Многократный цилиндрический шарнир

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение в разных областях техники в качестве многократного соединительного устройства кинематической связи между собой нескольких поворотных рычажных звеньев. Многократный цилиндрический шарнир содержит подвижное вращательное устройство поворотных рычажных звеньев, выполненное в виде параллельно установленных в одной плоскости вращения независимо друг от друга одинаковых круговых цилиндров (1, 2) малого диаметра, контактирующих между собой и с внутренней поверхностью пустотелого цилиндра (3), а каждый из упомянутых цилиндров сблокирован с отдельным поворотным рычажным звеном (4, 5, 6). Технический результат: упрощение конструкции и снижение ее габаритов, а также расширение функциональных и эксплуатационных возможностей увеличения количества собираемых через шарнир поворотных рычажных звеньев. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение в разных областях техники в качестве многократного соединительного устройства кинематической связи между собой нескольких поворотных рычажных звеньев.

Известен шарнир Гука, выполненный в виде плавающей крестовины с перпендикулярно расположенными между собой осями вращения, установленными между ведущим и ведомым валами и требующими установки комплекта из 8 зубчатых колес (Решетов Л.Н. «Конструирование рациональных механизмов» - Москва, Машиностроение, 1967, с. 103, с. 58) - аналог.

Недостатками известного шарнира Гука являются сложность конструкции и ограниченные возможности передачи движения на несколько рабочих органов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является многократный цилиндрический шарнир Кадана, содержащий подвижное вращательное устройство поворотных рычажных звеньев, выполненное в виде последовательно собираемых между собой в пространстве двух плавающих крестовин из перпендикулярно закрепленных между собой осей с попарно установленными на концах этих осей вилками для кинематической связи с ведущим, промежуточным и ведомым поворотными валами (книга Решетов Л.Н. «Конструирование рациональных механизмов», - Москва, Машиностроение, 1967, с. 106, схема на рис. 60, авторское свид. СССР №250974 «Передаточный механизм с шарниром Кардана», Бюл. Изобр. №27, 1969 г.) - прототип.

Недостатками указанного шарнира Кардана являются:

1. Сложность конструкции и большие пространственные габариты.

2. Трудоемкость его сборки, демонтажа и обслуживания ограничивают его функциональные и эксплуатационные возможности применения в многозвенных шарнирных рычажных конструкциях и требуют согласования сборки поворотных рычажных звеньев через большой комплект зубчатых колес (Решетов Л.Н. «Самоустанавливающиеся механизмы (справочник)» - Москва, машиностроение 1979, с. 210, рис. 4.37, в).

3. Требуется высокая точность пересечения в пространстве всех осей кинематических пар.

В основу изобретения положена техническая задача, заключающаяся в упрощении конструкции, снижении ее габаритов, а также расширении функциональных и эксплуатационных возможностей применения цилиндрических шарниров в разных областях техники.

Получение технического результата достигается за счет того, что многократный цилиндрический шарнир содержит подвижное вращательное устройство поворотных рычажных звеньев, выполненное в виде параллельно установленных в одной плоскости независимо друг от друга одинаковых круговых цилиндров малого диаметра, контактирующих между собой и с внутренней поверхностью пустотелого цилиндра, а каждый из упомянутых цилиндров сблокирован с отдельным поворотным рычажных звеном.

Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4 и фиг. 5 и фиг. 6, в которых для всех вариантов шарнира величина его кратности j≥2 равна разности j=n'-1, где n'≥3 - это число соединяемых в данном шарнире поворотных звеньев (т.е. для всех этих шарниров выполняется необходимое условие j=n'-1≥2).

На фиг. 1 изображен общий вид предлагаемого многократного цилиндрического шарнира, содержащего подвижное вращательное устройство поворотных рычажных звеньев, выполненное в виде параллельно установленных в одной плоскости независимо друг от друга одинаковых круговых цилиндров 1 и 2 малого диаметра «d», контактирующих между собой и с внутренней поверхностью пустотелого цилиндра 3 диаметром D≥2d.

Круговой цилиндр 1 сблокирован с поворотным рычажным звеном 4, круговой цилиндр 2 сблокирован с поворотным рычажным звеном 5, а пустотелый цилиндр 3 сблокирован с поворотным рычажным звеном 6.

Все цилиндры малого диаметра 1 и 2 выполнены с расположенными в одной плоскости кольцевыми пазами 7, в которые при сборке многократного цилиндрического шарнира установлено круглое разрезное упругое стопорное кольцо 8 для осевой фиксации всех цилиндров малого диаметра между собой в плоскости поворота соединяемых в шарнире рычажных звеньев. Кроме того, поворота соединяемых в шарнире рычажных звеньев. Кроме того, цилиндры малого диаметра могут быть снабжены круговыми вкладышами из антифрикционного материала, установленными на этих цилиндрах с возможностью свободного относительного поворота и замены в эксплуатации по мере износа.

На фиг. 2 дано сечение A-A на фиг. 1, представляющее двухкратный цилиндрический шарнир для кинематической связи между собой трех поворотных рычажных звеньев 1, 2 и 3.

На фиг. 3 представлен вариант выполнения трехкратного цилиндрического шарнира для кинематической связи между четырех поворотных рычажных звеньев 1, 2, 3 и 4.

На фиг. 4 представлен вариант выполнения четырехкратного цилинрического шарнира для кинематической связи между собой пяти поворотных рычажных звеньев 1, 2, 3, 4 и 5.

На фиг. 5 представлен вариант выполнения многократного цилиндрического шарнира, в котором пустотелый цилиндр выполнен в виде вертикального расположенного трубчатого пустотелого соединительного звена 1 для кинематической связи между собой отдельных вращательных устройств 2 и 3 для образования складывающейся пространственной стержневой структуры в виде шарнирного куба, ребра которого выполнены в виде П-образных скоб 4 круглого сечения, собираемых между собой посредством 8 расположенных в узлах этого куба двухкратных цилиндрических шарниров A, В, С, D, Е, N, М, Q.

На фиг. 6 представлен вариант выполнения многократного цилиндрического шарнира в виде наклонно расположенного трубчатого пустотелого соединительного звена 1 для кинематической связи между собой отдельных вращательных устройств 2 и 3 для образования складывающейся шарнирной четырехугольной пирамиды с четырехкратным цилиндрическим шарниром на ее вершине А и четырьмя двухкратными цилиндрическими шарнирами A, С, D и Е для кинематической связи всех ребер пирамиды с ее основанием.

Достигаемый в предлагаемом многократном цилиндрическом шарнире положительный эффект заключается в упрощении конструкции и снижении ее габаритов, а также расширении функциональных и эксплуатационных возможностей изготовления и применения в разных областях техники за счет снижения трудоемкости сборки и неограниченного увеличения количества кинематически связанных через данный цилиндрический шарнир поворотных рычажных звеньев (фиг. 4).

1. Многократный цилиндрический шарнир, содержащий подвижное вращательное устройство поворотных рычажных звеньев, отличающийся тем, что подвижное устройство выполнено в виде параллельно установленных в одной плоскости независимо друг от друга одинаковых круговых цилиндров малого диаметра «d», контактирующих между собой и с внутренней поверхностью пустотелого цилиндра диаметром D≥2d, а каждый из упомянутых цилиндров сблокирован с отдельным поворотным рычажным звеном.

2. Многократный цилиндрический шарнир по п. 1, отличающийся тем, что цилиндры малого диаметра снабжены круговыми вкладышами из антифрикционного материала, установленными на этих цилиндрах с возможностью свободного относительного поворота.

3. Многократный цилиндрический шарнир по п. 1, отличающийся тем, что пустотелый цилиндр выполнен в виде вертикально расположенного трубчатого пустотелого соединительного звена для кинематической связи между собой отдельных вращательных устройств и образования складывающейся пространственной стержневой структуры шарнирного многогранника с четным числом сторон в основании, ребра которого выполнены в виде перпендикулярно изогнутых по своим концам П-образных скоб круглого сечения, а стержневая структура выполнена в виде складывающегося шарнирного куба.

4. Многократный цилиндрический шарнир по п. 1, отличающийся тем, что пустотелый цилиндр выполнен в виде наклонно расположенного трубчатого пустотелого соединительного звена для кинематической связи между собой отдельных вращательных устройств и образования складывающейся шарнирной четырехугольной пирамиды, стороны основания которой выполнены в виде изогнутых под углом скоб круглого сечения для сборки из них треугольных граней этой пирамиды, например, в виде шарнирного каркаса четырехгранной строительной башни, кинематическое соединение ребер между собой на вершине пирамиды выполнено в виде трехкратного цилиндрического шарнира, а соединение этих ребер с основанием пирамиды выполнено в виде четырех двухкратных цилиндрических шарниров.