УНИВЕРСАЛЬНОЕ ДВОЙНОЕ ШАРНИРНОЕ СОЕДИНЕНИЕ Советский патент 1974 года по МПК F16D3/34 

1

Изобретение относится к области машиностроения.

Известны универсальные двойные шарнирные соединения, которые имеют две полумуфты и промежуточную обойму. На боковых поверхностях нолумуфт и обоймы выполнены желобки, в которых размещены шарики. Соединение позволяет передавать вращательное движение обоим соединяемым валам, даже когда они расположены не соосно.

Угол перегиба двойного шарнира равен сумме углов перегиба каждого одиночного шарнира - кардана. Как бы ни был велик угол наклона валов центр вращения каждого кардана всегда расположен в плоскости, проходящей через центры шариков.

Без специальной блокировки промежуточная обойма таких двойных шарнирных соединений, являясь плавающей, расшатывается. Для предотвращения расшатывания в двойных щарнирных соединениях используют центральную систему шарниров, выполненную в виде двух шаровых шипов, центры которых совпадают с центром вращения каждого кардана. Два шаровых шипа объединены друг с другом третьим шаровым шипом скользящего типа. Это ведет к заметному увеличению себестоимости, габаритов шарнирного соединения и в особенности осложняет его изготовление.

С целью сокращения габаритов соединения и упрощения технологии изготовления центральная шарнирная система выполнена в виде двух коаксиально расположенных шаровых шипов, причем центр вращения наружного щипа совпадает с центром вращения одного из карданов, а центр вращения внутреннего шниа расположен между центрами вращения карданов.

Центр вращения внутреннего щипа может быть расположен па равном расстоянии от центров вращения карданов. Наружный шип люжет быть выполнен в виде пальца с шарозой головкой, цилиндрический конец которого жестко соединен с одной полумуфтой, а головка размещена в сферической полости, выполненной в обойме. Внутренний шип может быть выполнен в виде пальца со сферической головкой, цилиндрический конец которого жестко соединен со второй полумуфто, а головка размещена в сферической полостп, вьпюлненно в головке пальца наружного щппа.

Кроме того, палец внутреннего шипа выполнен в виде цилиндрического стержня и закрепленной на нем с помощью разрезного кольца шаровой головки. В наружном шипе между взаимодействующими шаровыми поверхпостями предусмотреп зазор 0,1 мм.

На фиг. 1 изображено описываемое шарнирное соединение; на фиг. 2 - вариант вынолнения внутреннего шарового шипа; на фиг. 3 - вариант выполнения пальца во внутреннем шаровом шипе.

Универсальное двойное шарнирное соединение включает полумуфты 1 и 2 и промежуточную обойму 3. С наружной части шарнирного соединения иолумуфты к валам 4 и 5 прикреплены трансмиссии. Обойма выполнена в виде кольца, но окру сности которого вынолнены четыре относительно глубокие канавки, каждая нз которых имеет две непараллельные боковые стенки, причем две противоположные канавки имеют широкое отверстие на одной из сторон обоймы и узкое отверстие на другой стороне обоймы. Кольцевые желобки 6 расноложены на боковой новерхностн канавок.

Каждая из полумуфт содержит два плеча 7, на боковых поверхностях которых выполнены кольцевые желобки 8, аналогичные кольцевы.м желобкам обоймы. Плечи нолумуфт входят в канавки обоймы. Кольцевые желобки обоймы и кольцевые желобки полумуфт имеют такой угол наклона, что они пересекаются, а .между прилегающими кольцевы.ми лселобками на уровне их нересечения размеш,ены шарики 9. Каждая полу.муфта контактирует с обоймой с номош,ью четырех шариков (на фиг. 1 изображены два шарика, один из которых ноказан пунктиром). Установленная таким образом нолумуфта образует один из элементарных одиночных шарниров двойного шарнирного соединения - кардан.

Такое шарнирное соединение нозволяет передавать крутящий момент между соединяемыми валами, давая возможность одновременно изменять их относительный угол наклона. При нерегибе кардана центры всех его четырех шариков остаются в одной плоскости Р, проходящей через центры вращения кардана О и Од,.

Для исключення трения o6oiiivibi и предотвращения шарнирного соединения две полумуфты объединены с обоймой центральной шарнирной системой, которая включает два коаксиально расноложенных шаровых шина: наружный шин с центром вращения О, совпадающим с центром вращения одного из карданов, и внутренний, с центром вращения Оз, находящимся на пересечении осей валов и преимущественно на равном расстоянии от центров вращения карданов Oj и Og.

Наружный шаровой шип имеет сферическую полость 10, выполненную в обойме, куда входит шаровая головка 11 пальца 12. Цилиндрический конец нальца жестко соединен с полумуфтой. Шаровая головка пальца имеет в свою очередь сферическую полость 13, в которой размещена шаровая головка 14 пальца 15. Цилиндрический конец последнего жестко закреплен в другой полумуфте.

Центр вращения Og внутреннего шарового шипа расположен между центрами О и Oj.

Если бы центры Oj и Oz были более удалены друг от друга, можно было бы предусмотреть промежуточные детали для сферы наружного шарового щипа и сферической полости внутреннего шина, объединяя детали для образования эквивалентного механизма. Уменьшение габаритов соединительной системы гсозволяет сделать двойное шарнирное соединение комnaKTiibiM, что является очень ценным качеством нри эксплуатации.

Соединяемые валы имеют одинаковый наклон к их прямолинейному положению в случае, если центры О и 0 будут расположены на одинаковом расстоянии от центра Оз внутреннего шарового шипа.

В зависимости от варианта выполнения шарнирного соединения допускается различие в расстоянии путем придания валам различного угла наклона. Нри изменении угла наклона одного из валов треугольник, образованный точками Oi, Oz и Оз изменяется, вызывая соответствующее изменение угла наклона другого вала. Треугольник деформируется так, что точка Oi и расстояние между точками 0| и Оз остаются ненодвижными, а точка Оз перемещается по окружности радиусом OiOz, в то время как точка ОЕ перемещается по оси обоймы, оставаясь практически па том же расстоянии от точки Оз. Точка Oz является воображаемой и ее перемещение происходит при движении плоскости Р щариков вместе с легким нередвижепием нолумуфты. Изменение расстояния между точками 0| и Оа карданов недостаточно для того, чтобы расшатать шарнирное соединение, и это изменение свободно поглощается системой передач, в которой используется шарнирное соединение. Обойма не имеет возможности совершать плавающее движение, так как ее ось по линии может нринимать лишь одно направление в соответствии с величиной угла Oj, 0, Оз - угла взаимного наклона соединяемых валов.

Центр Oi наружного шарового шипа совпадает с центром вращения кардана, использующего этот шаровой шип, поэтому двойное шарнирное соединение не может заклиниться, так как сгибание другого кардана невозможно из-за совпадения двух отдельных центров и приведения в движение воображаемой точки Ог, находящейся в нлоскости Р шариков. Однако необходимо предусмотреть небольшой зазор (0,1 мм) в наружном шаровом шипе. Шарнирная соединительная система, включающая щаровые щины, эффективна для обеснечения сцепления составных деталей двойного шарнирного соединения и нренятствует плаванию центральной рамы, а также обеспечивает блокировку шарнирного соединения.

Внутренний шаровой шип может быть выполнен как показано на фиг. 2, где палец шипа состоит из выцолненных заодно шаровой головки и цилиндрического стержня, причем его шаровая поверхность имеет плоские грани 16, а сферическая поверхность полости другого пальца снабжена входным отверстием 17. Это позволяет шаровому концу войти в полость в случае, когда грани диаметрально противоположны входным отверстиям, но мешает выходу сферы после легкого вращения ее относительно полости.

Палец BHyTpeiniero шарового шипа может быть выполнен разъемным, еостоящим из стержня 18 и шаровой головки 19, соединенной со стержнем с помошью разрезного кольца 20 (см. фиг. 3).

Предмет изобретен и я

1. Универсальное двойное шарнирное соединение, содержаш,ее две полумуфты, связанные между собой центральной шарнирной системой с промежуточной обоймой с шариками и образуюшне два кардана с центром вращения каждого, расположенным в плоскости, проходящей через центры шариков, отличающееся тем, что, с целью сокращения габаритов соединения и упрощения технологии изготовления, центральная шарнирная система выполнена в виде двух коаксиально расположенных шаровых шипов, причем центр вращения наружного шипа совпадает с центром врашения одного из карданов.

а центр врап1ення внутреннего шнпа расположен между центрами вращения карданов.

2.Соединение по п. 1, отличающееся тем, что центр вращения внутреннего шипа расположен на равном расстоянии от центров вращения карданов.

3.Соединение по п. 1, отличающееся тем, что паружный шин выполнен в виде пальца со сферической головкой, цилиндрический конец которого жестко соединен с одной полумуфтой, а головка размещена в сферической полости, выполненной в обойме.

4.Соединение по и. 1, отличающееся тем, что внутренний щип выполнен в виде пальца со сферической головкой, цилиндрический конец которого жестко соединен со второй нолумуфтой, а головка размещена в сферической полости, выполненной в головке пальца наружного щипа.

5.Соединение по нп. 1 и4, отличающеес я тем, что налец внутреннего шина выполнен в виде цилиндрического стержня и закрепленпо на нем с помощью разрезного кольца шаровой головки.

6.Соединение по п. 1, отличающееся тем, что в наружном шипе между взаимодействующими шаровыми поверхностями предусмотрен зазор 0,1 мм.

J5,

10fZ

15 9

Vus.S