Синхронный шарнир Советский патент 1993 года по МПК F16D3/30 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для синхронной передачи (с возможностью реверсирования) вращения валов с пересекающимися осями в агрегатах, шарнирных муфтах и гибких валах.

Известен шарнир равных угловых скоростей, содержащий два контактирующих между собою полуцилиндрических сухаря, подвижно установленных в гнездах валов с пересекающимися осями.

Недостатком этой конструкции является не очень большой диапазон углов отклонения осей валов, невозможность передачи знакопеременных продольных усилий и отсутствие возможности реверса.

Известно другое шарнирное устройство по патенту США № 2787895, 1957, содержащее в торцевых эксцентричных и соосных отверстиях двух валов с пересекающимися осями подпружиненные стержни, соответственно соединенные между собою шаровыми шарнирами. Это. скорее всего шарнирно-рычажный механизм, а не шарнир как таковой.

Его недостатком является весьма большая сложность конструкции (много стержней, работающих на изгиб), нетехнологичность (шаровые шарниры), ненадежность из-за релаксации пружин и отсутствие реверсирования передачи вращения.

Известен универсальный шарнир для соединения валов, содержащий связанные крестовиной вилки, каждая вилка соединена с соответствующим валом посредством крепежных элементов и посадочных гнезд на торцах валов, а также наклонена к нему, крестовина выполнена в виде двух взаим- ноперпендикулярных пальцев, каждый из которых своими торцами расположен в соответствующей проушине вилки, при этом рабочие грани крестовины расположены параллельно, в контакте со щеками и наклонены к валам. Это - прототип.

Недостатком указанного шарнира является наличие перпендикулярности осей

(Л

С

Х5 Ю О 00 О

пальцев между собою, что вызывает непостоянство синхронности, т.е. появление асинхронности передачи:вращения как при самом процессе изменения угла между осями валов, так и от инерционных нагрузок при неизбежной неравномерности и перемены направления вращения валфв в рабо- теУ . положение; пальцев крестовины неопределенно. Они могут произвольно находиться по разные стороны от осей валов, образуя разные углу с общей плоскостью осей этих валов. Это вызвано тем, что перпендикулярные оси пальцев крестовины, будучи наклонными, не вписываются в перг пендйкулярные плоскости. Они выходят из них; или из одной, или из другой плоскости, Не предусмотрена переналадка шарнира на реверс. Технологически очень сложно щеки Шлок выполнить посредством отдельных вилок, их крепления и фиксации. Это не на- дежно, т.к. еще и со временем ослабляется. Известен также ближайший аналог гибкого вала, содержащий цепь последовательно соединенных универсальных яйцеобразных Шарниров -в направляющей изогнутой трубке, представляющей из себя

гибкую -связь.-..:у.. / -..; :У:: / ; : ; .Недостатком этого устройства является его несинхронность, оно не обладает способностью передачи знакопеременных про- дольных усилий, мал КПД и даже возможно защемление при развороте шарнира в трубе, невозможность передачи при угле 90° (и близким к нему) между соседними шарное рами, отсутствует возможность реверсирова- ния шарниров, а значит, уравновешивания и широкого маневрирования гибкого вала.

Цель изобретения - повышение технологичности при обеспечении реверса передачи и постоянства синхронности шарнира, расширение функциональных возможностей путем обеспечения передачи знакопеременных продольных усилий и с возможностью реверса передачи вращения как для повышения маневренности, так и для уравновешивания сил биения от трения ;в шарнирах при работе.

Эта цель в шарнире достигается тем, что осуществляется выполнение щек вилок непосредственно на торцах валов фрезе- ровкой. крестовина выполняется составной в виде призмы с Двумя скошенными рабочими гранями и с двумя скврзными отверстиями под углом друг к другу, меньшим 90°, в сквозных отверстиях размещены зафикси- рованные шплинтом пальцы, один из которых выполнен составным в виде двух частей, с упором каждой из частей в другой палец, шарнир снабжен аналогичными дополнительными шарнирными звеньями с

чередованием реверсивных, соединенными между собою последовательно, и расположенными между концевыми шарнирными звеньями, связанными с валами.

Реверс выполняется поворотом вала относительно другого на 180°.

Нафиг, 1-общий вид; на фиг: 2-разрез А-А на фиг, 1; на фиг. 3-кинематическая схема: а) при отклонении оси на 90°,

б) то же, при повороте валов на 90°; на фиг. 4 - соединение аналогичных (и с реверсом) дополнительных, а Также концевых шарнирных звеньев.:; : : f

Синхронный шарнир содержит две одинаковые вилки на торцах своих валов, щеки 1 и 2 которых расположен ь) с одинаковыми углами наклона к осям своих валов и симметрично в промежутках друг относительно друга .;: у. v;--: ; :: .: -.

Они посредством взаимно неперпендй- кулярных пальцев: составного пальца из двух частей 3, 4 и пальца 5, связаны с призмой 6, две рабочие грани которой соответственно скощены. Части пальца 3, 4 упираются в палец 5, фиксируются в призме 6 и между собою шплинтом 7V: ;

Для реверса один из валов повёрнут относительно другого на 180°:; i : ;

Концевые шарнирные звенья 8 выполнены с торцевыми посадочными отверстиями и с элементами крепления валов. ;

Между ними монтируются аналогичные дополнительные шарнирные звенья, чередующиеся реверсивными как для уравновешивания и устранения биения соединения в работе, так и для реверса.

Шарнир работает следующим образом.

При вращении одного из валов, расположенного под углом к другому, вращается и его вилка со щеками 1 или 2.

Пальцы 3,4 или 5, будучи связанными со щеками 1 или 2, совершают сложное движение, а именно: ось одного из указанных пальцев, как образующая, описывает вокруг оси вала две конические поверхности с общей вершиной в точке пересечения осей валов в центре призмы.

Поскольку оси пальцев 3, 5 и 4 посредством призмы 6 жестко зафиксированы друг относительно друга, то и ось другого пальца тоже неизбежно будет описывать вокруг оси его вала такие же две конические поверхности и с той же угловой скоростью, т.к. призма б будет совершать не вращение вместе с валом, а только лишь круговые качания ее вокруг общей точки вершин конусов, ибо этот палец оставляет призме б только одну степень свободы, а именно - свободу ее качания. Далее, он будет передавать вращение через щеки 1 или 2 соответствующей

вилке, а она- валу, притом абсолютно синхронно, т.к. все параметры одинаковы.

Конструкция синхронного Шарнира компактна, проста и технологична, она позволяет иметь постоянно-устойчивый характер работы, широкий диапазон отклонений осей валов (даже больше, чем ± Эф0), что увеличивает 8H6BpeHH)Cfb, эх ктивность шарнира и благодаря чему он найдет широкое применение в народном хозяйстве.И

Использование: для синхронной передачи крутящего момента между валами с пересекающимися осями, а также в муфтах и в гибких валах. Сущность изобретения : два вала соединены своими торцами с крестовиной посредством вилок. Щеки вилок наклонены к осям своих валов под одинаковыми углами. Крестовина выполнена составной в виде призмы с двумя сквозными отверстиями, в которых размещены пальцы. Один палец выполнен составным с упором каждой части в другой палец. Оба пальца зафиксированы один относительно другого шплинтом. Синхронный шарнир может быть снабжен аналогичными дополнительными шарнирными звеньями. Дополнительные звенья соединены между собой последовательно и расположены между концевыми шарнирами звеньями, связанными с валами. 1 з.п. ф-лы. 4 ил.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я {;

li)-:;/J J :L : ; sf U T r v клони друг к другу, меньшим 90°, в сквозных отверстиях размещены пальцы, один из коК выполнен ггёвиый в виде двух частей с упором каждой из частей в другой 1J ;палец; обэi пальца зафиксированы относительно друг jiiipyra;iianjiiH {д 2. Шарнир по п, 1, о т л и ч а н и и И ё я тем что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения пере- Q Дач1л-з а;к еременных г|родольнь х усилий 4й реверса передачу он сна бЖ1эн аналог ч- : ный« дрпрлнительными шарнирными . звеньями, соединенными: между собой по- ; слёдователънр i расположенными 1меж|(у нонцевыми шарнирными зйеньйми, связок - йымм Сбгьламу- :;- ; :--: -:-

#W 4