Шарнир равных угловых скоростей

 

Шарнир равных угловых скоростей относится к области машиностроения и может быть использован для соединения валов машин и механизмов. Шарнир равных угловых скоростей снабжен элементами скользящего зацепления, обхватывающей и обхватываемой деталями с прикрепленными к ним валами и промежуточным элементом, при этом элементы скользящего зацепления выполнены в виде гребней и ответных пазов, а оси качания каждой пары элементов скользящего зацепления перпендикулярны осям валов при их соосном расположении и последовательно перпендикулярны друг другу, кроме того, оси качания элементов скользящего зацепления равноудалены друг от друга по оси валов при их соосном расположении. Шарнир обладает расширенными функциональными возможностями, сниженными наружными габаритами и уменьшенной себестоимостью. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для соединения валов машин и механизмов, передающих крутящий момент в условиях изменяющихся углов между валами при сохранении равенства угловых скоростей.

Известен шарнир равных угловых скоростей, содержащий соединенные с валами обхватываемую деталь в виде тройника с шипами, обхватывающую деталь в виде чаши с тремя параллельными беговыми дорожками и установленное между ними промежуточное звено, выполненное в виде расположенных на противоположных сторонах двух отдельных секторов, каждый из которых установлен с возможностью взаимодействия с одной из беговых дорожек через тела качения.

Данный шарнир имеет высокий КПД, долговечен, однако обеспечивает недостаточно большие угловые перемещения соединенных валов.

Задачей предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей шарнира равных угловых скоростей путем увеличения диапазона изменения углов между валами в процессе работы до 90^oC и более при сохранении равенства угловых скоростей.

Техническим результатом настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей шарнира, снижение наружного габарита шарнира и его себестоимости.

Указанный технический результат достигается тем, что шарнир равных угловых скоростей, содержащий соединенные с валами обхватывающую и обхватываемую детали, промежуточное звено, расположенное между ними, элементы скользящего зацепления обхватывающей, обхватываемой деталей и промежуточного звена, при этом промежуточное звено состоит из концентрично расположенных чашек, а элементы скользящего зацепления выполнены в виде гребней и ответных пазов, расположенных на сопряженных сферических поверхностях обхватываемой, обхватывающей деталей и чашек, причем гребень и ответный ему паз, расположенные на сопряженных поверхностях чашек, перпендикулярны гребням и ответным пазам, расположенным на сопряженных поверхностях обхватывающей детали и одной из чашек и обхватываемой детали и другой чашки, торец каждой чашки выполнен с выступами в плоскости гребня, для обеспечения наибольшего контакта гребня с пазом при максимальном угле поворота между валами, и с впадинами в плоскости паза для достижения большего угла поворота между валами, глубина впадин составляет не менее половины диаметра вала, соединенного с обхватываемой деталью, но не превышает расстояния до торца обхватывающей детали, оси качания элементов скользящего зацепления перпендикулярны осям вращения валом, при их соосном расположении, указанные оси последовательно взаимно перпендикулярны друг другу и равноудалены между собой.

На чертеже представлен общий вид шарнира.

Шарнир равных угловых скоростей содержит вал 1 с обхватываемой основной деталью 2, на наружной сферической поверхности которой диаметрально и в плоскости, параллельной оси вращения вала 1, выполнен элемент скользящего зацепления в виде гребня 3 и вал 4 с обхватывающей основной деталью 5, на внутренней сферической поверхности которой диаметрально и в плоскости, параллельной оси вращения вала 4, выполнен элемент скользящего зацепления в виде паза 6. Между основными деталями 2 и 5 установлено промежуточное звено, состоящее из двух концентрично расположенных чашек 7 и 8. Чашка 7 содержит на внутренней сферической поверхности паз 9, ответный гребню 3 детали 2, а на наружной сферической поверхности перпендикулярно пазу 9 гребень 10, входящий в зацепление с пазом 11, расположенным на внутренней сферической поверхности чашки 8. На наружной сферической поверхности чашки 8 перпендикулярно пазу 11 размещен гребень 12, ответный пазу 6 основой детали 5. Оси качания элементов скользящего зацепления равноудалены друг от друга по оси валов 1, 4 (в случае их соосного расположения).

Торцы чашек 7 и 8 могут быть выполнены с выступами соответственно 13, 14 в плоскостях наружных элементов скользящего зацепления (гребней) 10 и 12, выходящими за соответствующую ось шарнира при соосном расположении валов 1, 4, и впадинами 15, 16 в плоскостях внутренних элементов зацепления (разов) 9, 11, глубина которых не превышает расстояния до торца основной обхватывающей детали 5.

Выступы 13 и 14 обеспечивают наибольший контакт гребней 10, 12 с пазами 11, 6 при максимальном угле поворота между валами 1, 4.

Впадины 15, 16 имеют глубину, определяемую расстоянием от соответствующих осей шарнира до дна впадины, которое должно быть не менее половины диаметра вала 1 в случае его поворота на 90 градусов относительно средней оси качания элементов скользящего зацепления. Для достижения большего угла поворота расстояние увеличивается.

Взаиморасположение разноименных элементов скользящего зацепления может быть любым, с учетом соблюдения последовательной взаимоперпендикулярности.

Взаиморасположение деталей, узлов или поверхностей, входящих в состав одного элемента скользящего зацепления, может быть самым разнообразным.

Для увеличения нагрузочной способности сопряженные детали шарнира могут содержать по два и более параллельных между собой элемента скользящего зацепления, геометрические формы которых могут быть самыми разнообразными.

Для снижения трения могут быть применены любые известные в технике и подходящие для требуемых условий работы покрытия и напыления, также трение скольжения может быть заменено на трение качения.

Для снижения себестоимости изготовления и увеличения нагрузочной способности шарнира сферические детали могут быть заменены цилиндрическими с сохранением работоспособности элементов скользящего зацепления.

Для увеличения КПД и срока службы шарнира он может иметь в узлах трения смазочный материал с элементами удержания последнего в зоне контакта.

Также для увеличения срока службы шарнир может быть защищен от попадания в него посторонних предметов, что достигается любым известным в технике способом.

Работает шарнир следующим образом.

Вращение от вала 1 с обхватываемой деталью 2 передается гребнем 3, входящим в зацепление с пазом 9, чашке 7, которая посредством гребня 10, входящего в зацепление с пазом 11, передает вращение чашке 8, а от чашки 8 посредством гребня 12, входящего в зацепление с пазом 6, - обхватывающей детали 5 и валу 4.

Чашки 7, 8 промежуточного элемента, скользя по собственным сопряженным поверхностям и по соответствующим поверхностям основных деталей 2 и 5, совершает движение по сложной траектории.

Ось относительного поворота валов 1 и 4 пересекает ось вышеупомянутых валов (в случае их соосного расположения) в точке пересечения оси качания среднего элемента скользящего зацепления с осью валов 1 и 4 (в случае их соосного расположения), что достигается любым известным в технике способом (в частности, при помощи корпуса или делительного механизма).

Заявляемый шарнир позволяет снизить как наружные габариты, так и себестоимость изготовления, при сохранении равенства угловых скоростей при изменении угла между валами до 90 и более градусов.

Формула изобретения

1. Шарнир равных угловых скоростей, содержащий соединенные с валами обхватывающую и обхватываемую детали, промежуточное звено, установленное между ними, элементы скользящего зацепления обхватывающей и обхватываемой деталей и промежуточного звена, отличающийся тем, что промежуточное звено состоит из двух концентрично расположенных чашек, а элементы скользящего зацепления выполнены в виде гребней и ответных пазов, расположенных на сопряженных сферических поверхностях обхватываемой, обхватывающей деталей и чашек, причем гребень и ответный ему паз, расположенные на сопряженных поверхностях чашек, перпендикулярны гребням и ответным пазам, расположенным на сопряженных поверхностях обхватывающей детали и одной из чашек, и обхватываемой детали и другой чашки, торец каждой чашки выполнен с выступами в плоскости гребня для обеспечения наибольшего контакта гребня с пазом при максимальном угле поворота между валами и с впадинами в плоскости паза для достижения большего угла поворота между валами, оси качания элементов скользящего зацепления перпендикулярны осям вращения валов при их соосном расположении, указанные оси последовательно взаимно перпендикулярны друг другу и равноудалены между собой.

2. Шарнир по п.1, отличающийся тем, что глубина впадин составляет не менее половины диаметра вала, соединенного с обхватываемой деталью, но не превышает расстояния до торца обхватывающей детали.

3. Шарнир по п.1 или 2, отличающийся тем, что на сопряженных сферических поверхностях деталей шарнира расположены по два и более параллельных между собой элемента скользящего зацепления.

4. Шарнир по одному из пп.1 - 3, отличающийся тем, что сопряженные детали шарнира имеют форму, состоящую из набора поверхностей вращения, в частности цилиндрических, вписанных в сферу.

5. Шарнир по одному из пп.1 - 4, отличающийся тем, что в узлах трения применены антифрикционные и противоизносные напыления.

6. Шарнир по одному из пп. 1 - 4, отличающийся тем, что в узлах трения применены пластмассы.

7. Шарнир по одному из пп.1 - 4, отличающийся тем, что в узлах трения шарнира имеется смазочный материал с элементами удержания последнего в зоне контакта.

РИСУНКИ

Рисунок 1