CC BY
25УДК 621.22
КОНСТРУКЦИЯ КАРДАННОГО ШАРНИРА С СЕПАРАТОРОМ
Е. В. Кукушкин, С. В. Кукушкин, В. А. Меновщиков, О. В. Семенуха
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
*E-mail: semenukha.cool@mail.ru
Разработана новая конструкция карданного шарнира с сепаратором, который позволяет исключить перекос тел качения игольчатого подшипника и исключить взаимное трение тел качения, что увеличивает его долговечность.
Ключевые слова: карданный шарнир, игольчатый подшипник, сепаратор.
CONSTRUCTION OF JOINT WITH SEPARATOR E. V. Kukushkin, S. V. Kukushkin, V. A. Menovshchikov, O. V. Semenukha*
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology
31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: semenukha.cool@mail.ru
New construction of a joint with separator has been developed. Separator avoids misalignment of the needles of bearing and excludes attrition of the needles. All these factors raise the endurance.
Keywords: joint, needle bearing, separator.
В современный период технического развития появление новых материалов, необходимость повышения эксплуатационных скоростей и температур, снижения веса, уменьшения объема, увеличения сроков эксплуатации, снижения стоимости и достижения экологической совместимости - все это вызывает необходимость совершенствования конструкций карданных передач.
Особенность работы игольчатых подшипников карданных передач состоит в том, что иглы совершают колебательное, возвратно-вращательное движение, перекатываясь по цапфе крестовины на небольшом участке, причем дорожки качания двух соседних игл часто не перекрываются. Эта особенность работы игольчатого подшипника кардана и определяет, характер износа данного узла. К основным видам разрушения поверхностей шипов относится образование канавки и питтинг [1-3]. В основном причина выхода из строя подшипников заключается в повреждении дорожек канавки шипов, что вызывает необходимость разработки и проектирования новых конструкций карданных шарниров.
Известен карданный шарнир [4], состоящий из вилок, крестовины и четырех игольчатых подшипников, установленных на шипах крестовины и закрепленных в вилках. Игольчатые подшипники смазывают через пресс-масленку по внутренним каналам крестовины.
Известен карданный шарнир [5], который содержит две сборные вилки, состоящие из фланцев и съемных проушин, уплотнение, закрывающее внутренний торец корпуса, выполненного в виде цилиндрического стакана, и крестовину с шипами, установленными в проушинах посредством подшипников, причем съемные проушины установлены в соответст-
вующем фланце с возможностью поворота относительного него в плоскости крестовины, при этом подшипники выполнены игольчатыми.
Технической проблемой данных карданных шарниров является низкая долговечность карданных шарниров из-за быстрого износа игольчатых подшипников, вызванного перекосом и взаимным трением тел качения [6], которая решена тем, что в известном карданном шарнире, содержащем вилки, крестовину с четырьмя шипами с отверстиями для смазки, четыре игольчатых подшипника, каждый из которых содержит корпус в виде цилиндрического стакана, тела качения (иголки), установленные между внутренней поверхностью цилиндрических стаканов и внешней поверхностью шипов крестовины и уплотнение, закрывающее внутренний торец корпуса, согласно нашему техническому решению, каждый подшипник дополнительно содержит сепаратор, выполненный в виде разрезного стопорного кольца, установленного между уплотнением и корпусом, и имеющего на стороне обращенной внутрь корпуса глухие конические углубления по числу иголок, причем на внутренней торцевой поверхности корпуса выполнены аналогичные глухие углубления, а иголки с двух торцев заострены под углом конуса равным углу конических углублений и расположены торцами в конических углублениях корпуса и сепаратора [7].
Техническим результатом карданного шарнира является отсутствие перекоса тел качения игольчатого подшипника и исключение взаимного трения тел качения, обеспечиваемое за счет установки тел качения (иголок), выполненных с конусными торцевыми поверхностями между сепаратором и корпусом в выполненные на их поверхностях глухие конические углубления.
Механика специальных систем
1
Карданный шарнир с сепаратором
Карданный шарнир (рисунок) содержит две вилки 1, крестовину 2 с четырьмя шипами с отверстиями для смазки, четыре игольчатых подшипника, каждый из которых содержит корпус 3 в виде цилиндрического стакана, тела качения (иголки) 4, установленные между внутренней поверхностью цилиндрического стакана и внешней поверхностью шипа крестовины, уплотнение 5, закрывающее внутренний открытый торец корпуса. Каждый игольчатый подшипник дополнительно снабжен сепаратором 6, выполненным в виде разрезного стопорного кольца, установленного между уплотнением 5 и корпусом 3. Сепаратор имеет на стороне, обращенной внутрь корпуса, глухие конические углубления 7 по числу тел качения (иголок) 4. На внутренней торцевой поверхности корпуса 3 также выполнены идентичные глухие конические углубления. Иголки с обоих торцев заострены под углом, равным углу конуса конических углублений, и упираются одним торцем в углубление корпуса 3, а другим - в противоположное углубление сепаратора 6.
Карданный шарнир работает следующим образом: при передаче крутящего момента вилка 1 воздействует на крестовину 2 через игольчатые подшипники. При каждом обороте шарнира поочередно работают два игольчатых подшипника, расположенных в противоположных подшипниковых узлах каждых вилок 1, радиальная нагрузка воспринимается второй вилкой шарнира. Уплотнение 5 защищает рабочую полость карданного шарнира от попадания в нее инородных частиц. При работе карданного шарнира две пары игольчатых подшипников воспринимают нагрузку, которую передают на две другие пары игольчатых подшипников, при этом тела качения (иголки) 4, выполненные с конусными торцевыми поверхностями, установлены в конические углубления сепаратора 6 и внутренней торцевой поверхности корпуса 3 и вращаются без перекоса, в силу чего исключается взаимное трение тел качения 4.
Техническим результатом карданного шарнира является отсутствие перекоса тел качения игольчатого подшипника и исключение взаимного трения тел качения, что увеличивает долговечность карданного шарнира.
Библиографические ссылки
1. Кукушкин Е. В., Меновщиков В. А. Основные направления развития, улучшения и совершенствования рабочих характеристик карданных передач на игольчатых подшипниках // Решетневские чтения: материалы XVI Междунар. науч. конф. : в 2 ч. / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова. Красноярск, 2012. С. 254-256.
2. Кукушкин Е. В., Меновщиков В. А., Ереско Т. Т. Анализ современных представлений и подходов при исследовании усталостных разрушений игольчатых подшипников // Решетневские чтения : материалы XVII Междунар. науч. конф.: в 2 ч. / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова. Красноярск, 2013. С. 287-288.
3. Кукушкин Е. В., Меновщиков В. А., Ереско Т. Т. Вопросы формирования усталостных трещин в материалах игольчатых подшипников карданных шарниров // Актуальные проблемы авиации и космонавтики: материалы X Всерос. науч.-практ. конф. : в 2 т. / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова. Красноярск, 2014. С. 148-150.
4. Учебник тракториста-машиниста третьего класса / А. К. Болотов [и др.] ; под ред. A. M. Гуревича. М : Колос. 1982. С. 100.
5. Пат. RU 2106548, F16D 3/40 / Сигаев А. М., Пастухов А. Г. опубл. 10.03.1998.
6. Меновщиков В. А. Исследование и совершенствование игольчатых подшипников карданных передач транспортно-технологических машин : монография / А. В. Меновщиков, С. П. Ереско. Красноярск : Изд-во КрасГАУ, 2006. 283 с.
7. Пат. 170347 Российская Федерация, МПК7 F16 D 3/26. Карданный шарнир / Ереско С. П., Ереско Т. Т., Кукушкин Е. В., Меновщиков В. А. ; № 2016140043; заявл. 11.10.2016; опубл. 21.04.2017. Бюл. № 12. 5 с.
References
1. Kukushkin E. V., Menovshchikov V. A. [Main directions of development, improve and perfect the performance driveline on needle bearings]. Materialy XVI mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii "Reshetnevskie chteniya" [Materials XVI Intern. Scientific. Conf
"Reshetnev reading"]. Krasnoyarsk, 2012. P. 254-256. (In Russ.)
2. Kukushkin E. V., Menovshchikov V. A., Eresko T. T. [The analysis of modern concepts and approaches in the study of fatigue failures of needle bearings]. Materialy XVII mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii "Reshet-nevskie chteniya " [Materials XVII Intern. Scientific. Conf "Reshetnev reading"]. Krasnoyarsk, 2013. P. 287-288. (In Russ.)
3. Kukushkin E. V., Menovshchikov V. A., Eresko T. T. [Questions of formation of fatigue cracks in materials needle bearing universal joints]. Materialy X Vseros-siyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii "Aktual'nye problemy aviatsii i kosmonavtiki" [Materials X Intern. Scientific. Conf "Current issues of aviation and cosmonautics"]. Krasnoyarsk, 2014. P. 148-150. (In Russ.)
4. Bolotov A. K., Gurevich L. A., Likhanov V. A., Sychugov N. P. Uchebnik traktorista-mashinista tret'ego klassa. [The textbook of tractor driver]. Kolos, 1982. 100 p.
5. Sigaev A. M., Pastukhov A. G., Kardani sharnir. [Joint]. Patent RF. No. 2106548, 1998.
6. Menovshchikov V. A., Eresko S. P. Issledovanie i sovershenstvovanie igolchatikh podshipnikov kardanikh peredach transportno-tekhnologicheskikh mashin [Study and improvement of needle bearing universal joint transmission of transport and technological machines]. Krasnoyarsk : KrasGAU, 2006, 283 p.
7. Eresko S. P., Eresko T. T., Kukushkin E. V., Menovshchikov V. A. Kardani sharnir. [Joint]. Patent RF. No. 170347, 2017.
© Кукушкин Е. В., Кукушкин С. В., Меновщиков В. А., Семенуха О. В., 2017
