Шаровой шарнир мозоровых с.д. и д.с.

 

Изобретение относится к области машиностроения,.в частности к универсальным шарнирам для соединения валов, расположенных под углом друг к другу. Целью изобретения является повышение долговечности и надежное-. ти. Шарнир содержит две вилки, соединенные друг с другом посредством шара с двумя взаимно перпендикулярными меридианальньми канавками. С вилками и шаром взаимодействует обойма, играющая роль центрирующего элемента и фрикционного гасителя крутильных колебаний. Кроме того, обойма позволяет передавать разнонаправленные осевые усилия. Передача крутящего момента осуществляется боковыми поверхностями выступов вилки и канавки шара , выполненными в виде совокупностей криволинейных (тороидальных, цилиндрических и сфериуеских) и плоских поверхностей. Меяоду поверхностями, образующими профиль выступов вилки и профиль канавки шара, образованы полости, заполняемые смазкой. 6 з.п. ф-лы, 16 ил. I (Л сг

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (511 4 Р 16 С 11/06

« ° ««

1 р Р ЛЩ.1 УР r

1 (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3836465/25-27 ю 3889276/25-27 (22) 02.01.85 (46) 07.07.88, Бюл. В 25 (7!) Всесоюзный проектно-технологический институт энергетического машиностроения (72) С.Д. Мозоров и Д.С. Мозоров (53) 621 ° 825.822(088,8) (56) Патент Франции 11 388912, кл. 47 С 4, 1908. (54) ШАРОВОЙ ШАРНИР МОЗОРОВЫХ С.Д.

И Д.С ° (57) Изобретение относится к области машиностроения,.в частности к универсальным шарнирам для соединения валов, расположенных под углом друг к другу. Целью изобретения является повышение долговечности и надежнос- . ти. Шарнир содержит две вилки, соеди.

„„Я0„„1408127 А 1 ненные друг с другом посредством ша-. ра с двумя взаимно перпендикулярными меридианальными канавками. С вилками и шаром взаимодействует обойма, игра. ющая роль центрирующего элемента и фрикционного гасителя крутильных колебаний. Кроме того, обойма позволяет передавать разнонаправленные осевые усилия. Передача крутящего момента осуществляется боковыми поверх-, ностями выступов вилки и канавки шара, выполненными в виде совокупностей криволинейных (тороидальных, цилиндрических:и сферических) и плоских поверхностей. Между поверхностями, образующими профиль выступов вилки и профиль канавки шара, образованы полости, заполняемые смазкой. 6 з ° и. ф-лы, 16 ил.

1408127

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к универсальным шарнирам, предназначенным для соединения валов, расположенных под углом друг к другу.

Цель изобретения — повышение долговечности и надежности шарнира.

На фиг. 1 показан шарнир, осевое сечение; на фиг. 2 — сечение А-А на 10 фиг. 1; на фиг. 3 — шарнир при повер( нутой вилке на угол у общий вид; на фиг. 4 — вилка, сечение экваториальной плоскостью; на фиг. 5 — шар, общий вид; на фиг. б — сечение Б-Б на фиг. 5; на фиг. 7 — вид В на фиг. 5; на фиг. 8 — вариант выполнения шарнира с другими боковыми и внутренними поверхностями выступов вилки и канавки шара при повернутой вилке на угол 1, осевое сечение; на фиг. 9 — сечение Г-Г на фиг. 8. на фиг. 10 — вилка для варианта шарнира, общий вид, на фиг. 1! — шар для варианта шарнира. общий вил: на фиг. 12 — сечение Д-Д на фиг, 11; на фиг. 13 — вид Е на фиг. 11; на фиг. 14 — сечение Ж-Ж на фиг. 10; на фиг. 15 — сечение И-И. на фиг„10; на фиг. 16 — то же, в увеличенном масштабе.

Шаровои шарнир содержит две вилки 1, соединенные друг с другом посредством промежуточного элемента в виде шара 2, а также фрикционный 35 гаситель крутильных колебаний в виде составной обоймы 3, соединенной с каждой из вилок манжетой 4.

Вилка I выполнена в виде цапфы 5 и других осевых выступов 6, которые 40 образованы наружными сферическими поверхностями 7, внутренней цилиндрической поверхностью 8, внутренними выпуклыми тороидальныии поверхностями 9, плоскими поверхностями 10, 45 внутренними цилиндрическими поверхностями 11 и торцовыми поверхностями 12. Шар 2 выполнен со сферическими наружными поверхностяю1 13 и дву- „ мя расположенными во взаимно перпен- 50 дикулярньгх плоскостях меридианальными канавками 14, образованными внутренними вогнутыми тороидальными поверхностями 15, сопряженными с двумя плоскими поверхностяии 16 параллель-5 ными друг другу, представляющими собой боковые и внутренние поверхности канавки обоймы 3, содержит кольца

i 7 и 18, соедш енные друг с другом расстояние между поверхностями 10, толщина высту" пов вилки, расстояние между поверхностяии 16, ширина канавки,0,30...0,38 — коэффициент; диаметр поверхности 13, диаметр шара; расстояние от поверхности

15 до центра шарнира 01

0,18...0,24 — коэффициент; наибольшее расстояние от периферии выступа вилки до центра шарнира 0; расстояние от поверхности

8 до центра шарнира, расстояние от центра поверхности 11 до центра шарнира 0 в направлении оси вилки радиус поверхности ll; расстояние между соседни ми поверхностями 15 в наислабейшеи сечении шара.

К ш

Ro

Шаровой шарнир (фиг. 8-16) также содержит две вилки I соединенные друг с другом посредством шара 2, фрикционный гаситель крутильных копосредством винтов 19 и выполненные с внутренней сферической поверхностью 20.

Центры сферических поверхностей

13, 7 и 20 расположены в точке О, именуемой далее центром шарнира. Диаметры поверхностей 13 7 и 20 выполнены одинаковыми.

Расстояние между поверхностями 10 выполнено равным расстоянию между поверхностями 16, а радиус поверхности 15 выполнен равным радиусу поверхности 9, канавка 14 охвачена выступами б в пределах угла 230О, угол наклона торцовых поверхностей 12 K ocu вилки выполнен равным 25, Обойма 3 установлена с возможностью разворота вокруг центра шарнира О в меридианальных плоскостях на угол +35 î, а в экваториальной плоскости — на неограниченный угол, при этом

Н:=h=КDù, R КD; T=R

1 а

R -- 0 005 К D " Х = ш в., (+ )

1"о 2

3 14081 лебаний в виде составной обоймы 3, соединенной с каждой из вилок манжетой 4, и отличается от рассмотренного шарнира формой боковых и внутрен5 них поверхностей выступов вилки и канавки шара, углом наклона к оси вилки .торцовых поверхностей выступов вилки, а также кбнструкцией обоймы.

Выступы вилки образованы наружными сферическими поверхностями 7, внутренней цилиндрической поверхностью 8, соединенной с двумя плоскими параллельными друг другу поверхностями 21, . ширина которых равна ширине поверхности 8, расстояние между которыми равно диаметру поверхности 8, расположенными за мидельной плоскостью вилки (мидельная плоскость — плоскость нормального сечения выступов 20 вилки, перпендикулярная оси вилки и проходящая через центр наружных сферических поверхностей 7), внутренними выпуклыми тороидальными поверхностями 22, выпуклыми цилиндрически- 25 ми поверхностями 23, вогнутыми сферическими поверхностями 24, внутрен-, ними цилиндрическими поверхностями

25 и торцовыми поверхностями 26.

Линия перехода поверхностей 8 и 21 10 22 и 23, 24 и 25 лежит в мидельной плоскости. Поверхность 22 плавно сопряжена с поверхностью 24, поверхность 23 — с поверхностью 25 °

Канавка шара 2 образована внутрен- З5 ней вогнутой тороидальной поверхностью 27, плавно сопряженной с обеих сторон с выпуклыми наружными сферическими поверхностями 28 °

Обойма 3 содержит два кольца 29 с .40 внутренней сферической поверхностью

20, резьбовое кольцо 30 и гайку 31, зафиксированные от проворота.

Центр сферических поверхностей 24 совпадает с центрами сферических по- 45 верхностей 28, а.их диаметры равны диаметру шара D при этом центры сферических поверхностей 24 и 28 расположены на поверхности 7. Центры радиусов r тороидальных поверхностей 22 и 27 совпадают и расположены . на равных расстояниях от центра шарнира О, на диаметре d<.

Поверхности 27 в минимальном сече" нии шара образуют диаметр й„= dp» 2ã.

Диаметр поверхности 8 d = d„+

+ 0,0!й. .Таким образом, между поверхностями,. расположенными на диаметрах d

27

4 и dt, образуется полость, заполняемая смазкой.

Торцовые поверхности выступов вилки расположены под углом + р(к оси вилки:

2 1

$ = D sinai; г = — — Пщ, cos с(2 и — Dm tgg 1 P = Dg = S»

2 2 ge(Эв где S — хорда меридианальных .канавок; — угол-профиля канавки (фиг,11), равный углу профиля вилки (фиг ° 8); г — радиусы тороидальных поверхностей 22 и 27;

d — диаметр, на котором расположены центры радиусов r; .P — номинальная ширина вилки, D — диаметр цапфы; — расстояние между соседними поверхностями 27 в наислабейшем сечении шара.

Шарнир работает следующим образом, Разворот одной из вилок относительно собственной оси приводит к. развороту промежуточного элемента, вращающего в свою очередь вторую вилку, Передача вращающих усилий осуществляется боковыми поверхностями выступов вилки и канавки шара. Центри рование звеньев шарнира, вилок и шара осуществляется обоймой. Обойма обеспечивает возможность передачи шарниром осевых усилий в обоих направлениях, а также служит фрикционным гасителем крутильных колебаний, контактируя одновременно с поверхностями вилок и шара.

При передаче крутящего момента между валами, расположенными под неизменным углом друг к другу, обойма устанавливается в биссекторной плоскости °

Формула изобретения г

1. Шаровой шарнир, содержащий две вилки, каждая иэ которых состо-. ит из цапфы и двух осевых выступов, образованных Наружными, боковыми, внутренними поверхностями, а также торцовыми поверхностями, расположен1408127 ными под углом к оси вилки, установленные с возможностью взаимодействия друг с другом посредством шара с наружными сферическими поверхностями и двумя расположенными во взаимно перпендикулярных плоскостях меридианальными канавками, профиль которых образован боковыми и внутренними поверхностями, расположенными с возможностью взаимодействия с боковыми и внутренними поверхностями выступов вилок, отличающийся тем, :что, с целью повьппения долговечнос:ти и надежности, он снабжен состав,ной.обоймой, выполненной с внутренней сферической поверхностью ради усом, равным радиусу шара, центр которой совмещен с центром наружных

,сферических поверхностей шара, и ус тановленной с возможностью взаимодействия с наружными поверхностями шара и наружными выполненными сферичес- ,кими поверхностями выступов вилок, а боковые и внутренние поверхности выступов вилок и взаимодействующие ,с ними боковые и внутренние поверх;ности канавок шара выполнены в виде сопряженных между собой криволиней ных и плоских поверхностей. 30

2. Шарнир по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что угол охвата канавок шара выступамк вилок равен о

230, обойма установлена с возможностью поворота в меридианальных плоскостях на угол +35 от нейтральо ного положения, а торцовые поверхности выступов вилки расположены под углом 25 к оси вилки.

3. Шарнир по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что внутренние и боковые поверхности выступов вилки выполнены с внутренней цилиндрической говерхностью, ось которой проходит через центр наружных сферических поверхностей выступов вилки и расположена перпендикулярно оси вилки, соединенной с обеих сторон с внутренними выпуклыми тороидальными поверхностями, каждая из которых сопряже50 на с плоской поверхностью, причем плоские поверхности выполнены параллельно друг другу, а каждая из ких сопряжена с цапфой внутренней цилиндрической поверхностью, ось которой расположена параллельно плоской по55 верхности и перпендикулярно оси вилки, внутренние к боковые говерхкости канавки шара выполнены с внутренней вогнутой тороидалькой поверхностью, сопряженной с параллельными между собой плоскими поверхностями.

4. Шарнир по п. 3, о т л и ч аю шийся тем, что взаимосвязь параметров и геометрических форм поверхностей вилки и шара определена из уравнений

H = h = K D R = K D T = R

les 1 1 ш

- (†)

1 т и К

Б = 0,005 KD Х„ 4, De(2K + К) о 2 2

ЩS где Н вЂ” расстояние между параллель-, ными плоскими поверхностями выступов вилки; — расстояние между параллельными плоскими поверхностями канавок шара;.

Dö — диаметр наружных сферических

- поверхностей шара;

R — расстояние от внутренней

1 вогнутой тороидальной поверхности канавки шара до его центра;

--Т вЂ” наибольшее расстояние от периферии выступа вилки до центра их наружных сферических поверхностей;

R — расстояние от внутренней

1 цилиндрической поверхности выступов вилки до центра их наружных сферических поверхностей;

Х вЂ” расстояние от центра внутрен1 них цилиндрических поверхностей, сопрягающих выступы вилки с цапфой, от центра наружных сферических поверхностей вилки;

Во — радиус поверхностей, сопрягающих выступы вилки с. цапфой;

С вЂ” наименьшее расстояние между соседними тороидальными поверхностями канавок шара;

К = 0,30...0,38, К„ = 0,18...0,24.

5. Шарнир по.п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что внутренние и боковые поверхности выступов вилки выполнены с внутренней цилиндрической поверхностью, ось которой проходит через центр наружных сферических поверхностей выступов вилки и

1408127 расположена перпендикулярно оси вилки, соединенной с обеих сторон с внутренними выпуклыми тороидальными поверхностями, каждая из которых плав-5 но сопряжена с вогнутой. сферической поверхностью, диаметр которой выполнен равным диаметру шара, а центр ее расположен на наружной сферической поверхнбсти выступов, при зтом за 10 мидельной плоскостью упомянутая внутренняя цилиндрическая поверхность плавно сопряжена с двумя плоскими параллельными друг другу поверхностями, ширина которых равна ширине внут-15 ренней цилиндрической поверхности, сопряженных с обеих сторон с выпуклыми цилиндрическими поверхностями, радиус которых выполнен равным радиусу тороидальных поверхностей, плавно 20 сопряженными с внутренними цилиндрическими поверхностями, радиус которых равен радиусу сферических поверхностей, а внутренние и боковые поверх. ности канавки шара выполнены с внут- 25 ренней вогнутой тороидальной поверхностью, плавно сопряженной с обеих сторон выпуклыми наружными сферическими. поверхностями.

6. Шарнир по п. 5, о т л и ч аю шийся тем, что угол наклона

2 ш ю

cos e(из уравнений S = D sind1 в, а, в.tea(; Г

Ц = 422- — tga(— 2r, Du<

Эц= $; где S хорда меридианальных канавок; угол профиля канавки, радиусы тороидальных поверхностей;. диаметр, на котором расположены центры радиусов тороидальных поверхностей; номинальная ширина вилки; а, диаметр цапфы; наименьшее расстояние между соседними тороидальными поверхностями.

Q торцовых поверхностей выступов вилки равен сумме угла профиля канавки и угла максимального наклона одной из вилок.

7. Шарнир по пп. 5 и 6, о т л ич а ю шийся тем, что взаимосвязь параметров и геометрических форм поверхностей вилки и шара определено

°, !

408127

1408127

1408127

1408! 27

I,E а

}408}27

Составитель Т. Хромова

Техред Л.Олийнык Корректор N. Васильева

Радактор А. Шандор

Заказ 3287/36

Тираж 757 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, }K-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4