Универсальный шарнир Советский патент 1986 года по МПК B21B35/14 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в конструкциях шпинделей привода прокатных станов. Изобретение может быть также использовано в конструкциях муфт и иарннрных соединений в узлах ман1ин дру- юго назначения.

Целью изобретения является повыпюние надежности шарнира при сохранении его статической определенности.

На фи|. 1 изображен универсальный шарнир, вариант в поперечном разрезе с указанием -действующих моментов и классов кинематических нар; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг . 3 -- разрез Б-Б на фиг. 1.

Универсальный нарнир содержит наружную {)6oitMy 1 и внутреннюю головку 2 с цилиндрическими гнездами 3 и 4 на цилиндрических поверхностях, обрашенных друг к другу, два ряда эле.ментов качения, внутренний из которых выполнен в виде цилиндрических роликов о и уложен в гнездах обоймы, а наружный выполнен в виде бочкообразных роликов В и уложен в гнездах обоймы, которые вьиюлнены в поперечном сечении с тангенциальными зазорами относительно бочкообразных роликов, увеличивающимися от точки их контакта, например, за счет того, что (фиг. Г). Между каждым нз цилиндрических р(ликов и двумя бочко()б)азными ро,лика ми установлены вставкн 7, которые имеют по две цилиндрических (цадинь 8, выполненные в ионереч- ном сечении с зазорами относите.тьно бочкообразных роликов, увеличивающимися от точки их конгакта за счет того, что и одну пи.1индрическую впадину 9, контактирующую с ци.1индрически.ми роликами 5. Поверхность вставок 7, обращенная в сторону обоймы I, выполнена с выпуклостями бочкообразной (})()рмы, ог раниченной обра- зуюн1.ими в продольном направлении парни- ра с радиусами R. исходяп1ими от оси го,т()вки 2 от центра шарпира, а в поперечном сеченни шарнира с радиуса.ми R-, исходящими от оси цилиндрических роликов 5. Но торц ам бочкообразных роликов 6 между обоймой 1 и вставка.ми 7 имеются зазоры, достаточные д.ая новорота бочкообразных роликов 6 в гнездах 3 обоймы 1 и впадинах 8 вставок 7. В случае, если необходимо компенсировать небольшие относительные радиальные с.мешения обоймы 1 и юловки 2, вставки 7 могут быть выполнены без упомянутых выпуклостей и не иметь контакта с внутренней цилиндрической поверхностью обоймы I.

В процессе работы шарнира наружная обойма I вращается с некоторой угловой скоростью со и передает движущий крутящий момент Мд, который преодолевает момент сопротивления MCO, действующий на внутреннюю головку 2. В результате действия двух указанных моментов в нротивоположных на- п)авлениях происходит выборка зазоров в шарнире и некоторое угловое смещение

обоймы 1 и головки 2 друг относительно друга. В процессе выборки зазоров бочкообразные ролики 6, нерекатываясь в цилиндрических гнездах 3, смешаются одновременно в радиальном и тангенциальном направлениях относительно обоймы I и воздействуют через впадины 8 на вставки 7. Вследствие того, что в этих местах , бочкообразные ролики 6 смещаются также отнск ительно впадин 8 вставок 7 одновременно в радиальном и тангенциальном нанравлениях. При этом бочкообразные ролики 6, воздействуя на вставки 7, поворачивают их в местах контакта цилиндрических роликов 5 с впадинами 9, либо происходит поворот вставок 7 с цилиндрическими ро- . шками 5 относительно гнезд 4 головки 2.

В этот период каждый бочксюбразный ролик 6 в отдельности воздействует на вставки 7 н остальные ролики и определяет их по. южение. В результате этого указанные детали занимают такое положение, когда

на них в одинаковых местах действуют одинаковые равномерно распределенные усилия. При изменении знака нагружения шарпира, например при изменении направ- лепия врашения шарнира в противонолож- пук) сторону, .мо.менты Мд и . меняюг направление и нроисходит выборка зазоров н п)отив(Л1оложно.м направлении ана- Л01ИЧНО описанному. При TCJM в процессе длительной эксплуатации, вследствие того, что вставки 7 удерживаются в поперечном сечении шарнира как минимум по трем новерхн{к тям, они занимают более устойчивое п о,тожепие.

В процессе углового перекоса обоймы 1 и юловки 2 друг отпосительно друга обойма 1 перекатывается относительно бочко- образпых роликов В и тем самым компенси- руегся У1ЛОВОЙ перекос, а бочкодбразные ги.шуклости во вставках 7, ес. ш они имеются в пос, 1едних, допо;п1ительно центрируют o6oiiMy I и головку 2 друг относительно друга, не участвуя, вследствие описанной формы, к передаче крутяпюго момента. Шарнир допускает отпосительное осевое смешение обоймы 1 и головки 2 в местах контакта пи- линд|)ических ро.ликов о с г незда.ми 9 вставок 7.

Таким образом, все ролики 1нарнира постоянно передают крутящий момент, а пассивные избыточные связи отсутствуют. Убедиться в этом также можно, если про- ана.лизировать структуру ншрнира но известной формуле

g w-6n-b5P -ь4Я + 3Ps + 2Pj -ь12 , гдеg - чис. ю избыточных связей;

w - подвижность механизма;

р

1

количество подвижных звеньев;

количество кинематических пар соответствующего класса. Структуру шарнира анализируют с учетом внешних опор, принимая во внимание то, что И1арнир, изображенный на чертежах, предназначен для работы по схеме «сдвоенного шарнира, ког да обойма (головка) установлена в опоре, образуюшей вращательную кинематическую пару V класса, а головка (сбойма) - в оноре, образуюшей сферическую кинематическую пару III класса. W 32 и состоит из основной подвижности, осевой подвижности обой.мы 1 и головки 2 друг относительно друга, а также местных цодвижностей бочкообразных роликов 6, каждый из которых и.меет но три местных подвижности в виде поворотов относительно трех взаимно перпендикулярных осей, ц 32 (10 бочкообразных роликов, 10 цилиндрических роликов, 10 вставок, обойма и головка). Бочкообразные ролики 6 в местах контакта с обоймой 1 и вставками 7 образуют кинематические нары II класса, так как в этих нарах имеется по четыре подвижности - вращение относительно трех осей и одно относительное перемещение одновременно в радиа,1ьном и тангенциальном направлениях. Цилиндрические ролики 5 совместно с г оловкой 2 образуют кинематические пары V класса, имея одну подвижность - поворот относительно оси цилиндрического ролика. Цилиндрические ролики 5 совместно со вставками 7 образуют кине.матические нары IV класса, так как имеется по две нод- вижности поворот относительно оси цилиндрического ролика и смещение вдоль этой оси. Выпуклости вставок 7, контактирующие с внутренней цилиндрической по

0

5

0

Р

.

1.,7

верхиостью обоймы I в передаче крутящею момента участия не принимают и па равпо- мерпоеть распреде.чепия нагрузки межл ро.чиками не влияют, но вместе взятые, опи описывают сферическую поверхность, обра пя опору, :)квива, 1ентиую ко, 1ьпевой кинематической паре II K,iacca. Таким образом:

1 1 (цилиндрические ролики 5 с головкой 1 и вращательная кинематическая пара внешней опоры); 10 (цилиндрические ролики 5 с

вставками 7); 1 (сферическая кинематическая

пара впспиней опоры); Р,-; 31 (бочкообразные ролики 6 с обоймой 1 и вставками 7 и кольпевая кинематическая пара вынуклск тей вставок 7 с обоймой 1). Р 0.

1 32 6-31 +5-11 + 4- 10 + 3. I + f 2-31 О 0.

Вследствие того, что кинематическая схема нарнира построена таким образом, что вставки удерживаются R поперечном сечении niapnupa как минимум по трем поверхностям и при этом сохранено отсутствие пассивных избыточных связей, участвуюпхих в le- редаче крутянкмч) момента, повыси, 1ас1) надежность эксплуатации, так как уда, 1ось одновременно уменьншть вероятность выпадания вставок со своих мест в условиях знакопеременного нагружения, сохранят б,1аг()приятные условия контакта в местах передачи крутящего момента между рядами ро,Ц1К()в и минимально возможные контакты нагрчзки, KoTopijie равномерно раснреде,1ены между одинаковыми деталями шарнира.

5-6

iO

50

3 6

Фие 2

Составитель . Л. Коровина

Редактор А. ВоровичТехред И. ВересКорректор И. Эрдеии

Заказ 4,563/10Тираж 518Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж -35, Раунк-кая иаб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент, г. Ужюрод, ул. Проектная. 4

Фиг.З