КАРДАННЫЙ ШАРНИР И СПОСОБ ЕГО ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ
GIMBAL JOINT AND METHOD OF ITS MAINTENANCE

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к карданным шарнирам трансмиссий транспортных и технологических машин.
Известен карданный шарнир [Учебник тракториста-машиниста третьего класса / А.К. Болотов, Л.А. Гуревич, В.А. Лиханов, Н.П. Сычугов. Под ред. A.M. Гуревича. - М.: Колос, 1982 (рис.54 с.100)], состоящий из вилок, крестовины и четырех игольчатых подшипников, устанавливаемых на шипы крестовины и закрепляемых в вилках. Игольчатые подшипники смазывают через пресс-масленку по внутренним каналам крестовины. Существенным недостатком карданного шарнира является низкая надежность, обусловленная утечкой смазки из игольчатых подшипников и нарушением процесса поступления смазки к рабочим поверхностям шипов и игольчатых подшипников в эксплуатации.
Известна крестовина карданного шарнира [SU 274670 А1, 6 B60K 17/22, F16D 3/26, 24.06.1970], в теле которой выполнены два канала, соединенные последовательно, образуя единый канал. Заполнение каналов осуществляется через масленку, смазка, проходя через все каналы, обеспечивает удаление воздуха из смазочной системы. Существенным недостатком изобретения является большая разница в условиях смазки каждого из четырех игольчатых подшипников из-за последовательного прохождения смазки через игольчатые подшипники.
Известен карданный шарнир [SU 211965 A1, 6 F16D 3/26, F16K 7/14, 19.02.1968], в полостях шипов которого установлены подпружиненные поршни с клапанами одностороннего действия. При достижении карданным шарниром некоторой частоты вращения поршни начинают нагнетать смазку в подшипниковые узлы. Существенным недостатком конструкции является то, что условия смазки зависят от частоты вращения шарнира, а не от его технического состояния и остаточного ресурса.
Известен карданный шарнир [SU 475465 А1, 5 F16D 3/26, 30.06.1975], в полостях шипов которого выполнены смазочные каналы, а нагнетательная и сливная магистрали соединены последовательно через подшипниковые узлы. Недостаток такого решения - невозможность осуществлять смазывание автоматически.
Известна крестовина асинхронного карданного шарнира [SU 1712699 А1, 5 F16D 3/26, 15.02.1992], в полостях шипов которой выполнены каналы с жидким теплоносителем для обеспечения лучших условий теплообмена между рабочими поверхностями шипов и центральной частью крестовины. Недостатком такой конструкции являются неудовлетворительные условия смазки подшипниковых узлов карданного шарнира.
Наиболее близким техническим решением является карданный шарнир [RU 2224918 C1, 7 F16C 11/06, F16D 3/28, 27.06.2004], содержащий систему каналов для смазки, объединяющую осевые каналы в шипах, сходящиеся в центре крестовины, и отверстия в крестовине для установки пресс-масленки и выпускного клапана, содержащий резервуар или резервуары для смазки, каждый из которых выполнен в виде полости, расположенной в теле крестовины и соединяющейся с каналами в шипах посредством клапанов одностороннего действия, при этом отверстие полости закрыто, по крайней мере, одним устройством для выдавливания смазки. При необходимости технического обслуживания в процессе работы, например, при повышении температуры в игольчатых подшипниках имеется возможность технического обслуживания путем подачи порции свежей смазки из резервуара в игольчатые подшипники.
Недостаток данного изобретения заключается в необходимости производить техническое обслуживание вручную при диагностировании технического состояния карданного шарнира.
Известен способ технического обслуживания карданного шарнира, позволяющий повысить долговечность карданных шарниров на 15…20 %, заключающийся в их разборке, одноразовой промывке и замене смазки при наработке шарнира 80…90% от расчетной [Сигаев А.М. Экспериментальная оценка некоторых путей повышения надежности шарниров карданных передач энергонасыщенных тракторов. Восстановление деталей сельскохозяйственной техники индустриальными методами. Сб.н.тр. МИИСП. - М., 1982, с.30-37]. Недостатком указанного способа является большая трудоемкость проведения обслуживающих воздействий, связанная с необходимостью разборки шарнира.
Задача настоящего изобретения - повышение долговечности и ремонтопригодности карданных шарниров.
Сущность изобретения заключается в том, что карданный шарнир содержит вилки, игольчатые подшипники и крестовину с шипами и системой каналов для смазки, объединяющей осевые каналы в шипах, сходящиеся в центре крестовины, и отверстия в крестовине для установки пресс-масленки и выпускного клапана. Каналы в теле крестовины разделены на два типа: каналы со смазкой и каналы с наполнителем, расширяющимся при критическом повышении температуры игольчатых подшипников. Взаимодействие между смазкой и наполнителем осуществляется посредством поршней. В результате чего производится автоматическая смазка игольчатых подшипников при критическом повышении температуры в одном из них.
На Фиг.1 представлен общий вид заявляемого карданного шарнира.
Карданный шарнир оснащен вилками и пресс-масленкой (не показаны), крестовиной 1 с шипами, на которые установлены игольчатые подшипники 2. В шипах расположены каналы, а в центре тела крестовины выполнен резервуар 3. Каналы 4 первого типа содержат наполнитель, через поршень 5 наполнитель действует на смазку резервуара 3, которая поступает в игольчатые подшипники. Наполнитель помещен в герметичную полость канала 4 между поршнем 5 и заглушкой 6. Основным свойством наполнителя является его способность к линейному расширению при повышении температуры и изменению его агрегатного состояния. При сборке карданного шарнира каналы, резервуар и игольчатые подшипники заполнены смазкой, в каналы 7 второго типа помещены поршни 5, наполнитель и установлены заглушки 6.
Карданный шарнир работает следующим образом.
Нагрузку от ведущего вала передают на ведомый с помощью вилок (не показаны), крестовины 1 и игольчатых подшипников 2, при этом игольчатые подшипники 2 устанавливают на шипах крестовины и закрепляют в вилках.
В случае наступления предельного состояния любого из подшипников 2 происходит критическое повышение его температуры, что приводит к расширению наполнителя в канале 4, при этом наполнитель оказывает давление на поршень 5 и сжимает смазку в резервуаре 3, в результате чего происходит нагнетание свежей смазки в игольчатые подшипники. Свежая смазка вытесняет из игольчатых подшипников 2 отработанную смазку через их уплотнения. При снижении температуры подшипниковых узлов в полость крестовины через пресс-масленку или воздушный клапан поступает атмосферный воздух.
Способ технического обслуживания, позволяющий повысить долговечность карданных шарниров на 15…20%, заключается в одноразовой промывке и замене смазки при наработке шарнира 80…90% от расчетной. Замену смазки в подшипниковых узлах карданного шарнира осуществляют без его разборки в автоматическом режиме, при критическом повышении температуры подшипниковых узлов.
Выполненный в крестовине резервуар в виде полости позволяет создать в карданном шарнире резерв смазки, используемый при обслуживании в эксплуатации.
Применение наполнителя, расширяющегося при критическом повышении температуры игольчатых подшипников, позволяет автоматизировать процесс технического обслуживания (замены смазки в игольчатых подшипниках).
Следовательно, применение предлагаемого технического решения позволяет повысить ремонтопригодность за счет автоматизации процесса технического обслуживания и повысить долговечность карданного шарнира.