Сферический шарнир Советский патент 1992 года по МПК F16C11/06 

Изобретение относится к деталям машин и может быть использовано в любой области техники, преимущественно для крепления поворотных агрегатов транспортных средств.

Известен сферический шарнир, содержащий корпус, установленный в нем стержень со сферической головкой и охватывающие головку подпружиненные вкладыши. Недостатком такого шарнира является невозможность регулирования момента фиксации головки, который определяется жесткостью пружин.

Этого недостатка лишен сферический шарнир, содержащий корпус с внутренней сферической поверхностью и опору, а также шаровую головку и фиксирующую гайку, причем шаровая головка размещена между

сферической поверхностью и опорой. Шаровая головка выполнена разрезной и снабжена коническим отверстием, в котором установлен конический штифт. Затяжка фиксирующей гайки приводит к расклиниванию частей головки штифтом и повышению момента трения головки относительно корпуса и опоры.

Недостатком этого сферического шарнира является незначительная нагрузочная способность, что вызвано малой длиной линии контакта головки с корпусом и опорой. Практически контакт (вследствие отличия формы разрезной головки от сферической за счет расклинивания штифтом) осуществляется только в сечении головки, и длина линии контакта голоакй с корпусом и опорой составляет незначительную долю от полной

-4 СЛ

о

W

длины окружности среднего сечения шаровой головки. Кроме того, нагрузочная способность шарнира лимитируется величиной контактных напряжений на конической поверхности штифта, которая весьма значительна вследствие малого радиуса кривизны поверхности штифта и линейного контакта штифта с половинками шаровой головки. Недостатком этой конструкции является также невозможность жесткой фиксации головки в транспортном положении (когда по условиям транспортировки необходимо обеспечить неподвижное положение головки и установленного на ней агрегата), так как использование имеющегося в шарнире фрикционного соединения при вибрациях, характерных при транспортировке, не обеспечивает удержания головки вследствие вибрационного сглаживания нелинейности силы сухого трения в шарнире, ведет к изменению положения агрегата, установленного на головке, что может вызвать его поломку. Такая фиксация необходима, например, для поворотных вентиляторов космических кораблей, когда на этапе выведения на орбиту на вентилятор действуют значительные виброперегрузки, которые могут вызвать смещение и поломку вентилятора при ударе о другие элементы конструкции корабля.

Целью изобретения является повышение нагрузочной способности и обеспече- ,ние фиксации головки в транспортном положении.

Для достижения поставленной цели а сферическом шарнире, содержащем корпус С внутренней сферической поверхностью и опору, а также шаровую головку и фиксирующую гайку, причем шаровая головка размещена между сферической поверхностью и опорой, согласно изобретению, на корпусе выполнено не менее трех симметрично расположенных пазов, а на опоре-такое же количество выступов, выступы размещены в пазах, при этом фиксирующая гайка установлена на резьбе, выполненной на наружной поверхности выступов, а головка снабжена кольцевым упором для фиксирующей гайки, и внутренний диаметр гайки выполнен равным или большим наружного диаметра корпуса., ,

На фиг,1 приведен пример конкретного выполнения сферического шарнира, продольный разрез (штатное положенье); на фиг.2 - то же, разрез по А-А; на фиг.З - то же, продольный разрез (транспортное положение).

Сферический шарнир содержит корпус

1с внутренней сферической поверхностью

2и опору 3, а также шаровую головку 4 и

фиксирующую гайку 5, причем шаровая головка 4 размещена между сферической поверхностью 2 и опорой 3. На корпусе 1 выполнено три симметрично расположенных паза 6, а на опоре 3 - такое же количество выступов 7, выступы размещены о пазах 6, при этом фиксирующая гайка 5 установлена на резьбе 8, выполненной на наружной поверхности выступов 7, а головка 4

0 снабжена кольцевым упором 9 для фиксирующей гайки 5. Внутренний диаметр гайки 5 выполнен равным или большим наружного диаметра корпуса 1, чтобы обеспечить свободное вращение гайки относительно кор5 пуса.

Сферический шарнир работает следующим образом.

Корпус 1 устанавливают на неподвижном основании, а к шаровой головке 4 при0 соединяют поворотный агрегат, например вентилятор (не показано). Шаровая головка

4может вращаться по сферической поверхности 2 корпуса 1 и опоры 3. Момент торможения шарнира регулируется углом затяжки

5 фиксирующей гайки 5. Для того, чтобы зажать головку 4, необходимо завернуть гайку

5по резьбе 8 до упора по часовой стрелке (смотря со стороны головки). При этом опора

3поднимается до упора в шаровую головку 0 4 и зажмет ее между собой и сферической

поверхностью 2, так как вращение гайки 5 при ограниченном угловом положении опоры 3 (выступы 7 ограничены от поворота краями пазов 6) после касания торцом гайки

5 торца корпуса 1 будет поднимать опору 3(на фиг,1 изображена конструкция в положении зажима головки). Для ослабления момента фиксации головки достаточно немного отвернуть гайку 5 против часовой стрелки, при

0 этом за счет смещения вниз опоры 3 уменьшится сила давления на головку 4 и, соответ- ственно, момент. При необходимости жестко зафиксировать положение головки 4 необходимо вывернуть гайку 5 против часо5 вой стрелки до касания кольцевого упора 9, при этом опора 3 займет нижнее положение и совместно с гайкой 5 будет служить ограничителем перемещения кольцевого упора 9 (это положение изображено на фиг.З). В

0 этом положении гайка 5 может быть застопорена от самоотвинчивания любым из известных средств, например законтрена проволокой или снабжена шплинтом, входящим в заранее выполненные отверстия

5 на гайке и корпусе. Таким образом, головка

4уже кинематически ограничена от поворота (в положении, показанном на фиг.1, она ограничена только собственным моментом трения о шарнире, который не способен удержать головку о неизменном положении

при воздействии на нее виброперегрузок, что было показано выше). Предлагаемое количество пазов и выступов (не менее трех) нужно для обеспечения отсутствия перекоса гайки 5, так как три площадки позволят обеспечить нормальное вхождение резьбы гайки в резьбу выступов и отсутствие перекоса и закусывания в резьбе.

В результате использования изобретения повышается нагрузочная способность и обеспечивается фиксация головки в транспортном положении. Нагрузочная способность существенно повышается, во-первых, за счет замены линейного контакта головки с опорой и корпусом контактом по площадке сферической поверхности, так как в прототипе принципиально (вследствие отличия геометрических форм деформированной разрезной головки от сферических поверхностей корпуса и опоры) недостижим кон- такт по площади. Во-вторых, нагрузочная способность повышена за счет приложения усилия, прижимающего опору к головке, не к линии небольшой длины на конусной поверхности штифта, а к значительной повер- хности торцов нескольких витков резьбы, выполненной на поверхности выступов, что при той же величине допустимых контактных напряжений позволяет существенно повысить величину усилия, приложенного к

головке. Надежная кинематическая фиксация головки в транспортном положении при помощи той же гайки, которой осуществляется прижим головки в штатном положении шарнира, позволяет существенно расширить функциональные возможности шарнира.

Формула изобретения Сферический шарнир, содержащий корпус с буртиком у основания, с поперечным сечением в виде кольца и отверстием со стороны, противоположной основанию, шаровую опору, установленную в корпусе у его оснований, и шаровую головку, размещенную на опоре с пальцем, расположенным в отверстии корпуса, отличающийся тем, что, с целью повышения несущей способности шарнира при использовании его в системах, подвергающихся вибрационным нагрузкам, он снабжён фиксирующей гайкой с внутренним диаметром не менее наружного диаметра корпуса, установленной на нем, и крышкой с буртиком, расположенной на конце пальца шаровой головки с возможностью упора буртика в торец гайки, в корпусе выполнено не менее трех пазов, в которых размещены выполненные на наружной боковой поверхности шаровой опоры выступы, а торцы последних сопряжены с фиксирующей гайкой по резьбе.

Использование: для крепления поворотных агрегатов транспортных средств. Сущность изобретения: шаровой шарнир с буртиком у основания корпуса, с поперечным сечением в виде кольца и отверстием со стороны, противоположной основанию корпуса, с шаровой опорой,установленной в корпусе у его основания, и с шаровой головкой, размещенной на опоре с пальцем, расположенным в отверстии корпуса, снабжен фиксирующей гайкой с внутренним ди- рметром не менее наружного диаметра корпуса, установленной на нем, и крышкой с буртиком, расположенной на конце пальца с возможностью упора буртика в торец гайки. Кроме того, в корпусе выполнено не менее трех пазов, в которых размещены выполненные на наружной поверхности шаровой опоры выступы, а торцы последних сопряжены с фиксирующей гайкой по резьбе 3 ил.

ф

Ф(&1

А-А

1

Фиг.г