Вилка шарнира и содержащий ее жесткий кардан
Изобретение относится к области транспортного машиностроения и предназначено для соединения валов, передающих вращение под различными углами или работающих с перекосом. Карданный шарнир содержит вилки. В каждой вилке шарнира имеются опорные отверстия, а оба рычага вилки разделены на участке основания цельными участками рычага и мостиками. Для установки мостиков служат винты с головками, для чего в торцевых поверхностях участков рычагов выполнено не менее двух резьбовых отверстий, предпочтительно три. Все отверстия имеют разный диаметр и расположены на разном расстоянии от продольной оси соседнего опорного отверстия. Наиболее удаленное отверстие имеет, по сравнению с другими отверстиями, значительно увеличенный диаметр. Техническим результатом является сверхпропорциональное повышение способности передачи. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к вилке шарнира для жесткого кардана и к содержащему ее жесткому кардану.
Из US 5647799 A известен жесткий кардан с вилкой шарнира, которая содержит продольную ось. Вилка шарнира содержит центрированный по продольной оси участок основания, от которого отходят два рычага вилки. Они установлены со смещением в противоположных направлениях от продольной оси. Каждый рычаг вилки имеет опорное отверстие. Опорные отверстия обоих рычагов вилки расположены на общей оси отверстия, проходящей под прямым углом к продольной оси. Каждый рычаг вилки имеет два участка, выполненные заодно с участком основания и выступающие от него. Оба участка рычага разделены опорным отверстием и имеют торцевые поверхности, отдаленные от участка основания. В каждой из этих торцевых поверхностей выполнено по одному резьбовому отверстию. Кроме того, каждый рычаг вилки содержит мостик, который соединяет оба участка рычага друг с другом и имеет выполненные в соответствии с торцевыми поверхностями опорные поверхности, которыми мостик закреплен на обеих торцевых поверхностях участков рычага посредством винтов. Для этого мостики имеют в опорных поверхностях по одному сквозному отверстию, через которое резьбовой винт с головкой может ввинчиваться в резьбовое отверстие соответствующего участка рычага.
Такие вилки шарнира и тем самым жесткие карданы, содержащие эти вилки шарнира, выполнены для определенного диапазона моментов вращения. Для высоких моментов вращения, имеющих место, например, в приводе прокатных станов, могут быть предусмотрены мостики, соединенные более чем одним винтом с соответствующим участком рычага. Однако диаметр вращения таких вилок шарнира ограничен, так как во встроенном состоянии в распоряжении имеется только небольшое пространство. По этой причине необходимо получить по возможности хорошую способность передачи крутящего момента. Это означает, что для вилки шарнира следует установить опорную втулку по возможности больших габаритов, вследствие чего опорное отверстие следует выполнять соответственно большим. Это означает, что габариты мостика и тем самым также габариты торцевых поверхностей зависят, с одной стороны, от габаритов опорного отверстия и, с другой стороны, от диаметра вращения. Тем самым соединение между мостиком и участками рычага имеет особое значение.
В основе изобретения лежит задача предложить вилку шарнира, имеющую хорошую способность передачи крутящего момента.
В соответствии с изобретением данная задача решается с помощью вилки шарнира для жесткого кардана, которая содержит
- продольную ось,
- участок основания, центрированный на продольной оси,
- два рычага вилки, смещенные от продольной оси в противоположных направлениях, каждый из которых имеет
- опорное отверстие, причем опорные отверстия имеют общую ось, проходящую под прямым углом к продольной оси,
- два цельных с участком основания участка рычага, которые разделены опорным отверстием и на удалении от участка основания имеют торцевые поверхности с по меньшей мере двумя резьбовыми отверстиями, центры которых, проецированные на ось (10) соседнего опорного отверстия (9), расположены на разном расстоянии от продольной оси, причем резьбовое отверстие, которое расположено на большем расстоянии от продольной оси, имеет больший диаметр по сравнению с другими резьбовыми отверстиями,
- мостик, который соединяет оба участка рычага и снабжен выполненными в соответствии с торцевыми поверхностями опорными поверхностями, в которых размещены выполненные и расположенные в соответствии с резьбовыми соединениями сквозные отверстия,
- винты, служащие для крепления мостиков на участках рычагов вилки и согласованные с резьбовыми отверстиями и сквозными отверстиями.
Преимуществом настоящей формы выполнения является то, что проецированные на ось отверстия, наиболее удаленные от продольной оси винты на каждой торцевой поверхности способствуют значительному повышению способности крутящего момента относительно расположения, при котором винты и тем самым резьбовые отверстия выполнены с одинаковыми диаметрами.
Следующее преимущество заключается в том, что вследствие того, что расположенные относительно оси отверстий ближайшие к продольной оси резьбовые отверстия и тем самым также и относящиеся к ним винты выполнены с меньшими размерами, также можно повысить способность отклонения обеих вилок шарнира жесткого кардана относительно друг друга. Следовательно, при одинаковом выполнении можно добиться большего угла изгиба.
В форме выполнения изобретения предусмотрено, что торцевые поверхности участков рычагов и опорные поверхности мостиков снабжены зубчатыми венцами. Предпочтительно их зубья проходят параллельно оси отверстия. Этим самым может быть еще более улучшено соединение между обоими участками рычага по мостику, так как в зависимости от направления вращения ненагруженный участок рычага участвует активнее в передаче.
В том случае, если предусмотрено три резьбовых отверстия, два резьбовых отверстия можно выполнить с одинаковым диаметром, а третье - с проекцией на ось отверстия соседнего опорного отверстия, самое дальнее от продольной оси, расположенное в торце резьбовое отверстие имеет самый большой диаметр. Но альтернативно можно также в том случае, когда предусмотрены три резьбовых отверстия, выполнить все их с разными диаметрами. Впрочем, все три резьбовые отверстия, спроецированные на ось соседнего опорного отверстия, могут быть размещены на разных расстояниях от продольной оси. В дальнейшей конкретизации изобретения предусмотрено, что в каждом случае при торцевых поверхностях резьбовое отверстие, имеющее наибольший диаметр, имеет самое меньшее расстояние до оси отверстия.
Кроме того, предусмотренные на торцевых поверхностях резьбовые соединения могут быть все установлены с разными расстояниями относительно оси отверстия.
Предпочтительно резьбовое отверстие, проецированное на ось соседнего опорного отверстия, размещенное на самом большом расстоянии от продольной оси, имеет большие размеры в диаметре, приблизительно на 1-30% по сравнению с ближайшим меньшим резьбовым отверстием, вследствие чего можно получить значительное увеличение способности передачи. Так, если, например, это резьбовое отверстие имеет размер приблизительно на 20% больше по сравнению с ближайшим меньшим резьбовым отверстием, достигается увеличение способности передачи на более чем 20% относительно расположения, при котором все резьбовые отверстия одной торцевой поверхности имеют одинаковый по величине диаметр.
Задача изобретения решается также с помощью жесткого шарнира, содержащего первую вилку шарнира, выполненную в соответствии с одним или несколькими признаками вилки шарнира в соответствии с изобретением, вторую вилку шарнира и крестовину, которая соединяет первую вилку шарнира с второй вилкой шарнира.
Но предпочтительно выполнить также и вторую вилку шарнира, как и первую вилку, в соответствии с признаками вилки шарнира согласно изобретению.
На чертеже показан схематически пример выполнения вилки шарнира в соответствии с изобретением, а также жесткого кардана.
На фиг.1 показан вид сбоку жесткого кардана с вилкой шарнира в соответствии с изобретением,
на фиг.2 - вилка шарнира в соответствии с изобретением как отдельная деталь, частичный вырез,
на фиг.3 - вид сверху по фиг.2, причем мостик показан в несобранном виде,
на фиг.4 - частичное изображение вилки шарнира по фиг.3 с видом торцевой поверхности первой вилки шарнира в увеличенном масштабе,
на фиг.5 - вид по фиг.4, но с собранным мостиком.
Фиг.1 показывает жесткий кардан с первой вилкой 2 шарнира и второй вилкой 3 шарнира, которые шарнирно соединены между собой крестовиной 4. Все детали изображены центрированными на продольной оси 5, что означает, что первая вилка 2 шарнира не находится под углом к второй вилке 3 шарнира.
Обе вилки 2 и 3 шарнира могут быть выполнены одинаково. Возможно также разное выполнение. Одна из данных вилок шарнира, а именно первая вилка 2 шарнира, ниже будет пояснена подробнее в части ее выполнения. Она содержит участок основания 6, центрированный по продольной оси 5, и два рычага вилки, а именно первый рычаг 7 и второй рычаг 8. Оба рычага установлены смещенными в противоположных направлениях относительно продольной оси 5 на участке основания 6.
Ниже дается пояснение первой вилки 2 шарнира, выполненной в соответствии с изобретением на основе фиг.2-5.
Первая вилка 2 шарнира содержит первый рычаг 7 вилки, который в изображенном виде в соответствии с фиг.2 установлен со смещением вверх от продольной оси 5, и второй рычаг 8 вилки, который на фиг.2 установлен со смещением от продольной оси 5 вниз. Оба рычага 7, 8 вилки нагружены одинаково. Через оба рычага 7, 8 вилки проходит соответственно опорное отверстие 9. Оба опорных отверстия 9 центрированы на оси 10. Ось 10 отверстия проходит под прямым углом к продольной оси 5. Оба рычага 7, 8 вилки выполнены одинаковыми, они выполнены раздельными и содержат соответственно два участка рычага и мостик 15 и соответственно 18. Ниже форма выполнения рычага вилки, а именно первого рычага 7 вилки поясняется подробнее. Эти пояснения относятся также к варианту выполнения второго рычага 8 вилки.
Как видно, в частности, на фиг.3, первый рычаг 7 вилки содержит два участка рычага, а именно первый участок 11 рычага и второй с промежутком от него участок 12 рычага, которые соединены в одно целое с участком 6 основания первой вилки 2 шарнира. Оба участка 11, 12 рычага отделены друг от друга участком 9а опорного отверстия 9. Они имеют удаленные от участка 6 основания торцевые поверхности 13 и соответственно 14, каждая из которых снабжена зубчатыми венцами, зубья которых проходят предпочтительно параллельно оси 10 соседнего опорного отверстия 9. Вследствие того, что рычаг 7 вилки разделен, участок 9b опорного отверстия 9 является составной частью мостика 15. Мостик 15 имеет две опорные поверхности 16, 17, причем первая опорная поверхность выполнена соответствующей первой торцевой поверхности 13 и вторая опорная поверхность 17 - второй торцевой поверхности 14. Зубчатые венцы соответственно обеих образующих пару поверхностей 13, 16 или соответственно 14, 17 входят в зацепление между собой так, что создается плотное соединение между мостиком 15 с одной стороны и обоими участками рычага 11, 12 с другой стороны. Дополнительно предусмотрено, что мостик 15 на участке торцевых поверхностей 13, 14 и соответственно опорных поверхностей 16, 17 соединен винтами с участками 11, 12 рычага. Для этого в мостике 15 на участке опорных поверхностей 16, 17 предусмотрены сквозные отверстия. Так как для соединения используется несколько винтов с головкой, видимые на фиг.5, которые установлены, как пояснено ниже, то на фиг.3 видно только одно сквозное отверстие 25.
На фиг.4 показано расположение и выполнение резьбовых отверстий 19, 20, 21 относительно первой торцевой поверхности 13. Первое резьбовое отверстие 19 размещено относительно оси 10 на расстоянии А и с проекцией на ось 10 соседнего опорного отверстия 9 относительно продольной оси 5 на расстоянии D. Резьбовое отверстие 19 имеет заданный диаметр. Второе резьбовое отверстие 20 расположено относительно первого резьбового отверстия 19 на фиг. 4 на расстоянии Е в проекции на ось отверстия 10 от продольной оси 5 и на расстоянии В относительно оси отверстия 10. Следовательно, оно смещено относительно первого резьбового отверстия 19. Третье резьбовое отверстие 21 находится на расстоянии F, большем расстояний D и Е, измеренном как проекция его центра на ось 10 соседнего опорного отверстия 9, к продольной оси 5. Относительно оси 10 отверстия третье резьбовое отверстие 21 расположено на расстоянии С. Следовательно, третье резьбовое отверстие 21 имеет относительно других резьбовых отверстий 19, 20 большее расстояние от продольной оси 5. Кроме того, его диаметр Х относительно диаметра других резьбовых отверстий 19, 20 значительно увеличен (примерно на 1-35%, предпочтительно на 20%). На соответствующей опорной поверхности 16 расположены соответствующие размещению резьбовых отверстий 19, 20, 21 сквозные отверстия, подогнанные к диаметрам ввинчиваемых в резьбовые отверстия 19, 20, 21 винтов, например винтов с головкой 22, 23, 24 по фиг.5. На фиг.3 видно только соответствующее сквозное отверстие 25 через мостик 15 относительно третьего резьбового отверстия 21 в мостике 15.
Винты с головкой 22, 23, 24 вводятся через соответствующие отверстия в мостике 15 в резьбовое отверстие 19 и соответственно 20 и 21, причем винт с головкой 24 относится к сквозному отверстию 25 в мостике 15 и к самому большому резьбовому отверстию 21 в первом участке 11 рычага и соответственно его торцевой поверхности 13. В изображенном примере выполнения на каждой торцевой поверхности предусмотрено три резьбовых отверстия. Но возможно также большее количество, причем расположенное на самом большом расстоянии от продольной оси 5 резьбовое отверстие также должно иметь самый большой диаметр. Другие резьбовые отверстия могут иметь одинаковый диаметр, но могут также выполняться разными по диаметру. Компактное выполнение создается, в частности, тогда, когда имеющее наибольший диаметр третье резьбовое отверстие 21 размещено относительно других резьбовых отверстий 19, 20 ближе к оси отверстия 10, или по меньшей мере с резьбовым отверстием 19, расположенным на самом меньшем расстоянии от продольной оси 5, имеют относительно своих осей одинаковые расстояния от оси отверстия 10. Поскольку в связи с резьбовыми отверстиями 19, 20, 21 были даны пояснения, касающиеся удаления от оси отверстия 10 и соответственно продольной оси 5, то имелись в виду также расстояния центров и осей этих резьбовых отверстий 19, 20, 21, проектированные на ось 10 соседнего опорного отверстия 9 относительно продольной оси 5 или их расстояние от оси отверстия 10. Приведенные для торцевой поверхности 13 пояснения относятся соответственно к всем торцевым поверхностям участков обоих рычагов 7, 8 вилки шарнира.
Формула изобретения
1. Вилка шарнира для жесткого кардана, содержащая продольную ось (5), участок основания (6), центрированный на продольной оси (5), два рычага (7, 8) вилки, смещенные от продольной оси (5) в противоположных направлениях, каждый из которых имеет опорное отверстие (9), причем опорные отверстия (9) имеют общую ось (10), проходящую под прямым углом к продольной оси (5), два участка (11, 12) рычага, цельных с участком основания (6), которые разделены опорным отверстием (9) и на удалении от участка основания (6) имеют торцевые поверхности (13, 14) с по меньшей мере двумя резьбовыми отверстиями (19, 20, 21), центры которых, проецированные на ось (10) соседнего опорного отверстия (9), расположены на разном расстоянии (D, Е, F) от продольной оси (5), причем резьбовое отверстие (21), которое расположено на большем расстоянии (F) от продольной оси (5), имеет больший диаметр (X) по сравнению с другими резьбовыми отверстиями (19, 20), мостик (15, 18), который соединяет оба участка (11, 12) рычага и снабжен выполненными в соответствии с торцевыми поверхностями (13, 14) опорными поверхностями (16, 17), в которых размещены выполненные и расположенные в соответствии с резьбовыми отверстиями (19, 20, 21) сквозные отверстия (25), винты (22, 23, 24), служащие для крепления мостиков (15, 18) на участках (11, 12) рычагов (7, 8) вилки и согласованные с резьбовыми отверстиями (19, 20, 21) и сквозными отверстиями (25).
2. Вилка шарнира по п.1, отличающаяся тем, что торцевые поверхности (13, 14) участков (11, 12) рычагов и опорные поверхности (16, 17) мостиков (15, 18) снабжены зубчатыми венцами.
3. Вилка шарнира по п.2, отличающаяся тем, что зубья зубчатых венцов расположены параллельно оси (10) опорного отверстия (9).
4. Вилка шарнира по п.1, отличающаяся тем, что в каждой торцевой поверхности (13, 14) предусмотрены три резьбовых отверстия (19, 20, 21) и в каждой опорной поверхности (16, 17) - три соответствующих сквозных отверстия (25), причем три резьбовые отверстия (19, 20, 21) расположены на разных расстояниях (D, Е, F) от продольной оси (5).
5. Вилка шарнира по п.4, отличающаяся тем, что все три предусмотренные на каждой торцевой поверхности (13, 14) резьбовых отверстия (19, 20, 21) имеют разный диаметр.
6. Вилка шарнира по п.1, отличающаяся тем, что на каждой торцевой поверхности (13, 14) резьбовое отверстие (21), имеющее наибольший диаметр (X), имеет наименьшее расстояние (С) от оси (10) опорного отверстия (9).
7. Вилка шарнира по п.6, отличающаяся тем, что все предусмотренные на каждой торцевой поверхности (13, 14) резьбовые отверстия (19, 20, 21) имеют разные расстояния (А, В, С) от оси (10) опорного отверстия (9).
8. Вилка шарнира по п.1, отличающаяся тем, что резьбовое отверстие (21), имеющее наибольшее расстояние от продольной оси (5), и относящийся к ней винт (24) имеют диаметр на 1-30%, предпочтительно на 20%, больше по сравнению с ближайшим наименьшим резьбовым отверстием (20) и соответственно винтом (23).
9. Жесткий кардан, содержащий первую вилку (2) шарнира, выполненную по одному из пп.1-8, вторую вилку (3) шарнира и крестовину (4), соединяющую первую вилку шарнира (2) и вторую вилку шарнира (3) друг с другом.
10. Жесткий кардан по п.9, отличающийся тем, что вторая вилка (3) шарнира выполнена также по одному из пп. 1-8.
РИСУНКИ
