Универсальный синхронный шарнир Советский патент 1979 года по МПК F16D3/30 

Изобретение относится к области машиностроения и .может быть испо.1Ь.зовано в трансгушссия.х.

Известен универсальный син.хроыный шарнир, содержащий внутреннюю полумуфту. выполненную в виде вала с тремя радиально и равномерно расположенны.лн цапфами на его ко.чце, несущими сферические ролики, и наружную полумуфту с дорожками качения д,ля роликов, каждая из которых образована парой канавок кругового сечения, при это.м средняя линия .этих канавок совпадает с окружностью с центром, расположенным на оси вращения наружной полумуфты 1.

Недостатком известной конструкции является невозможность осуществления больщи.х углов изгиба между валами (более 30°). Необходимость увеличения углов приводит к увеличению габаритов шарнира, при этом снижается передающая их способность.

С целью расширения эксплуатационных возможностей предлагае.мого шарнира н.уте.ч увеличения угла перекоса соединяемых валов, вал внутренней полумуфты в зоне, примыкающей к цапфам, выполнен труегольного

.чения. а наружная пол у муфта торцовой опорной дорожкой. дорожка в зонах, раззрожкй качения для ролилсскп.е поверхности, располоTv;c к оси наружной полумуфК,я: {д;1я п/ оская поверхность располо;;: по,. , г. р относительно оси

Гэехграпное сечение вала образовано iM -ысками, выполненными на наружной cnxuocT ; В5Л5 Бнутренней полумуфты. Вал зн}трснпей полумуфты выполнен из X . связанных разъемным подвиж соед1и:ением и имеющих средства осе11 ;ад1-;алььой фиксации . газъемное подвижное соединение выполо ;ипчатым со скосами на торцовой поxiiOCTH зубьев.

СпедС-зо л 1Я осевой фиксации выполне; иьде опорпого и упорного колец, установlibix в одной части вала, при этом торец оой части вала выполнен сферическим, 1актирующим с торцом первой части ванесущей кольца.

Опорное кольцо имеет сферическую поверхность.

Средство для радиальной фиксации выполнено в виде взаимодействующих между собой сферических поверхностей полумуфт.

На фиг. 1 показан предлагаемый шарнир; на фиг. 2 - то же, вид с торца вала с наружной полумуфтой; на фиг. 3 - разрез :А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - вариант выполнения предлагаемого шарнира; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 4; на фиг. 6 - вариант выполнения шарнира (по фиг. 4) 1гри максимальном угле изгиба валов.

Предлагаемый шарнир предназначен для соединения между собой двух валов 1 и 2, один из которых ведущий, а другой ведомый. Ведущий вал с осью X-X имеет на своем конце три цапфы 3, оси которых расположены под углом 120° одна относительно другой, в одной плоскости, перпендикулярной оси вала 1. На каждой цапфе установ.лен сферический ролик 4, наружный диаметр d которого больше его высоты h и больше расстояния г его центра от оси вала.

Вал 2 с осью Y - Y жестко соединен с наружной полу муфтой 5, в которой образованы дорожки 6 качения для роликов.

Дорожки качения имеют торическую форму и каждая из них образована парой канавок с круговым сечением, средняя линия которых является другой окружности 7 с центром, расположенным по оси вала.

Образующая 8 внешней поверхности наружной полумуфты является в основном сферической, что обеспечивает малые ее габариты. Дорожки качепия примыкают одпа к другой, образуя канавки 9, Ю, пересекающиеся между собой, что не влияеч на прочность наружной полумуфты. Между двумя канавками одной и той же дорожки качения имеются соединительные зоны П.

В зонах, разделяющих смежные дорожки качения, и вдоль торца 12 наружной полумуфты выполнена торцовая опорная дорожка 13, образованная плоскими поверхностями, расположенными наклонно к оси наружной no;iyмуфты под углом порядка 45°.

Вал 1 в зоне 14, примыкающей к цапфам, выполнен треугольного поперечного сечения. Вершины треугольника скруглены. Треугольное сечение вала 1 образовано тремя лысками 15. ,Чыеки и.меют форму треугольника переменной глубины.

Такая форма зоны 14 вала 1 обеспечивает сопряжение этой зоны при перегибах ва,iOB с торцовой опорной дорожкой 13.

Такой кардан может работать под максимальным углом изгиба порядка 42° с высокой передающей способностью.

На валу 1 и наружной полумуфте 5 выполнены канавки 16 и 17 для установки чехла из эластомера, образующего герметичную

оболочку для механизма и содержащего смазочное вещество.

Ролики 4 могут быть выполнены и негладкими.

По второму варианту выполнения кардана на валу 1 выполнено расширение 18, образующее чашу 19. На внутренней стороне расширения 18 выполнены зубья 20. Чаша 19 и.меет внутреннюю сферическую поверхность 21, взаимодействующую со сферической поверхностью полумуфты 5. Ведущий вал выполнен из двух частей 1 и 22, связанных разъемным соединением. На одном конце второй части выполнены цапфы 3 с роликами 4, а на другом конце - зубья 23, находящиеся в зацеплении с зубьями 20. Зубья 23 с торцов срезаны, что позволяет передавать гломент под хтлом между осями валов. Вторая часть 22 вала удерживается упорным кольцом 24 и опорным кольцом 25, имеюпдим сферическую поверхность. Упорное кольцо 24 контактирует своей поверхностью 26 с соответствуюплей поверхностью 27 вала 1, которые так же .могут быть выгюлнены сферическими. Торец второй части вала, контактирующий с первой частью нала, имеет сферическую поверхность 28.

Работа 11 арнира осуществ.тяетс-я следующим образо.м. При максимальном угле изгиба ось Y--Y вала 2 образует с осью К-Z части 22 вала 1 угол а., который может достигать 41 или 42°, тогда как ось Z-Z сама образует с осью X--X вала 1 угол , который можеч- быть порядка 5°. Максимальный рабочий угол у кар.цана соответствует, таким образом, сумме я. и и может, следовательно, достигать или даже слегка превосходить 46°.

В двух описанных вариантах выполнения ка)дан обладает особенно .малыми габаритами и высокой передающей способностью. Эту передаюп1ук) способность можно проиллюстрировать следующим расчетом, еели нередаюп1ая снособн.ость кардана вычисляется по формуле

С р vd-h.f п,

гдер--среднее допустимое давление на проецированную поверхность ролика для сталей, используемых в настоящее время для изготовления вращаюижхся тел; d,- диаметр роликов; h-высота ролика или полезной сферической зоны, г --- расстояние от центра ролика до оси

кардана;

п числу роликов,,

то для обычного кардана с бо,чьщим рабочим углом получаем С 20700 раз, для максимального угла изгиба 43°.

При равных габаритах кардан (вариант выполнения (|эиг. 1-3), который .может работать при почти эквивалентном (42°) максимальном угле изгиба, обладает передающей способностью С 54400 раз, тогда как кардан, выполненный по фиг. 4-б, обладает передающей способностью 41600 раз, но при значительно больщем угле изгиба (46°). Резаные грани, предусмотренные на уровне свободного края детали, могут быть почти плоскими или иметь, предпочтительно, слегка вогнутую форму. Аналогично лыски вала, несущего цапфы, могут иметь сложную форму, вогнутую, выпуклую или даже с двойной кривизной, что не является недостатком, если эта форма придана им с помощью холодной формовки. Формула изобретения 1.Универсальный синхронный шарнир, содержащий внутреннюю полумуфту, выполненную в виде вала с тремя радиально и равномерно расположенными цапфами на его конце, несущими сферические ролики, и наружную полумуфту с дорожками качени5-: для роликов, каждая из которых образована парой канавок кругового сечения, при этом средняя линия этих канавок совпадает с окружностью с центром,расположенным на оси вращения наружной полумуфты. отличающийся тем, что, с целью расширения его эксплуатационных возможностей путем увел.ичения угла перекоса соединяемых залов, вал внутренней полумуфты в зоне, примыкающей к цапфам, выполнен треугольного попгречного сечения, а наружная полумуфта БЫ.ПОЛнена с торцовой опорной дорожкой. 2.Шарнир по п. 1, отличающийся тем, что торцовая опорная дорожка в зонах, разделяющих дорожки качения для роликов, имеет плоские поверхности, расположенные наклонно к оси наружной полумуфты. 3.Шарнир по п. 2. отличающийся тем, что каждая плоская поверхность расположена под угло.м S 45 относительно оси наружной полумуфты. 4.Шарнир по п. 1, отличающийся тем, что трехгранное сечение вала образовано тре.мя лыскам -;, выполненными ь:а наружной поверхности: вала внутренней полчмуфты. 5.Ulapfinp по iiH- ii, отличающийся тем, что вал внутренней полумуфты выполнен нз частей, связанных разъемным подвижным соединением и имеющих средства осевой и радиальной фиксации. 6.lUapKHD ijo пп, 1, 5, отличающийся соединение а торцовой :оции вы го колец, при этом сферичеси пала. от.. ающш1ся гь::ой фиксации .п о:ц;-: X ;рж;нос ой полу

ч . J i i ч

pi ч1| Ni.y .Л

72

13 2«

Ч

4 Ф1/2.д

5 (Риг.

22 20 2Ц

Фиг.5 18