SU1145936A3

SU1145936A3 - Карданный шарнир

Info

Publication number: SU1145936A3
Application number: SU823445627A
Authority: SU
Inventors: Александр Орэн Мишель
Original assignee: Гланзер Списер (Фирма)
Priority date: 1981-06-01
Filing date: 1982-05-31
Publication date: 1985-03-15
Also published as: GB2101271B; GB2101271A; ES265495Y; DE3211612A1; IT1156351B; JPS58630A; ES265495U; FR2506875A1; IT8267702A0; FR2506875B1; DE3211612C2

Abstract

1. КАРДАННЫЙ ШАРНИР, содержащий крестовину с цапфами, имеющими рабочие поверхности, две вилки с закрепленными в их проушинах стаканами с рабочими поверхност ми и элементы качени , установленные с возможностью линейного соприкосновений с упом нутыми рабочими по верхност ми , о т л и ч а ю щ и и с тем, что, с целью повышени срока службы путем устранени перегрузок участков рабочих поверхностей контактиРУЮ1ЦИХ с концами элементов качени , и концов элементов качени , вызванных упругими деформаци ми крестовины к вилок, а также с целью снижени трудоемкости изготовлени путем снижени класса точности обработки рабочих поверхностей и точности регулировани звеньев, одна из рабочих поверхностей каждой пары звеньев, образованной цапфой и стаканом, выполнена сферической, друга - тороидальной , элементы качени вьтолнены в виде роликов с выпуклой im вогнутой образующей, радиус которой равен радиусу сферы и радиусу образующей тороидальной поверхности, расположенных с наклоном к оси цапфы, а стаканы, расположенные один напротив другого, соединены ст жным стержнем . 2.Шарнир по п. 1, о т л и ч аю щ и и с TeMj что угол наклона осей роликов относительно соответствующих осей цапф составл ет , 3.Шарнир по п. 1 . о т л и ч Sю щ и и с тем, что ст жной стержень выполнен с опорной поверхностью на одном из концов и резьбовой поверхностью на другом. 4.Шарнир по пп. 1 и 3, о т л ичающийс тем, что ст жные стержни установлены внутри крестови (Л ны и расположены эксцентрично относительно осей цапф в двух параллельс: ных плоскост х с зазором друг относительно друга. 1 5. Шарнир по пп. 1 и 3, о т л ичающийс тем, что ст жные j стержни размещены вне крестовины. 6.Шарнир по п. 1, отлича4 01 ю щ и и с тем, что он снабжен крышками, кажда из которых установСО лена в выполненном на дне соответстсо вующего стакана сквозном отвёрс тии. Од 7.Шарнир по п. 1, о т ли ч аю щи и с тем, что крестовина выполнена полой с внутренними рабочими поверхност ми. 8.Шарнир по п. 7, отличающийс тем, что он снабжен пересекающимис поперечинами, на концах которых закреплены- стаканы. 9.Шарнир по пп. 7 и 8, о т л ичающийс тем, что одна из поперечин вьшолнена с центральным отверстием с увеличивающимс диамет

Description

ром в направлени х к периферии, внутри которого с зазором размещена друга поперечина,

10,Шарнир по пп, 7-9, о т л ич ающий с тем, что кажда прозтпина вилки снабжена чашкой, охватывающей с зазором соответствующую цапфу полой крестовины,

11.Шарнир по п, 7, о т л и ч аю щ и и с тем, что крестовина вьтолнена составной из четырех вкладьшей , установленных с возможностью

взаимодействи друг с другом посредством наклонных боковых поверхностей и с.возможностью взаимодействи с кольцевым кожухом посредством других боковых поверхностей,

12. Шарнир по п. 11, от ли ч аю щ и и с тем, что он снабжен двум сильфонами, один конец каждого из которых закреплен на валу вилки , а .другой установлен между кольцевым кожухом и составной крестовиной .

л Изобретение относитс к машиностроению , в частности дл соединени валов, расположенных под некоторым измен ющимс углом друг, к другу,

Известен карданньй шарнир, содержащий крестовину с цапфами, имеющими рабочие поверхности в виде беговых дорожек, две вилки с закрепленными в их проушинах .стаканами с рабочими поверхност ми в виде беговых дорожек и элементы -качени в ввде игл, установленные с возможностью линейного соприкосновени с упом нутыми рабочими поверхност ми t1J«

Однако при нагружении карданного шарнира крут щим моментом возникающие , упругие деформации lpoyшин вилок и крестовины вызывают перекос игл относительно рабочих поверхностей цапф и стаканов, что приводит к значительньм перегрузкам концов игл и частей беговых дорожек, соприкасающихс с концами игл, что, в свою очередь, приводит к их преждевременному разрушению; неизбежное взаимодействие концов игл с дном стакана приводит к перегрузкам концов игл и их перекосу относительно рабочих поверхностей, что также снижает долговечность шарнира; поскольку игольчатые подшипники не передаю осевых нагрузок, осевое взаимодействие цапф и стаканов обеспечиваетс за счет непосредственного крнтакта между некоторыми их поверхност ми, что приводит к повышению температуры шарнира из-за трени скольжени между поверхност ми цапф и стаканов к возникновению цилиндрических усилий при передаче крут щего момента между валами, расположенными под некоторым углом друг к другу, вызывающих шум, к необходимости обеспечени высокой точности исполнени поверхностей цапф, игл и стаканов и селективной сборки, к необходимости обеспечени жестких требований соосности, параллельности, перпендикул рности , пересечени и прочих.

Цель изобретени - повьшение срока службы шарнира путем устранени перегрузок участков рабочих поверхностей , контактирующих с концами элементов качени , и концов элементов качени путем устранени соприкосновени поверхностей цапф крестовины с поверхност ми стакана, а также снижение трудоемкости изготовлени путем снижени класса точности обработки рабочих поверхностей и упрощени сборки и регулировки.

Поставленна цель достигаетс тем, что в карданном шарнире, содержащем крестовину с цапфами, имеющими рабочие поверхности, две вилки с закрепленными в их проушинах стаканами с рабочими поверхност ми и элементы качени , установленные с возможностыо лине1Йного соприкосновени с упом нутыми рабочими поверхност ми , одна из рабочих поверхностей каждой пары звеньев, образованной цапфсй и стаканом, выполнена сферической , друга - тороидальной, элементы качени выполнены в виде роликов с выпуклой или вогнутой образующей , радиус которой равен радиусу сферы и радиусу образующей тороидаль3 ной поверхности, расположенных с на клоном к оси цапфы, а стаканы, расп ложенные один напротив другого, соединены ст жным стержнем. Угол наклона осей роликов относи тельно соответствующих осей цапф мо жет составл ть 5-20, Ст жной стержень может быть вьто нен с опорной поверхностью на одно 13 концов ирезьбовой поверхностью на другом., Ст жные стержни установлены внутри крестовины и расположены эксцентрично относительно осей цапф в двух параллельных плоскост х с за зором друг относительно друга. Ст жные стержни размещены вне крестовины. Шарнир снабжен крьшшами, кажда из которых установлена в выполненном на дне соответствукицего стакана сквозном отверстии. Крестовина вьшолнена полой с внутренними рабочими поверхност ми. Шарнир снабжен пересекающимис поперечинами, на концах которьк закреплены стаканы. Одна из поперечин вьшолнена с центральным отверстием с увеличивающимс диаметром в направлени х к периферии, внутри которого с зазором размещена друга поперечина. Кажда проушина вилки снабжена чашкой, охватывающей с зазором соответствующую цапфу крестовины, « Крестовина выполнена составной из четырех вкладышей, установленных с возможностью взаимодействи друг с другом посредством наклонных боковых поверхностей и с возможностью взаимодействи с кольцевым кожухом посредством цилиндрических поверхностей и других боковых поверхностей Шарнир снабжен двум сильфонами, один конец каждого из которых закреп лен на валу вилки, а другой установлен между кольцевым кожухом и состав ной крестовиной. На фиг, 1 изображен карданный шарнир, разрез; на фиг, 2 - сечение А-А на фиг, 1; на фиг, 3 - вариант с 1единени цапфы крестовины со стака ом вилки, р азрез; на фиг. 4 - вариант исполнени карданного шарнира с полой крестовиной, разрез; на фиг, 5 - сечение Б-Б на фиг, 6 (вари ант соединени полой крестовины с вилкой); на фиг. 6 - сечение В-В на фиг, 5 (вариант соединени полой 364 крестовины с вилкой); на фиг. 7 вкладьш полой составной крестовины, вид; на фиг, 8 и 9 - вариант соедил нени цапфы крестовины со стаканом вилки, разрез; на фиг, 10 - вариант соединени полой крестовины с вилкой , разрез; на фиг. 11 - карданный шарнир с вариантом размещени ст жных стержней, разрез. Карданньй шарнир (фиг, 1-2) содержит крестовину 1 с двум парами соосных цапф 2, рабоча поверхность 3 каждой из которых установлена с возможностью линейного контактировани с телами качени , вьтолненными в виде роликов 4. Рабоча поверхность 3 цапф 2 выполнена наружной, , сферической . Оси Х-Х роликов 4 размещены под углом d к оси У-У соосных цапф, который може измен тьс в диапазоне 5-20, и пересекаютс в одной точке, расположенной на оси У-У, в направлении от центра крестовины. Образующа ролика 4 выполнена криволинейной, вогнутой. Ролики 4 охвачены рабочей поверхностью 5,, вьшолненной выпуклой, внут ренней, -тороидальной, стакана 6. Радиус образунщей ролика 4 выполнен равным радиусу рабочей поверхности 3 и равньм радиусу, образующей рабочей поверхности 5. Стаканы 6, расположенные ОД1Ш. напротив другого, закреплены в проушинах вилок (не показаны) и соединены ст жным стержнем 7j выполненным с, опорной поверхностью 8 на одном из концов и резьбовой поверхностыо 9 на другом, и гайкой tO. Ст жные стержни 7 расположены эксцентрично относительно оси цапф, внутри осевых отверстий 11 крестови ны 1, Между поверхностью 2 и поверхностью стакана 6 установлен кольцевой уплотнительный манжет 12. Карданный шарнир (фиг. 3) содержит крестовину 13с цапфами 2, рабача поверхность 3 каждой из которых установлена с возможностью взаимодействи с роликами 4, которыр, в свою очередь, установлены с врзмозкностью взаимодействи с рабочей поверхностью 5 стакана 14, в толнённого с осевым отверстием 15, в котором установлена крьшша 16, Между цапфой 2 и стаканом 14 установлен кольцевой уплотнительный манжет 12, Оси Х-Х роликов 4 пересекаютс в одной точке, расположенной на оси У-У, в направлении к центру крестовины . Карданный шарнир (фиг, 8 и 9) содержит | естовину (1, 13) с цапфами 2, рабоча поверхность 17 каждой из которых установлена с возможность взаимодействи с телами качени , выполненными в виде роликов 18, установленных с возможностью взаимодействи с рабочей поверхностью 19 стакана (6, 14), Образующа ролика 18 выполнена криволинейной, вьшуклой, Рабоча поверхность 17 вьтолнена наружной, вогнутой, тороидальной, Рабоча поверхность 19 выполнена внутренней, вогнутой, сферической. Радиус образующей ролика. 18 раве |радиусу сферической поверхности 19 равен радиусу образующей тороидальной поверхности 17, Шарнир снабжен сепаратрром 20 и уплотнительными манжетами 12, Оси Х-Х роликов 18 пересекаютс в одной точке, расположенной на оси У-У, в направлении от.центра крестовины (в варианте исполнени по фиг, 8) и в направлении к центру крестовины (в варианте исполнени по фиг, 9), Карданный шарнир (фиг, 4) содержит полую крестовину 21 с рабочими поверхност ми 22, установленными с возможностью взаимодействи с роликами 4, установленными, в свою очередь , с возможностью взаимодействи с рабочими поверхност ми 23 стаканов 24, вьтолненных в виде кольца. Рабоча поверхность 22 выполнена внутренней, выпуклой, тороидальной. Рабоча поверхность 23 выполнена наружной, выпуклой, сферической. Одна пара соосных стаканов 24 соединена с проушинами 25 одной из вилок через чашки 26, а между собой через поперечину 27.посредством бол та 28 и гайки 29, Другие стаканы 24 соединены с проушинами 25 вилок через чашки 26, а между собой - через поперечину 30 болтами 31, Поперечины 27 и 30 вьшолнены пересекающимис в центре крест.овины, причем поперечина 30 выполнена со сквозным отверстием 32, расшир ющимс от центральной части к периферии в обоих направлени х. Между внутренней поверхностью чашки 26 и наружной поверхностью цапфы крестовины 21 установлен кольцеобразный уплотнительный манжет 33, Карданный шарнир (фиг, 10) содержит крестовину 21 с рабочими поверхност ми 34, установленными с возможностью взаимодействи с телами качени в виде роликов 18, установленных с возможностью взаимодействи с рабочими поверхност ми 35 стаканов 24, Рабоча поверхность 34 выполнена внутренней, вогнутой, сферической. Рабоча поверхность 35 выполнена наружной, вогнутой, тороидальной. Одна пара соосных стаканов 24 соединена с проушинами 25 одной из вилок через чашки 26, а между собой- через поперечину 27 посредством болта 28 и гайки 29, Другие стаканы 24 соединены с проушинами 25 вилок через чашки 26, а между собой - через поперечину 30 болтами 31, Между чашкой и крестовиной установлен манжет 33, Ролики 18 установлены в сепараторе 20, Карданньш шарнир (фиг, 5-7) содержит составную полую крестовину 36, выполненную из четырех вкладьшгей 37, каждый из которых выполнен с рабоче | поверхностью 22, установленной с возможностью взаимодействи с роликами 4, которые, в свою очередь, установлены с возможностью взаимодействи с рабочей поверхностью 23 шейки 38 вилки 39, Вкладьш1и 37 выполнены с наклонными боковыйи поверхност ми 40, предназначенными дл взаимодействи друг с другом, другими боковыми поверхност ми 41, параллельными между собой , установленными с возможностью взаимодействи с кольцевым кожухом 42 и цилиндрическими поверхност ми 43, Кроме того, карданньй шарнир снабжен двум сильфонами 44, один из концов каждого из которых закреплен на валу вилки 39, а другой установлен между кольцевым кожухом 42 и составной крестовиной 36, Карданный шарнир (фиг, 11) содержит крестовину 13, ролики 4, рабочие поверхности 5, выполненные в проушинах 45 вилки 46, крышки 16 и ст жные стержни 47, расположенные вне крестовины.

Сборку.шарнира (фиг. 1) осуществл ют следующим образом.

Перед сборкой в исходном состо нии рассто ние между противолежащими стаканами 6, закрепленными в проушинах вилки, несколько большее рассто ни между стаканами в собранном виде. Одна из цапф 2 вводитс внутрь одного из стаканов 6, а затем противоположна цапфа вводитс в другой стакан.

Благодар увеличенному рассто нию между стаканами 6, ролики 4 устанавливаютс в зазор между рабочими поверхност ми одной пары сопр жени (цапфа-стакан ), а затем - в зазор между рабочими поверхност ми другой пары сопр жени . Затем устанавливаетс ст жной стержень 7 и гайка 10. Регулировка люфта или предварительного напр жени как радиального, так и осевого сопр жений 3-4-5 достигаетс посредством большего или меньшего навинчибани гайки 10.

Таким образом осуществл етс точна и надежна сборка одной вилки с крестовиной. Сборка другой вилки с крестовиной осуществл етс аналогично .

В варианте исполнени по фиг. 11 сборка и регулировка шарнира осуществл етс аналогично посредством ст жных стержней 47.

В варианте исполнени по фиг. 3 направление осей Х-Х роликов 4 инвенсированно относительно варианта исполнени по фиг. 1 с целью повышеНИЛ грузоподъемности.

Сборку шарнира (фиг. 3) осуществл ют следующим образом.

Перед установкой крьшгек 16 крестовину 13 с установленными манжетами 12 ввод т в отверстие 15 одного из стаканов 14 соответствующей цапфой 2, а затем другой соосной цапфой 2 в отверстие 15 другого стакана 14. Ролики 4 устанавливают между рабочими поверхност ми 3, 5 одной пары (цапфа стакан), затем сближают стаканы 14 за счет pyrqjrp .сжати проушин рилок и устанавливают ролики 4 между рабочими поверхност ми 3, 5 другой пары (цапфа-стакан).

После установки роликов снимают сжимающее усилие, приложенное к

проушинам вилки, дава тем самым под действием сил упругости вернутс про5апинам вилки в первоначально положение, которое обеспечивает требуемое предварительное напр жение в соединении 3-4-5. Далее устанавливают крьшпси 16, набивают смазку и устанавливают уплотнительнвк манжеты 12.

Дл точной регулировки размера между соосными стаканами могут быть установлены стержни аналогично изображенньп на фиг. 2 или фиг. 11, работающие на сжатие.

Сборку прочих вариантов исполнени шарнира осуществл ют аналогично сборке описанных вариантов.

Работа предлагаемого карданного шарнира не отличаетс от работы известного шарнира, поскольку схематически они выполнены аналогично.

В св зи с вьтолнением рабочих поверхностей цапфы и стакана сферической и тороидальной формы, с выполнением элементов качени в виде роликов с выпуклой или вогнутойкриволинейной образующей соответствующего радиуса, с установкой осей элементов качени под некоторым углом к ос м соответствующих цапф, а также с соединением противолежащих стаканов посредством ст жных стержней в предлагаемом карданном шарнире устранены недостатки, присущие известному шарниру.

Благодар предлагаемому вьтолнению шарнира достигнуто повьшгение его прока службы и снижение трудоемкости изготовлени , в частности упругие деформации проушин вилок и крестовины не ухудшают распределени давлени по лини м соприкосновени тел качени с рабочими поверхност ми цапф и стаканов благодар выбору формы соприкасающихс поверхностей , чем достигаетс повышение срока службы; элементы качени своими торцовыми част ми не взаимодействуют с дном стакана благодар вы- бору формы соприкасающихс поверхностей , -что не вызывает перегрева, чем достигаетс повьш1ение срока службы, а также снижение трудоемкости изготовлени ввиду отсутстви .требовани к качеству изготовлени торцов элементов качени и дна стакана; регулирование осевых и рациональных зазоров или нат гов (напр 91145936

женнй) в сопр жени х обеспечиваетс ности исполнени ввиду конструктивnpocto . чем достигаетс снижение ной возможности регулировани осевых трудоемкости изготовлени ; вьшолне- и радиальных зазоров в сопр жени х, ние рабочих поверхностей цапф, игл чем достигаетс снижение трудоемкосИ стаканов не требует высокой точ-5 ти изготовлени

иг.г А-А

V «

fO

Фиг. 2

ФигЛ

б-б 40 L Физ.5

Фиг.7 фиг. б

У

Х Ю

17

X/ 20

Фиг. 8

/4

Фиг. 9 в S №

Фи&П 4

Claims

1. КАРДАННЫЙ ШАРНИР, содержащий крестовину е цапфами, имеющими рабочие поверхности, две вилки с закрепленными в их проушинах стаканами с рабочими поверхностями и элементы качения, установленные с возможностью линейного соприкосновения с упомянутыми рабочими поверхностями, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения срока службы путем устранения перегрузок участков рабочих поверхностей, контактирующих с концами элементов качения, и концов элементов качения, вызванных упругими деформациями крестовины и вилок, а также с целью снижения трудоемкости изготовления путем снижения класса точности обработки рабочих поверхностей и точности регулирования звеньев, одна из рабочих поверхностей каждой пары звеньев, образованной цапфой и стаканом, выполнена сферической, другая - тороидальной, элементы качения выполнены в виде роликов с выпуклой илц вогнутой образующей, радиус которой равен радиусу сферы и радиусу образующей тороидальной поверхности, рас положенных с наклоном к оси цапфы, а стаканы, расположенные один напротив другого, соединены стяжным стержнем.

2. Шарнир по п. ^отличающийся тем, что угол наклона осей роликов относительно соответствующих осей цапф составляет 5-20^,

3. Шарнир по п. ^отличающийся тем, что стяжной стержень выполнен с опорной поверхностью на одном из концов и резьбовой по верхностью на другом.

4. Шарнир по пп. 1 и 3, о т л ичающийся тем, что стяжные стержни установлены внутри крестовины и расположены эксцентрично относительно осей цапф в двух параллельных плоскостях с зазором друг относительно друга.

5. Шарнир по пп. t и 3, о т л ичающийся тем, что стяжные ₍стержни размещены вне крестовины.

6. Шарнир поп. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что он снабжен крышками, каждая из которых установлена в выполненном на дне соответст вующего стакана сквозном отверстии.

7. Шарнир поп. ^отличающийся тем, что крестовина выполнена полой с внутренними рабочими поверхностями.

8. Шарнир поп. 7, отличающийся тем, что он снабжен

1И5936 пересекающимися поперечинами, на концах которых закреплены· стаканы.

9. Шарнир по пп. 7 и 8, о т л ичающийся тем, что одна из поперечин выполнена с центральным отверстием с увеличивающимся диамет ром в направлениях к периферии, внутри которого с зазором размещена другая поперечина.

10, Шарнир по пп. 7-9, о т л ич а ю щ и й с я тем, что каждая проушина вилки снабжена чашкой, охватывающей с зазором соответствующую цапфу полой крестовины,

11. Шарнир по п, 7, о т л и ч ак> щ и й с я тем, что крестовина выполнена составной из четырех вкладышей, установленных с возможностью взаимодействия друг с другом посредством наклонных боковых поверхностей й с возможностью взаимодействия с кольцевым кожухом посредством других боковых поверхностей,

12. Шарнир поп. 11, отличающийся тем, что он снабжен двумя сильфонами, один конец каждого из которых закреплен на валу вилки, а другой установлен между кольцевым кожухом и составной крестовиной.