Сферичний шарнір

Реферат: UA 89191 U UA 89191 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до машинобудування і стосується сферичних шарнірів для з'єднання різних деталей машин та ланок кінематичних пар шарнірно-важільних механізмів. Відомий сферичний шарнір, який містить основу із сферичним гніздом і циліндричним нарізним заглибленням на своєму торці, кульову головку із стрижнем, а також жорсткий осьовий фіксатор у вигляді втулки з нарізкою, встановленої в заглибленні з нарізкою основи та взаємодіючої з поверхнею кульової головки [див. Прикладная механика /Под ред. К.И. Заблонского. - К.: Вища школа, 1979. - С. 220, рис. 36.9, а]. Недоліком такого шарніра є те, що його жорсткий осьовий фіксатор у вигляді втулки з нарізкою встановлений в заглибленні з нарізкою основи і не забезпечує можливості автоматичної компенсації механічного зносу робочих поверхонь основи і кульової головки. Найбільш близьким аналогом до корисної моделі за технічною суттю і досягуваним ефектом є сферичний шарнір, який містить основу із сферичним гніздом і конічною канавкою на своєму торці, кульову головку із стрижнем, а також пружний осьовий фіксатор у вигляді конічної шайби з окремих секторів, встановлених в зазначеній канавці основи та взаємодіючих з поверхнею кульової головки, при цьому площина торця основи проходить через центр свого сферичного гнізда, а її конічна канавка має щілинний профіль [див. А. с. СССР № 898141, МПК F 16 С 11/06. Сферический шарнир /П.И. Синяков, А.А. Рыбиков. - 1982. Бюл. № 2. - С. 168]. Такий шарнір, в порівнянні з попереднім, забезпечує можливість автоматичної компенсації механічного зносу робочих поверхонь основи і кульової головки завдяки виконанню для них осьового фіксатора пружним і у вигляді конічної шайби з окремих секторів, встановлених в конічній канавці на торці основи та взаємодіючих з поверхнею кульової головки, але не забезпечує достатньої надійності контактної взаємодії окремих секторів пружного осьового фіксатора з кульовою головкою сферичного шарніра під дією виникаючих між ними сил тертя та вібрацій, оскільки вони початково можуть зміщуватися, а потім випадати з конічної канавки на торці основи, що є основним його недоліком. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення надійності контактної взаємодії окремих секторів пружного осьового фіксатора з кульовою головкою сферичного шарніра під дією виникаючих між ними сил тертя та вібрацій шляхом виключення для них можливості початково зміщуватися, а потім випадати з конічної канавки на торці основи. Поставлена задача вирішується тим, що в сферичному шарнірі, який містить основу із сферичним гніздом і конічною канавкою на своєму торці, кульову головку із стрижнем, а також пружний осьовий фіксатор у вигляді конічної шайби з окремих секторів, встановлених в зазначеній канавці основи та взаємодіючих з поверхнею кульової головки, при цьому площина торця основи проходить через центр свого сферичного гнізда, а її конічна канавка має щілинний профіль, згідно з корисною моделлю, окремі сектори пружного осьового фіксатора з сторони кульової головки виконані з лапками, відігнутими протилежно від її поверхні і утворюючими разом по колу півциліндричну канавку, при цьому в ній встановлена спіральна замкнута пружина з пружним обхватом лапок всіх окремих секторів зазначеного пружного осьового фіксатора. Вказані відмітні ознаки, в порівнянні з найбільш близьким аналогом, дозволяють виключити для окремих секторів пружного осьового фіксатора можливості початково зміщуватися, а потім випадати з конічної канавки на торці основи сферичного шарніра під дією виникаючих між ними та кульовою головкою сил тертя та вібрацій за рахунок виконання окремих секторів пружного осьового фіксатора з сторони кульової головки з лапками, відігнутими протилежно від її поверхні і утворюючими разом по колу півциліндричну канавку, а також встановлення в ній спіральної замкнутої пружини з пружним обхватом лапок всіх окремих секторів пружного осьового фіксатора, що відповідно підвищує надійність контактної взаємодії окремих секторів зазначеного пружного осьового фіксатора з його вказаною кульовою головкою. На кресленні схематично показаний запропонований сферичний шарнір, вид збоку: де 1 основа; 2 - сферичне гніздо; 3 - конічна канавка; 4 - торець основи; 5 - кульова головка; 6 стрижень; 7 - пружний осьовий фіксатор; 8 - сектори фіксатора; 9 - лапки секторів; 10 півциліндрична канавка; 11 - спіральна замкнута пружина. Сферичний шарнір містить основу 1 із сферичним гніздом 2 радіусом г і конічною канавкою 3 шириною а на своєму торці 4, кульову головку 5 із стрижнем 6, а також пружний осьовий фіксатор 7 у вигляді конічної шайби з окремих секторів 8 товщиною δ, встановлених в зазначеній канавці 3 основи 1 та взаємодіючих з поверхнею кульової головки 5, при цьому площина торця 4 основи 1 проходить через центр О свого сферичного гнізда 2, а її конічна канавка 3 має щілинний профіль. Крім цього, окремі сектори 8 пружного осьового фіксатора 7 з сторони кульової головки 5 виконані з лапками 9, відігнутими протилежно від її поверхні і утворюючими разом по колу 1 UA 89191 U 5 10 15 20 25 30 35 півциліндричну канавку 10, при цьому в ній встановлена спіральна замкнута пружина 11 з пружним обхватом лапок 9 всіх окремих секторів 8 зазначеного пружного осьового фіксатора 7. В зібраному стані сферичного шарніра його пружний осьовий фіксатор 7 має форму зрізаного конуса і зовнішніми поверхнями своїх окремих секторів 8, направленими в сторону торців з максимальним діаметром їх розміщення d1 притискається до зовнішньої нахиленої стінки конічної канавки 3 основи 1. При такому положенні цих же самих окремих секторів 8 вони під дією встановленої в півциліндричній канавці 10 спіральної замкнутої пружини 11 своїми внутрішніми поверхнями з сторони пружного фіксатора 7 із своїм мінімальним діаметром d2 і кутом між ними 90° опираються на поверхню кульової головки 5. Між дном конічної канавки 3 основи 1 і саме торцем пружного осьового фіксатора 7 більшого свого діаметра d1 необхідно забезпечити зазор b, який повинен перевищувати величину його зменшення при механічному зносі робочих поверхонь сферичного гнізда 2 основи 1 і кульової головки 5 на величину h в результаті обертального руху ω і необхідного їх навантаження стискуючою силою Р. Цей зазор b у міру їх зносу поступово зменшується за рахунок осьового зміщення S кульової головки 5 із стрижнем 6 в напрямку до основи 1 разом з пружним осьовим фіксатором 7. Зазначене їх осьове зміщення S здійснюється в результаті контактного тертя ковзання зовнішніх поверхонь окремих секторів 8 пружного осьового фіксатора 7 по зовнішніх нахилених стінках конічної канавки 3 основи 1, а також постійному контактному притисканню цих же окремих секторів 8 до поверхні кульової головки 5 під дією сил стягуючої пружності обхоплюючої їх спіральної замкнутої пружини 11. Разом з цим, можливість їх осьового зміщення S забезпечується також і наявністю необхідного кільцевого зазору с між своїми внутрішніми поверхнями та конічної канавки 3. В результаті виконання вказаної конічної канавки 3 із щілинним своїм профілем і обома нахиленими своїми стінками до осі сферичного шарніра забезпечується можливість автоматичної компенсації механічного зносу робочих поверхонь сферичного гнізда 2 його основи 1 і кульової головки 5. Завдяки надійному притисканню окремих секторів 8 пружного осьового фіксатора 7 до рухомої разом з ними кульової головки 5 та синхронному їх обертальному русі ω окремі сектори 8 надійно утримуються на ній і майже не здійснюють ніяких своїх допоміжних рухів. Таким чином, вказане удосконалення сферичного шарніра дозволяє виключити для окремих секторів пружного осьового фіксатора можливості початково зміщуватися, а потім випадати з конічної канавки на торці його основи під дією виникаючих між ними та кульовою головкою сил тертя та вібрацій, що відповідно підвищує надійність контактної взаємодії окремих секторів зазначеного пружного осьового фіксатора з вказаною кульовою головкою такого сферичного шарніра. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 Сферичний шарнір, що містить основу із сферичним гніздом і конічною канавкою на своєму торці, кульову головку із стрижнем, а також пружний осьовий фіксатор у вигляді конічної шайби з окремих секторів, встановлених в зазначеній канавці основи та взаємодіючих з поверхнею кульової головки, при цьому площина торця основи проходить через центр свого сферичного гнізда, а її конічна канавка має щілинний профіль, який відрізняється тим, що окремі сектори пружного осьового фіксатора з сторони кульової головки виконані з лапками, відігнутими протилежно від її поверхні і утворюючими разом по колу півциліндричну канавку, при цьому в ній встановлена спіральна замкнута пружина з пружним обхватом лапок всіх окремих секторів зазначеного пружного осьового фіксатора. 2 UA 89191 U Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3