. Поміж відмінними ознаками і досягнутим технічним результатом є причинно-наслідковий зв'язок. Завдяки тому, що робочі площини лопаті встановлені паралельно осі циліндричної розточки вилки, осі шарніра Гука розташувалися взаємно перпендикулярно, що дозволяє виключити виникнення додаткових динамічних зусиль при передачі крутячого моменту цим шарніром і тим самим підвищити стійкість елементів шарніру і приводу у цілому. Крім того, завдяки виконанню складених вкладишів з двох частин, одна з яких сполучена с циліндричною розточкою вилки і цапфою сухаря, а друга - з плоскою поверхнею лопаті і при цьому обидві вони виконані з похилими плоскими поверхнями, що контактують одна з одною, утворилася в середині кожного вкладиша клинова пара, яка дозволяє при зношенні елементів шарніра компенсувати зазори, що виникають, і виключити тим самим виникнення динамічних навантажень од них, що в свою чергу збільшує стійкість елементів шарнірів і привода у цілому. Завдяки тому, що пружинний вузол, що зв'язує складені частини вкладиша, виконано з можливістю регулювання пружини, стало можливим стиснути пружину до такого необхідного зусилля, яке дозволило б вибрати зазор, що виникає у шарнірі, і виключити виникнення додаткових зусиль тертя від стиску пружини, що також зменшує знос елементів шарніру І підви щує їх стійкість. Виключення з зазначеної вище сукупності відмінних ознак хоча б однієї не забезпечує отримання нової якості - високої стійкості універсального шарніра. Рішення, що пропонується, невідоме за рівнем техніки і тому воно є новим. Технічне рішення, що пропонується, має винахідницький рівень, тому що ця конструкція універсального шарніру для фа хівця наявним чином не слідує рівня те хніки. Рішення, що пропонується, промислово застосовано, тому що його те хнічне та те хнологічне виконання не становить труднощів на машинобудівних заводах. По цьому рішенню виконано ескізний проект універсального шарніру чорнової кліті стана 2000 гарячої прокатки НЛМК (Ново-Липецького металургійного комбінату). Таким чином, даному рішенню може бути дана правова охорона, тому що воно є новим, має винахідницький рівень і промислово застосовано, тобто відповідає усім критеріям винаходу. Винахід пояснюється кресленнями, на яких зображено: на фіг 1. - універсальний шарнір, загальний вигляд; 2 38041 на фіг. 2 - розріз А-А на фі г. 1; на фіг. 3 - розріз Б-Б на фіг. 2; на фіг. 4 - розріз В-В на фіг. 1; До складу шарніра входить лопать 1, вилка 2 і розташований поміж ними центруючий елемент у вигляді вкладишів ковзання 3, у яких зовнішня циліндрична поверхня сполучена з циліндричною розточкою 5 вилки 2, а плоскі поверхні - з площинами тертя лопаті 1. Кожен вкладиш 3 виконано складеним з двох частин: головної 4 і додаткової 5. Головні частини 4 вкладишів мають буртики 6, які входять у циліндричний паз вилки 2 і з'єднані поміж собою сухарем 7. Головна частина 4 вкладиша сполучається з додатковою частиною 5 по клинових поверхнях 8, 9, кут нахилу яких лежить у межах 4-6°. Цей кут дозволяє компенсувати знос вкладишів за рахунок переміщення додаткової частини 5 відносно головної частини 4, зберігаючи кут 90° поміж осями повороту лопаті 1 і вилки 2. Для зберігання положення додаткової частини 5 вкладиша відносно головної частини 4 при відсутності лопаті 1 (в процесі перевалки валків) служать шайби 10 та гвинти 11. Можливість переміщення додаткової частини 5 вкладиша відносно головної частини 4 вкладиша здійснюється за допомогою пружини 12, що спирається одним кінцем на гайку 13, яка зв'язана зі шпилькою 14, встановленою у головній частині 4 вкладишу, а др угим кінцем - на додаткову частину 5 вкладишу 3. Можливість переміщення додаткової частини 5 вкладишу забезпечується наявністю паза 15. Робота універсального шарніра здійснюється наступним чином. При роботі шарніра крутячий момент передається від лопаті 1 через головні і додаткові частини 4, 5 вкладишів 3 до вилки 2. При перекосі валів їх відносне зміщення забезпечується обертанням вилки по циліндричних поверхнях головних частин 4 вкладишів 3 і повороті лопаті 1 при її ковзанні по плоских поверхнях додаткових частин 5 вкладишів 3. При зносі поверхонь ковзання додаткові поверхні 5 вкладишів 3 під впливом пружини 12 засовуються у зазор поміж головними частинами 4 вкладишів 3 і лопаттю 1. При цьому, у зв'язку з тим, що додаткові частини 5 вкладишів мають однаковий нахил клинових поверхонь 8, 9 і такий же однаковий нахил мають клинові поверхні головних частин 4 вкладишів 3, то переміщення додаткових частин 5 не веде до куткового перекосу лопаті 1 і вилки 2. Передача оберту від лопаті 1 до вилки 2 виконується плавно без динамічних навантажень. При монтажу шарніру гайкою 13 пружину 12 стискують до потрібного зусилля, яке з одного боку вибирає зазори у шарнірі, а з другого - дозволяє вільно обертатися елементам шарніру, без додаткового тертя і затина. При збиранні розбиранні шарніру гвинтами 11 встановленими перед перевалкою, переміщуються додаткові гайки 5 утворюються зазори поміж плоскими поверхнями додаткових частин 5 вкладишів і лопаттю 1, що забезпечує легке розбирання шарніру. Рішення, що пропонується, забезпечує автоматичну компенсацію зносу поверхонь тертя при роботі шарніру і дозволяє практично виключити зазор у шарнірі, а також виключити утворення додаткових динамічних навантажень у шарнірах і вузлах приводу кліті, забезпечити точне регулювання зусилля пружини, що вибирає зазори. Все це приводить до підвищення стійкості як універсального шарніру, так і привода у цілому. 3 38041 Фіг. 1 Фіг. 2 4 38041 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 ________ 2001 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 ___________________________________________________________ 5