Новая конструкция карданного шарнира Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 662.822

НОВАЯ КОНСТРУКЦИЯ КАРДАННОГО ШАРНИРА

Е. В. Кукушкин, Т. Т. Ереско

Научный руководитель - В. А. Меновщиков

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева

Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31 E-mail: [email protected], [email protected], [email protected]

Разработана конструкция карданного шарнира с новым уплотнением. Новое уплотнение гофрированной трубы, имеющей форму усеченного конуса, заканчивающегося со стороны большего основания коаксиальной шайбой L-образного сечения, состоящего из соединенных в единое целое внутренней кольцевой части, контактирующей с торцевыми поверхностями тел качения и цилиндрической наружной части, зафиксированной в ответной коаксиальной цилиндрической проточке, выполненной в торце корпуса игольчатого подшипника, в виде полой цилиндрической втулки, а со стороны меньшего основания кольцом в форме тора.

Ключевые слова: карданный шарнир, игольчатый подшипник, уплотнение.

NEW CONSTRUCTION CARDAN JOINTS

E. V. Kukushkin, T. T. Eresko Scientific supervisor - V. A. Menovshikov

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected], [email protected], [email protected]

The design of the universal joint with a new seal. The new seal of the corrugated tube, the frustoconical ending side of the larger base of the coaxial washer L-shaped cross section, composed of integrally connected to the inner annular part in contact with the end surfaces of the rolling element and the outer cylindrical portion, fixed in a coaxial mating cylindrical bore, formed in the end face of the needle bearing housing, a hollow cylindrical sleeve, and from the smaller base of the torus-shaped ring.

Keywords: universal joint, needle bearing, gasket.

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 [1-2]. В основном причина выхода из строя подшипников заключается в повреждении дорожек канавки шипов, что вызывает необходимость разработки и проектирования новых конструкций карданных шарниров.

Некоторые исследователи [1] видят причину низкой надежности при эксплуатации, связанную с утечкой смазки из игольчатых подшипников, в результате чего происходит нарушение процесса поступления смазки к рабочим поверхностям шипов и игольчатых подшипников и недостаточную герметичность уплотнений подшипниковых узлов, которые в процессе работы меняют контактирующие поверхности, вследствие неравномерного износа шипов крестовины, и в полость вращения тел качения попадают инородные частицы, способствующие преждевременному износу карданного шарнира.

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2015. Том 1

Решение проблемы и увеличения надежности при эксплуатации может быть достигнуто применения новой конструкции карданного шарнира, что позволит повысить надежность путем уменьшения утечки смазочного материала из рабочей полости карданного шарнира и предупреждение падания инородных тел в рабочую полость карданного шарнира.

Известные карданные шарниры [3] имеют недостатки, к которым можно отнести низкую надежность при эксплуатации, связанную с утечкой смазки из игольчатых подшипников, в результате чего происходит нарушение процесса поступления смазки к рабочим поверхностям шипов и игольчатых подшипников.

В качестве прототипа нового карданного шарнира был выбран карданный шарнир [4], который содержит крестовину с шипами, на которых установлены с возможностью поворота втулки в виде стакана и игольчатые подшипники. В основании корпуса игольчатого подшипника и во втулке выполнены центральные соосные отверстия, каждое в виде правильного многоугольника (под ключ), а между основанием корпуса игольчатого подшипника и крышкой установлен уплотнительный элемент. К недостаткам прототипа можно отнести недостаточную герметичность уплотнений подшипниковых узлов, которые в процессе работы меняют контактирующие поверхности, вследствие неравномерного износа шипов крестовины, и в полость вращения тел качения попадают инородные частицы, способствующие преждевременному износу карданного шарнира [5], что решается применением уплотнений выполненных в виде гофрированной трубы, имеющей форму усеченного конуса, заканчивающегося со стороны большего основания коаксиальной шайбой Ь-образного сечения, состоящего из соединенных в единое целое внутренней кольцевой части, контактирующей с торцевыми поверхностями тел качения и цилиндрической наружной части, зафиксированной в ответной коаксиальной цилиндрической проточке, выполненной в торце корпуса игольчатого подшипника, в виде полой цилиндрической втулки, а со стороны меньшего основания кольцом в форме тора, зафиксированном в ответной торообразной проточке, выполненной в теле крестовины у основания шипа (см. рисунок).

/ 5 2 13

Карданный шарнир с новым уплотнением

Карданный шарнир состоит из вилок 1, крестовины 4 с установленными на ее шипах игольчатыми подшипниками, состоящими из корпуса 2, выполненного в форме цилиндрического стакана, и тел качения 3. Подшипники снабжены уплотнениями 5, выполненными в виде гофрированной трубы 6 имеющей форму усеченного конуса, заканчивающегося со стороны большего основания коаксиальной шайбой 7 Ь-образного сечения, состоящего из соединенных в единое целое внутренней кольцевой части, контактирующей с торцевыми поверхностями тел качения и цилиндрической наружной части, зафиксированной в ответной коаксиальной цилиндрической проточке, выполненной в торце корпуса игольчатого подшипника, в виде полой цилиндрической втулки, а со стороны меньшего основания кольцом 8 в форме тора, зафиксированном в ответной торообразной проточке, выполненной в теле крестовины у основания шипа.

Карданный шарнир работает следующим образом: при передаче крутящего момента вилка 1 воздействует на крестовину 4 через игольчатые подшипники. При каждом обороте шарнира поочередно работают два игольчатых подшипника, расположенных в противоположных подшипниковых узлах каждой вилки, радиальная нагрузка воспринимается вилками шарнира. Уплотнение 5 защищает рабочую полость карданного шарнира от попадания в нее инородных частиц. При работе карданного шарнира уплотнение в форме гофрированной трубы 6 позволяет максимально растягиваться и сжиматься в осевом и радиальном направлении под действием давления смазки, ограничивая смещение тел качения 3 из рабочей области игольчатых подшипников без нарушения герметизации рабочего пространства.

Предлагаемая конструкция позволяет исключить попадание инородных тел в рабочую полость карданного шарнира и утечку смазочного материала, повысить надежность карданных шарниров за счет герметизации рабочей полости.

Технический эффект заключается в повышение надежности путем уменьшения утечки смазочного материала из рабочей полости карданного шарнира и предупреждение падания инородных тел в рабочую полость карданного шарнира [5].

Библиографические ссылки

1. Меновщиков В. А., Ереско С. П. Исследование и совершенствование игольчатых подшипников карданных передач транспортно-технологических машин : монография / КрасГАУ. Красноярск, 2006. 283 с.

2. Ереско Т. Т., Кукушкин Е. В., Меновщиков В. А. Современное состояние вопроса по исследованию пластического деформирования при статическом контактном нагружении игольчатых подшипников // Механики XXI века : материалы Х11 Всерос. науч.-техн. конф. с междунар. участием : сб. докладов. Братск, 2013. С. 37-40.

3. Учебник тракториста-машиниста третьего класса / А. К. Болотов, Л. А. Гуревич, В. А. Лиха-нов, Н. П. Сычугов. М. : Колос. 1982. С. 100.

4. Пат. 2232309 Российская Федерация, МПК7 Б16 С 11/06. Карданный шарнир / Е. П. Тима-шов, А. Г. Пастухов, Н. Ф. Скурятин ; № 2003100986/11; заявл. 13.01.2003; опубл. 10.07.2004.

5. Пат. 146989 Российская Федерация, МПК7 Б16 Б 3/26. Карданный шарнир / Е. В. Кукушкин, В. А. Меновщиков, А. А. Орлов, С. П. Ереско, Т. Т. Ереско ; № 2014119234/11; заявл. 13.05.2001; опубл. 27.10.2014. Бюл. № 30. 2 с.

© Кукушкин Е. В., Ереско Т. Т., 2015