Шарнирное соединение

Полезная модель относится к конструкциям манипуляторов, в частности к шарнирным соединениям технологических машин, и может быть использована в лесозаготовительной, дорожно-строительной, и других отраслях промышленности.
Известно шарнирное соединение, содержащее две проушины охватывающую и охватываемую, две антифрикционные втулки с внутренними и наружными рабочими поверхностями, четыре блока пружинных полуколец, составляющих пружинные шайбы, распорную втулку, втулку с внутренней рабочей поверхностью и палец. Антифрикционные втулки выполнены с возможностью поворота как относительно втулки, так и относительно пальца. Два блока с разносторонним направлением образующей цилиндрической спирали крепятся к торцевым сторонам распорной втулки, установленной с натягом во втулке, и два блока с разносторонним направлением образующей цилиндрической спирали крепятся к внутренним сторонам охватывающей проушины. На втулках с торцевых сторон выполнены канавки, имеющие вид храповых зубьев, и по направлению ответны направлению свободных концов полуколец блоков, составляющих пружинные шайбы с возможностью их заклинивания. В конструкции шарнирного соединения реверсивное трение преобразуется в прерывистое вращательное посредством механизмов блокировки, состоящих из блоков, включающих пружинные шайбы, и канавок, выполненных в виде храповых зубьев на торцах втулок, (патент RU, №2242644, КМП F16С 11/00.).
Однако известное шарнирное соединение имеет повышенную сложность конструктивного исполнения, а также обладает недостаточной износостойкостью, надежностью и долговечностью.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является шарнирное соединение элементов манипулятора, содержащее запрессованные в один из неподвижных элементов манипулятора, подшипники скольжения и зафиксированную относительно другого элемента манипулятора цилиндрическую ось, отличающийся тем, что фиксация оси в проушинах одного из звенев манипулятора осуществляется через промежуточные вкладыши, обладающие повышенной радиальной податливостью, при этом неподвижность соединения достигается посредством использования конической резьбовой посадки между осью и вкладышами, (заявка №2020122062).
Однако известное шарнирное соединение имеет сложность осевого взаимного позиционирования неподвижных элементов шарнирного соединения, и в связи с этим повышенной сложностью конструкции, и, соответственно, большими затратами на изготовление деталей и сборку узла.
Технической задачей полезной модели является повышение точности осевого позиционирования деталей, упрощение конструкции и повышение ее работоспособности и технологичности. Эта задача решается за счет фиксации пальца в одной из проушин с помощью подвижных в осевом направлении позиционирующих элементов, при сжатии которых обеспечивается неподвижность соединения пальца с проушиной.
В результате достигается следующий технический результат-повышение работоспособности конструкции и снижение трудоемкости изготовления и сборки шарнирных соединений.
Поставленная цель достигается тем, что шарнирное соединение, содержащее запрессованные в один из неподвижных элементов манипулятора подшипники скольжения и зафиксированную относительно другого элемента манипулятора цилиндрическую ось, причем фиксация оси в неподвижном звене манипулятора осуществляется через промежуточный вкладыш, а неподвижность соединения оси в нем достигается за счет использования конической резьбовой неподвижной посадки между вкладышем и осью, отличающееся тем, что конструкция второй проушины представляет собой узел, состоящий из стакана, промежуточной втулки и позиционирующих элементов, а окончательное осевое позиционирование и оси во вкладыше второй проушины достигается за счет сжатия разжимных плавающих в осевом направлении позиционирующих элементов, при увеличении диаметра которых происходит фиксация оси во вкладыше неподвижного звена. А неподвижность соединения достигается за счет разжима промежуточной втулки вкладыша, имеющей повышенную податливость за счет наличия прорезей, и за счет воздействия позиционирующих элементов, деформируемых в различном направлении при их осевом сжатии, в результате затягивания гайки. При этом промежуточная втулка изготавливается из фрикционного материала, обладающего повышенным коэффициентом трения, составляющим 0,15-0,25. Кроме того, коническое и цилиндрическое резьбовые соединения шарнирного пальца имеют различные направления нарезки резьбы.
Благодаря такой конструкции повышается точность и работоспособность шарнирного соединения, а также снижается трудоемкость изготовления и их сборка.
На фиг. 1 изображена конструкция шарнирного соединения манипулятора, на фиг. 2 изображен вид А, фиг. 3 изображена конструкция промежуточной втулки.
Шарнирное соединение состоит из шарнирного пальца 1, проушин 2 и 3 смежных элементов манипулятора, 4 вкладыш с внутренней конической резьбой, 5 эластичная уплотнительная шайба, 6 стакан, 7 промежуточная втулка, 8 подвижные плавающие в осевом направлении позиционирующие элементы, 9 и 10 гайка, 11 стопорная шайба.
Шарнирный палец 1 фиксируется в проушинах неподвижных элементов манипулятора 2 через промежуточный вкладыш 4 с одной стороны конической неподвижной резьбовой посадкой, а с другой стороны за счет сжатия разжимных плавающих в осевом направлении позиционирующих элементов 8 гайкой 9 в стакане 6. Окончательная фиксация шарнирного пальца осуществляется с помощью гайки 10 и стопорной шайбы 11.
При этом неподвижность соединения достигается за счет разжима промежуточной втулки 7 путем воздействия позиционирующих элементов, деформируемых в осевом и радиальном направлениях при их осевом сжатии.
Требуемая деформация промежуточной втулки 7 осуществляется за счет того, что она имеет повышенную податливость, достигаемую за счет наличия прорезей (фиг. 2) в ее теле. Создание таких прорезей осуществляется, например, электроэрозионным способом.
После приложения нагрузки со стороны позиционирующих элементов к промежуточной втулки она дополнительно разжимается на некоторую величину, в результате чего промежуточная втулка прижимается к стакану. При этом от взаимного перемещения и более надежной фиксации соединения промежуточная втулка изготавливается из фрикционного материала, или создания специальных покрытий на ее цилиндрических поверхностях, обладающих коэффициентом трения, равного 0,15 -0,25.
Таким образом, достигается возможность фиксации шарнирного пальца после базирования с помощью конической резьбовой посадки в одной из проушин неподвижного соединения, и последующего закрепления путем сжатия разжимных плавающих в осевом направлении позиционирующих элементов.
При этом коническое и цилиндрическое резьбовое соединение шарнирного пальца имеют различные направления нарезки резьбы, правое и левое соответственно. В результате чего предотвращается возможность самоотвинчивания резьбовых соединений. При этом в результате затягивания деформируемых позиционирующих элементов гайкой, происходит дополнительная затяжка шарнирного пальца и в коническом резьбовом соединении.