CC BY
18Решетневскуе чтения. 2017
УДК 621.22
КОНСТРУКЦИЯ КАРДАННОГО ШАРНИРА С ВТУЛКАМИ ИЗ ВЯЗКО-ДЕМПФИРУЮЩЕГО МАТЕРИАЛА
Е. В. Кукушкин1 , С. В. Кукушкин2, В. А. Меновщиков1
1 Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31 2Красноярский государственный аграрный университет Российская Федерация, 660049, г. Красноярск, просп. Мира, 90 *E-mail: ironjeck@mail.ru
Разработана новая конструкция карданного шарнира с втулками из вязко-демпфирующего материала. За счет того, что в проушинах установлены втулки из вязко-демпфирующего материала, обеспечивается равномерность распределения нагрузки в зоне контакта игольчатого подшипника с шипом крестовины, т. е. по длине иглы в игольчатом подшипнике.
Ключевые слова: карданный шарнир, игольчатый подшипник, втулки демпфирующие.
CONSTRUCTION OF UNIVERSAL JOINT WITH VEHICLE-DAMPING MATERIALS
E. V. Kukushkin1*, S. V. Kukushkin2, V. A. Menovshchikov1
1Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
2Krasnoyarsk State Agrarian University 90, Mira Av., Krasnoyarsk, 660049, Russian Federation E-mail: ironjeck@mail.ru
The article presents a new design of a universal joint with bushings of viscous damping material. Due to the fact that the bushings from the viscous damping material are installed in the eyes, the load distribution is evenly distributed in the contact area of the needle bearing with the spike pin, that is the length of the needle in the needle bearing.
Keywords: universal joint, needle bearing, bushings, damping.
Проведя анализ конструкций карданных шарниров [1-6], была поставлена задача исследований: повышение долговечности карданного шарнира за счет снижения динамики нагружения узла и более равномерное распределение нагрузки по длине сопряжения игла - шип крестовины.
Известен карданный шарнир, который включает щековину вилки шарнира, палец крестовины, установленный на радиальном подшипнике, а также глухую и проходную крышки, закрепленные на щеко-вине болтами. Радиальный подшипник выполнен в виде подшипника скольжения. [4] Недостатком данного узла является низкая долговечность узла из-за нерешенной проблемы: неравномерности распределения нагрузки по длине шипа крестовины. Кроме того, используются дополнительные элементы в конструкции, что усложняют, как работу узла так и обслуживание в эксплуатации.
Наиболее близким техническим решением является карданный шарнир, содержащий две сборные вилки, состоящие из фланцев и съемных проушин, и крестовину с шипами, установленные в проушинах посредством подшипника [5]. Недостатком данной конструкции является наличие винтового соединения, что снижает точность установки съемных проушин и фиксации установленного в нем игольчатого подшипника.
Технический результат достигается тем, что карданный шарнир имеет крестовину, игольчатые подшипники, а также проушины, в которых закреплены втулки, выполненные из вязко-демпфирующего материала с возможностью распределения нагрузки по длине сопряжения игла-шип крестовины. Новым является то, что втулка расположена между проушиной и игольчатым подшипником и выполнена из вязко-демпфирующего материала [6].
Карданный шарнир состоит из крестовины 1 с шипом 2 (рис. 1), игольчатого подшипника 3, проушины 4 вилки карданной передачи. Между проушиной 4 и игольчатым подшипником 3 установлена втулка 5, выполненной из вязко-демпфирующего материала. Фиксация втулки 5 осуществляется с помощью кольца 6, традиционно используемый для фиксации игольчатого подшипника 3 в проушинах 4 вала карданной передачи. Толщина втулки 5 выбирается в зависимости от величины радиального зазора игольчатого подшипника 3 и величины нагрузки, передаваемой карданной передачей.
Наличие возможности поворота вилки карданной передачи, посредством втулки 5 из вязко-демпфирующего материала, позволяет обеспечить в эксплуатации прилегание шипа крестовины к иглам подшипника по всей длине иголки, что дает компенсацию неравномерности распределения нагрузки по длине сопряжения игла-шип крестовины.
Механика специальных систем
Рис. 1. Карданный шарнир с втулками из вязко-демпфирующего материала
2. Пат. 146989 Российская Федерация, МПК7 F16 D 3/26. Карданный шарнир / Кукушкин Е. В., Меновщиков В. А., Орлов А. А., Ереско С. П., Ереско Т. Т. ; № 2014119234/11; заявл. 13.05.2001 ; опубл. 27.10.2014. Бюл. № 30. 2 с.
3. 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.
4. Пат. 2122145 Российская Федерация, МПК7 F16 D 3/26. Подшипниковый узел шарнира Гука / Модеев В. Ф., Платхин В. Д. ; № 97100532/28; заявл. 16.01.1997 ; опубл. 20.11.1988.
5. Пат. 2106548 Российская Федерация, МПК7 F16 D 3/40. Карданный шарнир / Сигаев А. М., Пастухов А. Г.; № 93035707/28; заявл. 07.07.1993 ; опубл. 10.03.1998.
6. Пат. 61821 Российская Федерация, МПК7 F16 D 3/26. Карданный шарнир / Меновщиков В. А., Плюшкин Н. Г., Худолей А. В. ; № 2006135080/22; заявл. 03.10.2006 ; опубл. 10.03.2007. Бюл. № 7. 3 с
References
1. Kukushkin E. V., Menovshchikov V. A., Eresko S. P., Eresko T. T. Kardannyy sharnir. [Joint]. Patent RF. No. 141878, 2014.
2. Kukushkin E. V., Menovshchikov V. A., Orlov A. A., Eresko S. P., Eresko T. T. Kardannyy sharnir. [Joint]. Patent RF. No. 146989, 2014.
3. Eresko S. P., Eresko T. T., Kukushkin E. V., Menovshchikov V. A. Kardani sharnir. [Joint]. Patent RF. No. 170347, 2017.
4. Modeev V. F., Platkhin V. D. Podshipnikovyy uzel sharnira Guka [Hook Hinge Bearing Assembly]. Patent RF. No. 2122145, 1988.
5. Sigaev A. M., Pastukhov A. G. Kardani sharnir. [Joint]. Patent RF. No. 2106548, 1998.
6. Menovshchikov V. A., Plyushkin N. G., Khudoley A. V. Kardani sharnir. [Joint]. Patent RF. No. 61821, 2007.
© Кукушкин Е. В., Кукушкин С. В., Меновщиков В. А., 2017
Карданный шарнир работает следующим образом вращающий момент от вилки карданной передачи, через проушины 4, передается на втулку 5 из вязко-демпфирующего материала и далее через игольчатый подшипник 3 на шип крестовины 2.
На рис. 2 показан график нагрузки при отсутствии втулки из вязко-демпфирующего материала и с применением втулки из вязко-демпфирующего материала, причем экспериментами установлено снижение динамики нагружения шарнирного узла в 3-4 раза.
Рис. 2. График нагрузки при отсутствии втулки из вязко-демпфирующего материала (ВДМ) и с применением втулки из вязко-демпфирующего материала (ВДМ)
За счет того, что в проушинах установлены втулки из вязко-демпфирующего материала обеспечивается равномерность распределения нагрузки в зоне контакта игольчатого подшипника с шипом крестовины, т. е. по длине иглы в игольчатом подшипнике.
Решается также задача - повышение долговечности работы карданного подшипника за счет снижения динамики нагружения узла.
Библиографические ссылки
1. Пат. 141878 Российская Федерация, МПК7 Б16 Б 3/26. Карданный шарнир / Кукушкин Е. В., Меновщиков В. А., Ереско С. П., Ереско Т. Т. ; № 2014102339/11; заявл. 24.01.2014 ; опубл. 20.06.2014. Бюл. № 17. 2 с.
