RU2431065C1 - Joint of equal angular velocities - Google Patents

Joint of equal angular velocities Download PDF

Info

Publication number
RU2431065C1
RU2431065C1 RU2010115321/11A RU2010115321A RU2431065C1 RU 2431065 C1 RU2431065 C1 RU 2431065C1 RU 2010115321/11 A RU2010115321/11 A RU 2010115321/11A RU 2010115321 A RU2010115321 A RU 2010115321A RU 2431065 C1 RU2431065 C1 RU 2431065C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
link
axis
joint
links
driven
Prior art date
Application number
RU2010115321/11A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Феликсович Черняков (UA)
Юрий Феликсович Черняков
Original Assignee
Юрий Феликсович Черняков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юрий Феликсович Черняков filed Critical Юрий Феликсович Черняков
Priority to RU2010115321/11A priority Critical patent/RU2431065C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2431065C1 publication Critical patent/RU2431065C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: cardan joint of equal angular velocities of torque consists of driving link (1) connected to first cross piece (3) by means of joint axis (7) perpendicular to rotation axis (5) of link (1), of driven link (2) connected to second cross piece (4) with joint axis (8) perpendicular to rotation axis (6) of link (2) so, that joint axes (7, 8) of links (1, 2) are positioned in same plane. Link (1) is tied with link (2); also, links (1, 2) rotate at different angular velocities. The joint imposes additional bind on cross pieces (3, 4) and also adjusts and maintains rotation of cross pieces (3, 4) around axis - bisector of angle (€) of mutual deviation from coaxiality of links (1, 2) by means of additional dynamic bind from centrifugal forces effecting cross pieces (3, 4) and binds of joint connections along axes (7, 8, 10) of all four movable links (1, 2, 3 and 4) united in a five-link spherical mechanism including cross-pieces (3, 4) each having a pair of orifices and a pair of journals. Cross pieces (3, 4) are interconnected along common axis (10) perpendicular to axis (7) of orifices of driving link (1) and to axis (8) of journals (13) of link (2). Link (2) is made T-like in form of a rod with journals (13) of joint connection with cross piece (4).
EFFECT: increased angle of mutual deviation of driving and driven links, simplification of device and reduced length of cardan joint of equal angular velocities.
2 cl, 11 dwg

Description

Изобретение относится к узлам сельскохозяйственных, транспортных и других машин.The invention relates to nodes of agricultural, transport and other machines.

Известны шарниры равных угловых скоростей, например: шариковые [1] с.46…48, рис.11.39…41; DE 2461298, 1976.06.16; кулачковые [2] с.152, 153, рис.116; сдвоенных шарниров без центрирования вилок [3] рис.51 на вкладке к с.136, (фактически это короткий карданный вал) и то же с устройством центрирования вилок для позиционирования равных (фактически для приблизительно равных) углов между ведущим (ведомым) и промежуточным валом карданного вала [1] с.45, 46, рис.11.37а).Known hinges of equal angular velocities, for example: ball [1] p. 46 ... 48, fig. 11.39 ... 41; DE 2461298, 1976.06.16; cam [2] p. 152, 153, fig. 116; double hinges without centering the forks [3] Fig. 51 on the tab to p.136, (this is actually a short cardan shaft) and the same with the centering device of the forks for positioning equal (practically for approximately equal) angles between the drive (driven) and intermediate shaft cardan shaft [1] p. 45, 46, fig. 11.37a).

Недостаток шариковых шарниров в больших контактных напряжениях даже при малых вращающих моментах. В кулачковых шарнирах вращающий момент передают через кинематические пары скольжения, которые имеют большой нагрев из-за пониженного коэффициента полезного действия [2] с.153, рис.116. Для сдвоенных шарниров без центрирования вилок, кулачковых и некоторых шариковых необходима еще и внешняя ось поворота [2] с.152, 153, рис.116, что ограничивает универсальность применения. Например, для карданного вала приема мощности прицепной сельхозмашины такие шарниры не подходят. Общий недостаток известных шарниров равных угловых скоростей также в ограниченности угла отклонения ведомого звена от ведущего звена всего на 15…40 градусов.The lack of ball joints in large contact stresses even at low torques. In cam joints, the torque is transmitted through kinematic slip pairs, which have high heating due to the reduced efficiency [2] p. 153, Fig. 116. For double hinges without centering the forks, cam and some ball, an external axis of rotation is also necessary [2] p. 152, 153, fig. 116, which limits the versatility of use. For example, such hinges are not suitable for the power shaft of a trailed agricultural machine. A common drawback of the known hinges of equal angular velocities is also the limited angle of deviation of the driven link from the driving link by only 15 ... 40 degrees.

Известен карданный шарнир равных угловых скоростей вращающего момента, содержащий ведущее звено, соединенное с первой крестовиной шарнирной осью, перпендикулярной оси вращения ведущего звена, ведомое звено, соединенное со второй крестовиной шарнирной осью, перпендикулярной оси вращения ведомого звена, так что шарнирные оси ведущего и ведомого звена расположены в одной и той же плоскости, причем ведущее звено связано с ведомым звеном с возможностью вращения ведущего и ведомого звеньев с равными угловыми скоростями, например сдвоенный шарнир [1] с.45, 46, рис.11.37 а) - прототип.Known cardan joint of equal angular velocities of torque, containing a driving link connected to the first crosspiece by a hinge axis perpendicular to the axis of rotation of the driving link, a driven link connected to the second crosspiece by a hinge axis perpendicular to the axis of rotation of the driven link, so that the hinged axes of the driving and driven link located in the same plane, and the leading link is connected to the driven link with the possibility of rotation of the driving and driven links with equal angular velocities, for example double arnir [1] p.45, 46, and ris.11.37) - prototype.

Недостаток его в ограниченном до 40 градусов угле взаимного отклонения ведущего и ведомого звеньев, в повышенной сложности (8 игольчатых подшипников и устройство центрирования крестовин).Its disadvantage is the angle of mutual deviation of the leading and driven links, limited to 40 degrees, in increased complexity (8 needle bearings and a device for centering the cross pieces).

Задачей и техническим результатом являются увеличение угла взаимного отклонения ведущего и ведомого звеньев, упрощение устройства и уменьшение длины карданного шарнира равных угловых скоростей.The objective and the technical result are to increase the angle of mutual deviation of the driving and driven units, simplifying the device and reducing the length of the universal joint of equal angular velocities.

1. Сущность изобретения - карданный шарнир равных угловых скоростей вращающего момента, содержащий ведущее звено, соединенное с первой крестовиной шарнирной осью, перпендикулярной оси вращения ведущего звена, ведомое звено, соединенное со второй крестовиной шарнирной осью, перпендикулярной оси вращения ведомого звена, так что шарнирные оси ведущего и ведомого звена расположены в одной и той же плоскости, причем ведущее звено связано с ведомым звеном с возможностью вращения ведущего и ведомого звеньев с равными угловыми скоростями, отличающийся тем, что содержит возможность на первую и вторую крестовины (3 и 4) накладывать дополнительную динамическую связь, а также выставлять и удерживать вращение крестовин (3 и 4) вокруг оси - биссектрисы (11) угла (9) взаимного отклонения от соосности ведущего и ведомого звеньев (1 и 2) посредством дополнительной динамической связи от центробежных сил, действующих на крестовины (3 и 4), и связями шарнирных соединений по осям (7, 8, 10) всего четырех подвижных звеньев (1, 2, 3 и 4), объединенных в пятизвенный сферический механизм, включающий первую и вторую крестовины (3 и 4), каждая из которых имеет пару отверстий и пару цапф, причем первая и вторая крестовины (3 и 4) взаимно соединены по общей оси (10), перпендикулярной к оси (7) отверстий ведущего звена (1) и к оси (8) цапф (13) ведомого звена (2), при этом ведомое звено (2) выполнено Т-образным в виде стержня с цапфами (13) шарнирного соединения со второй крестовиной (4).1. The invention is a cardan joint of equal angular velocities of torque containing a driving link connected to the first crosspiece by a hinge axis perpendicular to the axis of rotation of the driving link, a driven link connected to the second crosspiece by a hinge axis perpendicular to the axis of rotation of the driven link, so that the hinge axes the leading and driven links are located in the same plane, and the leading link is connected to the driven link with the possibility of rotation of the driving and driven links with equal angular speeds, different which contains the possibility of imposing an additional dynamic connection on the first and second crosses (3 and 4), as well as exposing and holding the rotation of the crosses (3 and 4) around the axis — the bisector (11) of the angle (9) of mutual deviation from the alignment of the leading and driven links (1 and 2) through additional dynamic communication from centrifugal forces acting on the cross (3 and 4), and the joints of the swivel joints along the axes (7, 8, 10) of only four movable links (1, 2, 3 and 4) united in a five-link spherical mechanism, including the first and second crosspieces (3 and 4), each of which has a pair of holes and a pair of pins, the first and second crosspieces (3 and 4) mutually connected along a common axis (10) perpendicular to the axis (7) of the holes of the driving link (1) and to axis (8) of the trunnions (13) of the driven link (2), while the driven link (2) is made T-shaped in the form of a rod with trunnions (13) of a hinged connection with the second cross (4).

2. Сущность изобретения также в том, что подшипник каждого шарнира уплотнен армированной манжетой, размещенной так, что уплотнительная кромка армированной манжеты прилегает к наружной обойме подшипника.2. The invention also lies in the fact that the bearing of each hinge is sealed with a reinforced cuff, so that the sealing edge of the reinforced cuff is adjacent to the outer race of the bearing.

Благодаря таким признакам угол отклонения от соосности больше, чем у аналога, карданный шарнир равных угловых скоростей (далее шарнир РУС) содержит меньше подшипников, чем аналог, крестовины самоцентрируются точно, расчетные вращающий момент и долговечность больше, чем таковые у шарнира Гука при одинаковых габаритах. Шарнир РУС обратим. Ведущее звено может быть ведомым и наоборот.Due to such signs, the angle of deviation from alignment is greater than that of the analogue, the universal joint of equal angular velocities (hereinafter referred to as the RUS joint) contains fewer bearings than the analogue, the crosses are self-centering precisely, the calculated torque and durability are greater than those of the Hook joint with the same dimensions. The hinge RUS is reversible. A leading link can be a slave and vice versa.

Устроен шарнир РУС, например, с такими расчетными параметрами: вращение ведущего (ведомого) звеньев равномерное, число оборотов N=1000 об/мин, долговечность 90% гарантии ресурса подшипников L=1000 часов, расчетный вращающий момент М=70 кГм при угле шарнира от 0 до 20 градусов, габариты: длина Г=280 мм, наибольший диаметр вращения Д=155 мм, следующим образом.The RUS joint has been arranged, for example, with the following calculated parameters: the rotation of the driving (driven) links is uniform, the speed is N = 1000 rpm, the durability is 90% of the bearing life guarantee L = 1000 hours, the calculated torque is M = 70 kgm with a joint angle of 0 to 20 degrees, dimensions: length G = 280 mm, the largest diameter of rotation D = 155 mm, as follows.

На фиг.1 изображен шарнир РУС в позиции взаимного отклонения от соосности осей вращения ведущего и ведомого звеньев (далее угол ∈ шарнира) на ∈=60 градусов. Пунктиром изображена позиция хвостовика вала, на который устанавливают ведущее (ведомое) звено шарнира РУС.Figure 1 shows the hinge of the RUS in the position of mutual deviation from the alignment of the axes of rotation of the driving and driven links (hereinafter the angle ∈ of the hinge) by ∈ = 60 degrees. The dotted line shows the position of the shaft end onto which the leading (driven) link of the RUS joint is mounted.

На фиг.2 изображен график величины расчетного вращающего момента в зависимости от угла шарнира РУС (верхняя сплошная линия) и карданного шарнира КШ 630 [4] с.18 (нижняя сплошная линия), при расчетной долговечности 1000 часов. Пунктирная линия - расчетный вращающий момент шарнира КШ 630 при расчетной долговечности по [4] с.36 (около 700 ч). Расчет выполнен по формуле из [4] с.36.Figure 2 shows a graph of the estimated torque depending on the angle of the hinge RUS (upper solid line) and cardan joint KSh 630 [4] p. 18 (lower solid line), with an estimated durability of 1000 hours. The dashed line is the estimated torque of the KSh 630 hinge with the estimated durability according to [4] p. 36 (about 700 hours). The calculation is performed according to the formula from [4] p.36.

На фиг.3 изображен шарнир РУС после поворота ведущего звена на 90 градусов вокруг оси вращения.Figure 3 shows the hinge RUS after rotation of the leading link 90 degrees around the axis of rotation.

На фиг.4 в уменьшенном масштабе изображен вариант шарнира РУС, у которого консоли вилки ведущего (ведомого) звена модифицированы в чашку с цилиндрической и сферической тонкой стенкой.Figure 4 on a reduced scale shows a variant of the hinge RUS, in which the consoles forks of the leading (driven) link are modified into a cup with a cylindrical and spherical thin wall.

На фиг.5 - то же, что на фиг.4, но после поворота ведущего звена на 90 градусов вокруг оси вращения.In Fig.5 - the same as in Fig.4, but after the rotation of the leading link 90 degrees around the axis of rotation.

На фиг.6 изображена первая крестовина с манжетой уплотнения, парой цапф и парой отверстий для игольчатых подшипников шарнирных соединений с сопряженными звеньями.Figure 6 shows the first cross with a seal collar, a pair of pins and a pair of holes for needle bearings of articulated joints with mating links.

На фиг.7 изображена вторая крестовина с манжетой уплотнения, парой цапф, парой отверстий для игольчатых подшипников шарнирных соединений, причем один подшипник изображен.In Fig.7 shows a second cross with a cuff seal, a pair of pins, a pair of holes for needle bearings of swivel joints, with one bearing shown.

На фиг.8 изображена обойма для игольчатого подшипника, например 941/25 ГОСТ 4060-78.In Fig.8 shows a cage for a needle bearing, for example 941/25 GOST 4060-78.

На фиг.9 изображена обойма для игольчатого подшипника, например 941/20 ГОСТ 4060-78.Figure 9 shows the cage for a needle bearing, for example 941/20 GOST 4060-78.

На фиг.10 изображено ведущее (ведомое) звено с парой отверстий для подшипников шарнирного соединения с первой крестовиной.Figure 10 shows the leading (slave) link with a pair of holes for bearings swivel with the first cross.

На фиг.11 изображено ведомое (ведущее) звено в сборе с 2-мя манжетами уплотнения и цапфами для шарнирного соединения со второй крестовиной.In Fig.11 shows a driven (leading) link assembly with 2 seal cuffs and pins for swiveling with a second cross.

Условные обозначения на фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11:Symbols in figures 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11:

1 - звено шарнира РУС, например ведущее (ведомое) звено, (далее - звено).1 - link hinge RUS, for example, the leading (slave) link, (hereinafter referred to as the link).

2 - звено шарнира РУС, например ведомое (ведущее) звено, (далее - звено),2 - link hinge RUS, for example, a driven (leading) link, (hereinafter - link),

3 - первая крестовина (далее - крестовина),3 - the first cross (hereinafter - the cross),

4 - вторая крестовина (далее - крестовина),4 - the second cross (hereinafter - the cross),

5 - ось вращения звена 1 (далее - ось),5 - axis of rotation of link 1 (hereinafter - the axis),

6 - ось вращения звена 2 (далее - ось),6 - axis of rotation of link 2 (hereinafter - the axis),

7 - ось шарнирного соединения звена 1 с крестовиной 3 (далее - ось),7 - the axis of the articulation of link 1 with the cross 3 (hereinafter - the axis),

8 - ось шарнирного соединения звена 2 с крестовиной 4 (далее - ось),8 - the axis of the articulation of link 2 with the cross 4 (hereinafter - the axis),

9 - угол взаимного отклонения от соосности оси 5 и оси 6 (далее - угол ∈),9 - the angle of mutual deviation from the alignment of the axis 5 and axis 6 (hereinafter - the angle ∈),

10 - ось шарнирного соединения крестовин 3 и 4, перпендикулярная к осям 7 и 8 (далее - ось),10 - the axis of the swivel of the crosses 3 and 4, perpendicular to the axes 7 and 8 (hereinafter - the axis),

11 - мгновенная ось вращения крестовин 3 и 4 - биссектриса угла ∈ (далее - ось),11 - instantaneous axis of rotation of the crosses 3 and 4 - bisector of angle ∈ (hereinafter - the axis),

12 - цапфа оси 7 с резьбовым отверстием для съемника при разборке шарнира РУС (далее - цапфа),12 - axle axis 7 with a threaded hole for the puller when disassembling the hinge RUS (hereinafter - the trunnion),

13 - цапфа оси 8 (далее - цапфа),13 - axle axis 8 (hereinafter - the axle),

14 - цапфа оси 10 с резьбовым отверстием для съемника при разборке шарнира РУС (далее - цапфа),14 - axle axis 10 with a threaded hole for the puller when disassembling the hinge RUS (hereinafter - the axle),

15 - обойма, предназначеная для установки в нее игольчатого подшипника шарнира по оси 7 и имеющая поясок уменьшенного диаметра для уплотнительной кромки манжеты (далее - обойма),15 - a cage intended for installation in it of a needle bearing of a hinge along axis 7 and having a belt of reduced diameter for the sealing edge of the cuff (hereinafter referred to as the cage),

16 - торцевая заглушка обоймы 15 (далее - заглушка),16 - end cap of the holder 15 (hereinafter - the plug),

17 - обойма, предназначеная для установки в нее игольчатого подшипника шарнира по оси 8 и имеющая поясок уменьшенного диаметра для уплотнительной кромки манжеты (далее - обойма),17 - a cage designed to install in it a needle bearing of the hinge along the axis 8 and having a belt of reduced diameter for the sealing edge of the cuff (hereinafter - the cage),

18 - торцевая заглушка обоймы 17 (далее - заглушка),18 - end cap of the holder 17 (hereinafter - the plug),

19 - обойма, предназначеная для установки в нее игольчатого подшипника шарнира по оси 10 и имеющая поясок уменьшенного диаметра для уплотнительной кромки манжеты (далее - обойма),19 - cage, designed to install in it a needle bearing of the hinge along the axis 10 and having a belt of reduced diameter for the sealing edge of the cuff (hereinafter - the cage),

20 - торцевая заглушка обоймы 19 (далее - заглушка).20 - end cap of the clip 19 (hereinafter - the plug).

Кольца пружинные упорные плоские внутренние концентрические, например, по ГОСТ 13941-86:Thrust spring rings internal flat concentric, for example, according to GOST 13941-86:

21 - кольцо А32.60С2А.Кд.6хр (далее - кольцо),21 - ring A32.60C2A.Kd.6hr (hereinafter - the ring),

22 - кольцо А38.60С2А.Кд.6хр (далее - кольцо),22 - ring A38.60C2A.Kd.6hr (hereinafter - the ring),

Манжеты резиновые армированные для валов, например, по ГОСТ 8752-79:Reinforced rubber cuffs for shafts, for example, according to GOST 8752-79:

23 - манжета 1.1 - 30х42 - 1/4 (далее - манжета),23 - cuff 1.1 - 30x42 - 1/4 (hereinafter - the cuff),

24 - манжета 1.1 - 36х48 - 1/2 (далее - манжета).24 - cuff 1.1 - 36x48 - 1/2 (hereinafter - the cuff).

Подшипники роликовые игольчатые с одним наружным штампованным кольцом, например, по ГОСТ 4060-78:Needle roller bearings with one outer stamped ring, for example, according to GOST 4060-78:

25 - подшипник 941/20 на оси 7 (далее - подшипник); между серединами подшипников размер В=12,90 см,25 - bearing 941/20 on axis 7 (hereinafter referred to as the bearing); between the middle of the bearings size B = 12.90 cm,

26 - подшипник 943/25 на оси 8 (далее - подшипник); между серединами подшипников размер В=5,32 см,26 - bearing 943/25 on axis 8 (hereinafter referred to as the bearing); between the middle of the bearings size B = 5.32 cm,

27 - подшипник 942/25 на оси 10 (далее - подшипник); между серединами подшипников размер В=10,10 см.27 - bearing 942/25 on the axis 10 (hereinafter referred to as the bearing); between the middle of the bearings, size B = 10.10 cm.

Конструктивно шарнир РУС представляет такую модификацию прототипа [1], с.45, 46, рис.11.37 а) (то есть короткого карданного вала), что его длина между полюсами шарниров равна нулю, а крестовины 3 и 4 шарниров соединены между собой непосредственно общей шарнирной осью 10. Поэтому шарнир РУС является пятизвенным сферическим механизмом, содержит на одно подвижное звено и на одну кинематическую пару пятого класса меньше, чем карданный вал с шарнирами Гука, и еще на одну кинематическую пару второго класса меньше по сравнению с прототипом [1], с.46, рис.11.37 а). Одно звено, например ведущее (ведомое) звено 1, выполнено в виде вилки шарнира Гука для подшипников 25 с обоймой 15 и заглушкой 16 шарнирного соединения с крестовиной 3 по оси 7 (фиг.1, 9 и 10). В другом варианте консоли вилки этого звена модифицированы в чашку со сферической и цилиндрической тонкой стенкой, утолщенной вокруг отверстий для подшипников 25 с обоймой 15 и заглушкой 16 шарнирного соединения с крестовиной 3 по оси 7 (фиг.4, 5 и 9). Другое звено, например ведомое (ведущее) звено 2, выполнено Т-образным в виде стержня с цапфами (фиг.1, 3, 4, 5, 8 и 11) для подшипников 26 с обоймой 17 и заглушкой 18 шарнирного соединения с крестовиной 4 по оси 8. К этому стерженю приварена ступица для соединения с валом. Стержень между цапфами и ступицей имеет прямоугольное равнопрочное вдоль своей длины сечение переменной ширины и толщины (фиг.11). В приведенном примере шарнира РУС на вращающий момент 70 кГм размеры прямоугольного сечения стержня звена 2 рассчитаны по формуле (34.6) и табл.1.6 [5], с.208, как для карданного вала приема мощности сельскохозяйственной машины. Такой карданный вал собран из двух шарниров РУС и промежуточного вала так, что промежуточный (в том числе и телескопический) вал расположен между шарнирами РУС и приварен к стержням Т-образных звеньев 2 вместо ступиц. При этом максимальный приведенный момент определен по 3-й гипотезе прочности [6], с.142, для равномерного вращения (коэффициент динамичности К=1) звеньев 2 и 1. Материал стержня звена 2 и цапф 13 оси 8 Сталь 20ХНГР, термообработка: закалка - отпуск в масле, твердость HRC 50, допускаемое напряжение кручения 3800 кГ/см [7], с.91, цапфы цементированы. Сталь 20ХНГР пементуемая [8], с.64, табл.78 и свариваемая [8], с.68, табл.88.Structurally, the hinge RUS represents such a modification of the prototype [1], p.45, 46, Fig. 11.37 a) (that is, a short driveshaft) that its length between the poles of the hinges is zero, and the crosses 3 and 4 of the hinges are connected directly to each other the hinge axis 10. Therefore, the hinge RUS is a five-link spherical mechanism, contains one movable link and one kinematic pair of the fifth class less than the driveshaft with Hook joints, and one more kinematic pair of the second class less than the prototype [1], p. 46, fig. 11.37 a). One link, for example, the leading (driven) link 1, is made in the form of a Hook hinge fork for bearings 25 with a cage 15 and a plug 16 of a swivel joint with the spider 3 along axis 7 (Figs. 1, 9 and 10). In another embodiment of the console, the forks of this link are modified into a cup with a spherical and cylindrical thin wall thickened around the holes for bearings 25 with a cage 15 and a plug 16 of the swivel joint with the spider 3 along axis 7 (Figs. 4, 5 and 9). Another link, for example, the driven (leading) link 2, is made T-shaped in the form of a rod with pins (Figs. 1, 3, 4, 5, 8, and 11) for bearings 26 with a cage 17 and a plug 18 of a swivel joint with a cross 4 according to axis 8. A hub is welded to this rod to connect to the shaft. The rod between the trunnions and the hub has a rectangular section of variable width and thickness that is equally strong along its length (Fig. 11). In the given example of the RUS hinge for a torque of 70 kgm, the dimensions of the rectangular section of the link rod 2 are calculated according to the formula (34.6) and Table 1.6 [5], p.208, as for a driveshaft for receiving power of an agricultural machine. Such a cardan shaft is assembled from two hinges of the RUS and the intermediate shaft so that the intermediate (including telescopic) shaft is located between the hinges of the RUS and is welded to the rods of the T-shaped links 2 instead of the hubs. In this case, the maximum reduced moment was determined by the 3rd hypothesis of strength [6], p.142, for uniform rotation (dynamic coefficient K = 1) of links 2 and 1. Material of link bar 2 and pins 13 of axis 8 Steel 20XHGR, heat treatment: hardening - tempering in oil, hardness HRC 50, permissible torsion stress 3800 kg / cm [7], p. 91, trunnions cemented. Peeling steel 20KhNGR [8], p.64, table 78 and welded [8], p.68, table 88.

Посадочные диаметры для манжет 23 и 24 имеют кольцевую канавку в виде прямоугольного треугольника по ГОСТ 8752-79, с.30, черт.3. Манжеты устанавливают перед установкой цапф 12, 13, 14.Landing diameters for cuffs 23 and 24 have an annular groove in the form of a right triangle in accordance with GOST 8752-79, p.30, Fig. 3. The cuffs are installed before installing the pins 12, 13, 14.

Цапфы 12 устанавливают в отверстия крестовины 3 по оси 7 через отверстия в звене 1. Цапфы 13 устанавливают в отверстие звена 2 по оси 8 через отверстия в крестовине 4. Цапфы 14 устанавливают в отверстия крестовины 4 по оси 10 через отверстия в крестовине 3. Установку цапф 12, 13 и 14 выполняют гидрозапрессовкой по посадке с гарантированным натягом, рассчитанным аналогично бесшпоночному соединению с валом по [9], с.432…434.The pins 12 are installed in the holes of the crosspiece 3 along the axis 7 through the holes in the link 1. The pins 13 are installed in the hole of the link 2 along the axis 8 through the holes in the crosspiece 4. The pins 14 are installed in the holes of the crosspiece 4 along the axis 10 through the holes in the crosspiece 3. Installation of pins 12, 13 and 14 are hydraulically pressed to fit with a guaranteed interference fit, calculated similarly to the keyless connection to the shaft according to [9], pp. 423 ... 434.

Обойму 15 с подшипником 25 устанавливают в отверстия звена 1 по оси 7, закрывают заглушкой 16 и фиксируют кольцом 21. Обойму 19 с подшипником 27 устанавливают в отверстия крестовины 3 по оси 10, закрывают заглушкой 20 и фиксируют кольцом 22. Прилегающие к кольцам 21 и 22 зазоры покрывают герметиком, например УТ-34 [10], с.291.A cage 15 with a bearing 25 is installed in the holes of the link 1 along the axis 7, closed with a plug 16 and fixed with a ring 21. A cage 19 with a bearing 27 is installed in the holes of a crosspiece 3 with an axis 10, closed with a plug 20 and fixed with a ring 22. Adjoining to the rings 21 and 22 the gaps are covered with sealant, for example, UT-34 [10], p.291.

К обойме 17 припаивают заглушку 18, вставляют подшипник 26 и устанавливают гидрозапрессовкой в отверстия крестовины 4 по оси 8 с гарантированным натягом, рассчитанным аналогично бесшпоночному соединению с валом по [9], с.432…434.The plug 18 is soldered to the cage 17, the bearing 26 is inserted and installed by hydraulic pressing into the holes of the crosspiece 4 along axis 8 with a guaranteed tightness, calculated similarly to the keyless connection to the shaft according to [9], p. 423 ... 434.

В серийном производстве кольцо игольчатого подшипника и обоймы выполняют одной деталью.In mass production, the needle bearing ring and cage are made with one piece.

Работа. Степень подвижности шарнира РУС - сферического механизма, определяется формулой (3.5) Чебышева-Артоболевского [11], с.76, и дополнительной связью его звеньев геометрической зависимостью (11.8) [11], с.251, которая становится неопределенной для угла ∈=0, а также в двух точках по окружности через каждые 180 градусов вращения звена 1 (2).Work. The degree of mobility of the hinge of the RUS - spherical mechanism is determined by the formula (3.5) of Chebyshev-Artobolevsky [11], p.76, and the additional connection of its links with the geometric dependence (11.8) [11], p.251, which becomes undefined for an angle ∈ = 0 , as well as at two points around the circle every 180 degrees of rotation of link 1 (2).

Однако при угле ∈=0 центробежной силой выставляют и удерживают крестовины 3 и 4 так, что их оси 7, 8 и 10 вращают в плоскости, перпендикулярной совпадающим между собой осям 5 и 6, если даже до начала вращения крестовины 3 и 4 находились в другой позиции. То есть вращением шарнира РУС при угле ∈=0 на звенья 3 и 4 накладывают дополнительно динамическую связь. Поэтому все звенья шарнира РУС имеют всего одну степень подвижности и при угле ∈=0.However, at an angle ∈ = 0, crosses 3 and 4 are exposed and held by centrifugal force so that their axes 7, 8 and 10 rotate in a plane perpendicular to the axes 5 and 6 coinciding, even if the crosses 3 and 4 were in another before rotation position. That is, by rotating the hinge RUS at an angle ∈ = 0, links 3 and 4 impose an additional dynamic connection. Therefore, all links of the RUS hinge have only one degree of mobility even at an angle ∈ = 0.

Если угол С не равен нулю, то в двух точках по окружности вращения зависимостью (11.8) дополнительная связь не наложена. Однако в такой точке равнодействующим вектором центробежных сил вращения вокруг осей 5 и 6 ось 10 крестовин 3 и 4 удерживают по биссектрисе угла между осями 5 и 6 и вращают в это мгновение вокруг оси 11 - биссектрисе угла ∈ (фиг.3). Эта ось делит угол ∈ на две точно равные части, так как составляющие векторы равны по модулю и симметричны относительно равнодействующего вектора. То есть вращением шарнира РУС на звенья 3 и 4 накладывают дополнительно динамическую связь, которой удерживают крестовины 3 и 4 в однозначной позиции при прохождении ими упомянутых точек. Поэтому все звенья шарнира РУС имеют всего одну степень подвижности и в упомянутых точках, если даже перед началом вращения крестовины 3 и 4 находились в другой позиции.If the angle C is not equal to zero, then at two points along the circumference of rotation by the dependence (11.8) an additional connection is not imposed. However, at such a point, the resultant vector of centrifugal rotation forces around the axes 5 and 6, the axis 10 of the joints 3 and 4 are held along the bisector of the angle between the axes 5 and 6 and rotate around this axis 11 - the bisector of the angle ∈ (Fig. 3). This axis divides the angle ∈ into two exactly equal parts, since the component vectors are equal in magnitude and symmetric with respect to the resultant vector. That is, by rotating the hinge RUS on links 3 and 4 impose an additional dynamic connection, which keep the crosses 3 and 4 in an unambiguous position when they pass the mentioned points. Therefore, all links of the RUS hinge have only one degree of mobility at the points mentioned, even if before the start of rotation of the cross 3 and 4 were in a different position.

Значит, ведущее и ведомое звенья шарнира РУС вращают так же, как такие же звенья карданного вала с шарнирами Гука, лежащими в одной плоскости соосными вилками, при равных углах шарниров.This means that the leading and driven links of the RUS hinge are rotated in the same way as the same links of the driveshaft with Hook hinges lying in the same plane with coaxial forks, with equal hinge angles.

Карданным валом, состоящим из двух шарниров РУС и промежуточного вала, ведомый и промежуточный валы вращают синхронно с ведущим валом при любых возможных углах между этими валами и суммарном угле 2∈ до 120 градусов и более между ведущим и ведомым валами, а также при любом угле между крайними звеньями шарниров РУС карданного вала.The driveshaft, consisting of two hinges RUS and the intermediate shaft, the driven and intermediate shafts rotate synchronously with the drive shaft at any possible angles between these shafts and a total angle of 2∈ to 120 degrees or more between the drive and driven shafts, as well as at any angle between the extreme links of the hinges RUS propeller shaft.

Итак, шарнир равных угловых скоростей по изобретению (шарнир РУС) имеет максимальный угол отклонения от соосности (угол шарнира) больший, чем у аналогов, содержит меньше подшипников, чем прототип, расчетные вращающий момент и долговечность больше, чем таковые у шарнира Гука при одинаковых габаритах. Шарнир РУС обратим - ведущее звено может быть ведомым и наоборот.So, the constant-velocity joint according to the invention (RUS joint) has a maximum angle of deviation from alignment (joint angle) greater than that of analogues, contains fewer bearings than the prototype, the calculated torque and durability are greater than those of the Hook joint with the same dimensions . The hinge RUS is reversible - the leading link can be a slave and vice versa.

Возможно применение также такого шарнира равных угловых скоростей в составе карданного вала для условий, при которых карданные валы с шарнирами Гука не предназначены.It is also possible to use such a joint of equal angular velocities as part of the propeller shaft for conditions under which propeller shafts with Hook joints are not intended.

Список литературы:Bibliography:

1. B.C.Поляков и др. Справочник по муфтам. 2-е изд., испр. и доп. - Л.: Машиностроение, 1979, 344 с.1. B.C. Polyakov et al. Handbook of couplings. 2nd ed., Rev. and add. - L .: Mechanical Engineering, 1979, 344 p.

2. Автомобиль: Основы конструкции: Учебник для вузов по специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство» / Н.Н.Вишняков и др. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986, - 304 с.2. Automobile: Design fundamentals: A textbook for high schools with a degree in Automobiles and Automotive Economy / NN Vishnyakov et al. - 2nd ed., Rev. and add. - M.: Mechanical Engineering, 1986, - 304 p.

3. Тракторы Т-40 и Т40А. Инструкция по уходу и эксплуатации. Под ред. Б.Е.Архангельского, 1968, 226 с.3. Tractors T-40 and T40A. Instructions for care and maintenance. Ed. B.E. Arkhangelsky, 1968, 226 p.

4. Шарниры карданные для сельскохозяйственных машин. РТМ-А23.2.051-83. М.: ВИСХОМ, 36 с.4. Cardan joints for agricultural machinery. RTM-A23.2.051-83. M .: VISKHOM, 36 p.

5. Дарков А.В., Шпиро Г.С. Сопротивление материалов. Изд. 3-е. М., «Высшая школа», 1969, 734 с.5. Darkov A.V., Spiro G.S. Strength of materials. Ed. 3rd M., "Higher School", 1969, 734 pp.

6. Справочник конструктора сельскохозяйственных машин. Том 1, под ред. А.Б.Красниченко. Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы. М.: 1960, 656 с.6. Reference designer agricultural machines. Volume 1, ed. A.B.Krasnichenko. State scientific and technical publishing house of engineering literature. M .: 1960, 656 p.

7. В.И.Анурьев. Справочник конструктора машиностроителя. Том 1. Изд. 6-е переработан, и дополненное. М.: Машиностроение, 1982, 736 с.7. V.I. Anuryev. Reference designer mechanical engineer. Volume 1. Ed. 6th redesigned, and augmented. M .: Mechanical Engineering, 1982, 736 p.

8. Журавлев В.Н., Николаева О.И. Машиностроительные стали. Справочник. Изд. 3-е, перераб. и дополн. - М.: Машиностроение, 1981. - 391 с.8. Zhuravlev V.N., Nikolaev O.I. Engineering steel. Directory. Ed. 3rd, rev. and add. - M.: Mechanical Engineering, 1981. - 391 p.

9. Проектирование механических передач. С.А.Чернавский и др. - М.: Машиностроение, 1984. - 560 с.9. Design of mechanical gears. S.A. Chernavsky et al. - M.: Mechanical Engineering, 1984. - 560 p.

10. Машиностроительные материалы: Краткий справочник / В.М.Раскатов и др. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1980, 511 с.10. Engineering materials: A quick reference / V.M. Raskatov et al. - 3rd ed., Revised. and add. - M.: Mechanical Engineering, 1980, 511 p.

11. И.И.Артоболевский. Теория механизмов. Изд. 2-е исправл. М.: Издательство «Наука». Главная редакция физико-математической литературы. 1962, 719 с.11. I.I. Artobolevsky. Theory of mechanisms. Ed. 2nd fix M .: Publishing house "Science". The main edition of the physical and mathematical literature. 1962, 719 p.

Claims (2)

1. Карданный шарнир равных угловых скоростей вращающего момента, содержащий ведущее звено (1), соединенное с первой крестовиной (3) шарнирной осью (7), перпендикулярной оси (5) вращения ведущего звена (1), ведомое звено (2), соединенное со второй крестовиной (4) шарнирной осью (8), перпендикулярной оси (6) вращения ведомого звена (2), так что шарнирные оси (7, 8) ведущего и ведомого звеньев (1, 2) расположены в одной и той же плоскости, причем ведущее звено (1) связано с ведомым звеном (2) с возможностью вращения ведущего и ведомого звеньев (1, 2) с равными угловыми скоростями, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью накладывать на первую и вторую крестовины (3, 4) дополнительную связь, а также выставлять и удерживать вращение крестовин (3, 4) вокруг оси - биссектрисы (11) угла (С) взаимного отклонения от соосности ведущего и ведомого звеньев (1, 2) посредством дополнительной динамической связи от центробежных сил, действующих на крестовины (3, 4), и связями шарнирных соединений по осям (7, 8 и 10) всех четырех подвижных звеньев (1, 2, 3 и 4), объединенных в пятизвенный сферический механизм, включающий первую и вторую крестовины (3, 4), каждая из которых имеет пару отверстий и пару цапф, причем первая и вторая крестовины (3, 4) взаимно соединены по общей оси (10), перпендикулярной к оси (7) отверстий ведущего звена (1) и к оси (8) цапф (13) ведомого звена (2), при этом ведомое звено (2) выполнено Т-образным в виде стержня с цапфами (13) шарнирного соединения со второй крестовиной (4).1. A cardan joint of equal angular velocities of torque containing a driving link (1) connected to the first crosspiece (3) by a hinge axis (7) perpendicular to the axis (5) of rotation of the driving link (1), the driven link (2) connected to the second cross (4) with a hinge axis (8) perpendicular to the axis (6) of rotation of the driven link (2), so that the hinged axes (7, 8) of the driving and driven links (1, 2) are located in the same plane, and the leading link (1) is connected with the driven link (2) with the possibility of rotation of the leading and driven links (1, 2) with equal angular speeds, characterized in that it is made with the ability to impose an additional connection on the first and second crosses (3, 4), and also to expose and hold the rotation of the crosses (3, 4) around the axis - bisector (11) of the angle (C) of mutual deviation from the alignment of the leading and driven links (1, 2) through additional dynamic communication from the centrifugal forces acting on the crosses (3, 4), and the joints of the joints along the axes (7, 8 and 10) of all four moving links (1, 2, 3 and 4) combined into a five-link spherical mechanism, including the first and I cross the joints (3, 4), each of which has a pair of holes and a pair of pins, the first and second crosses (3, 4) are mutually connected along a common axis (10) perpendicular to the axis (7) of the holes of the driving link (1) and to the axis (8) of the trunnions (13) of the driven link (2), while the driven link (2) is made T-shaped in the form of a rod with trunnions (13) of a hinged connection with the second cross (4). 2. Карданный шарнир по п.1, отличающийся тем, что подшипник каждого шарнирного соединения уплотнен манжетой так, что уплотнительная кромка армированной манжеты прилегает к наружной обойме подшипника. 2. The universal joint according to claim 1, characterized in that the bearing of each articulated joint is sealed with a sleeve so that the sealing edge of the reinforced sleeve is adjacent to the outer race of the bearing.
RU2010115321/11A 2010-04-16 2010-04-16 Joint of equal angular velocities RU2431065C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010115321/11A RU2431065C1 (en) 2010-04-16 2010-04-16 Joint of equal angular velocities

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010115321/11A RU2431065C1 (en) 2010-04-16 2010-04-16 Joint of equal angular velocities

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2431065C1 true RU2431065C1 (en) 2011-10-10

Family

ID=44805120

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010115321/11A RU2431065C1 (en) 2010-04-16 2010-04-16 Joint of equal angular velocities

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2431065C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2585430C1 (en) * 2015-04-08 2016-05-27 Юрий Феликсович Черняков Synchronous coupling

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2585430C1 (en) * 2015-04-08 2016-05-27 Юрий Феликсович Черняков Synchronous coupling

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9759265B2 (en) Centering mechanism for double cardan joints
US8864590B2 (en) Propeller shaft and constant velocity universal joint used therein
US10876614B2 (en) Transmission component set having an output bearing and a harmonic drive transmission which can be mounted thereon
KR101378830B1 (en) Constant velocity joint attachment method
US20180209486A1 (en) Driveline clutch module
RU2431065C1 (en) Joint of equal angular velocities
CN101966812A (en) Ball cage and four-ball-pin combined type universal joint transmission shaft assembly
US1626270A (en) Power-transmission device
RU2499918C1 (en) Cardan mechanism
US9784327B2 (en) Centering mechanism for double cardan joints
US20120094775A1 (en) Universal joint mechanism
CN208024837U (en) Stand alone type driving clutch coupling
RU106316U1 (en) SPHERICAL HINGE OF EQUAL ANGULAR SPEEDS
CN201461765U (en) Double-seven-raceway constant velocity universal joint transmission shaft assembly
CN201461764U (en) Universal joint transmission shaft assembly with combination of ball cage and joint bearing
JP2008256180A (en) Fixed type constant velocity universal joint and its assembling method
US2864246A (en) Universal joints
RU2710318C2 (en) Coupling of equal angular velocities of yurchenko
RU2416745C1 (en) Elastic coupling
CN201457054U (en) Transmission shaft assembly of automobile
RU2686994C1 (en) Homokinetic hinge
KR20160080769A (en) Tripod type constant velocity joint
CN104863979A (en) Double-eccentric constant velocity universal joint transmission shaft assembly
CN207637398U (en) A kind of teaching demonstration device of universal driving device
CN204477104U (en) Constant velocity universal joint