ПЫЛЕВОДОНЕПРОНИЦАЕМЫЙ ШАРНИР
DUST AND WATER-PROOF HINGE

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в горнорудной, металлургической, строительной промышленностях для обеспечения надежной и долговечной работы оборудования (дробилок, грохотов, переходных устройств и т.д.), эксплуатируемого на открытых площадках под воздействием экстремальных погодных условий, а также в условиях высокой запыленности с возможностью использования под слоем абразивного материала, при этом шарнир должен обеспечивать, в процессе качания рычага под нагрузкой, постоянное положение центра головки шарнира относительно оси шарнира.
В автомобилестроении широко известен шарнир «маятниковый рычаг», в котором рычаг установлен по оси, поворачивающейся в подшипниках (втулках), расположенных в корпусе. От пыли, грязи и влаги втулки защищены пластмассовыми уплотнительными кольцами [1, с.156, 157]. Такой шарнир удовлетворительно работает в закрытом пространстве, но непригоден для эксплуатации в экстремальных погодных условиях на открытых площадках, в условиях большой запыленности, особенно под слоем мелкодисперсного абразивного материала, который в местах соприкосновения втулок с корпусом, где есть взаимное скольжение, быстро истирает втулки и корпус, что приводит к разгерметизации шарнира и выходу его из строя.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является шарнир, имеющий корпус, в котором головка рычага установлена на оси шарнира, представляющей собой болт крепления к кузову нижней продольной штанги, на упругих резиновых втулках [1, с.146, 147].
Недостатком такого шарнира является отсутствие жесткости под нагрузкой. С увеличением усилия, приходящегося на штангу (рычаг) шарнира, центр головки шарнира смещается по направлению действующей силы за счет деформации упругих резиновых втулок, что недопустимо для механизмов, нуждающихся в неизменной кинематике звеньев, например, в щековых дробилках. Кроме того, шарнир не может, при небольших ограниченных габаритах, обеспечить работу под нагрузкой в несколько сотен кН.
Задачей изобретения является создание надежного, редко нуждающегося в обслуживании, работающего в условиях высокой запыленности, под слоем абразивного материала и под воздействием экстремальных погодных условий, шарнира, выдерживающего нагрузки в несколько сотен кН (до 90-100 кН) и обеспечивающего при этом неизменность положения центров головки и оси.
Сущность изобретения заключается в том, что в шарнире, содержащем рычаг (штангу), головку рычага, ось, кронштейн крепления (стойку), упругие резиновые втулки, расположенные между головкой рычага и осью, на которой согласно изобретению между упругими резиновыми втулками установлены подшипники качения (или скольжения), отделенные от упругих резиновых втулок дистанционными шайбами, а каждая резиновая втулка установлена между дистанционной шайбой и корпусом, за которым расположена нажимная гайка.
Отличие предлагаемого шарнира от известного состоит в том, что в шарнире, содержащем рычаг, головку рычага, ось, стойки (кронштейн крепления), упругие резиновые втулки, расположены между головкой рычага и осью. На оси, между упругими резиновыми втулками устанавливают подшипники качения (или скольжения), отделенные от упругих резиновых втулок дистанционными шайбами, а каждая упругая резиновая втулка установлена между дистанционной шайбой и стойкой, за которой расположена нажимная гайка.
Технический результат, получаемый от использования изобретения, заключается в том, что шарнир обеспечивает при заданной грузоподъемности неизменное положение осей головки шарнира и его оси, тем самым гарантируя заданную кинематику машины и, например, для дробилок более стабильные размеры кусков выпускаемой продукции, может длительно работать на открытых площадках под слоем абразивного материала в экстремальных погодных условиях, при редком обслуживании (подаче смазки).
На чертеже показан продольный разрез пылеводонепроницаемого шарнира.
Шарнир состоит из рычага 1 шарнира (штанги), оканчивающегося головкой 2 рычага, внутри которой на оси 3 смонтированы радиальные подшипники 4 (качения или скольжения), закрытые в головке 2 шарнира, снаружи упругими коническими втулками 5 из маслостойкой резины, между упругими коническими втулками 5 и подшипниками 4 установлены дистанционные шайбы 6, ось 3 шарнира размещается в стойках 7, которые крепятся к основанию корпуса 8 (станине, раме, корпусу и т.д.), весь механизм шарнира на стойках 7 закреплен нажимными гайками 9, по концам оси 3 установлены «входная» 10 и «выходная» 11 масленки, закрытые резиновыми колпачками.
Шарнир работает следующим образом. Предварительно, не закрепляя стойки 7 к основанию 8 корпуса, рычаг шарнира 1 устанавливают в среднее положение его траектории и нажимную гайку 9 затягивают до тех пор, пока при качании рычага 1 упругие конические втулки 5 перестанут проскальзывать в крайних положениях (±15-20° от крайнего положения) по головке шарнира 2 и по оси 3, после чего стойки 7 крепятся, вместе со всем шарниром, к основанию 8. Шарнир включают в кинематическую цепь машины, где он под нагрузкой совершает качательные движения рычага 1 в пределах не выше 30-35°. Подшипники 4, рассчитанные на максимально возможную нагрузку на шарнир, обеспечивают неизменную траекторию рычага 1 шарнира и, следовательно, всей кинематической цепи машины. Упругие конические втулки 5 плотно закрывают внутреннюю полость шарнира, гарантированно герметизируя ее и предохраняя от попадания пыли и воды. Поскольку проскальзывание упругих конических втулок по головке шарнира 2 и оси 3 исключено, то абразивные частицы, попадающие в зону сопряжения упругих конических втулок с металлом не изнашивают ни детали шарнира, ни самих втулок. Благодаря плотной посадке упругих конических втулок в головку шарнира 2 и на ось 3 шарнир может работать под водой на глубине до 5-7 метров и, соответственно, в любых экстремальных погодных условиях. Дистанционные шайбы 6 отделяют подшипники 4 от упругих конических втулок 5, не позволяя последним касаться сепараторов и изнашиваться, а также служат надежным упором для втулок, обеспечивая их надежное прижатие к головке шарнира 2 и оси 3. Масленка 10 имеет клапан, пропускающий смазку внутрь шарнира, а масленка 11 имеет клапан, позволяющий смазке, под некоторым давлением, выходить наружу. Обе масленки закрыты плотными резиновыми колпачками.
Таким образом, достигаются все поставленные задачи.
Источники информации
1. Легковые автомобили ВАЗ: конструкция и техническое обслуживание. Ершов Б.В., Юрченко М.Н. - 7-е изд., перераб. и доп. - Киев: Виша школа. Головное издательство, 1982. - 177 с.