ГОФРИРОВАННЫЙ ЧЕХОЛ ШАРНИРА РАВНЫХ УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ БЫСТРОХОДНОГО ТРАНСМИССИОННОГО ВАЛА Российский патент 2003 года по МПК F16D3/84 F16C11/06 F16P1/04 

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть применено в быстроходных трансмиссионных валах силовой передачи на их шарнирах равных угловых скоростей, особенно на шарнирах равных угловых скоростей, подвижных в осевом направлении.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является гофрированный чехол быстроходного шарнира равной угловой скорости, заявка РСТ 93/06379, МПК 6 F 16 D 3/84, публикация 01.04.93 г., содержащий гофрированный чехол, установленный участком большего диаметра на корпусе шарнира, а участком меньшего диаметра - на валу. Гофрированный чехол содержит два участка гофр, которые связаны между собой армированным участком для придания чехлу прочности с целью предотвращения излишнего его раздувания в средней части при больших оборотах шарнира. Гофр, соединенный с участком большего диаметра чехла, выполнен с наружным диаметром, превышающим наружный диаметр корпуса шарнира. Обе стенки каждого гофра чехла выполнены почти параллельно друг другу, а одна из стенок гофра наименьшего наружного диаметра выполнена с плавным переходом ее в участок меньшего диаметра чехла, которым он установлен на валу.

Недостатками такой конструкции являются сложность конструкции чехла, так как он выполнен из двух гофрированных участков, соединенных армированным участком, что влечет при его изготовлении использование сложных разъемных пресс-форм; большая материалоемкость чехла, т.к. он имеет достаточно большие длину, диаметр и количество гофр; наличие у чехла армированного участка предотвращает его деформацию (раздувание), особенно его средней части, в радиальном направлении до определенного числа оборотов шарнира (примерно до 4000 об/мин) трансмиссионного вала, но так как гофр, соединенный с участком большего диаметра чехла, выполнен с наружным диаметром, превышающим наружный диаметр корпуса шарнира, и так как обе стенки этого гофра и обе стенки гофра, соединенного с участком меньшего диаметра чехла (которым он установлен на валу), имеют большую подвижность в радиальном направлении, то при большим повышении оборотов шарнира (например, до 6000 об/мин) происходит значительная деформация гофр в радиальном направлении, а это в конечном итоге приводит к снижению надежности и долговечности чехла и в целом шарнира трансмиссионного вала.

Задача изобретения: обеспечение надежности, долговечности чехла и в целом шарнира трансмиссионного вала при высоких оборотах, а также упрощение конструкции чехла.

Для этого в гофрированном чехле шарнира равных угловых скоростей быстроходного трансмиссионного вала, содержащим гофрированный участок, соединенный с установленными на корпусе шарнира и вала участками большего и меньшего диаметра, согласно изобретению, участки большего и меньшего диаметра чехла соединены с гофрированным участком посредством малоподвижных в радиальном направлении элементов, а гофрированный участок содержит не более двух гофр, у каждого из гофр одна из стенок расположена под углом от -3^o до +3^o относительно плоскости перпендикулярной к валу, а вторая его стенка, сопряженная с первой, расположена под углом не более 50^o к ней, причем каждый из гофр выполнен с наружным диаметром не превышающим 0,058 м, а на каждой из впадин чехла выполнен усилительный прилив, обращенный к валу.

Сравнение заявляемого технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации на дату приоритета показывает, что совокупность существенных признаков этого решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".

Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предложенное устройство имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование их в заявленной совокупности признаков дает возможность получить новый технический эффект, следовательно, предложенное техническое решение имеет изобретательский уровень по сравнению с существующим уровнем техники.

Предложенное техническое решение промышленно применимо, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".

На чертеже показан фрагмент трансмиссионного вала с шарниром и установленным на нем гофрированным чехлом, продольный разрез.

Гофрированный чехол 1 шарнира 2 равных угловых скоростей быстроходного трансмиссионного вала 3 содержит гофрированный участок 4, который соединен посредством малоподвижных в радиальном направлении элементов 5 и 6 с соответствующими участками 7 и 8 большего и меньшего диаметра. Гофрированный чехол 1 установлен участком 7 большего диаметра на корпусе 9 шарнира 2, а участком 8 меньшего диаметра - на валу 3.

Гофрированный участок 4 чехла 1 выполнен не более чем из двух гофр, в частном случае исполнения - из двух соединенных между собой гофр 10 и 11. Одна из стенок 12 каждого из гофр 10 и 11 может быть выполнена с расположением под углом от -3^o до +3^o относительно плоскости, перпендикулярной к валу 3, в частном случае исполнения стенки 12 каждого из гофр 10 и 11 выполнены перпендикулярно к валу 3 (т.е. под углом 0^o к плоскости, перпендикулярной к валу 3). Вторая же стенка 13, сопряженная с первой стенкой 12, каждого из гофр 10 и 11 расположена под углом не более 50^o к ней (т.е. под углом 50^o и менее). Гофрированный участок 4 чехла 1 соединен с малоподвижным в радиальном направлении элементом 5 стенкой 13 гофра 10, а с малоподвижным в радиальном направлении элементом 6 - стенкой 12 гофра 11, причем элемент 6 в частном случае исполнения практически плавно (без каких-либо конструктивных переходов) переходит в стенку 12 гофра 11. Каждый из гофр 10 и 11 выполнен с наружным диаметром, не превышающим 0,058 м (т.е. 0,058 м и менее), в частном случае исполнения - наибольший гофр 10 из гофр 10 и 11 выполнен диаметром примерно равным 0,052 м. На каждой из впадин чехла 1 в частном случае исполнения на впадине 14 чехла 1, образованной стенкой 13 гофра 10 и малоподвижным в радиальном направлении элементом 5, и на впадине 15 чехла 1, образованной стенкой 12 гофра 10 и стенкой 13 гофра 11, выполнены усилительные приливы 16 и 17 соответственно, которые обращены в сторону вала 3, т.е. усилительные приливы 16 и 17 выполнены на вершинах впадин 14 и 15 чехла 1, на его внутренней поверхности. Усилительные приливы 16 и 17 впадин 14 и 15 выполняют функцию усилительных ребер.

Малоподвижность в радиальном направлении элементов 5 и 6 обеспечивается тем, что, во-первых, они выполнены с расположением практически почти перпендикулярно валу 3, во-вторых, они присоединены к таким местам участков 7 и 8 большего и меньшего диаметра чехла 1, которые надежно прижаты (закреплены) к корпусу 9 шарнира 2 и валу 3, в частном случае исполнения участки 7 и 8 чехла закреплены на корпусе 9 и валу 3 дополнительными устройствами 18 и 19 соответственно.

Указанные в заявляемом техническом решении на изобретение, в конструкции чехла диапазон количества гофр (один или два), диапазон наружного диаметра каждого из гофр (не превышающий 0,058 м, расположение стенки 12 каждого из гофр относительно вала 3 (точнее относительно плоскости, перпендикулярной к валу 3 под углом от -3^o до +3^o), взаимное расположение стенок 12, 13 каждого из гофр (стенка 13, каждого из гофр 10 и 11 расположена под углом не более 50^o к стенке 12), а также конструктивное выполнение и взаиморасположение малоподвижных в радиальном направлении элементов 5, 6 по отношению к составляющим гофрированного участка 4 и по отношению к участкам 7, 8 большего и меньшего диаметра, были определены и подтверждены расчетно-эксперементальным методом на многочисленных опытных образцах, подвергшихся испытаниям при максимально допустимых эксплутационных условиях, таких как максимальные обороты (до 6000 об/мин) шарнира 2 равных угловых скоростей быстроходного трансмиссионного вала 3, максимальные углы излома шарнира 2, широкий температурный диапазон.

Гофрированный чехол 1 обеспечивает надежную защиту шарнира 2 от вредно влияющих факторов (грязь, влага и т.д.) внешней среды во всем диапазоне эксплутационных характеристик быстроходного трансмиссионного вала 3. При вращении вала 3 с оборотами, близкими к номинальным, имеется тенденция к "раздуванию" чехла 1 от действия центробежных сил, т.е. гофры 10 и 11 стремятся раскрыться, что усугубляется наличием в их полостях смазки и перемещением (сжатием, растяжением) гофр, в случае, если шарнир является подвижным в осевом направлении. Это может привести к потере устойчивости чехла 1 в целом и его разрыву.

Выполнение же заявляемой конструкции чехла 1 с определенным количеством гофр (один или два гофра), выполнение каждого из них с определенными наружными диаметрами и с определенным расположением стенок 12 относительно вала 3 и с определенным взаимным расположением стенок 12, 13, а также определенное конструктивное выполнение и взаиморасположение малоподвижных в радиальном направлении элементов 5, 6 по отношению к составляющим гофрированного участка 4 и по отношению к участкам 7, 8 большего и меньшего диаметра, и к тому же выполнение усилительных приливов 16, 17 на каждой из впадин 14, 15 чехла 1 предотвращает "раздувание" чехла при вращении вала 3 с оборотами, близкими к номинальным, и обеспечивает надежность, долговечность чехла и в целом шарнира трансмиссионного вала, а также упрощает конструкцию чехла, по сравнению с конструкцией чехла прототипа.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть использовано в быстроходных трансмиссионных валах силовой передачи на шарнирах равных угловых скоростей, особенно на шарнирах, подвижных в осевом направлении. Гофрированный чехол шарнира равных угловых скоростей быстроходного трансмиссионного вала содержит гофрированный участок, соединенный с установленными на корпусе шарнира и вала участками большего и меньшего диаметров. Участки большего и меньшего диаметров чехла соединены с гофрированным участком посредством малоподвижных в радиальном направлении элементов. При этом гофрированный участок содержит два гофра и каждый из гофр выполнен с наружным диаметром, не превышающим 0,058 м, на каждой же из впадин чехла выполнен усилительный прилив, обращенный к валу. Технический результат - обеспечение надежности и долговечности чехла, упрощение его конструкции. 1 ил.

Гофрированный чехол шарнира равных угловых скоростей быстроходного трансмиссионного вала, содержащий гофрированный участок, соединенный с установленными на корпусе шарнира и вала участками большего и меньшего диаметров, причем участок меньшего диаметра чехла соединен с гофрированным участком посредством малоподвижного в радиальном направлении элемента, отличающийся тем, что участок большего диаметра чехла соединен с гофрированным участком посредством малоподвижного в радиальном направлении элемента, а гофрированный участок содержит два гофра, причем каждый из гофр выполнен с наружным диаметром, не превышающим 0,058 м, на каждой же из впадин чехла выполнен усилительный прилив, обращенный к валу.