Гибкий вал
Авторы патента:
Использование: в машиностроении. Сущность изобретения: вал выполнен в виде стержня или трубы из гибкого материала, с которой соединен и взаимодействует упругий каркас, состоящий из цилиндрической пружины, неподвижно соединенной по торцам с двумя втулками и расположенными в отверстии вала гибкими продольными стержнями, соединенными со втулками. 7 з.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для передачи движения между деталями как вращательного, так и поступательного движения, в том числе при наличии воздействия агрессивных сред или при необходимости обеспечения герметичности гибкого вала.
Известен гибкий вал (Добровольский В.А. Детали машин. М. Киев: Машгиз, 1962, с. 438, 439, фиг. 230), состоящий из ряда последовательно навитых друг на друга слоев стальной углеродистой или бронзовой проволоки, с плотно прилегающими друг к другу витками и слоями. Смежные слои имеют противоположные направления навивки. Концы вала снабжены наконечниками, а в случае силового привода гибкий вал снабжается броней, которая является своеобразным гибким подшипником. Недостатками известного устройства являются: 1. Сложность конструкции и сборки из-за наличия пяти слоев проволок, навитых друг на друга, причем должно быть обеспечено плотное сжатие всех слоев друг к другу и фиксации (сжатие или сварка) всех слоев на концах гибкого вала. Все пять слоев выполняются из пружинной стали или бронзовой проволоки. 2. Трудоемким является процесс навивки всех пяти слоев с учетом плотной навивки и недопущения зазоров между слоями. Трудоемкими является процесс термообработки с учетом большого количества слоев. С учетом изложенного - увеличенная стоимость. 3. Недостаточная надежность из-за ускоренной коррозии при работе вала при воздействии агрессивных сред или климатических условий (морской климат), 4. Недостаточные функциональные и эксплуатационные возможности из-за: отсутствия герметичного продольного отверстия в центре вала ввиду чего его нельзя одновременно использовать внутреннее отверстие для прокладки проводов или осевой тяги; невозможности использования в пищевой промышленности в случае прямого контактирования в пищевыми продуктами из-за возможной коррозии; невозможности загерметизировать хотя бы часть вала в случае необходимости обеспечить герметичный ввод в отдельную полость; недостаточная коррозионная стойкость ограничивает эксплуатацию устройства. 5. Увеличенная металлоемкость и масса устройства. По сути сплошное сечение прототипа выполнено из металлической проволоки. Это резко снижает гибкость. Чтобы сократить увеличенную гибкость, слои наматывают из более таких проволок. Это увеличивает количество слоев и трудоемкость. 6. Увеличенный расход цветного металла, в частности бронзы, что также влияет на увеличение стоимости. Целью настоящего изобретения является: 1. Упрощение конструкции и сборки. 2. Снижение трудоемкости и стоимости. 3. Повышение надежности. 4. Расширение функциональных и эксплуатационных возможностей. 5. Снижение металлоемкости и массы устройства. 6. Снижение расхода цветных металлов. Поставленная цель достигается тем, что вал выполнен в виде трубы или стержня из пластичного или упругого изоляционного материала, цилиндрические пружины, неподвижно соединенные с наконечниками и расположенные в отверстии и (или) снаружи и (или) в продольном кольцевом зазоре стенки трубы вместе с гибкими продольными стержнями из пружинной стали, установленными по окружности в продольных пазах или отверстиях трубы, снаружи или изнутри пружины, и соединенные с двух сторон с наконечниками, образуют вместе каркас устройства, каждый элемент которого соприкасается со стенками трубы, причем труба может быть выполнена составной, стержни имеют возможность продольного перемещения, а торцы каждого стержня с одной из втулок соединены неподвижно, а относительно другой имеют возможность продольного перемещения. Наконечники могут быть выполнены в виде втулки с резьбовым или фланцевым концом, вокруг центрального отверстия по окружности выполнены пазы или отверстия для стержней, причем неподвижное соединение стержня со втулкой обеспечивается резьбой, сваркой или обжатием, а подвижный конец имеет утолщение, расположенное в отверстии втулки и имеющее возможность продольного смещения в отверстии в обе стороны. По крайней мере, часть стержней выполнена из мягкой пластичной стали в виде элемента, стабилизирующего изогнутое положение гибкого вала. Таким образом, наличие совокупности признаков, обеспечивающих заявляемое решение от прототипа и от других известных технических решений, позволяет сделать вывод о соответствии его критерию "новизна". Достижение целей, а именно снижение трудоемкости и стоимости, повышение надежности, расширение функциональных и эксплуатационных возможностей обеспечивается только указанной совокупностью признаков отличающейся части формулы. Действительно, снижение трудоемкости и стоимости достигается совокупностью всех признаков, указанных в отличительной части формулы за счет уменьшения количества слоев пружин и путем устранения сложного оборудования по навивке с натягом виток к витку при обязательной жесткой фиксации и сжатия торцов, введения продольных стержней, объединенных с пружиной (нами) в каркас и взаимодействующими друг с другом через гибкий шланг. Однако, благодаря этой же совокупности признаков повышается надежность, так как металл защищен от коррозии, отсутствует проблематичная навивка слоев пружин друг на друга и опасность недостаточного сжатия слоев. Эта же совокупность определяется расширение возможностей за счет герметичного отверстия внутри вала, а также отверстие позволяет создать целую серию гибких валов с дополнительными свойствами; выполнение части стержней из пластичной стали служит той же цели. На фиг. 1 показан гибкий вал, продольный разрез; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 гибкий вал с расположением во внутреннем отверстии вала; на фиг. 4 гибкий вал с наружным расположением пружины; на фиг. 5 - сечение Б-Б на фиг. 3; на фиг. 6 гибкий вал с каркасом из одной пружины. Жесткость гибкого вала определяется металлическим каркасом, состоящим из двух втулок (наконечников) 1 и 2, соединенных друг с другом пружиной 3 неподвижным соединением за счет фиксации двух конечных витков в пазах 4, выполненных на втулках 1 и 2 и гибких продольных стержней 5 из пружинной стали, установленных по окружности в продольных отверстиях 6 труб 7 и 8 из эластичного материала, например резины. Стержни 5 одним концом с одной из втулок соединены неподвижным соединением 9 (обжатием, сваркой и т.п.), а другим концом с другой втулкой подвижным соединением. Для обеспечения подвижного соединения конец стержня имеет утолщение 10, расположенное в увеличенном отверстии 11 втулки. Расплющенный конец втулки в отверстии 11 с зазором "В" относительно стенки втулки и с зазором "С" относительно наружного конца отверстия 11. Зазор "B" определяется возможным максимальным ходом подвижного утолщенного конца 10 стержня с учетом наибольшего изгиба гибкого стержня в любую сторону. B максимальный ход (1-2) ммC максимальный ход (2-4) мм
Каждый элемент каркаса (пружина 3 и стержни 5) соприкасается с поверхностью одной из труб 7 и 8, которые в свою очередь прочно и герметично соединены со втулками 1 и 2. Стержни 5 имеют возможность продольного перемещения в отверстиях или пазах трубы. Втулка 1 выполнена с фланцевым соединением, а втулка 2 для присоединения выполнена с резьбой. Внутреннее продольное отверстие 13 может быть использовано для передачи механического усилия на рабочий орган, если в отверстии расположить трос, а также для проводов, подачи смазки, рабочей жидкости и для других целей. На фиг. 3 пружина 3 установлена по внутреннем отверстии 13 и поджата гайкой 14. Труба из упругого материала для облегчения сборки выполнена составной: внутренняя труба 15, выполненная без пазов, и наружная 16 с пазами 6 на внутренней поверхности входят одна в другую. Пазы могут быть выполнены и на внутренней трубе. Остальное соответствует исполнению по фиг. 1. На фиг. 4 устройство гибкого вала имеет наружную навивку пружины. Конечные витки закреплены в пазах, по винтовой линии втулок 1 и 2, причем шаг нарезки винтовой канавки 6 увеличен относительно шага навивки пружины. Герметичность соединения устройства на втулке 1 обеспечивается фланцевым соединением и упругой прокладкой 17, а на втулке 2 трубкой конической резьбой 12. Для удобства эксплуатации пружина 3 снаружи защищена эластичной пленкой 18. Труба 19 из эластичного материала выполнена единым элементом. На фиг. 6 каркас гибкого вала выполнен из пружины, жестко соединенной со втулками 1 и 2, причем пружина 3 установлена в пазу 20, выполненном по спирали, в составной трубе, состоящей из внутренней 15 и наружной 16 частей. Паз 20 выполнен в одной из составных частей 15 или 16 трубы. Во всех случаях при необходимости вместо трубы может быть использован стержень из упругого материала. Работа гибкого вала обеспечивается за счет сочетания жесткости и возможности изгиба каркаса, состоящего из втулок 1 и 2, пружины 3 и стержней 6, плотно взаимодействующих с трубой или стержнем из упругого материала. Герметичное отверстие внутри вала обеспечивает подачу охлаждающей, моющей, смазочной или другой рабочей жидкости. На основе отверстия можно делать на конце вращающегося вала осевую гидро- или пневмоподачу рабочего органа.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6
Похожие патенты:
Шариковый подшипник // 2095651
Конический шариковый подшипник // 2095650
Радиально-упорный шариковый подшипник // 2095649
Полусферический шарнир // 2095648
Изобретение относится к машиностроению, а более конкретно к системам подшипников с плавающим кольцом
Упорный подшипниковый узел // 2092722
Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам автомобильного сцепления, управляемого вилкой
Направляющий подшипник вертикального вала // 2092721
Изобретение относится к машиностроению, в частности, к строительству гидротурбин и может найти применение в других отраслях машиностроения
Подшипник скольжения // 2089760
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях подшипников скольжения
Упорный подшипник скольжения // 2088816
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в нефтехимической промышленности и холодильной технике, где используются высокоскоростные винтовые и турбокомпрессорные агрегаты
Подшипник качения // 2086815
Изобретение относится к машиностроению, в частности к подшипникам качения
Изобретение относится к машиностроению, в частности к технологии изготовления сферических шарниров подвески автомобиля
Сферический шарнир // 2104416
Гидродинамическая осевая опора // 2104417
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к изготовлению вкладышей шарнира скольжения универсальных шпинделей, и может быть использовано в металлургии и других отраслях промышленности
Гибкий вал // 2106546
Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно, к шарнирно-сочлененным рамам, преимущественно, дорожно-строительных машин
Гидродиамический подшипник скольжения // 2108496
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в скоростных высоконагруженных устройствах, центробежных компрессорах, насосах, турбинах и других устройствах
Гидродинамический подшипник скольжения // 2108497
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в высокоскоростных высоконагруженных устройствах: центробежных компрессорах, насосах, турбинах и других устройствах