Карданный шарнир

Полезная модель относится к механическим трансмиссиям транспортных и технологических машин, в которых применяются валы с пересекающимися осями.
Известна крестовина асинхронного карданного шарнира, содержащая составной корпус с центральными отверстиями, в которых расположены устройства для передачи тепловой энергии с жидким теплоносителем. Конструкция обеспечивает повышение надежности и снижение температурной нагруженности за счет применения центрального элемента с повышенной удельной теплопроводностью, взаимодействующего с устройством передачи тепловой энергии и выполненного ребрами охлаждения [АВ.СВ. СССР 1712699].
Недостаток данного изобретения - сложность конструкции и необходимость выполнения крестовины карданного шарнира составной, что может привести к снижению ее прочности. Кроме того, расположение ребер охлаждения вблизи оси вращения карданного шарнира делает процесс охлаждения неэффективным, ввиду минимальных значений линейной скорости в близи оси вращения.
Частично указанные недостатки устранены в наиболее близком техническом решении - асинхронном карданном шарнире [А.СВ. СССР 1249217]. Карданный шарнир содержит крестовину, подшипниковые узлы и вилки, к которым прикреплены крышки, снабженные ребрами охлаждения. Крышки прижаты вплотную к торцам подшипниковых узлов, и тепловая энергия методом теплопередачи распространяется через крышки в окружающую среду. Благодаря расположению крышек на максимальном удалении от оси вращения карданного шарнира, обеспечивается их максимальная линейная скорость и максимальная скорость теплопередачи в окружающую среду.
В результате исследований установлено, что максимальное тепловыделение происходит не в зоне торцов подшипниковых узлов, а в зонах максимального механического нагружения, находящихся на боковых поверхностях шипов и подшипниковых узлов, причем центры зон нагружения находятся в плоскости вращения крестовины карданного шарнира, что уменьшает долговечность известного устройства.
Задача предлагаемого устройства - повышение долговечности карданного шарнира за счет снижения тепловой нагруженности подшипниковых узлов.
Новый технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в интенсификации процесса охлаждения подшипниковых узлов карданного шарнира при его эксплуатации, что значительно повысит долговечность устройства.
Предлагаемый технический результат достигается тем, что карданный шарнир, содержит крестовину с шипами, подшипниковые узлы, вилки с проушинами, и ребра охлаждения, причем ребра охлаждения являются частью вилок, расположены на боковых поверхностях проушин вилок и перпендикулярны оси вращения вилок.
Заявленное устройство отличается от прототипа тем, что ребра охлаждения располагаются непосредственно в зонах максимального тепловыделения, а именно на боковых поверхностях вилок карданного шарнира. Плоскости ребер охлаждения на боковых поверхностях каждой из вилок карданного шарнира расположены под прямым углом к оси вращения вилки карданного шарнира, на максимальном удалении от оси вращения карданного шарнира.
Из приведенного перечня признаков заявляемого устройства и достижения поставленной задачи наглядно видно, что заявляемое техническое решение представляет собой новую совокупность признаков, как сочетание известных и новых признаков, обеспечивающих получение нового технического результата, не известного на дату подачи заявки.
Карданный шарнир 1 состоит из двух вилок 2, в проушинах которых установлены четыре подшипниковых узла 3, зафиксированных стопорными кольцами (не показаны). Каждый из четырех подшипниковых узлов 3 установлен на шипы крестовины 4. На боковых поверхностях проушин вилок 2 находятся ребра охлаждения 5, которые могут быть выполнены заодно с вилками 2. Ребра охлаждения 5 могут быть отдельными деталями и прикрепляться к вилкам 2 при помощи винтов, заклепок, контактной сварки, пайки, или другим подобным образом. Ребра охлаждения 5 имеют максимальный габаритный размер, но не контактируют с любыми другими деталями карданного шарнира. Плоскости ребер охлаждения 5 расположены под прямым углом к оси вращения вилки 2.
Карданный шарнир работает следующим образом. На одну из вилок 2 передается крутящий момент. Усилие от вилки передается двум подшипниковым узлам 3, расположенным на противоположных шипах крестовины 4. Крестовина 4 посредством второй пары противонаправленных шипов передает усилие второй паре подшипниковых узлов 3, а они, в свою очередь - второй вилке 2 и все детали карданного шарнира вращаются. В зонах контакта подшипниковых узлов 3 с поверхностями шипов крестовины 4 вследствие действия сил трения возникает источник тепловыделения. Тепло из зон контакта всех подшипниковых узлов 3 с шипами крестовины 4 посредством теплопроводности переносится в ребра охлаждения 5, а далее рассеивается в окружающую среду. Эффективность рассеивания обеспечивается вращением ребер охлаждения 5, а также их расположением относительно оси вращения вилки 2.
Предлагаемый технический эффект достигается применением ребер охлаждения, расположенных в непосредственной близости к источникам тепловыделения, а плоскости ребер охлаждения расположены под прямым углом к оси вращения вилки для максимальной теплоотдачи в окружающую среду.