Универсальный шарнир Советский патент 1992 года по МПК F16D3/38 B21B35/14 

Изобретение относится к машиностроению для соединения валов, расположенных под углом друг к другу, преимущественно может быть использовано в шпинделях, передающих крутящий момент к валку от шестеренной клети или от электродвигателя.

Известен шарнир с неразъемной вилкой, в котором каждая из проушин вилки имеет закругленную цилиндрическую кон: цевую часть и сопрягаемую с ней коренную часть, и образованные наружными, внутренними и боковыми поверхностями.

Прочность проушин в сечении как концевой, так и коренной частей ослаблена изза уменьшения поперечного сечения проушин при заданных диаметральных габаритах и углах перекоса шарнира. Кроме того, жесткость и прочность проушин вилки снижается вследствие необходимости увеличения высоты проушин для передачи крутящего момента без заклинивания вилок, что снижает нагрузочную способность шарнира.

Наиболее близким к изобретению является шарнир, содержащий две вилки со сквозными отверстиями в проушинах, соединенные друг с другом крестовиной с шипами, на которых размещены подшипники, установленные в отверстиях. Каждая из проушин имеет концевую и коренную части, образованные наружными, внутренними и боковыми поверхностями, содержащими в концевой части соосные коническую и цилиндрическую поверхности,а также сопряженные с последней плоские параллельные г|1оверхности, а в коренной части - переходные поверхности, соединяющие между собой внутреннюю поверхность с боковыми поверхностями и образующие углубления с каждой из сторон.

Недостаток известной конструкции шарнира заключается в снижении прочностных характеристик проушин сопрягаемых вилок вследствие ослабления сечения коренной части проушин в местах расположения углублений и возникновения концентраторов в местах перехода плоских поверхностей коренной части к углублениям, образуемь1м переходными поверхностями, что снижает несущую способность шарнира в целом.

Цель изобретения - повышение нагрузочной способности путем усиления коренной части проушин вилок.

Такое конструктивное выполнение шарнира позволяет увеличить площадь любого поперечного сечения коренной части проушины вилки и тем самым усилить проушины и повысить их прочностные

характеристики, а следовательно, повысить

нагрузочную способность шарнира в целом.

На фиг. 1 изображен универсальный

шарнир, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А

на фиг. 1; на фиг. 3 - вилка, общий вид; на

фиг . А - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 разрез В-В на фиг. 3: на фиг. 6 - разрез Г-Г

на фиг. 3; на фиг. 7 - разрез Д-Д На фиг. 3.

Универсальный шарнир содержит две

0 вилки 1, каждая из которых выполнена с двумя проушинами 2, соединенными между собой крестовиной 3 с шипами 4, а также подшипники 5 и крышки 6.

Каждая проушина 2 выполнена с отверстием 7 в концевой части 8 и коренной частью 9. Концевая часть 8 проушины 2 образована наружной 10 и внутренней 11 поверхностями, а также боковыми поверхностями, включающими соосные одна с другой цилиндрическую поверхность 12, коническую поверхность 13, плоские параллельные друг другу поверхности 14, сопряженные с поверхностью 12, и плоские наклонные поверхности 15, cotiряженные с

5 поверхностью 13.

Коренная часть 9 проушины 2 образована наружной поверхностью 10, внутренней цилиндрической поверхностью 16, ось которой расположена перпендикулярно продольной оси Х-Х вилки и перпендикулярно оси отверстия 7, а также боковыми поверхностями, включающими плоские параллельные друг другу поверхности 14 и переходные поверхности 17, образующие

5 углубления с обеих сторон проушины.

Образующая конической поверхности 13 расположена под углом 45° к оси отверстия 7. Наклонная поверхность 15 расположена параллельно продольной оси Х-Х

0 вилки и под углом 45° к продольной плоскости, пересекающей ось отверстия 7 под прямым углом.

Переходная поверхность 17 сопряжена с одной стороны с наклонной поверхностью

5 15, а с другой стороны - с цилиндрической поверхностью 16, причем образующая поверхности 17 расположена под плавно изменяющимся углом к продольной плоскости, перпендикулярной оси отвер0 стия 7, в пределах от 45 до 0°.

Линия перехода поверхностей 12 и 14 расположена в плоскости, проходящей через кинематический центр К шарнира. Линия перехода поверхностей 13 и 15

5 расположена в той же плоскости. Линия перехода поверхностей 15 и 17 расположена в плоскости сечения Б-Б, в которой размещена ось поверхности 16. Линия перехода поверхностей 16 и 17 расположена в продольной плоскости симметрии проушин. Линия пересечения поверхности 17с поверхностью 14 имеет вид дуги с радиусом R, центр которой расположен в точке О на оси поверхности 16. Линия пересечения поверхностей 14 и 17 сопряжена с линией пересе ения поверхностей 14 и 15. Точка ai внешняя точка образующей поверхности 17, точка № - внутренняя точка образующей поверхности 17. Устройство работает следующим обраВ процессе передачи крутящего момента от источника энергии к исполнительным механизмам, например к рабочим клетям прокатных станов, шарнир вращается относительно продольной оси. При этом одна вилка 1, воздействуя на установленные в ней шипь| 4 крестовины 3 через подшипниковые узлы 5, передает крутящий момент на другую вилку 1 соответственно через шипы 4 крестовины 3 и подшипниковые узлы. Выполнение концевой части проушины с сопряженными с ее конической поверхностью плоскими наклонными поверхностями 15, выполнение внутренней поверхности 16 коренной части проушины цилиндрической, ось которой расположена перпендикулярно продольной оси Х-Х, и переходной поверхности 17с плавно изменяющимся от 45 до 0° углом наклона ее образующей к продольной плоскости вилки, расположенной перпендикулярно оси отверстия 7, увеличивает площадь любого поперечного сечения коренной части вилки, чем обеспечивается повышение ее несущей способности и шарнира в целом.

фагЛ Формула изобретения Универсальный шарнир, содержащий две вилки со сквозными отверстиями в проушинах, соединенные одна с другой посредством крестовины с шипами, на которых размещены подшипники, установленные в упомянутых отверстиях, причем каждая проушина имеет концевую часть, образованную наружйой, внутренней и боковыми поверхностями, содержащими соосные коническую и цилиндрическую поверхности, а также сопряженные с последней плоские параллельные одна другой поверхности, и коренную часть, ограниченную наружной, внутренней и боковыми поверхностями, а также переходными поверхностями, соединяющими внутреннюю поверхность с плоскими боковыми поверхностями и образующими углубления с каждой из сторон, отличающийся тем, что, с целью повышения нагрузочной способности путем усиления коренной части проушин, концевая часть каждой проушины выполнена с сопряженными с ее конической поверхностью плоскими наклонными поверхностями, внутренняя поверхность коренной части выполнена цилиндрической, ось которой расположена перпендикулярно продольной оси вилки, а каждая переходная поверхность выполнена с плавно изменяющимся углом наклона ее образующей к продольной плоскости вилки, расположенной перпендикулярно оси отверстий, и сопряжена с одной стороны с плоской наклонной поверхностью концевой части, а с другой стороны - с. внутренней цилиндрической поверхностью коренной части.