МНОГОКРАТНЫЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ ШАРНИР
MULTIPLE-JOINT CYLINDRICAL HINGE

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение в разных областях техники в качестве многократного соединительного устройства кинематической связи между собой нескольких поворотных рычажных звеньев.
Известен шарнир Гука, выполненный в виде плавающей крестовины с перпендикулярно расположенными между собой осями вращения, установленными между ведущим и ведомым валами и требующими установки комплекта из 8 зубчатых колес (Решетов Л.Н. «Конструирование рациональных механизмов» - Москва, Машиностроение, 1967, с. 103, с. 58) - аналог.
Недостатками известного шарнира Гука являются сложность конструкции и ограниченные возможности передачи движения на несколько рабочих органов.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является многократный цилиндрический шарнир Кадана, содержащий подвижное вращательное устройство поворотных рычажных звеньев, выполненное в виде последовательно собираемых между собой в пространстве двух плавающих крестовин из перпендикулярно закрепленных между собой осей с попарно установленными на концах этих осей вилками для кинематической связи с ведущим, промежуточным и ведомым поворотными валами (книга Решетов Л.Н. «Конструирование рациональных механизмов», - Москва, Машиностроение, 1967, с. 106, схема на рис. 60, авторское свид. СССР №250974 «Передаточный механизм с шарниром Кардана», Бюл. Изобр. №27, 1969 г.) - прототип.
Недостатками указанного шарнира Кардана являются:
1. Сложность конструкции и большие пространственные габариты.
2. Трудоемкость его сборки, демонтажа и обслуживания ограничивают его функциональные и эксплуатационные возможности применения в многозвенных шарнирных рычажных конструкциях и требуют согласования сборки поворотных рычажных звеньев через большой комплект зубчатых колес (Решетов Л.Н. «Самоустанавливающиеся механизмы (справочник)» - Москва, машиностроение 1979, с. 210, рис. 4.37, в).
3. Требуется высокая точность пересечения в пространстве всех осей кинематических пар.
В основу изобретения положена техническая задача, заключающаяся в упрощении конструкции, снижении ее габаритов, а также расширении функциональных и эксплуатационных возможностей применения цилиндрических шарниров в разных областях техники.
Получение технического результата достигается за счет того, что многократный цилиндрический шарнир содержит подвижное вращательное устройство поворотных рычажных звеньев, выполненное в виде параллельно установленных в одной плоскости независимо друг от друга одинаковых круговых цилиндров малого диаметра, контактирующих между собой и с внутренней поверхностью пустотелого цилиндра, а каждый из упомянутых цилиндров сблокирован с отдельным поворотным рычажных звеном.
Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4 и фиг. 5 и фиг. 6, в которых для всех вариантов шарнира величина его кратности j≥2 равна разности j=n'-1, где n'≥3 - это число соединяемых в данном шарнире поворотных звеньев (т.е. для всех этих шарниров выполняется необходимое условие j=n'-1≥2).
На фиг. 1 изображен общий вид предлагаемого многократного цилиндрического шарнира, содержащего подвижное вращательное устройство поворотных рычажных звеньев, выполненное в виде параллельно установленных в одной плоскости независимо друг от друга одинаковых круговых цилиндров 1 и 2 малого диаметра «d», контактирующих между собой и с внутренней поверхностью пустотелого цилиндра 3 диаметром D≥2d.
Круговой цилиндр 1 сблокирован с поворотным рычажным звеном 4, круговой цилиндр 2 сблокирован с поворотным рычажным звеном 5, а пустотелый цилиндр 3 сблокирован с поворотным рычажным звеном 6.
Все цилиндры малого диаметра 1 и 2 выполнены с расположенными в одной плоскости кольцевыми пазами 7, в которые при сборке многократного цилиндрического шарнира установлено круглое разрезное упругое стопорное кольцо 8 для осевой фиксации всех цилиндров малого диаметра между собой в плоскости поворота соединяемых в шарнире рычажных звеньев. Кроме того, поворота соединяемых в шарнире рычажных звеньев. Кроме того, цилиндры малого диаметра могут быть снабжены круговыми вкладышами из антифрикционного материала, установленными на этих цилиндрах с возможностью свободного относительного поворота и замены в эксплуатации по мере износа.
На фиг. 2 дано сечение A-A на фиг. 1, представляющее двухкратный цилиндрический шарнир для кинематической связи между собой трех поворотных рычажных звеньев 1, 2 и 3.
На фиг. 3 представлен вариант выполнения трехкратного цилиндрического шарнира для кинематической связи между четырех поворотных рычажных звеньев 1, 2, 3 и 4.
На фиг. 4 представлен вариант выполнения четырехкратного цилинрического шарнира для кинематической связи между собой пяти поворотных рычажных звеньев 1, 2, 3, 4 и 5.
На фиг. 5 представлен вариант выполнения многократного цилиндрического шарнира, в котором пустотелый цилиндр выполнен в виде вертикального расположенного трубчатого пустотелого соединительного звена 1 для кинематической связи между собой отдельных вращательных устройств 2 и 3 для образования складывающейся пространственной стержневой структуры в виде шарнирного куба, ребра которого выполнены в виде П-образных скоб 4 круглого сечения, собираемых между собой посредством 8 расположенных в узлах этого куба двухкратных цилиндрических шарниров A, В, С, D, Е, N, М, Q.
На фиг. 6 представлен вариант выполнения многократного цилиндрического шарнира в виде наклонно расположенного трубчатого пустотелого соединительного звена 1 для кинематической связи между собой отдельных вращательных устройств 2 и 3 для образования складывающейся шарнирной четырехугольной пирамиды с четырехкратным цилиндрическим шарниром на ее вершине А и четырьмя двухкратными цилиндрическими шарнирами A, С, D и Е для кинематической связи всех ребер пирамиды с ее основанием.
Достигаемый в предлагаемом многократном цилиндрическом шарнире положительный эффект заключается в упрощении конструкции и снижении ее габаритов, а также расширении функциональных и эксплуатационных возможностей изготовления и применения в разных областях техники за счет снижения трудоемкости сборки и неограниченного увеличения количества кинематически связанных через данный цилиндрический шарнир поворотных рычажных звеньев (фиг. 4).