Шаровой шарнир С.Д. и Д.С.Мозоровых Советский патент 1988 года по МПК F16C11/06 

Изобретение относится к ма1пиност)ое- нию, в частности к универсальным шарнирам для соелине(1ия валов, расположенных под углом друг другу.

1(ель изобретения - повышение надеж- ности путем обеспечения равнопрочности его элементов.

На фиг. I показан шарнир в осевом сечении с вырывами, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение вилки экваториальной плоскостью; на фиг. 4 - шар, обш,ий вид; на фиг. 5 - вид Б на фиг. 4; на фиг. 6-сечение вилки экваториальной плоскостью.

Универсальный шарнир содержит две конструктивно одинаковые вилки 1, 2, сое- диненные друг с другом посредством промежуточного элемента в виде шара 3, а также, фрикционный гаситель крутильных колебаний в виде составной обоймы 4 (из двух полуобойм), установленной внутри бандажа 5, соединенного с каждой из вилок 1, 2 манжетами 6.

Каждая из вилок 1, 2 выполнена в виде цапфы с двумя осевыми выступами 7, обра- .зованными наружными сферическими поверхностями 8, внутренней выпуклой торой- дальной поверхностью 9, торцовыми поверхностями 10, а также внутренними выпуклыми цилиндрическими поверхностями 11, сое- соединяющими между собой поверхности 8, 9, 0 и расположенными на концевых участках выступов 7 (от экваториальной плос- кости, проходящей через центр шарнира до концов выступов 7).

DJap 3 выполнен со сферическими наружными поверхностями 12 и двумя расположенными во взаимно перпендикулярных плоскостях меридиональными канавками с внут- ренкими вогнутыми тороидальными поверхностями 13, на которых выполнены желоба 14.

Составная обойма 4 выполнена со сферической внутренней поверхностью 15 и зафиксирована от осевого перемещения в бандаже 5 кольцом 16.

Сферические поверхности 8, 12, 15 выпел- нены с радиусом R.

Тороидальные поверхности 9, 13 выполнены радиусом R,, определенным из выра- й ения

Ri R 5Ш,.

где R - радиус сферических поверхностей;

RI - радиус тороидальных поверхностей

к - профильный угол канавки или профильный угол вилки.

Внутренние выпуклые цилиндрические по- верхности 1 также выполнены радиусом Ri, а их оси расположены параллельно общей продольной оси ОХ. Поверхности 11 пересекаются с поверхностями 8, 0 и плавно сопрягаются с поверхностью 9.

Торцовые noBepxFiocTH расположены под углом 90-(a+v) в экваториальной плоскости. пррхо;1Я цей через центр О шарнира, где -умаксимально допустимый угол

наклона вилки относительно нейтрального положения.

Радиус кривизны профиля желоба 14, предназначенного для смазки трущихся поверхностей, выполнен равным К, где ,18 -0,22.

Фрикционный гаситель крутильных колебаний выполнен с возможностью разворота в пространстве на угод ±35°.

Выступы 7 вилок 1, 2 выполнены с возможностью охвата щара 3 в пределах центрального угла 230°.

Передача крутящего момента осуществляется тороидальными поверхностями вилок и щара.

Центрирование вилок друг относительно друга и относительно шара обеспечивается обоймой, которая обеспечивает возможность передачи осевых разноименных усилий, а также служит фрикционным гасителем крутильных колебаний, контактируя одновременно с поверхностями вилок и щара.

При передаче крутящего момента под установившимся углом между вилками обойма устанавливается в биссекторной плоскости. Поскольку шарнир симметричен относительно обеих вилок, передача им крутящего момента осуществляется синхронно. При возникновении крутильных колебаний обойма сглаживает пульсации.

Выполнение внутренних и боковых поверхностей вилки и канавок щара в виде тороидальных с радиусом профиля, опреде-- ленным из соотношения Ri R sina, позволяет минимальное сечение между поверхностями меридиональных канавок сместить в направлении от центра щара, что обеспечивает повыщение его прочности, elro выносливость и тем самым обеспечивает повыщение надежности щарннра в целом.

Формула изобретения

. Шаровой шарнир, содержащий две вилки, каждая из которых состоит из цапфы и двух осевых выступов, образованных наружными сферическими поверхностями, торцовыми поверхностями, расположенными под углом к оси вилки, а также боковыми и внутренними выпуклыми тороидальными поверхностями, установленные с возможностью взаимодействия посредством промежуточного элемента в виде щара, выполненного с расположенными во взаимно перпендикулярных плоскостях меридиональными канавками с вогнутыми тороидальными поверхностями, а также составную обойму, соединенную с цапфами вилок посредством манжет и установленную с возможностью взаимодействия со сферическими поверхностями вилок и щара своей ответной поверхностью, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, выпуклая тороидальная поверхность вилок выполнена пересекающейся с наружной сферической поверхностью, а ее радиус в экваториальном сечении, проходящем через центр сферических поверхностей, определен из выражения

Ri R-sina,

гдеН -радиус тороидальиой поверхности; R - радиус сферической а - угол профиля вилки, при этом внутренние и боковые поверхности концевых участков выступов, ограниченных упомянутой экваториальной плоскостью и торцовыми поверхностями, выполнены в виде пересекающихся с последними и с наружной сферической поверхностью, а также сопряженных с тороидальной поверхностью цилиндрических поверхностей с раповерхнссти;

диусом RI, оси которых расположены гГарал- лельно продольной оси вилкн.

2.Шарнир по п. I, отличающийся тем. что на ответных тороидальным поверхностям вилок поверхностях меридиональных канавок шара выполнены кольцевые желобы, радиус кривизны г профиля которых определен из выражения

,-K, где ,18-0,22.

3.Шарнир по п. I, отличающийся тем, что обойма выполнена в виде двух полуобойм,

. установленных в отверстии бандажа.

Фиг. г

Фае.

Ki 8

Фиг.з

/2

Фае. 5

Фиа.6