ШАРНИРНОЕ СОЕДИНЕНИЕ

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в качестве штока электро-, пневмо- или гидроцилиндра в приводах различных устройств при преобразовании возвратно-поступательного линейного движения штока во вращательное движение звена какого-либо исполнительного устройства.
Известен шаровой шарнир, в корпусе которого размещен штифт с полукруглой головкой с возможностью вращения в корпусе. Полукруглая головка снабжена хвостовиком, выходящим наружу корпуса (US 6773197, B60G 17/015, F16C 11/06)
Известен также шаровой шарнир, в виде штифта с полукруглой головкой, который обеспечивает соединение двух элементов с возможностью вращения и установки под углом. Существующее изобретение имеет отношение к шаровым шарнирам, использующим шар, чтобы соединить две связи, чтобы быть относительно вращающимся и допускающим установку под углом (US 5947627, F16C 11/06).
Наиболее близким к заявляемому шарнирному соединению является шарнирное соединение GN 782, представленное в каталоге ELESA-GANTER (http-www/elesa-gantere.com_ru), которое принято за прототип. Шарнирное соединение GN 782 включает зажимную корпус-гайку, в которой размещена головка шарового шарнира. Головка снабжена хвостовиком на конце которого выполнена резьба.
К недостаткам описанного шарнирного соединения можно отнести то, что применение описанного шарнирного соединения увеличивает общее количество сопрягаемых деталей устройства, в котором использовано это соединение, что усложняет его сборку устройства и отрицательно сказывается на жесткости устройства в целом.
Задачей, на которую направлено создание предлагаемой полезной модели, является увеличение числа степеней свободы штока относительно корпуса цилиндра за счет включения шарового шарнира в конструкцию штока.
Поставленная задача достигается тем, что у шарнирного соединения, содержащего корпус с размещенной внутри головкой шарового шарнира, снабженной хвостовиком с резьбой на противоположном конце, корпус выполнен в виде втулки, головка и хвостовик шарового шарнира выполнены заодно и являются штоком шарнирного соединения с возможностью совершения его резьбовым концом колебательного движения в двух плоскостях и вращения вокруг своей оси.
Предусмотрено, что головка шарового шарнира зафиксирована от осевого перемещения в корпусе передним и задним вкладышами и зажимным винтом.
Предлагаемая полезная модель пояснена чертежами, где на фиг. 1 приведен общий вид шарнирного соединения в разрезе. На фиг. 2 показана кинематическая схема механизма, преобразующего возвратно-поступательное линейное движение ползуна во вращательное движение кривошипа криво-шипно-шатунного механизма где в качестве ползуна использован шток электроцилиндра компании Exlar (каталог продукции EXLAR, США).Ha фиг. 3 показана кинематическая схема механизма, также преобразующего возвратно-поступательное линейное движение ползуна, конструктивно представляющего собой заявляемое шарнирное соединение, во вращательное движение кривошипа, являющегося звеном исполнительного устройства.
На фигурах представлены:
1 - корпус шарнирного соединения;
2 - головка шарового шарнира;
3 - хвостовик;
4 - резьбовой конец хвостовика;
5 - передний вкладыш;
6 - задний вкладыш;
7 - винт зажимной;
8 - ползун;
9 - шаровый шарнир;
10 - шатун
11 - кривошип
12 - ползун, совмещенный с шаровым шарниром 9
13 - шатун, являющийся штоком.
Возвратно-поступательное движение ползуна-штока 8 электроцилиндра фирмы EXLAR преобразуется во вращательно движение звена исполнительного механизма - кривошипа 11 через шатун 10 длиной L, включающий в себя два элемента - шаровый шарнир 9 (например, GN 782) и собственно тело шатуна. Это усложняет сборку устройства из-за увеличения числа сопрягаемых элементов и усложняет его наладку в связи с необходимостью устранения зазоров и люфтов в сопрягаемых элементах.
Заявляемое шарнирное соединение работает следующим образом. Возвратно-поступательное движение ползуна - штока 12, представляющего собой шарнирное соединение, преобразуется во вращательное движение звена исполнительного механизма-кривошипа 11 через шатун 13 длиной L, конструктивно выполненный как монолитное тело, включающее хвостовик 3 с головкой шарового шарнира 2 и резьбовым концом 4. Таким образом длина шатуна 13 L является длиной монолитного тела.
При этом шатун 13 интегрирован в корпус шарнирного соединения 1, являющийся в схеме, представленной на фиг. 3, ползуном-штоком 12.
Данное решение, размещение шарового шарнира внутри ползуна, позволяет исключить применение дополнительного внешнего звена, связывающего шток с шатуном (шаровый шарнир 9), за счет увеличения числа степеней свободы шатуна-штока 13, что на практике приводит к уменьшению общего количества элементов в структурной организации системы «привод-исполнительный механизм», способствует самоустановке звеньев механизма и повышает степень эксплуатационной надежности механической системы.
Это значительно облегчает сборку устройства, уменьшает число сопрягаемых элементов, что способствует уменьшению люфтов и в итоге - большей точности позиционирования звеньев исполнительного устройства.
Испытание макетного образца, изготовленного в ЗАО «Орбита», показали высокую работоспособность шарнирного соединения в условиях знакопеременных нагрузок, его надежность, значительную точность позиционирования звеньев исполнительного устройства.