ШАРНИРНАЯ МУФТА Российский патент 1999 года по МПК F16D3/20 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к универсальным пространственным шарнирным соединениям.

Известны шарнирные муфты, содержащие сферические поверхности касания с образованием низших кинематических пар и пальчикового кинематического соединения тел [1].

Недостатками таких муфт являются большой вес сферических элементов, недолговечность этих элементов в результате локальной поверхности касания, высокая трудоемкость и малая прочность пальчикового соединения, которые не позволяют использовать такие муфты в качестве силового устройства.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является универсальный шарнир, содержащий две полумуфты, соединенные промежуточным элементов, выполненным в виде шара. Каждая из полумуфт сопряжена с промежуточным элементом сферической поверхностью, а центры всех сферических поверхностей расположены в кинематическом центре муфты [2].

Недостатком этого технического решения является недолговечность шарнира в результате локального касания поверхностей его элементов.

Целью изобретения является повышение долговечности шарнирной муфты.

Это достигается тем, что шарнирная муфта содержит две обращенные друг к другу полумуфты, каждая из которых состоит из вилки и вала, при этом полумуфты соединены между собой промежуточным элементов, центр которого расположен в кинематическом центре муфты, промежуточный элемент состоит из четырех одинаковых соединенных между собой дисков, попарно сопряженных с вилкой соответствующей полумуфты, при этом каждый из дисков имеет расположенный на его оси выступ, боковая поверхность которого сопряжена с поверхностью, образованной концом прорези вилки полумуфты, в каждом диске также выполнена прорезь, проходящая до центра диска и совпадающая по направлению с прорезью соответствующей вилки полумуфты, а на боковой стороне каждого диска, сопряженной с вилкой полумуфты, выполнен незамкнутый кольцевой выступ, который имеет возможность входить в незамкнутый кольцевой паз, выполненный на боковой поверхности вилки полумуфты, при этом другая часть боковой поверхности каждой вилки и сопряженных с ней дисков образована вращением радиус-вектора, центр которого расположен в кинематическом центре муфты, причем вилки полумуфт и сопряженные с ними диски расположены таким образом, что упомянутый промежуточный элемент имеет вид шара.

На фиг. 1 показана шарнирная муфта со снятым диском; на фиг. 2 - полумуфта; на фиг. 3 - сечение А-А фиг. 2; на фиг. 4 - диск промежуточного элемента; на фиг. 5 - сечение В-В фиг. 4.

Шарнирная муфта содержит две обращенные друг к другу полумуфты 1 и 2, состоящие из вилки 3 и вала 4, выполненные заодно. Полумуфты 1 и 2 соединены промежуточным элементом 5, выполненным в виде шара. Промежуточный элемент 5 выполнен из четырех одинаковых соединенных между собой дисков 6, 7, 8, 9, попарно сопряженных с вилкой соответствующей полумуфты. Каждый из дисков имеет расположенный на его оси выступ 10, боковая поверхность которого сопряжена с поверхностью, образованной концом прорези вилки полумуфты. В каждом диске выполнена прорезь 11, проходящая до центра диска и совпадающая по направлению с прорезью соответствующей вилки полумуфты.

На боковых поверхностях вилок 3 полумуфт 1 и 2 расположены кольцевые незамкнутые пазы 12, 13, в которые входят кольцевые незамкнутые выступы 14, расположенные на боковой поверхности дисков 6, 7, 8, 9.

Шарнирная муфта работает следующим образом. Один из валов, например, полумуфты 1 соединяют с силовозбудителем осевой силы и крутящего момента. Другой вал полумуфты 2 соединяют с приемником силы и крутящего момента. Передача силы и крутящего момента от полумуфты 1 к полумуфте 2 осуществляется через промежуточный элемент 5.

Угол передачи крутящего момента определяют углы раскрытия прорезей вилок 3, при этом оси валов пересекаются в центре дисков промежуточного элемента 5. Контакт между передающей и приемной полумуфтами осуществляется через промежуточный элемент 5 с помощью боковых поверхностей вилок 1 и 2 и дисков 6, 7, 8, 9 промежуточного элемента 5, а также с помощью выступов 14 и пазов 12, 13, расположенных на их боковых поверхностях.

Таким образом, использование в шарнирной муфте промежуточного элемента, выполненного из четырех одинаковых соединенных между собой дисков, попарно сопряженных с вилкой соответствующей полумуфты, при этом каждый из дисков имеет расположенный на его оси выступ, боковая поверхность которого сопряжена с поверхностью, образованной концом прорези вилки полумуфты, и прорезь, проходящую до центра диска и совпадающую по направлению с прорезью соответствующей вилки полумуфты, а на боковой стороне каждого диска, сопряженной с вилкой полумуфты, выполнен незамкнутый кольцевой выступ, который имеет возможность входить в незамкнутый кольцевой паз, выполненный на боковой поверхности вилки полумуфты, при этом другая часть боковой поверхности каждой вилки и сопряженных с ней дисков образована вращением радиус-вектора, центр которого расположен в кинематическом центре муфты, позволило:
- значительно увеличить нагрузочную способность шарнирной муфты за счет увеличения площади контактируемых поверхностей дисков промежуточного элемента и вилок полумуфт;
- упростить конструкцию и сборку за счет выполнения промежуточного элемента из четырех одинаковых дисков, которые накладываются на боковые поверхности вилок, вставляются друг в друга и фиксируются, образуя единый монолитный блок.

В настоящее время изготовлена опытная партия шарнирных муфт, которые прошли предварительные испытания.

По положительным результатам испытаний изготавливается установочная партия и идет подготовка производства к серийному выпуску.

Источники информации
1. А.с. N 1831603, кл. F 16 D 3/41, 1991, СССР.

2. А.с. N 625067, кл. F 16 D 3/20, 1974, СССР.

Устройство относится к машиностроению, а именно к универсальным пространственным шарнирным соединениям. Шарнирная муфта содержит две обращенные друг к другу полумуфты, каждая из которых состоит из вилки и вала. Полумуфты соединены между собой промежуточным элементом, центр которого расположен в кинематическом центре муфты. Промежуточный элемент состоит из четырех одинаковых соединенных между собой дисков, попарно сопряженных с вилкой соответствующей полумуфты. Каждый из дисков имеет расположенный на его оси выступ, боковая поверхность которого сопряжена с поверхностью, образованной концом прорези вилки полумуфты. В каждом диске также выполнена прорезь, проходящая до центра диска и совпадающая по направлению с прорезью соответствующей вилки полумуфты. На боковой стороне каждого диска, сопряженной с вилкой полумуфты, выполнен незамкнутый кольцевой выступ, который имеет возможность входить в замкнутый кольцевой паз, выполненный на боковой поверхности вилки полумуфты. Другая часть боковой поверхности каждой вилки и сопряженных с ней дисков образована вращением радиус-вектора, центр которого расположен в кинематическом центре муфты. Вилки полумуфт и сопряженные с ними диски расположены таким образом, что упомянутый промежуточный элемент имеет вид шара. Достигаемый технический результат состоит в повышении долговечности муфты. 5 ил.

Шарнирная муфта, содержащая две обращенные друг к другу полумуфты, каждая из которых состоит из вилки и вала, при этом полумуфты соединены между собой промежуточным элементом, центр которого расположен в кинематическом центре муфты, отличающаяся тем, что промежуточный элемент состоит из четырех одинаковых соединенных между собой дисков, попарно сопряженных с вилкой соответствующей полумуфты, при этом каждый из дисков имеет расположенный на его оси выступ, боковая поверхность которого сопряжена с поверхностью, образованной концом прорези вилки полумуфты, в каждом диске также выполнена прорезь, проходящая до центра диска и совпадающая по направлению с прорезью соответствующей вилки полумуфты, а на боковой стороне каждого диска, сопряженной с вилкой полумуфты, выполнен незамкнутый кольцевой выступ, который имеет возможность входить в незамкнутый кольцевой паз, выполненный на боковой поверхности вилки полумуфты, при этом другая часть боковой поверхности каждой вилки и сопряженных с ней дисков образована вращением радиус-вектора, центр которого расположен в кинематическом центре муфты, причем вилки полумуфт и сопряженные с ними диски расположены таким образом, что упомянутый промежуточный элемент имеет вид шара.