Резинометаллический шарнир для гусеничной цепи транспортного средства (варианты)
Владельцы патента RU 2427496:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) (RU)
Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к тракторостроению, и может быть использовано для гусеничных цепей. Резинометаллический шарнир содержит резиновые кольца (1), запрессованные на пальце (2) шарнира, и металлические элементы, являющиеся ограничителями радиальной деформации колец (1), установленные на палец (2) в промежутках между кольцами (1). Толщина элементов меньше толщины колец (1) на величину допускаемого упругого эксцентриситета шарнира. Элементы выполнены из двух напрессованных на палец (2) втулок (3; 4) с обращенными в противоположные стороны галтелями (5; 6) на торцевых поверхностях, и кольца (7), установленного на втулках (3, 4) и свободно вращающегося относительно них. На внутренней поверхности кольца (7) выполнена симметричная относительно ее вертикальной оси кольцевая канавка (8), в которой между втулками (3; 4) установлен пружинный кольцевой элемент (9), являющийся ограничителем осевого перемещения кольца (7) относительно втулок (3; 4). Отличиями шарнира по второму варианту является то, что металлические элементы выполнены в виде посадочных мест поверхности пальца (2), причем диаметр поверхности посадочных мест больше диаметра остальной поверхности пальца (2), и кольца (7), установленного на посадочных местах и свободно вращающегося относительно них. На внутренней поверхности кольца (7) выполнена симметричная относительно ее вертикальной оси кольцевая канавка, ответная кольцевой канавке, выполненной на наружной поверхности пальца (2) между посадочными местами, при этом в канавках установлен пружинный кольцевой элемент (9), являющийся ограничителем осевого перемещения кольца (7) относительно посадочных мест. На участках перехода от диаметра посадочных мест к диаметру остальной поверхности пальца (2) выполнены галтели. Технический результат: увеличение долговечности шарнира при эксплуатации путем снижения износа металлических элементов и внутренней поверхности проушины и уменьшения деформации резиновых колец. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретения относятся к области транспортного машиностроения, а именно к тракторостроению, и могут быть использованы для гусеничных цепей.
Известен резинометаллический шарнир преимущественно для гусеничной цепи транспортного средства, содержащий резиновые кольца, запрессованные на пальце шарнира, устанавливаемого в отверстия проушин звеньев гусеничной цепи (авторское свидетельство СССР №78594, кл. 63 d, 23).
Недостатком резинометаллического шарнира является низкая долговечность при эксплуатации, так как резиновые кольца работают на скручивание и одновременно нагружены в радиальном направлении и в результате сложного нагружения они подвержены большим нагрузкам, вследствие чего быстро выходят из строя.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, принятым за прототип является резинометаллический шарнир для гусеничной цепи транспортного средства, содержащий резиновые кольца, запрессованные на пальце шарнира, и металлические элементы, являющиеся ограничителями радиальной деформации резиновых колец, толщина которых меньше толщины резиновых колец на величину допускаемого упругого эксцентриситета шарнира, напрессованные на палец шарнира в промежутках между резиновыми кольцами. Металлические элементы выполнены в виде втулок. Металлический палец в сборе с резиновыми кольцами и металлическими элементами устанавливается в отверстия проушин звеньев гусеничной цепи (авторское свидетельство СССР №101389, кл. 63 d, 23).
Недостатком описанного резинометаллического шарнира является пониженная долговечность при эксплуатации, так как с момента достижения эксцентриситета резиновых колец величины радиального зазора между поверхностью металлической втулки и поверхностью отверстия проушины металлическая втулка контактирует с поверхностью отверстия проушины, что приводит к повышенному износу контактирующих внешней поверхности металлической втулки и внутренней поверхности проушины, причем интенсивность износа зависит от контактного давления, величина которого, в свою очередь, зависит от разности диаметров металлической втулки и отверстия проушины, а износ металлической втулки и внутренней поверхности проушины приводит к увеличению указанного радиального зазора, в результате чего резиновые кольца подвергаются большей деформации и интенсивно разрушаются.
Предлагаемыми изобретениями решается задача увеличения долговечности при эксплуатации резинометаллического шарнира гусеничной цепи путем снижения износа металлических элементов и внутренней поверхности проушины и уменьшения деформации резиновых колец.
Поставленная задача по первому варианту достигается тем, что в резинометаллическом шарнире для гусеничной цепи транспортного средства, содержащем резиновые кольца, запрессованные на пальце шарнира, и металлические элементы, являющиеся ограничителями радиальной деформации резиновых колец, толщина которых меньше толщины резиновых колец на величину допускаемого упругого эксцентриситета шарнира, напрессованные на палец шарнира в промежутках между резиновыми кольцами, согласно изобретению металлические элементы выполнены из двух напрессованных на палец шарнира втулок с обращенными в противоположные стороны галтелями на торцевых поверхностях, уменьшающими концентрацию действующих в пальце напряжений в крайних точках поверхности контакта втулки с поверхностью пальца, и кольца, установленного на напрессованных на палец шарнира втулках свободно вращающимся относительно этих втулок, на внутренней поверхности которого выполнена симметричная относительно ее вертикальной оси кольцевая канавка, в которой между втулками установлен пружинный кольцевой элемент, являющийся ограничителем осевого перемещения кольца относительно втулок.
Поставленная задача по второму варианту достигается тем, что в резинометаллическом шарнире для гусеничной цепи транспортного средства, содержащем резиновые кольца, запрессованные на пальце шарнира, и металлические элементы, являющиеся ограничителями радиальной деформации резиновых колец, толщина которых меньше толщины резиновых колец на величину допускаемого упругого эксцентриситета шарнира, установленные на палец шарнира в промежутках между резиновыми кольцами, согласно изобретению металлические элементы выполнены в виде посадочных мест поверхности пальца, причем диаметр поверхности посадочных мест больше диаметра остальной поверхности пальца, и кольца, установленного на посадочных местах и свободно вращающегося относительно посадочных мест, при этом на внутренней поверхности кольца выполнена симметричная относительно ее вертикальной оси кольцевая канавка, ответная кольцевой канавке, выполненной на наружной поверхности пальца между посадочными местами, в этих канавках установлен пружинный кольцевой элемент, являющийся ограничителем осевого перемещения кольца относительно посадочных мест, на участках перехода от диаметра посадочных мест к диаметру остальной поверхности пальца выполнены галтели, предназначенные для уменьшения концентрации напряжений, действующих в пальце.
Снижение износа металлических элементов и внутренней поверхности проушины по первому варианту обусловлено введением в металлические элементы кольца, установленного на втулки, напрессованные на палец шарнира, имеющего возможность вращения относительно этих втулок, так как при этом износу подвергаются не внешняя поверхность металлических элементов и внутренняя поверхность проушины, а внутренняя поверхность металлического кольца и внешняя поверхность напрессованных на палец втулок; при этом разность диаметров внутренней поверхности металлического кольца и внешней поверхности втулок значительно меньше, чем разность диаметров внешней поверхности металлического кольца и отверстия проушины, а следовательно, снижается контактное давление и интенсивность износа этих поверхностей, что позволяет стабилизировать величину радиального зазора между металлическим кольцом и поверхностью отверстия проушины, уменьшить деформацию резиновых колец и повысить долговечность.
Снижение износа металлических элементов и внутренней поверхности проушины по второму варианту обусловлено введением в металлические элементы кольца, установленного на посадочные места, которые являются частью поверхности пальца шарнира, имеющего возможность вращения относительно этих посадочных мест, так как при этом износу подвергаются не внешняя поверхность металлических элементов и внутренняя поверхность проушины, а внутренняя поверхность металлического кольца и поверхность посадочных мест; при этом разность диаметров внутренней поверхности металлического кольца и поверхности посадочных мест значительно меньше, чем разность диаметров внешней поверхности металлического кольца и отверстия проушины, а следовательно, снижается контактное давление и интенсивность износа этих поверхностей, что позволяет стабилизировать величину радиального зазора между металлическим кольцом и поверхностью отверстия проушины, уменьшить деформацию резиновых колец и повысить долговечность.
Предлагаемые изобретения поясняются чертежами, где на фиг.1 изображен осевой разрез резинометаллического шарнира для гусеничной цепи транспортного средства по первому варианту; на фиг.2 - пружинный кольцевой элемент; на фиг.3 - осевой разрез резинометаллического шарнира для гусеничной цепи транспортного средства по второму варианту.
Резинометаллический шарнир для гусеничной цепи транспортного средства по первому варианту содержит резиновые кольца 1, запрессованные на металлическом пальце 2 шарнира, и металлические элементы, являющиеся ограничителями радиальной деформации резиновых колец 1, напрессованные на палец 2 в промежутках между резиновыми кольцами 1. Резиновые кольца 1 одновременно являются уплотнениями.
Металлические элементы выполнены из двух напрессованных на палец 2 втулок 3 и 4 с обращенными в противоположные стороны галтелями 5 и 6 на торцевых поверхностях, уменьшающими концентрацию действующих в пальце 2 напряжений в крайних точках поверхности контакта каждой втулки с поверхностью пальца 2. На втулки 3 и 4 установлено свободно вращающееся относительно этих втулок металлическое кольцо 7, то есть между внутренней поверхностью металлического кольца 7 и внешней поверхностью втулок 3 и 4 существует зазор. Металлическое кольцо 7 на внутренней поверхности имеет кольцевую канавку 8, симметричную относительно ее вертикальной оси, в которой между втулками 3 и 4 установлен пружинный кольцевой элемент 9, являющийся ограничителем осевого перемещения кольца 7 относительно втулок 3 и 4.
Металлический палец 2 в сборе с резиновыми кольцами 1 и металлическими элементами устанавливается в отверстия проушины 10 звеньев гусеничной цепи.
Внешний радиус кольца 7 меньше радиуса отверстия проушины 10 на величину допускаемого упругого эксцентриситета шарнира. Таким образом, толщина металлического элемента, а именно толщина установленных рядом с образованием одной поверхности втулок 3 и 4 и толщина кольца 7, размещенного на этих втулках, меньше толщины резиновых колец 1 на величину допускаемого упругого эксцентриситета шарнира.
В связи с выполнением металлического кольца 7 с кольцевой канавкой 8 на внутренней поверхности для ограничения осевого перемещения кольца 7 сборка резинометаллического шарнира осуществляется в следующем порядке: вначале на палец 2 напрессовываются втулки 4 и 3, затем устанавливается пружинный кольцевой элемент 9 и в завершении на втулки 3 и 4 устанавливается кольцо 7. Между внутренней поверхностью кольца 7 и поверхностью, образованной втулками 3 и 4, вводится либо жидкая - минеральные и синтетические масла, - либо пластичная, например на основе литиевого мыла и кальция сульфоната, либо твердая, например графит или дисульфид молибдена, смазка.
Резинометаллический шарнир для гусеничной цепи транспортного средства по второму варианту содержит резиновые кольца 1, запрессованные на металлическом пальце 2 шарнира, и металлические элементы, являющиеся ограничителями радиальной деформации резиновых колец 1, установленные на палец 2 в промежутках между резиновыми кольцами 1. Резиновые кольца 1 одновременно являются уплотнениями.
Металлические элементы выполнены в виде посадочных мест 11 и 12 поверхности пальца 2. Диаметр поверхности посадочных мест 11 и 12 больше диаметра остальной поверхности пальца 2. На посадочные места 11 и 12 установлено свободно вращающееся относительно этих посадочных мест металлическое кольцо 7, то есть между внутренней поверхностью металлического кольца 7 и поверхностью посадочных мест 11 и 12 существует зазор. Металлическое кольцо 7 на внутренней поверхности имеет симметричную относительно ее вертикальной оси кольцевую канавку 8, ответную кольцевой канавке 13, выполненной на наружной поверхности пальца 2 между посадочными местами 11 и 12. В кольцевых канавках 8 и 13 установлен пружинный кольцевой элемент 9, являющийся ограничителем осевого перемещения кольца 7 относительно посадочных мест 11 и 12. На участках перехода от диаметра посадочных мест 11 и 12 к диаметру остальной поверхности пальца 2 выполнены галтели 14, предназначенные для уменьшения концентрации напряжений, действующих в пальце 2.
Металлический палец 2 в сборе с резиновыми кольцами 1 и металлическими элементами устанавливается в отверстия проушины 10 звеньев гусеничной цепи.
Внешний радиус кольца 7 меньше радиуса отверстия проушины 10 на величину допускаемого упругого эксцентриситета шарнира. Таким образом, толщина металлического элемента, а именно толщина установленных рядом с образованием одной поверхности посадочных мест 11 и 12 и толщина кольца 7, размещенного на этих посадочных местах, меньше толщины резиновых колец 1 на величину допускаемого упругого эксцентриситета шарнира.
В связи с выполнением металлического кольца 7 с кольцевой канавкой 8 на внутренней поверхности для ограничения осевого перемещения кольца 7 сборка резинометаллического шарнира осуществляется в следующем порядке: вначале в кольцевую канавку 13 устанавливается пружинный кольцевой элемент 9, затем на посадочные места 11 и 12 устанавливается кольцо 7. Между внутренней поверхностью кольца 7 и поверхностью, образованной посадочными местами 11 и 12, вводится либо жидкая - минеральные и синтетические масла, - либо пластичная, например на основе литиевого мыла и кальция сульфоната, либо твердая, например графит или дисульфид молибдена, смазка.
Резинометаллический шарнир для гусеничной цепи транспортного средства по первому варианту работает следующим образом.
Когда деформация резиновых колец 1 меньше величины допускаемого упругого эксцентриситета шарнира, то в работу включена резиновая часть шарнира. Металлические элементы включаются в действие с того момента, когда упругий эксцентриситет резиновых колец 1 превышает величину радиального зазора между поверхностью проушины 10 и металлическим кольцом 7. В результате в момент контакта поверхности проушины 10 с поверхностью кольца 7 происходит вращение только металлического кольца 7 относительно втулок 3 и 4. Таким образом, сохраняется поверхность проушины 10 и уменьшается износ металлических элементов, являющихся ограничителями радиальной деформации резиновых колец 1.
Резинометаллический шарнир для гусеничной цепи транспортного средства по второму варианту работает следующим образом.
Когда деформация резиновых колец 1 меньше величины допускаемого упругого эксцентриситета шарнира, то в работу включена резиновая часть шарнира. Металлические элементы включаются в действие с того момента, когда упругий эксцентриситет резиновых колец 1 превышает величину радиального зазора между поверхностью проушины 10 и металлическим кольцом 7. В результате в момент контакта поверхности проушины 10 с поверхностью кольца 7 происходит вращение только металлического кольца 7 относительно посадочных мест 11 и 12. Таким образом, сохраняется поверхность проушины 10 и уменьшается износ металлических элементов, являющихся ограничителями радиальной деформации резиновых колец 1.
В сравнении с известными техническими решениями такое исполнение резинометаллического шарнира обеспечивает увеличение долговечности.
1. Резинометаллический шарнир для гусеничной цепи транспортного средства, содержащий резиновые кольца, запрессованные на пальце шарнира, и металлические элементы, являющиеся ограничителями радиальной деформации резиновых колец, толщина которых меньше толщины резиновых колец на величину допускаемого упругого эксцентриситета шарнира, установленные на палец шарнира в промежутках между резиновыми кольцами, отличающийся тем, что металлические элементы выполнены из двух напрессованных на палец шарнира втулок с обращенными в противоположные стороны галтелями на торцевых поверхностях, уменьшающими концентрацию действующих в пальце напряжений в крайних точках поверхности контакта втулки с поверхностью пальца, и кольца, установленного на напрессованных на палец шарнира втулках свободно вращающимся относительно этих втулок, на внутренней поверхности которого выполнена симметричная относительно ее вертикальной оси кольцевая канавка, в которой между втулками установлен пружинный кольцевой элемент, являющийся ограничителем осевого перемещения кольца относительно втулок.
2. Резинометаллический шарнир для гусеничной цепи транспортного средства, содержащий резиновые кольца, запрессованные на пальце шарнира, и металлические элементы, являющиеся ограничителями радиальной деформации резиновых колец, толщина которых меньше толщины резиновых колец на величину допускаемого упругого эксцентриситета шарнира, установленные на палец шарнира в промежутках между резиновыми кольцами, отличающийся тем, что металлические элементы выполнены в виде посадочных мест поверхности пальца, причем диаметр поверхности посадочных мест больше диаметра остальной поверхности пальца, и кольца, установленного на посадочных местах свободно вращающимся относительно посадочных мест, при этом на внутренней поверхности кольца выполнена симметричная относительно ее вертикальной оси кольцевая канавка, ответная кольцевой канавке, выполненной на наружной поверхности пальца между посадочными местами, в этих канавках установлен пружинный кольцевой элемент, являющийся ограничителем осевого перемещения кольца относительно посадочных мест, на участках перехода от диаметра посадочных мест к диаметру остальной поверхности пальца выполнены галтели, предназначенные для уменьшения концентрации напряжений, действующих в пальце.
