Упругий шарнир

 

Изобретение относится к приборостроению, в частности к шарнирам с вращательными парами внутреннего трения. Цель изобретения - упрощение монтажа шарнира в приборе и повышение надежности. Шарнир 1 содержит стержень 2 с соосными цапфами 4. В стержне 2 выполнены встречные углубления 7, встречные прорези 8 и продольные пазы 9. Ограничитель 3 подвижности выполнен в виде шайбы с осевым отверстием 14, отгибной лапкой 15 и язычком 16. Форма каждого углубления 7 образована вогнутой линейчатой (цилиндрической или параболической) поверхностью 10 и замыкающими боковыми поверхностями 11, при этом образующие поверхностей 10 расположены параллельно друг другу, параллельно оси Z-Z цапф 4, а сами поверхности 10 расположены симметрично относительно оси Z-Z. Поверхности 10 образуют упругую перемычку 12, ось перегиба которой совпадает с осью Z-Z цапф. Встречные прорези 8 разделяют стержень на две секции, подвижные относительно друг друга, посредством соединяющей их упругой перемычки 12. Ограничитель 3 устанавливают на цапфу 4, его отгибную лапку 15 вводят в паз 9 одной секции, а язычок 16 - в паз 9 другой секции. Цель достигается за счет выполнения, расположения и форм поверхностей, образующих упругую перемычку, ось перегиба которой совпадает с осью цапф, а также за счет выполнения и установки ограничителя. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1 1} Г 16 С 11/12 урррцгч

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4465554/25-27 ,(22) 26.07.88 (46) 15.11.90. Вил. r; 42 (72) П.П. Григорьев, К.К. Олесинов, В„К. Стручков, Е.В. Тарасов, H.Ï. Чеканников„ В„В. Юрасов и В,+.10ð÷åí <оа (53) 62 1..828.2(088.8) (56) Патент СШЛ Р 3290949,кл .74-5, 1966„ (54) УПРУГИЙ ШАР 1ИР (57) Изобретение относится г поиборостроению, в частности к шарнирам с вращательными парами внутреннего трения. Цель изобретения — упрощение монтажа шарнира в приборе и повышение надежности. Шарнир 1 содержит стержень 2 с соосными цапфами 4, В стержне 2 выполнены встречные углубления

7, встречные прорези 8 и продольнь е пазы 9. Ограничитель 3 подвижности вь1полнен в виде шайбы с осевым отверстием 14, отгибной лапкой 15 к язычком

16. Форма каждого углубления 7 образована вогнутой .линейчатой (цилинд„„SU„„I6О6766 А1

2 рической или параболической) поверхностью 10 и замыкающиии боковы1ж поверх.1остям1.1 11, при этом образующие поверхности 10 расположены параллельно друг другу. параллельно оси Z-2 . и;1.1ф 4 . а с жи п1. Г вхности 10 распоЛОжЕНЬ СИ1С1ЕтРИ 1ио ОтНОСИтЕЛЬНО ОСИ

Е-2 Пов" =хнос-.и 10 образуют упругую персмм-..ку 12, ось перегиба которой совпадает с осью цапф. Встречные прорези 8 ра=,дел.1ют стержень на две е.екции, подвижные относительно друг друга, т...осрепс-.вом соединяющей их упругой перемь1чк|- 12. Ограничитель 3 уста1гавливают на цапфу 4, его отгибную лапку 15 вводят в паз 9 одной секции, à ;ç-.û÷îê 16 — в паз 9 другой

c=.,.IVIIII-:: Ц. ь дост1-: —..ается за счет выполнения., ра.:пол .жения и форм поверхнс ст 211. Обp з".ч101 .Ггх p I JI0 перемычку у ось перегиба которой .совпадает с осью цапф а также за счет вь1полнения и уст =.íîâêè огра1п1чителя. 2 з.п. ф-лы, 1606766

Изобретение относится к точному приборостроению, в частности к шарнирам с вращательными парами внутреннего трения, и может быть использовано для упругого подвеса подвижных силоизмерительных систем в высокоточных измерительных-приборах, например в маятниковых поплавковых компенсационных измерителях параметров движения 10 объекта.

Цель изобретения — упрощение монтажа шарнира в приборе и повышение надежности.

На фиг. 1 изображен шарнир, общий 15 вид; на фиг. 2 — вид А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг.4 — пример использования шарниров в приборе.

Упругий шарнир 1 содержит стержень 20

2 и ограничитель 3 подвижности.

Стержень 2 выполнен с двумя соосными цапфами 4 и с опорными торцами

5, расположенными у основания цапф, причем диаметр стержня 2 выполнен 25 больше диаметра цапф.4.

Каждая из цапф 4 выполнена со шлицом 6 (фиг. 4). Стержень 2 выполнен с двумя встречными углублениями 7, двумя встречными прорезями 8 и двумя диаметрально противоположными продольными пазами 9. Каждое из углублений 7 образовано вогнутой линейчатой поверхностью 10, сечение которой нормальной плоскостью имеет вид параболы,а также замыкающими боковыми поверхностями 11. При этом образующие обеих. вогнутых поверхностей 10 расположены параллельно друг другу и па40 поверхности 10 расположены симметрично относительно оси цапф 4.

Встречные прорези 8 расположены межцу боковыми поверхностями 11 углублений 7 на некотором расстоянии друг 45 от друга, каждая из них пересекает обе вогнутые поверхности 10 и ось Z-Z цапф 4.

Каждый из продольных пазов 9 пересекает одну из прорезей 8.

З t

Таким образом, встречные прорези

8 и обе вогнутые поверхности 10 как бы разделяют стержень 2 на две пслвижные друг относительно друга секции, соединенные между собой упругой

55 перемычкой 12 толщиной h (фиг. 3),ось перегиба которой совпадает с осью

Z-Z цапф 4, а каждая из секций образована поверхностью цапфы 4, опорным торцом 5 и фрагментом средней части, ограниченным с одной стороны ближайшей прорезьо 8, с другой стороны второй прорезью 8, а также участками двух вогнутых поверхностей 10 от линии их перес.еченю с наружной поверхностью 13 стержня 2 до оси 2-Z (фиг.2).

Ограничитель 3 выполнен в виде шайбы с осевым отверстием 14 (фиг.2) отгибной лапкой 15 и язычком 16,причем диаметр стверстия 14 равен диаметру цапфы 4, ширина лапки 15 равна ширине 8 паза 9, длина Е лапки 15 меньше расстояния Е1 от спорного торца 5 до прорези 8, ширина S< язычка 16 меньше ширины S паза 9, а суммарная длина L лапки 15 с язычком 16 больше расстсяния, -раиного расстоянию Ь4 плюс ширина S прорези 8.

Таким образом, ограничитель 3 устанавливают.на цапфу 4 до упора в опорный -.îðåö 5, лапку 15 вводят в паз 9 одной секции, а язычок 16 — в паз 9 другой секции.

Изготовление упругого шарнира может производиться, например, в следующей последовательности технологических операций.

Сначала в заготовках в виде калиброванных прутков выполняют встречные углубления 7 с оставлением припуска на толщину н перемычки 12 с применением электроэрозионной технологии, например при помощи электроэрозионного координатно-прошивочнoI о станка модели 4Г721М, электродом, имеющим форму углубления 7. Затем производят предварительную калибровку упругой перемычки способом холодной объемной штамповки в штампе пуансонами (желательно с клиновым приводом) с последующей стабилизирующей термообработкой по режиму в зависимости от принятого материала упругого шарнира, после чего производят последующую калибровку упругой геремычки электрохимическим фрезерованием с оставлением припуска под окончательную калибровку, которая затем производится пластической деформацией в том же штампе, При этом материал, например сплав

40КХНМ, приобретает после соответствующей термосбработки заданные упругие свойства.

После выполнения упругой перемычки

12 окончательно протачивают цапфы 4 относительно перемычки 12, при этсм

Г>6 6 между стенками продольных пазов 9, и их цапфы 4 фиксируют в мембранах 19 гайками 22.

Упругий шарнир 1 работает следующим образом.

При повороте подвижной системы 17 относительно неподвижной части 18 силоизмерительного прибора под воздействием внешних сил, например ускорения или магнитного поля, цапфа 4, закрепленная в подвижной системе 17, поворачивается на некоторый угол относительно цапфы 4, неподвижно закрепленной в мембране 19, При этом происходит деформация упругой перемычки 12, в которой возникает плавное нарастание концентрации напряжения материала от действия изгиба и локализуется положение оси поворота, совпадаюцее с осью подвеса подвижной системы 17.

Соасное расположение оси перегиба упругой перемычки с осью цапф обеспечивает соосность каждого из шарниров с осью подвеса, что значительно упрощает установку и регулировку шарнира в приборе, заключающуюся в обеспечении соосности осей перегибов обоих шарниров, путем разворота цапфы 4 с использованием шлица 6.

Выполнение поверхностей 10, образующих упругую перемычку 12, с поперечным параболическим сечением обеснапряжений в материале при пластичес1 кой деформации и расширяет локализованную зону, что повьппает количество циклов перегиба, т.е. повьппает надежность.

Выполнение стержня с продольными пазами и установка ограничителя обеспечивает защиту перемычки от перегиба за пределы упругой деформации материала стержня, что также повьппает надежность ыарнира в целом.

1. Упругий шарнир .в виде стержня с соосными цапфами на концах, содержащий две секции, подвижные друг относительно друга посредством соединяющей их упругой перемычки, расположенной на стержне между цапфами и образованной двумя встречными углублениями, каждое из которых ограничено вогнутой линейчатой поверхностью, причем образующие последних расположены параллельно друг другу, о т л и ч а ю щ и й5

160Г> 7 контроль положения перемычки 12 может осуществляться при помощи шариков.

Затем фрезерованием выполняют продольные пазы 9 в теле стержня 2 относительно цапф 4 и положения упругой перемычки 12 с последующей окончательной термообработкой.

Окончательной операцией изготовления упругого шарнира является прорезка встречных прорезей 8, освобождающих упругую перемычку 12 от замкнутого контура углублений 7. Эта операция производится в специальном приспособлении, фиксирующем цапфы 4 относительно друг друга. Прорезку прорезей 8 выполняют при помощи, например, электроискрового эрозионного прожнгного станка с ЧПУ типа "Charmilles

F 432" проволочкой. Ю

Окончательно изготовленный упругий шарнир снабжают предохранительной Побразной скобой, концы которой устанаваливают в его продольные пазы 9.

Эта скоба (не показана) необходима 25 для предохранения упругой перемычки от поломки при транспортировке и хранении стержня 2.

При сборке прибора упругие шарниры, 1 сначала устанавливают в подвижной системе 17 и закрепляют своими цапфами 4, например, при помощи клеевого соединения (клей ВК-9 с кварцевым наполнителем по OCT 92-0949-74), при- ° печивает более плавное распределение чем предохранительные П-образные ско, 35 бы не снимают, так как с их помощью производится выставка упругих шарниров относительно друг друга и направления, например неуравновешенной массы (не показано) своими упругими пе- 4р ремычками 12 (их направлением) ° Затем предохранительные П-образные скобы снимают и на цапфы 4 устанавливают ограничители 3, которые своими язычками 16 взаимодействуют с продольными 4 пазами 9 и препятствуют поломке упругой перемычки 12, т.е. ее изгибу за Формула изобретения пределы упругой деформации материала шарнира. Подвижную систему 17 совместно с шарнирами 1 устанавливают в не-5О подвижной части 18 прибора посредством мембран 19, выполненных с осевыми резьбовыми выступами 20 и продольными прорезями 21, а также гаек 22. После выставки подвижной системы 17 QTHocH 5 тельно датчиков прибора шарниры 1 выставляют в нейтральное положение,при котором язычки 16 ограничителей 3 должна занимать среднее положение

1606766 с я тем, что, с целью упрощения монтажа шарнира в приборе, секции разделены двумя встречными прорезями, пере-. секающими ось цапф и вагнутыелинейча5 тые поверхности, образующие которых расположены параллельно оси цапф, совпадающей с осью симметрии упругой перемычки.

2. Шарнир по п, 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности, каждая из вогнутых поверхностей выполнена параболической.

3. Шарнир по пп. 1 и 2, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен по меньшей мере одним ограничителем подвижности, а стержень, диаметр которого выполнен больше, чем диаметр цапф, выполнен по меньшей мере с одним продольным пазом, пересекающим одну из прорезей, одна часть которого расположена в одной из секций, а другая часть паза расположена в другой секции, ограничитель выполнен в виде шайбы с отгибной лайкой и расположенным на ее конце язычком, ширина лапки выполнена равной ширине паза, а ширина язычка выполнена меньше ширины паза, при этом ограничитель установлен на одной из цапф, его лапка введена в часть паза одной секции, а язычок

;,введен в часть паза другой секции.

1б06766

Составитель В. Романенко

Техред M.Äèäûê Корректор А. Осауленко

Редактор А. Лежнина

Заказ 3540 Тираж 534 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101