Шаровой шарнир Мозоровых С.Д. и Д.С. Советский патент 1990 года по МПК F16C11/06 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к универсальным шарнирам для соединения валов, расположенных под углом друг к другу. Цель изобретения - повышение надежности и долговечности, .

На фигс1 показан шарнир, общий вид; на фиг,2 - то же, сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - вид сопряжения .« вилки с обоймой; на фиг,4 - промежуточный элемент, общий вид; на фиг.З - то же, разрез Б-Б фиг,4; на фиг,6 - вид В на фиг.4; на фиг.7 - вилка/ сечение экваториальной плоскостью; ,, на фиг б 8 - вид Г на фиг„7; на фиг,9 разрез Д-Д на фиг,8.

Шарнир содержит две конструктивно одинаковые вилки ), 2, промежуточный элемент 3 в виде центрального 20 шара, шарики 4, и фрикционный гаситель 5 крутильных колебаний, в виде с оставной обоймы.

Каждая из вилок 1, 2 выполнена в виде хвостовика 6 с двумя торцовыми 25 выступами 7, образованными наружными сферическими поверхностями 8, внутренними выпуклыми тороидальными поверхностями 9 торцовыми поверхностями 10, внутренними выпуклыми цилинд- 30 рическими поверхностями 11, внутренней цилиндрической поверхностью 12. На каждом из выступов 7 со стороны поверхности 8 выполнен желоб 13, образованный двумя боковыми поверх- эс ностями 14 и поверхностью 15 днища,, Желоба 13 каждой из вилок 1, 2 расположены в меридианальной плоскости,

Промежуточный элемент 3 выполнен ДО с наружной сферической поверхностью 16 и двумя расположенными во взаимно Перпендикулярных плоскостях меридиа- нальными канавками 17, каждая из которых образована вогнутой торой- 45 дальней поверхностью 18„

Гаситель 5 выполнен в виде кольца 19, соединенного с двумя чашками 20 посредством крепежных элементов 21, Кольцо 19 выполнено с внутренней сферической поверхностью 22 и с двумя парами расположенных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях меридиональных желобов 23, каждый из которых образован двумя боковыми поверхностями 24 и поверхностью 25 днища. Кольцо 19 может быть вылолненЬ составным, как показано на фиг,2,

Сферические поверхности 8, 16, 22 выполнены радиусом R, Тороидальные поверхности 9, 18 и цилиндрические поверхности И выполнены радиусом R1 причем R-f R sine/, где Р. радиус сферических поверхностей; R1 - радиус тороидальных поверхностей; о( - профильный угол канавок 17 и выступо 7 (Фиг. 7, 9).

Оси цилиндрических поверхностей 11 расположены параллельно продольной оси ОХ. Торцовые поверхности 10 расположены под углом 90° W+r) к экваториальной плоскости, проходящей через центр шарнира, через точку 0, где у- максимально допустимый угол поворота вилки 2 в плоскости чертежа по фиг,1.

Боковые поверхности 14, 24 желобов 13, 23 в сечении поперечной плоскостью образованы радиусом R я К п г а поверхности 15, 25 днищ - радиусом R0 1/Заш, где Кп 0,51-0,55 - коэффициент профиля желобов; ёш - диаметр шарика 4,

При этом центры радиусов R расположены на оси Е-Е симметрии желобов , а центры радиусов R, расположены на осях, образующих угол 45° с осью Е-Е.

Сборку шарнира осуществляют следующим образом.

Вилки 1 , 2. вводят в канавки 17 промежуточного элемента 3. Устанавливают кольцо 19, совместив желоба 13, 23, и вводят в последние шарики 4, после чего посредством крепежных элементов 21 закрепляют чашки 20 на кольце 19. Закрывают шарнир эластичным кожухом, не показанным на чертежах, а полость, образованную поверхностями 12, 18, заполняют смазкой.

Шарнир работает следующим образом

Центрирование вилок 1, 2 и промежуточного элемента 3 обеспечивается установкой обоймы 5. Передача разнонаправленных осевых усилий осуществляется взаимодействии сферических поверхностей 8, 16, 22.

Передача крутящего момента между вилками 1, 2 осуществляется взаимодействием тороидальных поверхностей 9, 18, а также взаимодействием поверхностей 14, 24 посредством шариков 4, при этом угол давления в точках контактов поверхностей шариков и поверхностей 14, 24 равен 45° При вращении вилок шарики 4 и обойма.

5 устанавливаются в биссекторной плоскости, являясь инерционной массой в виде антивибратора маятникового типа, чем достигается демпфирование крутильных колебаний.

Выполнение шарового шарнира, содержащего две вилки, установленные с возможностью взаимодействия друг с другом посредством расположенного между ними промежуточного элемента, в виде центрального шара, а также составной обоймы, охватывающей вилки и промежуточный элемент, в котором вилки взаимодействуют с промежуточным элементом ответными тороидальными поверхностями, а вилки и промежуточный элемент - с обоймой ответными сферическими поверхностями, с желобами, выполненными в вилках и в обойме и установка в желобах шариков, выполнение торот.дальннх поверхностей радиусом Rj R, а также выполнение боковой поверхности каждого желоба радиусом Кд К„ d, а поверхности днища желоба радиусом R I/3 d обеспечивают передачу крутящего момента как взаимодействующими тороидальными поверхностями вилок

и промежуточного элемента, так и боковыми поверхностями желобов вилок и обоймы посредством париков, что снижает контактные давления, обеспечивает возможность получения минимального сечения промежуточного элемента между меридианальными канавками и его смещения от центра, что обеспечивает повыгаение прочности промежуточного элемента, его выносливости.

формула изобретения

1. Паровой шарнир, содержащий две вилки, установленные с возможностью взаимодействия одна с другой посредством расположенного между ними промежуточного элемента в виде центрального шара, а также посредством составной обоймы, охватывающей вилки и промежуточный элемент, причем каждая из вилок состоит из хвостовика и двух торцовых выступов, образованных наружными сферическими поверхностями, внутренними выпуклыми . тороидальными поверхностями, торцо- выми поверхностями, внутренними выпуклыми цилиндрическими поверхностя1

1581891

ми и внутренней цилиндрической поверхностью, промежуточный элемент образован наружной сферической поверхностью и двумя меридианальными канавками, расположенными в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и образованными вогнутыми тороидальными поверхностями, а составная обойQ ма содержит кольцо с внутренней сферической поверхностью, при этом сферические поверхности вилок и промежуточного элемента установлены с возможностью взаимодействия со сфери5 ческой поверхностью обоймы, а тороидальные поверхности вилок - с тороидальными поверхностями промежуточного элемента, отличающнй- г я тем, что, с цепью повышения

0 надежности и долговечности, он снабжен шариками, каждая из вилок выполнена с двумя желобами, расположенными со стороны наружных сферических поверхностей в одной меридианальной

5 плоскости, составная обойма выполнена с четырьма желобами расположенными со стороны внутренней сферической поверхности в двух,взаимно перпендикулярных меридианальных плоско0 стях, каждый из желобов выполнен с плавно сопряженными двумя боковыми поверхностями и поверхностью днища, а каждый из шариков установлен как в желобе вилки, так и в желобе обоймы, причем угол между осью, проходящей через точки контакта поверхности шарика с боковой поверхностью желоба и центр шарика, и осью симметрии желоба равен 45°, а тороидальные поверхности вилок и промежуточного элемента выполнены радиусом

R, R.siiW,

где R - радиус сопряженных сферических поверхностей;

5 ol - угол профиля выступа вилки.

2. Шарнир по п.1, отличающий с я тем, что радиус боковой поверхности желоба определен выраже- 0 нием

,.

а радиус поверхности днища - выражением

RO- 1/заы,

5 где Кп 0,51 - 0,55

5

0

dm коэффициентпрофиля желоба;

диаметр шарика.

3. Шарнир по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что составная обойма содержит кольцо, выполненное из двух

полуколец, и две чашки, торцовые поверхности Которых установлены с возможностью взаимодействия с шариками.

Изобретение относится к универсальным шарнирам для соединения валов, расположенных под углом друг к другу. Цель изобретения - повышение надежности и долговечности. Шарнир содержит две вилки 1, 2, взаимодействующие друг с другом посредством промежуточного элемента 3, а также посредством шариков 4, установленных в желобах 13 вилок и в желобах 23 составной обоймы 5. Вилки 1, 2 взаимодействуют тороидальными поверхностями 9 с меридиональными канавками 17 тороидальной формы промежуточного элемента 3. Вилки 1, 2 и промежуточный элемент 3 сцентрированы друг с другом посредством обоймы 5 своими сферическими поверхностями, выполненными радиусом R. Сопряженные тороидальные поверхности выполнены радиусом R 1=R .SINΑ, боковые поверхности желобов радиусом R ж=K п .D ш, а поверхности днища желобов радиусом R о=1/3R ш, где α - угол профиля выступа вилки

K п = 0,51-0,55 - коэффициент профиля желоба

D ш - диаметр шарика. При такой конструкции обеспечивается передача крутящего момента как взаимодействующими тороидальными поверхностями вилок и промежуточного элемента, так и боковыми поверхностями желобов вилок и обоймы посредством шариков, что снижает контактные давления. 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

16

Фаг. г

19

21

Кж

Фиг.з

Ч

16

Фиг. 6

Фиг. 5

ft

/4

Фиг. 7

Buff Г

Фаг. 8