Универсальный шарнир Советский патент 1983 года по МПК B21B35/14 

(54) УНИВЕРСАЛЬНЫЙ П1АРНИР

Изобретение относится, к машиностро ению и может быть использовано для передачи крутящих моментов между несоосными валами в крупногабаритных Машинах, например металлургических, бумагоделательных и т.п.

Известен универсальный шарнир для привода тяжелонагруженных Шпинделей прокатных станов, выполненный в виде шарнира Гуна с прдшипниками качения в подвижных элементах 1.

Недостатком этого шарнира является малая нагрузочная способность из-за высоких контактных напряжений в элементах качения.

Известен универсальный шарнир, содержащий лопасть, вилку с циJшндpической расточкой и расположенные между ними вкладыши, каждый из которых имеет среднюю центрирующую часть, зафиксированную от осевого перемещения, и боковые части, сопрягающиеся рабочими плоскостями трения лопасти и цилиндрической поверхностью трения вилки t 2.

Недостатком известного шарнира является то, что увеличение зазоров в шарнире по мере износа контактирующих поверхностей приводит,к повышению динамических напряжений и повышенному износу Шарниров, особенно при реверсивных нагрузках, а вызываемое износом вкладеошей изменение положения . лопасти в шарнире вызывает износ центрирующих элементов шарнира.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности и долговечности путем компенсации износа сопряжений.

10

Поставленная цель достигается тем, что в универссшьном шарнире, содержащем лопасть, вилку с цилиндрической расточкой и расположенные между ними вкладыши, каждыЛ из которых имеет

15 среднюю центрирующую часть, зафиксированную от осевого перемещения, и боковые части, сопрягающиеся с рабочими плоскостями трения лопасти и цилиндрической поверхностью трения вил20ки, лопасть в шарнире установлена рабочими плоскостями под углом к оси цилиндрической расточки, при этом каждый вкладьин также имеет уклон Щ) плоской поверхности, а боковые ,

25 выполнены неравной толщины и по меньшей мере одна из них установлена с возможностью перемещения йдоль оси расточки вилки.

Кроме того, угол между осью лопасти

30 и осью цилиндрической поверхности расточки вилки составляет 2-12, np чем наиболее предпочтительная его в личина равна 4-8 . При этом боковые части каждого вкладыша соединены между собой с во можностью совместного перемещения в направлении уменьшения,зазора между лопастью и расточкой, в вилке. Причем каждый вкладыш снабжен пружи нами, установленными между централь ной и одной из боковых частей. На фиг.1 изображен предлагаемый универсальный шарнир, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2. Шарнир содержит лопасть 1, вилку 2 и расположенный между ними цен трирующий элемент, выполненный в ви двух вкладышей 3, наружная цилиндрическая поверхность которых сопрягается с цилиндрической расточкой вилки 2, а плоские поверхности - с плоскостями лопасти 1. Каждый вкладыш 3 выполнен составным из централ ной части 4 и боковых 5 и 6, причем центральные части зафиксированы от осевого перемещения с помощью буртов 7,которые входят в соответствующий цилиндрический паз вилки и соединены между собой осью 8. На оси 8 насажен камень 9, боковые грани которого сопрягаются с пазом лопасти. Плоскости лопасти установлены под углом к оси цилиндрической расточки вилхи, что позволяет за счет, перемещения боковых частей вкладыша компенсировать износ поверхности трения шарнира и свести к минимуму зазоры между элементами шарнира. Угол наклона плоскостей ло1Расти к оси расточки вилки должен лежать в пределах 2-12. При углах, меньших 2° для компенсации реально возникающих в шарнирах величин износа вкла дышей потребуются очень большие величй ны хода боковых частей. 5 и 6, что существенно снижает площадь поверхностей трения, при углах, больших 12°, значительно увеличиваются силы, выталкивающие вкладыши из кли нового зазора, и ослабляется сечение лопасти и вилки. Оптимальный угол наклона плоскостей лопасти к оси расточки лежит в пределах При таких углах вкладыши удерживаются в зазоре за счет сил трения и обеспечивается компенсация износа вкладышей в пределах 3-6 мм, что соответствует реальным величинам износа вкладышей. Бо1,рвые части 5 и 6 каждого вкла даша ;1 установлены с возможностью перемещения вдоль оси цилиндрической расточки вилки. При этом для неревер сивных передач момент предпочтительн передавать через боковую часть 5 большого размера и тем самым увеличить поверхности трения и сократить контактные напряжения. В случае реверсивных передач боковые части 5 и 6 целесообразно связать между собой, например,тягами 10, в концевые проушины которых входят зафиксированные на резьбе оси 11. Перемещение боковых частей 5 и 6 Или в случае нереверсивных передач одной из них может осуществляться, например, под действием пружин 12, усилие которых направлено параллельно оси цилиндрической расточки вилки в сторону боковой части меньшей толщины. . I , При работе игарнира крутящий момент передается от лопасти 1 через боковые части 5 и б вкладышей 3 к вилке 2, а при перекосе валов их относительное смещение обеспечивается при вращении за счет скольжения плоскостей лопасти по плоскостям вкладышей 3 и поворота цилиндрических поверхностей вкладышей по цилиндрической расточке вилки 2. При износе поверхностей скольжения боковые части 5 и б под действием пружины 12 вдвигаются в зазор между цилиндрической расточкой вилки и плоскостями лопасти, компенсируя износ шарнира и выбирая образующиеся зазоры. При разборке-сборке шарнира винтами 13 могут быть созданы зазоры между плоскостями вкладышей и лопасти, обеспечивающие легкую разборкусборку шарнира. Подобные винты могут использоваться вместо пружин для перемещения боковых частей вкладышей и в противоположном направлении и их последующей фиксации. , Когда универсальный-шарнир используется для передачи несимметричных . реверсивных или Нереверсивных нагрузок и износ частей 5 и б неодинаков, тяги 10 Целесообразно исключить, а каждую- часть 5 и б перемещать и фиксировать независимо. В случае нереверсивной нагрузки возможно такжег ыполнёние части 6 неподвижной или объединение между «собой частей 4 и б вкладыша. Предлагаемое изобретение обеспечивает автоматическую компенсацию износа поверхностей трения при работе шарнира и позволяет практически исключить зазоры в шарнире, а также снизить динамические нагрузки на детали приводной линии станов. Внедрение изобретения позволяет в 1,5-4 раза снизить динамические нагрузки в деталях привода, уменьшить износ вкладышей и увеличить срок их службы за счет испсЗ тьзования вкладышей с большими величинами износа. Это повышает долговечность самого шарнира в 1,5-2 раза, а долговечность шестеренных клетей, валов и других деталей главного привода стана на 10-15%.

По сравнению с известным предлагаемое устройство обеспечивает повышение долговечности шарнира в 1,5-2 раза при уменьшении динамических нагрузок на валопровод.

Использование предлагаемого изобретения обеспечивает экономическую эффективность примерно30-40 тыс.руб.

Формула изобретения

его величина равна 4-8.

Источники- информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Патент Франции 2.096.087. кл. F 16 D 3/00, 1972.