Резинометаллический шарнир для гусеничной цепи транспортного средства

Изобретение относится к резинометаллическим шарнирам гусеничных цепей транспортного средства. Резинометаллический шарнир содержит резиновые кольца, запрессованные на пальце шарнира, и металлические элементы, установленные на палец шарнира в промежутках между резиновыми кольцами. Металлические элементы выполнены в виде посадочных мест поверхности пальца. На внутренней поверхности кольца выполнена симметричная относительно ее вертикальной оси кольцевая канавка, ответная кольцевой канавке, выполненной на наружной поверхности пальца между посадочными местами. В них 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. Наружная поверхность металлического кольца выполнена в виде наружной боковой поверхности круговой бочки. Достигается повышение надежности и долговечности работы резинометаллического шарнира. 3 ил.

 

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к тракторостроению, и может быть использовано 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 (см. авторское свидетельство СССР №78594, кл. 63d, 23; 1949 г.).

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 подвержены большим нагрузкам, вследствие чего быстро выходят из строя.

Известен 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 (см. авторское свидетельство СССР №101389, кл. 63d, 23; 1955 г.).

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.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, принятым за прототип, является (см. патент РФ №2427496 С1 МПК B62D 55/20, 2011 г.) 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, при этом 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 чем 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.

Задача, которую решает изобретение, заключается в повышении надежности и долговечности работы резинометаллического шарнира.

Поставленная задача решается с помощью резинометаллического шарнира для гусеничной цепи транспортного средства, содержащего 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, при этом 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 вращающихся относительно посадочных мест, причем 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, где наружная поверхность металлического кольца выполнена в виде наружной боковой поверхности круговой бочки, образованной вращением вокруг оси симметрии пальца, расположенной выпуклостью наружу от этой оси в проходящей через нее плоскости и симметрично плоскости перпендикулярной оси симметрии пальца дуги окружности радиусом

R=L²/(4(D-d))+(D-d)/4,

где D - внутренний диаметр отверстия проушины,

d - наружный диаметр пальца в месте закрепления резиновых колец,

L - длина проушины.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен резинометаллический шарнир в разрезе; на фиг. 2 представлена расчетная схема для расчета кривизны наружной поверхности металлического кольца в виде наружной боковой поверхности круговой бочки; на фиг. 3 - пружинный кольцевой элемент.

Резинометаллический шарнир для гусеничной цепи транспортного средства 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 3 и 4 поверхности пальца 2. Диаметр поверхности посадочных мест 3 и 4 больше диаметра остальной поверхности пальца 2. На посадочные места 3 и 4 установлено свободно вращающееся относительно этих посадочных мест металлическое кольцо 7, то есть между внутренней поверхностью металлического кольца 7 и поверхностью посадочных мест 3 и 4 существует зазор. Металлическое кольцо 7 на внутренней поверхности имеет симметричную относительно ее вертикальной оси кольцевую канавку 8, ответную кольцевой канавке 5, выполненной на наружной поверхности пальца 2 между посадочными местами 3 и 4. В кольцевых канавках 8 и 5 установлен пружинный кольцевой элемент 9, являющийся ограничителем осевого перемещения кольца 7 относительно посадочных мест 3 и 4. На участках перехода от диаметра посадочных мест 3 и 4 к диаметру остальной поверхности пальца 2 выполнены галтели 6, 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 3 и 4 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 5 устанавливается пружинный кольцевой элемент 9, затем на посадочные места 3 и 4 устанавливается кольцо 7. Между внутренней поверхностью кольца 7 и поверхностью, образованной посадочными местами 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.

Наружная поверхность металлического кольца 7 выполнена в виде наружной боковой поверхности круговой бочки, образованной вращением вокруг оси симметрии пальца 2 расположенной выпуклостью наружу от этой оси в проходящей через нее плоскости и симметрично плоскости перпендикулярной оси симметрии пальца 2 дуги окружности (см. Бернштейн И.Н. и Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся ВТЗов, М., Знание, 1980, с. 178) радиусом (фиг. 2):

R=L²/(4(D-d))+(D-d)/4,

где D - внутренний диаметр отверстия проушины 10, d - наружный диаметр пальца 2 в месте закрепления резиновых колец 1, L - длина проушины 10.

На фиг. 2 представлена расчетная схема, в которой рассмотрены максимально возможные деформации резинометаллического шарнира в поперечной плоскости. При контакте внутренней поверхности проушины 10 с наружной поверхностью металлического кольца 7 по дуге окружности захватывающей края возможного контакта по радиусу R обеспечивается оптимальный контакт между этими поверхностями без образования повышенных местных напряжений и деформаций между ними.

Т.к. согласно теореме Пифагора

(ОС)²=(OA)²+(АС)²

OB=OC=R; OA=OB-АВ; AB=D/2-d/2; OA=R-(D-d)/2;

R²=(L/2)²+[R-(D-d)/2]²;

Откуда

R=L²/(4(D-d))+(D-d)/4.

Резинометаллический шарнир для гусеничной цепи транспортного средства 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 3 и 4. Таким образом, сохраняется поверхность проушины 10 и уменьшается износ металлических элементов, являющихся ограничителями радиальной деформации резиновых колец 1.

При повороте трактора или наезде краев гусеницы на твердые предметы, резиновые кольца 1 подвергаются дополнительной деформации, которая в несколько раз превышает их деформацию при прямолинейном движении. Но при этом, за счет перекатывания внутренней цилиндрической поверхности проушины 10 по бочкообразной поверхности металлического кольца 7, характер контакта между внутренней поверхностью проушины 10 вращающимся металлическим кольцом 7 сохраняется штатным оптимальным, что способствует увеличению долговечности деталей участвующими в нем наружной поверхностью металлического кольца 7 внутренней поверхностью проушины 10.

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, при этом 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 вращающихся относительно посадочных мест, причем 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, отличающийся тем, что наружная поверхность металлического кольца выполнена в виде наружной боковой поверхности круговой бочки, образованной вращением вокруг оси симметрии пальца, расположенной выпуклостью наружу от этой оси в проходящей через нее плоскости и симметрично плоскости перпендикулярной оси симметрии пальца дуги окружности радиусом

R=L²/(4(D-d))+(D-d)/4,

где D - внутренний диаметр отверстия проушины, d - наружный диаметр пальца в месте закрепления резиновых колец, L - длина проушины.