Универсальный шарнир

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУВЛИН

n) 1 В 21 В 35/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ HSOEiPETEHHA И ОТНРЫТИЙ (21) 3775821/22-02 (22) 25.07.84 (46) 15.04.86. Вюл. и 14 (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский технологический институт механизации труда в черной металлургии и ремонтномеханических работ (72) А.И.Селезнев (53) 621,771.2.06-88(088.8) (56) Авторское свицетельство СССР

В 768506, кл. В 21 В 35/14, 1979.

Авторское свидетельство СССР

В 774637, кл. В 21 В 35/14, 1979. (54)(57) УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ШАРНИР, содержащий наружную обойму и внутреннюю головку с гнездами на поверхностях, обращенных друг к другу, ряд промежуточных звеньев, размещенных в гнездах головки, и элементы качения, уста-. новленные в углублениях промежуточных звеньев, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности шарнира, он снабжен дополнительным рядом промежуточных звеньев, установленным в гнездах обоймы, при этом каждое промежуточное звено головки н обоймы выполнено в виде тела вращения, усеченного вдоль оси, и имеет два углубления на усеченной поверхности под тела качения, взаимодействующие с двумя соседними промежуточными звеньями другого ряда, причем углубления одного из рядов промежуточных звеньев выполнены с радиусами, превьш ающими радиус элементов качения. 22ч028

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использована в конструкциях шпинделей приводов прокатных станов, а также

) в конструкциях муфт и шарнирных соединений в узлах машин другого наз-начения.

Целью изобретения является повышение надежности шарнира.

На фиг.1 изображен универсальный шарнир, поперечное сеченые, с указанием классов кияематических пар; яа фиг.2 — разрез Л-А яа фиг.1; яа фиг.3 — разрез Б-Б на фиг.1.

Универсальный шарнир содержит наружную обойму 1 и внутреннюю головку

2 с цилиндрическими гнездами 3 и 4 на поверхностях, обращенных одна к другой. В гнездах размещены т:ромежуточные звенья 5 и 6, выпслненяые в виде тел вращения (цилиндрические), усеченных вдоль оси, имеющих яа усе— кающих поверхностях по два углубле.ния 7 или 8, расположенных симметрично оси вращения. Каждое промежуточное звено 6, установленное в гнездах 3 обоймы 1, своими двумя углублениями

8 через элементы качения 9 в виде бочкообразных роликов или жаров взаимодействует с углублениями 7 двух идентичнык промежуточных звеньев 5, установленных в гнездах 4 головки 2.

Соответственно каждое промежуточное звено 5 своими двумя углублениями 7 через элементы 9 качения соединено с углублениями 8 двух промежуточных звеньев 6.

Радиус R элементов 9 качения ра( вен радиусу углублений 8, а радиус углублений 7 промежуточных звеньев

5 больше радиуса элементов 9 качения, т.е. Rz>R, .

Возможен также вариант, когда на одном и там же промежуточном звене одно углубление в поперечном сечении шарнира выполнено с радиусом,,равным радиусу элементов качения, а другое — с радиусом, превышающим радиус элементов качения. При этом важна, чтобы самой сборкой шарнира обеспечивалось требование — в зоне контакта каждого элемента качения углубле) ние одного из промежуточных звеньев выполнено в поперечном сечекии шаркира с радиусом, равным радиусу элемекта качения, а углубление другого— с радиусом, превышающим радиус элемента качения. В случае необходимости центрирования обоймы 1 и голо; —.... 2 цруг î-.íîñèòåëü.í-î .цру.г.а яа ycer;à.îùåé поверхности промежуточных звеньев 6 могут быть закреплены накладные элементы IO а головка 2 может иметь сферическую паверхнасть 11, контактирующую с последними.

В процессе рабаты шарнира наружная обойма 1 передает движущий крутящий момент, преодолевая момент сопротивления, действующий ка внутреннюю головку 2 и направленный в противоположную сторону. В результате действия двух указанных моментов в противоположную сторону происходит выборка зазоров в шарнире, В працессс выборки зазоров промежуточные звенья

5 и 6, воздействуя своими углублениями 7 и 8 через элементы качения 9 друг ка друга вызывают проворот друг дру га своими цилиндрическими поверхностями о-.íîñèòåëüíñ цилиндри:еских поверхностей гнезд 3 и 4.

Вследствие таге), чта в зане контакта элементов 9 качения с углублениями 7

P .,NR элементы 9 качения имеют воз& мажности некоторогс смещения в поперечном сечении шарнира. Это смещение позволяет осуществлять "а-кай проворот промежуточных звеньев 5 и 6, при катарам два отдельных промежуточных звена 5 н 6, взаимодействующие друг с другом. ие способны заклинить друг друга н исключить тем самым этот проворот. Выборка зазоров заканчивается тогда, когда промежуточные звенья 5 и 6 займут уравновешенное положение, при катаром все элементы 9 качения передают крутящий момент. Возникающее при этом окружное усилие от передаваемого крутящего момента делится между всеми элементами

9 качения.

В процессе углового перехода обоймы 1 и головки 2 друг относительна друга обойма 1 овместно с промежуточными звеньями 5 обкатывает< я отно— сительно всех элементов 9 качения компенсируя тем самым угловой перекос, а накладные элементы 10, если оки имеются в конструкции шарнира, взаимодействуя са сферической поверхностью 1)1 головки 2, дополнительно цент— рируют обойму 1 и головку 2 друг от= носителька дру=а. Шарнир допускает осевое перемещение обоймы совместно с промежуточными звеньями 6 и

-.ëàìeHòàìè 9 кач яия откасителько га1224028 ловки 2 совместно с промежуточными звеньями 5.

Таким образом, все детали шарнира постоянно передают крутящий момент.

Это подтверждается анализом структуры шарнира по формуле

g=W-Gn + РУ+4Р1У+3РШ+2РП+Р1, где я — число избыточных связей;

W — подвижность механизма; п — количество подвижных звеньев;

PI...PY — количество кинематических пар соответствующего класса.

Структуру шарнира анализируют с учетом внешних опор, принимая во внимание то, что шарнир, изображенный на фиг.1-3, предназначен для работы по схеме сдвоенного шарнира (кардана), когда обойма (головка) установлена в опоре, образующей сферическую кинематическую пару Ш класса, а головка (обойма) — в опоре, образукнцей вращательную кинематическую пару Y класса.

Ч = 62 (общая подвижность, осевая и по три местные подвижности двадцати элементов качения); и 42 (обойма, головка, двадцать промежуточных звеньев, двадцать элементов качения);

РУ = 21 (промежуточные звенья 5 и

6 с обоймой 1 и головкой

2, а также одна внешняя опора);

Р1У О, РШ = 21 (промежуточные звенья б с элементами качения 9 и одна внешняя опора);

Pg = 1 (взаимодействие накладных элементов 10 со сферической поверхностью 11 головки 2, не влияющее на передачу крутящего момента, эквивалентно наличию кинематической пары П класса);

Р1 = 20 (промежуточные звенья 5 с элементами качения 9).

g =. 62 — бк42+ 5a21 + О+

+ 3 21+ 2 1+ 20= 0

Структурный анализ подтверждает отсутствие пассивных избыточных свя1Î зей. Следовательно, все детали шарнира передают крутящий момент.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет получить

15 такую кинаматическую схему шарнира, в которой все детали шарнира передают крутящий момент, в результате чего нагрузка равномерно распределяется между всеми одинаковыми деталями

2О шарнира и одинаковыми местами контакта в шарнире, каждая деталь и место контакта существенно меньше нагружены, исключается циркуляционный характер нагр жения обоймы и

25 головки, тем самым устраняются условия усталостного их разрушения. Кроме того, гнезда головки и обоймы меньше нагружены еще и потому, что кинематическая схема шарнира обеспечивает поверхностный контакт гнезд с другими деталями взамен линейного.

При этом при работе шарнира в зоне контакта промежуточных звеньев с гнездами головки и обоймы возникают лишь небольшие установочные перемещения. Все это ведет к тому, что износ гнезд обоймы и головки существенно уменьшается. В результате при менее частых ремонтах нет необходимости демонтировать обойму и головку в линии привода клети прокатного стана, а необходимо лишь заменить остальные детали, в итоге уменьшается время простоя прокатного стана„ повышается эксплуатационная надежность шарнира.

122ч628

Заказ 1862/9 Тираж 518

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. !,/ 5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужхород., ул.Проектная, 4

Составитель И.Коровина

Редактор Л.Веселовская Техред В.Кадар Корректор, A.Tèñêî