RU213368U1 - Сферический резинометаллический шарнир - Google Patents
Сферический резинометаллический шарнир Download PDFInfo
- Publication number
- RU213368U1 RU213368U1 RU2022116272U RU2022116272U RU213368U1 RU 213368 U1 RU213368 U1 RU 213368U1 RU 2022116272 U RU2022116272 U RU 2022116272U RU 2022116272 U RU2022116272 U RU 2022116272U RU 213368 U1 RU213368 U1 RU 213368U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hinge
- spherical
- rubber element
- rubber
- sleeve
- Prior art date
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims abstract description 25
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004642 transportation engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 238000011068 load Methods 0.000 description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 230000003137 locomotive Effects 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- 241001606065 Aoa Species 0.000 description 2
- 229920000089 Cyclic olefin copolymer Polymers 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- 102200129688 ETFDH F16C Human genes 0.000 description 1
- 230000023298 conjugation with cellular fusion Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 230000021037 unidirectional conjugation Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Полезная модель относится к транспортному машиностроению, а именно к упругим демпфирующим устройствам рычагов управления, и может быть использована для снижения ударных и вибрационных нагрузок агрегатов и оборудования в любой области техники.
Сферический резинометаллический шарнир, содержащий внутреннюю втулку с наружной сферической поверхностью, наружную втулку с внутренними сферическими поверхностями, резиновый элемент, соединенный вулканизацией со сферическими поверхностями внутренней и наружной втулок и внутренней металлической арматурой, причем наружная и внутренняя втулки, резиновый элемент и металлическая арматура выполнены из двух частей, с плоскостью разъема, перпендикулярной оси продольного отверстия внутренней втулки, ступенчатую цилиндрическую втулку с гладкой средней частью, резьбовыми концами с одинаковыми диаметрами резьбы и отверстием с диаметром, равным или больше диаметра продольного отверстия во внутренней втулке, каждая из частей внутренней втулки имеет ступенчатую проточку со стороны, направленной к середине шарнира и состоящей из гладкой части с внутренним диаметром, равным наружному диаметру гладкой части ступенчатой цилиндрической втулки, и резьбовой части с диаметром резьбы, равным диаметру резьбы на ступенчатой цилиндрической втулке, а поверхности частей резинового элемента, обращенные друг к другу, после установки шарнира в охватывающую деталь соприкасаются друг с другом без зазора между ними.
Отличительной особенностью предлагаемого сферического резинометаллического шарнира является то, что угол между прямыми, проходящими через крайние точки вулканизации резинового элемента к наружной втулке и центром сферического шарнира, лежащими в плоскости, проходящей через продольную ось шарнира, равен углу между прямыми, проходящими через крайние точки вулканизации резинового элемента к внутренней металлической арматуре и центром сферического шарнира, лежащими в плоскости, проходящей через продольную ось шарнира, и меньше угла между прямыми, проходящими через крайние точки вулканизации резинового элемента к внутренней втулке и центром сферического шарнира, лежащими в плоскости, проходящей через продольную ось шарнира.
Предлагаемый сферический резинометаллический шарнир позволяет снизить расходы на ремонт и эксплуатацию шарнира за счет повышения срока его службы вследствие одинаковой относительной деформации резинового элемента по обе стороны внутренней металлической арматуры при нагружении шарнира, что достигается тем, что угол раскрытия резинового элемента с наружной стороны внутренней металлической арматуры меньше, чем угол раскрытия резинового элемента с внутренней стороны внутренней металлической арматуры.
Description
Полезная модель относится к транспортному машиностроению, а именно к упругим демпфирующим устройствам рычагов управления, и может быть использована для снижения ударных и вибрационных нагрузок агрегатов и оборудования в любой области техники.
Известен сферический резинометаллический шарнир, содержащий внутреннюю втулку с наружной сферической поверхностью, разрезную наружную втулку из двух колец с внутренними сферическими поверхностями, и резиновый элемент, соединенный вулканизацией со сферическими поверхностями внутренней и наружной втулок (см. Кожевников С.Н. Механизмы. Справочник. Изд. 4, перераб. и доп./ С.Н. Кожевников, Я.И. Есипенко, Я.М. Раскин - М., Машиностроение, 1976, С. 734-735, рис. 12.52).
Недостатком данного шарнира является ограниченная возможность поворота наружных втулок относительно внутренних, поскольку при этом сдвиг внутренней поверхности резинового слоя относительно наружного не должен превышать 0,10-0,15 от толщины резинового элемента для стационарной динамической деформации (см. Потураев В.Н. Резиновые и резино-металлические детали машин / В.Н. Потураев. - М., Машиностроение, 1966 - С. 140). Увеличение толщины резинового элемента ведет к снижению радиальной жесткости шарнира и к увеличению деформаций сжатия резинового элемента при приложении внешней нагрузки. Если одновременно необходимо обеспечить высокую радиальную нагрузку на шарнир и значительные углы поворота, например, в узлах подвески рельсовых экипажей, известны случаи повреждения подобных шарниров в виде выдавливания резины из шарниров (см. Корнев, A.M. Модернизация системы подвешивания ТЭД электровоза постоянного тока 2ЭС6 / A.M. Корнев, Д.В. Липунов // Эксплуатационная надежность локомотивного парка и повышение эффективности тяги поездов. - Омск: ОмГУПС, 2016. - С. 237; Алексеева М.С. Анализ работы тепловозов серии 2ТЭ25А «Витязь» на Дальневосточной железной дороге / М.С. Алексеева // Технические науки - от теории к практике: сб. ст.по матер. LVIII междунар. науч.-практ. конф. №5(53). Часть II. - Новосибирск: Си-бАК, 2016. - С. 63.).
Известен сферический резинометаллический шарнир, содержащий трехсекционное металлическое кольцо, внутренняя поверхность которого образует сферу, втулку с шаровой внешней поверхностью, пространство между сферой и шаром заполнено амортизационной резиной, привулканизо-ванной к сопрягаемым поверхностям втулки и кольца и имеющей предварительный натяг (см. Повышение надежности экипажной части тепловозов: монография / А.И. Беляев, Б.Б. Бунин, С.М. Голубятников и др. Под ред. Л.К. Добрынина. - М., Транспорт, 1984, С. 166-167, рис. 80).
Указанный шарнир имеет те же недостатки, что и рассмотренный выше, поскольку геометрия резинового слоя при разделении металлического кольца на три сегмента остается той же.
Известен способ сборки резинометаллического сферического шарнира, включающий соосную установку двух внешних колец с внутренними сферическими поверхностями, с зазором между взаимообращенными торцами, размещение внутри колец втулки с наружной сферической поверхностью, установку между втулкой и кольцами резинового элемента с осевой кольцевой выемкой на наружной поверхности, вулканизацию резинового элемента, предварительную затяжку колец до закрытия кольцевой выемки и фиксацию колец в указанном положении, форму выемки выполняют, исходя из соотношения где В - ширина выемки на расстоянии δ мм, δ - расстояние от плоскости, параллельной продольной оси шарнира и касательной к сферической поверхности колец, мм, α - угол раскрытия резинового элемента, определяемый вертикальной осью симметрии шарнира и прямой, проходящей через центр шарнира и торец внутренней поверхности кольца, град, R - радиус наружной сферической поверхности резинового элемента, мм, h - толщина резинового элемента, мм, Δр - предварительная радиальная деформация сжатия резинового элемента (см. Способ сборки сферического резинометаллического шарнира. А.С. СССР №14903807 / B.C. Коссов, А.И. Кокорев, В.А. Лысак, В.А. Пузанов, B.C. Авраменко, О.В. Измеров. Опубл. 15.07.89, бюл. №26.)
В шарнире такой конструкции долговечность повышена за счет снижения относительных растягивающих деформаций на гранях кольцевой выемки резинового слоя при затяжке, поскольку при указанной форме выемки после сборки боковые поверхности выемки соприкасаются друг с другом, что препятствует дальнейшей их деформации и появления напряжений растяжения, вызывающих рост поверхностных трещин. Указанный шарнир имеет те же недостатки, что и описанные выше.
Известно, что цилиндрические резинометаллические блоки с двуслойной резиновой втулкой имеют радиальную жесткость в несколько раз выше, чем с однослойной (см. 6. Потураев В.Н. Резиновые и резинометаллические детали машин [Текст]. - Москва: Машиностроение, 1966, С. 153, 159, рис. 105 г).
Известен сферический резинометаллический шарнир, содержащий внутреннюю втулку с наружной сферической поверхностью, наружную втулку с внутренними сферическими поверхностями, резиновый элемент, соединенный вулканизацией со сферическими поверхностями внутренней и наружной втулок и внутренней металлической арматурой, причем наружная и внутренняя втулки, резиновый элемент и металлическая арматура выполнены из двух частей, с плоскостью разъема, перпендикулярной оси продольного отверстия внутренней втулки (см. Jacques Bourgeot. Resilient swivel joint for railway car suspensions, US Patent №5031545, Jul. 16, 1991.)
Недостаток данного шарнира заключается в том, что в собранном шарнире поверхности резинового элемента, обращенные друг к другу, не соприкасаются, что приводит к возникновению напряжений растяжений на поверхностях резинового элемента и снижению долговечности при воздействии переменных нагрузок. Шарнир не может выдерживать нагрузок, направленных радиально к оси шарнира, поскольку наружная втулка упрется в диск, разделяющий части внутренней втулки. Кроме того, части внутренней втулки не центрируются друг относительно друга, что может привести к их поперечному смещению, препятствующему монтажу узла, частью которого является шарнир.
В качестве прототипа предлагаемой полезной модели выбран сферический резинометаллический шарнир, содержащий внутреннюю втулку с наружной сферической поверхностью, наружную втулку с внутренними сферическими поверхностями, резиновый элемент, соединенный вулканизацией со сферическими поверхностями внутренней и наружной втулок и внутренней металлической арматурой, причем наружная и внутренняя втулки, резиновый элемент и металлическая арматура выполнены из двух частей, с плоскостью разъема, перпендикулярной оси продольного отверстия внутренней втулки, сферический резинометаллический шарнир содержит ступенчатую цилиндрическую втулку с гладкой средней частью, резьбовыми концами с одинаковыми диаметрами резьбы и отверстием с диаметром, равным или больше диаметра продольного отверстия во внутренней втулке, каждая из частей внутренней втулки имеет ступенчатую проточку со стороны, направленной к середине шарнира и состоящей из гладкой части с внутренним диаметром, равным наружному диаметру гладкой части ступенчатой цилиндрической втулки, и резьбовой части с диаметром резьбы, равным диаметру резьбы на ступенчатой цилиндрической втулке, а поверхности частей резинового элемента, обращенные друг к другу, после установки шарнира в охватывающую деталь соприкасаются друг с другом без зазора между ними (см. Патент на полезную модель №202196, Российская Федерация, СПК F16C 11/06 (2020.08); Сферический резинометаллический шарнир. / Воробьев В.И., Воробьев Д.В., Измеров О.В., Космодамианский А.С., Капустин М.Ю., Стрекалов Н.Н., Самотканов А.В., Шевченко Д.Н., Корчагин В.О. Опубл. 05.02.2021, бюл. №4).
Недостаток прототипа заключается в том, что при радиальном нагружении шарнира относительная радиальная деформация резинового элемента между наружной втулкой и металлической арматурой и относительная радиальная деформация резинового элемента между металлической арматурой и внутренней втулкой могут быть различными, вследствие различия величин площади свободной поверхности частей резинового элемента, находящейся снаружи и внутри металлической арматуры, а также различия площадей поверхностей наружной и внутренней втулок, контактирующих с резиновым элементом. Элемент с более высокой радиальной деформацией быстрее выходит из строя в процессе эксплуатации, что приводит к сокращению срока службы шарнира. Другим недостатком прототипа является то, что в прототипе края резинового элемента контактируют с цилиндрическими частями наружной и внутренней втулок и металлической арматуры, что приводит к дополнительным деформациям сжатия при повороте шарнира относительно оси, перпендикулярной к оси втулок.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в снижении расходов на ремонт и эксплуатацию путем повышения долговечности сферического резинометаллического шарнира за счет равномерного нагружения частей резинового элемента.
Это достигается тем, что в сферическом резинометаллическом шарнире, содержащем внутреннюю втулку с наружной сферической поверхностью, наружную втулку с внутренними сферическими поверхностями, резиновый элемент, соединенный вулканизацией со сферическими поверхностями внутренней и наружной втулок и внутренней металлической арматурой, причем наружная и внутренняя втулки, резиновый элемент и металлическая арматура выполнены из двух частей, с плоскостью разъема, перпендикулярной оси продольного отверстия внутренней втулки, ступенчатую цилиндрическую втулку с гладкой средней частью, резьбовыми концами с одинаковыми диаметрами резьбы и отверстием с диаметром, равным или больше диаметра продольного отверстия во внутренней втулке, каждая из частей внутренней втулки имеет ступенчатую проточку со стороны, направленной к середине шарнира и состоящей из гладкой части с внутренним диаметром, равным наружному диаметру гладкой части ступенчатой цилиндрической втулки, и резьбовой части с диаметром резьбы, равным диаметру резьбы на ступенчатой цилиндрической втулке, а поверхности частей резинового элемента, обращенные друг к другу, после установки шарнира в охватывающую деталь соприкасаются друг с другом без зазора между ними, угол между прямыми, проходящими через крайние точки вулканизации резинового элемента к наружной втулке и центром сферического шарнира, лежащими в плоскости, проходящей через продольную ось шарнира, равен углу между прямыми, проходящими через крайние точки вулканизации резинового элемента к внутренней металлической арматуре и центром сферического шарнира, лежащими в плоскости, проходящей через продольную ось шарнира, и меньше угла между прямыми, проходящими через крайние точки вулканизации резинового элемента к внутренней втулке и центром сферического шарнира, лежащими в плоскости, проходящей через продольную ось шарнира.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1. изображен общий вид сферического резинометаллического шарнира в сборе, установленного в охватывающую деталь.
Предлагаемый сферический резинометаллический шарнир содержит внутреннюю втулку 1 с наружной сферической поверхностью, наружную втулку 2 с внутренними сферическими поверхностями, резиновый элемент 3, соединенный вулканизацией со сферическими поверхностями внутренней втулки 1, наружной втулки 2 и внутренней металлической арматурой 4, причем внутренняя втулка 1, наружная втулка 2, резиновый элемент 3 и металлическая арматура 4 выполнены из двух частей, с плоскостью разъема, перпендикулярной оси продольного отверстия внутренней втулки 1. Сферический резинометаллический шарнир содержит ступенчатую цилиндрическую втулку 5 с гладкой средней частью, резьбовыми концами с одинаковыми диаметрами резьбы и отверстием с диаметром, равным или больше диаметра продольного отверстия во внутренней втулке 1, каждая из частей внутренней втулки 1 имеет ступенчатую проточку со стороны, направленной к середине шарнира и состоящей из гладкой части с внутренним диаметром, равным наружному диаметру гладкой части ступенчатой цилиндрической втулки 5, и резьбовой части с диаметром резьбы, равным диаметру резьбы на ступенчатой цилиндрической втулке 5. Сферический резинометаллический шарнир установлен в охватывающую деталь 6, например, путем запрессовки, вследствие чего части наружной втулки 2 и металлической арматуры 4 сомкнуты, при этом поверхности частей резинового элемента 3, обращенные друг к другу, соприкасаются друг с другом без зазора между ними.
Угол AOA1 между прямыми, проходящими через крайние точки А и А1 вулканизации резинового элемента 3 к наружной втулке 2 и центром сферического шарнира О, лежащими в плоскости, проходящей через продольную ось шарнира D-D, равен углу BOB1 между прямыми, проходящими через крайние точки В и В1 вулканизации резинового элемента 3 к внутренней металлической арматуре 4 и центром сферического шарнира О, лежащими в плоскости, проходящей через продольную ось шарнира D-D, и меньше угла COC1 между прямыми, проходящими через крайние точки С и C1 вулканизации резинового элемента 3 к внутренней втулке 1 и центром сферического шарнира О, лежащими в плоскости, проходящей через продольную ось шарнира D-D (как показано на фиг. 1, угол ϕ1 меньше угла ϕ).
Величина углов AOA1 и BOB1 при заданной величине угла COC1 (углов раскрытия) определяется экспериментально, исходя из условия, что при приложении к шарниру радиальной нагрузки относительная деформация резинового элемента 3 в промежутке между внутренней втулкой 1 и внутренней металлической арматурой 4 и относительная деформация резинового элемента 3 в промежутке между наружной втулкой 2 и внутренней металлической арматурой 4 должны быть одинаковы.
Технико-экономический эффект заявленной полезной модели заключается в том, что одинаковая относительная деформация резинового элемента по обе стороны внутренней металлической арматуры при нагружении шарнира, достигнутая за счет того, что угол раскрытия резинового элемента с наружной стороны внутренней металлической арматуры меньше, чем угол раскрытия резинового элемента с внутренней стороны внутренней металлической арматуры, что ведет к повышению срока службы сферического резинометаллического шарнира и снижению расходов на ремонт и эксплуатацию шарнира.
Claims (1)
- Сферический резинометаллический шарнир, содержащий внутреннюю втулку с наружной сферической поверхностью, наружную втулку с внутренними сферическими поверхностями, резиновый элемент, соединенный вулканизацией со сферическими поверхностями внутренней и наружной втулок и внутренней металлической арматурой, причем наружная и внутренняя втулки, резиновый элемент и металлическая арматура выполнены из двух частей, с плоскостью разъема, перпендикулярной оси продольного отверстия внутренней втулки, ступенчатую цилиндрическую втулку с гладкой средней частью, резьбовыми концами с одинаковыми диаметрами резьбы и отверстием с диаметром, равным или больше диаметра продольного отверстия во внутренней втулке, каждая из частей внутренней втулки имеет ступенчатую проточку со стороны, направленной к середине шарнира и состоящей из гладкой части с внутренним диаметром, равным наружному диаметру гладкой части ступенчатой цилиндрической втулки, и резьбовой части с диаметром резьбы, равным диаметру резьбы на ступенчатой цилиндрической втулке, а поверхности частей резинового элемента, обращенные друг к другу, после установки шарнира в охватывающую деталь соприкасаются друг с другом без зазора между ними, отличающийся тем, что угол между прямыми, проходящими через крайние точки вулканизации резинового элемента к наружной втулке и центром сферического шарнира, лежащими в плоскости, проходящей через продольную ось шарнира, равен углу между прямыми, проходящими через крайние точки вулканизации резинового элемента к внутренней металлической арматуре и центром сферического шарнира, лежащими в плоскости, проходящей через продольную ось шарнира, и меньше угла между прямыми, проходящими через крайние точки вулканизации резинового элемента к внутренней втулке и центром сферического шарнира, лежащими в плоскости, проходящей через продольную ось шарнира.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU213368U1 true RU213368U1 (ru) | 2022-09-07 |
Family
ID=
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4129394A (en) * | 1976-07-05 | 1978-12-12 | Carl Hurth Maschinen- Und Zahnradfabrik | Pivot pin for joints, particularly universal joints or the like |
SU1493807A1 (ru) * | 1987-05-04 | 1989-07-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Тепловозный Институт | Способ сборки резинометаллического сферического шарнира |
US8276893B2 (en) * | 2006-09-29 | 2012-10-02 | Skf Usa Inc. | Cartridge and rod end isolator |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4129394A (en) * | 1976-07-05 | 1978-12-12 | Carl Hurth Maschinen- Und Zahnradfabrik | Pivot pin for joints, particularly universal joints or the like |
SU1493807A1 (ru) * | 1987-05-04 | 1989-07-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Тепловозный Институт | Способ сборки резинометаллического сферического шарнира |
US8276893B2 (en) * | 2006-09-29 | 2012-10-02 | Skf Usa Inc. | Cartridge and rod end isolator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2526306C2 (ru) | Узел кольцевой прокладки роликового подшипника (варианты) | |
US20130045040A1 (en) | Pin Joint Having an Elastomeric Bushing | |
US4422697A (en) | Rotary roller bearing connection with a free center | |
US5219232A (en) | Floating bushing roller bearing | |
US2244197A (en) | Bearing | |
EP3020987B1 (en) | Angular contact self-aligning toroidal rolling element bearing | |
US10112437B2 (en) | Elastic wheel for railway vehicles | |
US20090123099A1 (en) | Bearing Assembly With a Seal-Forming Bore Clip | |
US10501172B2 (en) | Aircraft landing gear assembly | |
RU213368U1 (ru) | Сферический резинометаллический шарнир | |
US20100083791A1 (en) | Crank drive | |
CN103836067A (zh) | 一种高铁用密封型调心滚子轴承及其修复方法 | |
CN203670482U (zh) | 轮毂轴承外圈 | |
US8197142B2 (en) | Bearing apparatus | |
CN104832535A (zh) | 一种滚动式关节轴承 | |
RU202196U1 (ru) | Сферический резинометаллический шарнир | |
RU199736U1 (ru) | Узел подвешивания тягового электродвигателя | |
CN203822847U (zh) | 一种高铁用密封型调心滚子轴承 | |
RU2440517C1 (ru) | Шаровой шарнир | |
RU191208U1 (ru) | Опорный подшипник | |
CN107697089B (zh) | 一种提高扭杆衬套耐磨性的方法及扭杆衬套 | |
CN104590368A (zh) | 一种弹性球座及球销接头 | |
CN109595255A (zh) | 一种滚轮 | |
RU2738872C1 (ru) | Наконечник тяги торсионного стабилизатора поперечной устойчивости кузова транспортного средства | |
CN107804336B (zh) | 提高轴箱定位节点疲劳可靠性的方法和轴箱定位节点 |