КАРДАННЫЙ ШАРНИР

Карданный шарнир относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использован в трансмиссии транспортных и тяговых машин специального и общего назначения.
Известен карданный шарнир, который включает щековину вилки шарнира, палец крестовины, установленный на радиальном подшипнике, а также глухую и проходную крышки, закрепленные на щековине болтами. Радиальный подшипник выполнен в виде подшипника скольжения (патент РФ 2122145, МПК F 16 D 3/26, 1997).
Недостатком данного узла является низкая долговечность узла из-за нерешенной проблемы: неравномерности распределения нагрузки по длине шипа крестовины. Кроме того используются дополнительные элементы в конструкции, что усложняют, как работу узла так и обслуживание в эксплуатации.
Наиболее близким техническим решением является карданный шарнир, содержащий две сборные вилки, состоящие из фланцев и съемных проушин, и крестовину с шипами, установленные в проушинах посредством подшипника (патент РФ RU 2106548, МПК F 16 D 3/40, 1993, прототип).
Недостатком данной конструкции является наличие винтового соединения, что снижает точность установки съемных проушин и фиксации установленного в нем игольчатого подшипника.
Задача изобретение - повышение долговечности карданного шарнира за счет снижения динамики нагружения узла и более равномерное распределение нагрузки по длине сопряжения игла - шип крестовины.
Технический результат, в отличие от прототипа, достигается тем, что карданный шарнир имеет крестовину, игольчатые подшипники, а также проушины, в которых закреплены втулки, выполненные из вязко-демпфирующего материала (ВДМ) с возможностью распределения нагрузки по длине сопряжения игла-шип крестовины. Новым является то, что втулка
расположена между проушиной и игольчатым подшипником и выполнена из вязко-демпфирующего материала. В технической и патентной информации не обнаружено подобного карданного шарнира.
На фиг.1 изображен карданный шарнир; на фиг.2 - показано сопряжение шип крестовины - игольчатый подшипник по фиг.1, исходное положение до приложения нагрузки; на фиг.3 - то же, что и на фиг.2, но положение после приложения нагрузки; на фиг.4 - приведен график нагрузки при отсутствии втулки из вязко-демпфирующего материала (ВДМ) и с применением втулки из ВДМ.
Карданный шарнир состоит из крестовины 1 с шипом 2 (фиг.1), игольчатого подшипника 3, проушины 4 вилки карданной передачи. Между проушиной 4 и игольчатым подшипником 3 установлена втулка 5, выполненной из вязко-демпфирующего материала (ВДМ). Фиксация втулки 5 осуществляется с помощью кольца 6, традиционно используемый для фиксации игольчатого подшипника 3 в проушинах 4 вала карданной передачи.
Толщина втулки 5 выбирается в зависимости от величины радиального зазора игольчатого подшипника 3 и величины нагрузки, передаваемой карданной передачей.
Наличие возможности поворота вилки карданной передачи, посредством втулки 5 из ВДМ, позволяет обеспечить в эксплуатации прилегание шипа крестовины к иглам подшипника по всей длине иголки, что дает компенсацию неравномерности распределения нагрузки по длине сопряжения игла-шип крестовины.
Карданный шарнир работает следующим образом (фиг.2-4).
Вращающий момент от вилки карданной передачи, через проушины 4, передается на втулку 5 из ВДМ и далее через игольчатый подшипник 3 на шип крестовины 2. На фиг.2 и 3 хорошо видно, что при деформации втулки 5 происходит полное прилегание игольчатого подшипника 3 к шипу крестовины 2
На рис.4 показан график нагрузки при отсутствии втулки из ВДМ и с применением втулки из ВДМ, причем экспериментами установлено снижение динамики нагружения шарнирного узла в 3-4 раза.
За счет того, что в проушинах установлены втулки из вязко-демпфирующего материала обеспечивается равномерность распределения нагрузки в зоне контакта игольчатого подшипника с шипом крестовины, т е. по длине иглы в игольчатом подшипнике.
Решается также задача - повышение долговечности работы карданного подшипника за счет снижения динамики нагружения узла.
Имеется опытный образец карданного шарнира, который прошел испытания при исследовательской работе, следовательно, он может быть легко реализован в сельскохозяйственном производстве.