Универсальный шарнир

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) 4 В 21 В 35/14

/ 2ср, /

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ! н ABTopcHQMY свидетельству . " ".е

8 (21) 3633378/22-02 (22) 12.08.83 (46) 07.04.86. Бюл. )(о 13 (72) А. M. Селезнев (53) 621.771.2.06-88 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР г(о 1098597, кл. В 21 В 35/14, 1963. (54) (57) УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ШАРНИР, содержащий наружную обойму и внутреннюю головку с гнездами на поверхностях, обращенных одна к другой, два ряда элементов качения, внутренний из которых уложен в

А гнездах головки, а наружный — в гнездах обоймы, при этом гнезда в поперечном сечении выполнены с тангенциальными зазорами относительно элементов качения, увеличивающимися от точки их контакта, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения срока службы шарнира при сохранении его статической определенности, он снабжен вставками с двумя впадинами, установленными между элементами качения сосодних рядов, при этом радиус каждой из впадин вставок в поперечном сечении равен радиусу контактирующего с ней элемента качения.

1222344

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в конструкциях шпинделей привода прокатных станов, муфт и шарнирных соединений в узлах машин другого назначения.

Цель изобретения — повышение срока служ. бы шарнира при сохранении его статической определенности.

На фиг. 1 изображен универсальный шарнир, поперечный разрез; на фиг. 2 — разрез

А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б — Б на фиг. 1; на фиг. 4 схематически изображен шарнир с указанием действующих моментов, усилий и классов кинематических пар, поперечное сечение.

Универсальный шарнир содержит наружную обойму 1 и внутреннюю головку 2 с гнездами 3 и 4 на поверхностях, обращенных одна к друтой, два ряда элементов качения, внутренний из которых выполнен в виде цилиндрических роликов 5 и уложен в гнездах головки, а наружный выполнен в виде бочкообразных роликов 6 и уложен в гнездах обоймы. Между торцами бочкообразных роликов и стенками гнезд обоймы имеются зазоры, что позволяет бочкообразным роликам поворачиваться в направлениях поперек своей оси, Каждый элемент качения одногс ряда контактирует с двумя элементами качения другого ряда с помощью вставок 7 с двумя впадинами 8 и 9 ответной формы относительно контактирующих с ними элементов качения.

Гнезда обоймы и головки выполнены цилинд1 рическими с радиусами, большими радиусов уложенных в них элементов качения, т.е. ъ и д > х, что обеспечивает перег катывание элементов качения в поперечном сечении шарнира с одновременным смещением в радиальном и тангенциальном направлениях. На головке может быть закреплена насадка 10 со сферической либо бочкообразной наружной поверхностью, которая имеет окна для прохода роликов S и 6 без соприкосновения с насадкой 10. Предлагаемый уни версальный шарнир целесообразен для общего случая работы по схеме "сдвоенного шарнира", когда обойма (головка) установлена в опоре, образующей кинематическую пару

V класса, а головка (обойма) установлена в опоре, образующей кинематическую пару

I I I класса. t

Кроме цилиндрической формы гнезд 3 и 4, возможна иная, имеющая в поперечном сечении вид других кривых, кроме, окружностей, либо вид Ч-образно расходящихся прямых.

Необходимо, чтобы эта форма обеспечивала перекатывание элементов качения в поперечном сечении шарнира с одновременным смешением в радиальном и тангенциальном направлениях, Элементы качения могут быть выполнены в виде роликов другой формы или шариков. Если имеется необходимость компенсировать помимо углового перекоса небольшие непересечения осей соединяемых валов, насадка 10 может отсутствовать, а вместо нее на головке 2 должно быть установлено ограничительное кольцо (не показано) для

I 0 роликов 5.

В процессе работы шарнира наружная обойма 1 вращается с некоторой угловой скоростью 4> и передает движущий крутящий момент .Мдв, который преодолевает момент

15 сопротивления Мсопр, действующий на внутреннюю головку 2. В результате действия двух указанных моментов в противоположных направлениях, происходит выборка зазоров в шарнире и некоторое угловое смещение обоймы 1 и головки 2 одна относительно другой (фиг. 4). В процессе выборки зазоров бочкообразные ролики 6, перекатываясь в цилиндрических гнездах 3, смещаются одновременно в радиальном и тангенциальном направлениях относительно обоймы 1, а цилиндрические ролики 5, перекатываясь в цилиндрических гнездах 4, смещаются одновременно в раднальном и тангенциальном направлениях относительно головки 2. В этот период каждый ролик в отдельности воздействует через вставки 7 с впадинами 8 и 9 на другие ролики и определяет их положение. В результа;е этого все ролики 6 поддерживаются в состоянии, когда на них действуют одинаковые усилия М,, а ролики 5 давят на голов. ку с одинаковыми усилиями М q . При этом

I conp conp,М

Ч 1,, >

40 где п — количество роликов в ряду;

L u L — плечи приложения сип относитель2 но оси вращения.

В процессе углового перекоса обоймы 1 и головки 2 одно относительно другой обойма 1 перекатывается относительно бочкообразных роликов 6 и тем самым компенсируется утловой перекос, а насадка 10, если она имеется в конструкции шарнира, дополнитель"но центрирует обойму 1 и головку 2 друг относительно друга. Шарнир допускает относительное осевое смещение обоймы 1 и головки 2 в местах контакта цилиндрических роликов 5 с впадинами 9 вставок 7.

Таким образом, все ролики шарнирно постоянно передают крутящий момент, а пассивные избыточные связи отсутствуют, т.е. шарнир является статически определенным. Убедиться в этом также можно если проаналиэировать структуру шарнира по формуле Малышева:

W6 + 5Р +4P +3P + 2Р

n v Iv 1lg I где ) — количество избыточных связей;

W — подвижность механизма; — количество подвижных звеньев;

Р - „— количество кинематических пар соответствующего класса.

Структуру шарнира анализируют с учетом внешних опор: W = 2 и состоит из основной подвижности и осевой подвижности обоймы 1 и головки 2 одна относительно другой n = 42 (двадцать роликов, двадцать вставок, обойма и головка, учитывая то, что насадка 10 и головка 9 составляют одно звено).

Цилиндрические ролики 5, установленные в гнездах 4 образуют кинематические пары

IV класса, так как имеют две подвижностивращение вокруг оси и одно относительное перемещение. Бочкообразные ролики 6, установленные в гнездах 3, образуют кинематические пары l I класса, так как имеют четыре подвижности — поворот относительно трех осей и одно относительное перемещение с одновременным смещением в радиальном и тангенсиальном направлениях. Цилиндрические ролики 5 с впадинами 9 вставок 7 образуют кинематические пары IV класса, так как имеют две подвижности — поворот отно222 44 сительно оси ролика и перемещение вдоль этой оси. Бочкообразные ролики 6 с впадинами вставок 7 образуют кинематические пары

V класса, имея одну подвижность — поворот относительно оси ролика. Насадка 10 с обоймой 1 образуют кинематическую пару ll класса, так как имеет четыре подвижности— поворот относительно трех осей и осевое перемещение.

10 Таким образом Р„= 21 (вставки с бочкообразными роликами и наружная вращательная опора обоймы), Г д = 30 (цилиндрические ролики с вставками и цилиндрические ролики с гнездами), P „1 (наружная

15 сферическая опора головки), Г1 =11 (бочкообразные ролики с гнездами и сферическая насадка с наружной обоймой) и Р i О, а

q =0.

Вследствие того, что в местах передачи усилий от ролика одного ряда к дьум роликам другого ряда линейная поверхность контакта заменена поверхностной с сохранением статической определенности шарнира, умень-, шаются контактные напряжения, повышается

25 долговечность шарнира, так как исключен опережающий износ в укаэанных местах. При этом сохраненная статическая определенность шарнира обеспечивает распределение нагрузки между всеми роликами, что позволяет полу1 чить высокую нагрузочную способность шарнира по условиям контактной прочности используемых материалов, У 557 физ.2

1222344

Составитель М. Коровина

Техред О.Солко

Редактор М. Бланар

Корректор M. Лемчик

Подписное

Филиал 11ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 1641/7 Тираж 518

ВНИИПИ государственного комитета СССР по делам изобретений и открьпий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Универсальный шарнир Универсальный шарнир Универсальный шарнир Универсальный шарнир 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к власти прокатного оборудования и может быть применено для передачи вращения рабочим валкам, преимущественно роликоправильных машин, с универсальными шарнирами

Изобретение относится к области прокатного производства и может быть использовано для защиты от технологических перегрузок главных линий приводов прокатных клетей

Изобретение относится к машиностроению, а более конктретно к устройствам для поддержания шпинделей при смене рабочего органа в трансмиссиях машин, в частности при смене рабочих валков

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано в трансмиссии привода валко в прокатных станов

Изобретение относится к прокатному производству

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано в трансмиссии привода валков прокатных станов

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано в качестве зубчатой муфты шпинделя трансмиссии привода валков прокатного стана

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для соединения рабочего валка прокатной клетки со шпинделем в основном на непрерывных станах холодной прокатки полосы, где вибрация шпинделей отрицательно влияет на качество проката
Наверх