СФЕРИЧЕСКИЙ ШАРНИР Российский патент 1994 года по МПК F16C11/06 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам с пространственным перемещением рабочих органов, и может быть использовано для прецизионной передачи продольно-стержневых нагрузок.

Известны сферические шарниры, содержащие корпус с разъемным гнездом, выполненным из двух жестко соединенных между собой частей, между которыми установлена сферическая головка тяги.

Недостатком такого шарнира является узкий угол поворота тяги относительно корпуса, ограниченный размером отверстия в нем, выбираемым из условий предотвращения головки из корпуса в процессе работы. Кроме того, в процессе эксплуатации происходит износ взаимодействующих поверхностей сферической головки и гнезда, вследствие чего образуются зазоры и снижается надежность.

Известен шарнир, содержащий корпус со сферическим гнездом, имеющим отверстие, в котором размещен палец со сферической головкой.

Недостатком такого шарнира является узкий угол поворота пальца, ограниченный размером отверстия, образование боковых люфтов в результате износа рабочей поверхности гнезда в процессе эксплуатаци, что приводит к потере точности перемещения пальца.

В качестве прототипа выбран сферический шарнир, содержащий палец с шаровой головкой, корпус с гнездом, в котором установлена шаровая головка, упорную накидную гайку и нажимное кольцо, размещенное на шаровой головке, палец размещен в отверстиях гайки и кольца, а кольцо установлено с возможностью скольжения по шаровой головке.

Недостатком шарнира является узкий угол поворота пальца, образование люфтов и потеря точности в результате износа взаимодействующих поверхностей шаровой головки и гнезда в процессе эксплуатации.

Целью изобретения является расширение сферического угла поворота пальца и повышение точности его перемещений.

Для достижения поставленной цели предложен сферический шарнир, содержащий палец с шаровой головкой, корпус с гнездом, в котором установлена шаровая головка, упорную накидную гайку и нажимное кольцо, размещенное на шаровой головке, палец размещен в отверстиях гайки и кольца, а кольцо установлено с возможностью скольжения по шаровой головке.

Новым в предложенном шарнире согласно изобретению является то, что он снабжен конической пружиной, корпус выполнен с кольцевым выступом на основании с образованием кольцевой полости между выступом и гнездом, накидная гайка закреплена на кольцевом выступе, гнездо выполнено в виде трех выступов, расположенных подобно вершинам равностороннего треугольника, нажимное кольцо выполнено тарельчатой формы с наименьшим внутренним диаметром его полости, превышающим диаметр описанной окружности выступов гнезда, при этом пружина размещена с упором большим основанием конуса в гайку, а меньшим - с упором в нажимное кольцо.

На фиг. 1 изображен предлагаемый сферический шарнир; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1.

Сферический шарнир содержит корпус 1 с тремя выступами 2, расположенными подобно вершинам равностороннего треугольника и образующими гнездо для шаровой головки 3, соединенной с пальцем 4. Шаровая головка 3 прижата к выступам 2 гнезда кольцом 5 посредством пружины 6. Кольцо 5 имеет тарельчатую форму и охватывает выступы 2 с зазором, позволяющим ему совершать сферические повороты вокруг центра шаровой головки 3.

На корпусе 1 имеется кольцевой выступ 7, на котором установлена накидная гайка 8, которая служит упором для пружины 6, имеющей коническую форму. Между выступами 2 и 7 имеется полость для размещения кольца 5 и пружины 6, обеспечивающая возможность их маневрирования. Палец 3 имеет фланец 9, на котором закреплен чехол 10, другой конец которого закреплен на накидной гайке 8. Чехол 10 предназначен для защиты шарнирного соединения от пыли и грязи.

Шарнир работает следующим образом.

При повороте пальца 4 вокруг центра шаровой головки 3 последняя скользит по взаимодействующим с ней поверхностям выступов 2 и кольца 5. При этом взаимодействие скольжением головки 3 с кольцом 5 происходит в пределах определенного угла, величина которого зависит от диаметра отверстия в кольце 5 и диаметра пальца 4.

При увеличении угла поворота палец 4 упирается в кромку отверстия кольца 5 и тянет его за собой. При этом кольцо 5 остается прижатым пружиной 6 к головке 3 и прижимает последнюю к взаимодействующим с ней поверхностям выступов 2, образующим гнездо. Накидная гайка 8 является одновременно упором для пальца 4 в его крайнем положении. В случае возможного отрыва шаровой головки 3 от выступов 2 при превышении допустимой нагрузки работоспособность шарнира восстанавливается за счет действия пружины 6 после снижения нагрузки до допустимого уровня. При износе рабочих поверхностей выступов 2, взаимодействующих с головкой 3, люфтов в соединении не образуется за счет того, что взаимодействие происходит по трем разобщенным, равномерно распределенным по окружности локальным контактным участкам, к которым головка 3 прижата посредством пружины 6.

Такое выполнение шарнира позволяет расширить угол поворотов пальца за счет плавающего кольца, которое при этом снижает возможность выпадения шаровой головки из корпуса, что повышает надежность шарнира, а выполнение гнезда в виде трех выступов исключает возможность образования люфтов и повышает точность позиционирования и перемещений пальца и соединенных с ним органов. (56) Крайнев А. Ф. Словарь-справочник по механизации. М. , Маш. , 1986, с. 450.

Орлов П. И. Основы конструирования, кн. 1, М. , Маш. , 1988, с. 372-373, рис. 424, под. ХIV.

Авторское свидетельство СССР N 857586, кл. F 16 C 11/06, 1978.

Использование: для устройства с пространственным перемещением рабочих органов и может быть использовано для прецизионной передачи продольно-стержневых нагрузок. Сущность изобретения: в сферическом шарнире, содержащем упорную гайку, нажимное кольцо, палец с шаровой головкой, корпус с гнездом, коническую пружину, корпус выполнен с кольцевым выступом на основании с образованием кольцевой полости между выступом и гнездом, в гнезде установлена шаровая головка, палец размещен в отверстиях гайки и кольца, гнездо выполнено в виде трех выступов, расположенных подобно вершинам равностороннего треугольника, упорная накидная гайка и нажимное кольцо размещены на шаровой головке, при этом накидная гайка закреплена на кольцевом выступе, а нажимное кольцо выполнено тарельчатой формы с наименьшим внутренним диаметром его полости, превышающим диаметр описанной окружности выступов гнезда, между гайкой и нажимным кольцом установлена коническая пружина с упором в гайку большим основанием, а в нажимное кольцо - меньшим. 2 ил.

СФЕРИЧЕСКИЙ ШАРНИР, содержащий палец с шаровой головкой, корпус с гнездом, в котором установлена шаровая головка, упорную накидную гайку и нажимное кольцо, размещенное на шаровой головке, палец размещен в отверстиях гайки и кольца, а кольцо установлено с возможностью скольжения по шаровой головке, отличающийся тем, что, с целью увеличения сферического угла поворота пальца при одновременном повышении надежности и точности перемещений, он снабжен конической пружиной, корпус выполнен с кольцевым выступом на основании с образованием кольцевой полости между выступом и гнездом, накидная гайка закреплена на кольцевом выступе, гнездо выполнено в виде трех выступов, расположенных подобно вершинам равностороннего треугольника, нажимное кольцо выполнено тарельчатой формы с наименьшим внутренним диаметром его полости, превышающим диаметр описанной окружности выступов гнезда, при этом пружина размещена большим основанием конуса с упором в гайку, а меньшим - с упором в нажимное кольцо.