Карданный шарнир

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к шарнирам трансмиссий сельскохозяйственной техники. Карданный шарнир содержит две вилки, игольчатые подшипники и крестовину, на шипы которой напрессованы втулки из материала с высокой твердостью поверхности. При этом каждая втулка выполнена либо с разрезом в направлении образующей цилиндрической поверхности таким образом, что длина окружности по наружному диаметру втулки больше длины окружности по внутреннему диаметру игольчатого подшипника на величину зазора в разрезе, либо в виде витой цилиндрической пружины кручения с соприкасающимися витками. При этом втулка в виде витой цилиндрической пружины устанавливается на шип крестовины, имеющий ответную наружную поверхность. Технический результат - повышение надежности карданных шарниров. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к карданным шарнирам трансмиссий сельскохозяйственной техники.

Карданный шарнир [1] содержит игольчатые подшипники качения с наружной и внутренней обоймами, крестовину с коническими шипами и вилки, причем наружная обойма подшипника выполнена в виде массивного стакана, а внутренняя обойма - в виде втулки с цилиндрической наружной поверхностью, образующей беговую дорожку подшипника, и с коническим отверстием, поверхностью которого она сопряжена с шипом по неподвижной посадке.

Известен карданный шарнир, содержащий вилки, игольчатые подшипники и крестовину, на шипы которой напрессованы втулки из материала с высокой твердостью поверхности [2].

Существенным недостатком карданных шарниров [1] и [2] является недостаточная долговечность, обусловленная неудовлетворительными условиями смазки и возникновением радиального зазора в сопряжениях втулка - игольчатый подшипник в процессе износа их элементов в эксплуатации.

Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению по совокупности технических признаков является карданный шарнир [2].

Задача изобретения - повышение надежности карданных шарниров.

Решение поставленной задачи достигается тем, что каждая втулка выполнена с разрезом в направлении образующей цилиндрической поверхности таким образом, что длина окружности по наружному диаметру втулки больше длины окружности по внутреннему диаметру игольчатого подшипника на величину зазора в разрезе, который не превышает диаметра тела качения игольчатого подшипника. Втулка может быть выполнена в виде витой цилиндрической пружины кручения с соприкасающимися витками, устанавливаемой на шип крестовины, имеющий ответную наружную поверхность, причем упомянутая пружина выполнена из проволоки, поперечное сечение которой имеет форму круга или выпуклого многоугольника, при этом между витками витой цилиндрической пружины образуются канавки для удержания смазки. Номинальный диаметр D_ном рабочей цилиндрической поверхности втулки удовлетворяет условию D_cp<D≤D₁, где D_cp - средний диаметр пружины, a D₁ - наружный диаметр пружины, при этом площадь рабочей поверхности втулки значительно больше площади впадин между витками.

На фиг.1-3 представлены варианты выполнения втулок. На фиг.1 показаны: а - вариант выполнения разрезной втулки; б - осевой разрез сопряжения "шип крестовины - втулка - игольчатый подшипник" в сборе с разрезной втулкой. На фиг.2 представлен вариант выполнения втулки в виде витой цилиндрической пружины кручения из проволоки круглого сечения, на котором показаны средний D_cp и наружный D₁ диаметры пружины, а также номинальный диаметр D_ном рабочей цилиндрической поверхности втулки. На фиг.3 изображен вариант выполнения втулки в виде витой цилиндрической пружины кручения из проволоки, сечение которой имеет форму выпуклого многоугольника, с указанием положения характерных размеров.

Карданный шарнир содержит крестовину 1 с шипами 2, на которых установлены цилиндрические разрезные втулки 3 или втулки в виде цилиндрических пружин кручения 4, расположенные в игольчатых подшипниках 5.

При сборке сопряжения "шип крестовины - втулка - игольчатый подшипник" карданного шарнира втулки 3 или 4 устанавливают на шипы 2 крестовины 1, а игольчатые подшипники 5 устанавливают на втулки 3 или 4.

В случае применения цилиндрической разрезной втулки 3 ее внутренний диаметр больше наружного диаметра шипа 2, что приводит к образованию зазора в данном соединении. Для установки игольчатого подшипника 5 сжимают втулку 3 в радиальном направлении до соприкосновения краев разреза. В этом случае наружный диаметр втулки 3 совпадает с внутренним диаметром игольчатого подшипника 5, который устанавливают на втулку 3. После установки игольчатого подшипника 5 снимают сжимающее действие с втулки 3. Вследствие наличия сил упругости в материале втулки 3 последняя разжимается и оказывает распирающее действие на игольчатый подшипник 5.

В случае применения втулки 4, выполненной в виде витой цилиндрической пружины кручения, сборку сопряжения "шип крестовины - втулка" осуществляют с учетом ответной поверхности шипа 2, зависящей от формы сечения проволоки. Перед установкой игольчатого подшипника 5 втулку 4 закручивают. В результате наружный диаметр втулки 4 становится равным внутреннему диаметру игольчатого подшипника 5, что способствует установке последнего на втулку 4. Далее силовое воздействие с втулки 4 снимают и силы упругости материала последней оказывают распирающее действие на игольчатый подшипник 5.

При работе карданного шарнира нагрузка от ведущего вала передается на ведомый вал посредством игольчатых подшипников 5, тела качения которых перекатываются по рабочей цилиндрической поверхности втулок 3 или 4, установленных на шипах 2 крестовины 1.

Применение цилиндрической разрезной втулки и втулки, выполненной в виде витой цилиндрической пружины кручения, позволяет при сборке сопряжения "шип крестовины - втулка - игольчатый подшипник" создавать предварительное напряженное состояние упомянутых втулок, которое способствует компенсации радиального зазора в сопряжении "втулка - игольчатый подшипник", обусловленного износом элементов упомянутого сопряжения в процессе работы карданного шарнира.

Наличие смазкоудерживающей канавки в виде впадин между витками витой цилиндрической пружины кручения позволяет повысить эффективность процесса смазки элементов сопряжения "втулка - игольчатый подшипник" за счет сохранения смазки в канавках при перекатывании тел качения игольчатых подшипников по рабочей цилиндрической поверхности втулки.

Использование проволоки различной формы сечения позволяет варьировать исполнение втулки в виде витой цилиндрической пружины кручения различной жесткости в зависимости от конструктивных, технологических и эксплуатационных параметров карданного шарнира.

Следовательно, применение предлагаемого технического решения позволит повысить надежность карданных шарниров сельскохозяйственной техники.

Источники информации 1. А. с. СССР 277464, кл. F 16 D 3/33. Карданный шарнир. В.М. Щебров. 1262314/25-27. Заявлено 22.07.1968, опубл. 22.07.1970. БИ 24.

2. Какуевицкий В.А., Силкин А.С. Пути повышения долговечности карданных сочленений транспортных машин. / Вестник машиностроения. 1969, 3, с. 25...28 (рис.2, с.26).

Формула изобретения

1. Карданный шарнир, содержащий две вилки, игольчатые подшипники и крестовину, на шипы которой напрессованы втулки из материала с высокой твердостью поверхности, отличающийся тем, что каждая втулка выполнена с разрезом в направлении образующей цилиндрической поверхности таким образом, что длина окружности по наружному диаметру втулки больше длины окружности по внутреннему диаметру игольчатого подшипника на величину зазора в разрезе, который не превышает диаметра тела качения игольчатого подшипника.

2. Карданный шарнир, содержащий две вилки, игольчатые подшипники и крестовину, на шипы которой напрессованы втулки из материала с высокой твердостью поверхности, отличающийся тем, что втулка выполнена в виде витой цилиндрической пружины кручения с соприкасающимися витками, устанавливаемой на шип крестовины, имеющий ответную наружную поверхность, причем упомянутая пружина выполнена из проволоки, поперечное сечение которой имеет форму круга или выпуклого многоугольника, при этом между витками витой цилиндрической пружины образуются канавки для удержания смазки.

3. Карданный шарнир по п.2, отличающийся тем, что номинальный диаметр D_ном рабочей цилиндрической поверхности втулки удовлетворяет условию D_cp ≤ D_ном ≤ D₁, где D_cp - средний диаметр пружины, a D₁ - наружный диаметр пружины, при этом площадь рабочей поверхности втулки значительно больше площади впадин между витками.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3