Предохранительный элемент муфты

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в прокатном ;и|юизводстве для защиты от перегрузок элементов привода. Цель изобретения - повышение надежности срабатывания при сложном динамическом нагружении. Предохранительный элемент муфты выполнен в виде втулки 1 с центрально расположенным участком 2 ослабленного сечения, образованным проточками 3 и 4 соответственно на наружной и внутренней поверхностях, поперечное сечение которых представляет полукруг с радиусами R и г. R не более чем в два с половиной раза и не менее, чем в два раза больше г. Значение наружного диаметра dx ослабленного сечения (2) определяется по выражению dH k dc, где k - коэффициент пропорциональности, k 1,286 ± 0,028; dc - значение диаметра сплошного кругового сечения , равнопрочного кольцевому сечению ослабленного участка. Такое выполнение повышает чистоту среза при разрушении, что обеспечивает более надежное срабатывание при заданном предельном крутящем моменте. Стойкость предохранительного элемента повышается за счет повышения выносливости при импульсных нагрузках. 5 ил. -s Ё

(19) (I l) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s F 16 0 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4825247/27 (22) 14;05.90 (46) 15.03.92. Бюл. М 10 (71) Нижнеднепровский трубопрокатный завод им. Карла Либкнехта (72) В.A.Ãoëîòà (53) 621,825.5 (088.8) (56) Патент США М 3200616, кл. 64-28, 1986.

Авторское свидетельство СССР

f4 1395862, кл. F16 0 9/00, 1986. (54} ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ

МУФТЫ (57) Изобретение относится к машиностроеиео и может быть использовано в прокатном производстве для защиты от перегрузок элементов привода. Цель изобретения- повышение надежности срабатывания при сложном динамическом нагружении. Предохранительный элемент муфты выполнен в виде втулки

1 с центрально расположенным участком 2 ослабленного сечения, образованным проточками 3 и 4 соответственно на наружной и внутренней поверхностях. поперечное сечение которых представляет полукруг с радиусами И u r. R не более чем в два с половиной раза и не менее, чем в два раза больше г. Э начение наружного диаметра d< ослабленного сечения (2) определяется по выражению d< - k d<, где k — коэффициент пропорциональности, k - 1.286 и 0,028; б — значение диаметра сплошного кругового сечения, равнопрочного кольцевому сечению ослабленного участка. Такое выполнение повышает чистоту среза при разрушении, что обеспечивает более надежное срабатывание при заданном предельном крутящем моменте. Стойкость предохранительного элемента повышается за счет повышения выносливости при импульсных нагрузках.

5 ил.

1719736

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к элементам для защиты от перегрузок оборудования линий прокатных станев, например пильгерстанов, и может быть использовано в машиностроении в предохранительных элементах соединений валов меиин и механизмов в условиях повышенных динамических нагрузок.

Известен предохранительный элемент муфты, выполненный в виде втулки с ослабленным овальным предохранительным сечением, образованным наклонной проточкой на наружной поверхности, поперечное сечение которой представляет полукруг. Такал конструкция дает возможность при разрушении ослабленного сечения получить наклонную поверхность, выполняющую роль кулачка-эксцентрика, перемещающего подвижную часть предохранительного элемента в заданное положение для отключения привода.

Недостатками известного предохранительного элемента муфты является невозможность его применения в машинах с повышенными пульсирующими нагрузками (пильгерстанах) из-за образования в шлицевых соединениях вследствие неравномерного износа ступенчатых поверхностей, препятствующих осевому перемещению шлицевой части разрушенного элемента. В этом случае наклонная проточка образует

"косой излом", который приводит к аварийной ситуации в линии стана.

Наиболее близким к предлагаемому является предохранительный элемент муфты, выполненный в виде втулки с центрально расположенным участком ослабленного сечения, образованным проточками на наружной и внутренней поверхностях, поперечное сечение которых представляет полукруг. Предохранительный элемент выполнен в виде отливки и характеризуется нестабильностью механических свойств и значительной массой (2 т). Радиус полукруга праточек обычно составляет 6 мм.

Этот предохранительный элемент муфты предусматривает простую замену ослабленнога сплошного кругового сечения на равнопрочное кольцевое сечение для условий "чистого кручения" при соосно расположенных валах.

Недостатком данного предохранительного элемента муфты является недостаточная надежность срабатывания при сложном динамическом погружении. Вызвано это тем, чта при разрушении кольцевого сечения, у которого радиус внутренней проточки равен радиусу наружной проточки, форми5

35 рование усталостных трещин может происходить произвольно, в результате чего в изломе могут образовываться выступы, которые затем приводят к осевым толчкам, вызывающим аварийную ситуацию в линии стана и повреждение элементов оборудования. Кроме того, известный предохранительный элемент не имеет конструктивных признаков, позволяющих получить оптимальные геометрические характеристики кольцевого ослабленного сечения, обладающего высокой стойкостью (выносливостью) при сложном динамическом нагружении в условиях наличия в сечении многоосевого напряженного состояния и значительных пульсирующих нагрузок, например, в линии главного привода пильгерстана при несоосности валов более 3 мм.

Именно пульсирующие нагрузки как правила разрушают предохранительный элемент муфты, а не крутящий момент, по которому рассчитывается кольцевое ослабленное сечение.

Цель изобретения — повышение надежности срабатывания при сложном динамическом нагружении.

Поставленная цель достигается тем, чта в предохранительном элементе муфты, выполненном в виде втулки с центральна расположенным участком ослабленного сечения, образованным проточками на наружной и внутренней поверхностях, поперечное сечение которых представляет полукруг, согласно изобретению радиус полукруга проточки на наружной поверхности не более чем в два с половиной раза и не менее чем в два раза больше радиуса полукруга проточки на внутренней поверхно-. сти, а значение наружного. диаметра ослабленного сечения определяется по выражению: da = k dc, где k — коэффициент пропорциональности, значение которого равно1,286+ 0,028; dc-значениедиаметра сплошного кругового сечения, равнопрочного кольцевому сечению ослабленного участка предохранительного элемента.

Выполнение радиуса полукруга проточки на наружной поверхности не более чем в два с половиной раза и не менее чем вдва раза больше радиуса полукруга проточки на внутренней поверхности обеспечивает ориентированное формирование усталостных напряжений в плоскости проточки, Это повышает чистоту излома и тем самым значительно снижает динамическое воздействие на соединяемые муфтой валы при разрушении предахранительного элемента и ведет к повышению надежности срабатывания последнего.

1719736

Выполнение радиуса полукруга проточки на наружной поверхности более чем в два с половиной раза больше радиуса полукруга. проточки на внутренней поверхности нецелесообразно в связи с тем, что хотя 5 частично повышается стойкость, однако резко снижается чистота излома ослабленного сечения.

Выполнение радиуса полукруга проточки на наружной поверхности менее чем в 10 два раза больше радиуса полукруга проточки на внутренней поверхности также нецелесообразно, так как хотя чистота излома улучшается, однако снижается стойкость ослабленного сечения из-эа увеличения 15 концентрации напряжений на наружной поверхности.

Выбор значения наружного диаметра ослабленного сечения по выражению бн - k dc определен экспериментальным 20 путем и позволяет обеспечить высокую стойкость (выносливость) кольцевого сечения ослабленного участка предохранительного элемента за счет оптимального выбора его наружного и внутреннего диаметров, при со- 25 хранении постоянным значения момента сопротивления кручению, Выбранное номинальное значение коэффициента пропорциональности и пределы его отклонения, обоснованные 30 расчетным путем и подтвержденные экспериментально, обеспечивают оптимальное значение выносливости кольцевого сечения ослабленного участка предохранительного элемента при сложном динамическом на.- 35 гружении, когда на него кроме крутящего момента действуют изгибающий момент, возникающий от несоосности валов, перерезывающая сила и осевые нагрузки от перемещения маховика и других подвижных 40 элементов в линии стана.

При значении отклонения коэффициента пропорциональности ниже -0,028 не достигается достаточно равномерное распределение касательных напряжений по 45 стенке ослабленного кольцевого сечения и не обеспечивается высокая стойкость (выносливость) предохранительного элемента при импульсном нагружении. Это обьясняется тем, что в этом случае отношение сред- 50 него радиуса кольцевого сечения к толщине стенки небольшое (не более 5,63) и поэтому не достигается перераспределение значений касательных напряжений, необходимое для получения однородных условий дефор- 55 маций ослабленного кольцевого сечения.

При значении отклонения коэффициента пропорциональности выше+0,028 достигается более равномерное распределение по стенке ослабленного кольцевого сечения касательных напряжений, так как отношение среднего радиуса кольцевого сечения к толщине стенки возрастает(до 6,91 и более), но уменьшение толщины стенки и площади кольцевого сечения снижает стойкость (выносливость) предохранительного элемента при импульсном нагружении изгибающим моментом и осевыми нагрузками.

На фиг.1 изображен предохранительный элемент муфты с ослабленным кольцевым сечением, продольный разрез; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 — вариант исполнения предохранительного элемента муфты, продольный разрез: на фиг.4 — разрез Б-Б на фиг.3; на фиг.5 — шлицевой вал муфты с предохранительным. элементом, Предохранительный элемент муфты выполнен в виде втулки 1 (фи r.1 и 2) с централ ьно расположенным участком ослабленного сечения 2, образованным проточками 3 и 4 соответственно на наружной и внутренней поверхностях, поперечное сечение которых представляет полукруг с радиусами R u r. По торцам 5 и 6 втулки 1 выполнены фасонные поверхности 7 и 8 для укладки сварного шва.

Радиус R полукруга проточки 3 на наружной поверхности не более чем в два с половиной раза и не менее чем в два раза больше радиуса r полукруга проточки 4 на внутренней поверхности, Наружный диаметр d< ослабленного сечения втулки 1 определяют по выражению (1), а именно .

dH=k dc, где k — коэффициент пропорциональности, значение которого равно 1,286 -0,028; dc— значение диаметра сплошного кругового сечения, равнопрочного кольцевому сечению ослабленного участка предохранительного элемента.

Значения соотношения R u г,а также dH и dc определены как экспериментальным, так и расчетным путем.

В варианте исполнения втулка 1 может быть снабжена специальными шлицами 9 (фиг. 3 и 4), расположенными на ее наружной поверхности, Предохранительный элемент муфты (фиг.1 и 2) служит для замены предохранительного элемента муфты со сплошным круговым ослабленным сечением, широко применяемым в металлургии, например, на пильгерстанах 5 — 12 и имеII II ющем шлицевые части.

Сборку сварного варианта выполнения шлицевого вала муфты с предлагаемым предохранительным элементом осуществляют следующим образом.

Сначала подготавливают шлицевые части 10 и 11 (фиг.5). Для этого может быть использован штатный предохранительный

1719736 элемент муфты с сплошным круговым ослабленным сечением, который предварительно разделяют (ломают) в ослабленном сечении и на его шлицевых частях 10 и 11 выполняют цапфы, диаметр которых соответствует внутреннему диаметру предохранительного элемента. а также выполняют фасонные поверхности цапфы для укладки сварных швов, ГЬсле этого на цапфы устанавливают предохранительный элемент в аиде втулки 1 (фиг.5) и соединяют сваркой, в результате чего образуется шлицевой вал с предлагаемым предохранительным элементом.

В случае разрушения предохранительного элемента остатки csapwoto шва удаляют и устанавливают новый предохранительный элемент, который соединяют с шлицевыми частями сваркой. Количество замен предохранительных элементов для одной пары шлицевых частей 10 и 11 составляет 8-10 раз и ограничивается предельно допустимым износом оабочей поверхности шлицев.

По сравнению с прототипом предлагаемйй предохранйтельный элемент муфты благодаря выбору оптимального соотношения размеров ослабленного кольцевого сечения обеспечивает надежность срабатывания при сложном динамическом нагружении путем улучшения чистоты среза при разрушении, а также за счет повышения выносливости сечения к импульсным нагрузкам. Это позволявт повысить стойкость предохранительного элемента в 3 раза и увеличить производительность прокатного

5 стана за счет уменьшения количества простоев на замену предохранительного элемента.

Формула изобретения

Предохранительный элемент муфты, 10 выполненный в виде втулки с центрально расположенным участком ослабленного сечения, образованным проточками на наружной и внутренней поверхностях, поперечное сечение которых представляет

15 собой полукруг, отл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения надежности срабатывания при сложном динамическом нагружении, радиус полукруга проточки на наружной поверхности не более чем в два с

20 половиной раза и не менее, чем в два раза больше радиуса полукруга проточки на внутренней поверхности, а значение наружного диаметра ослабленного сечения определяется по выражению

25 и ""бс, где k — коэффициент пропорциональности, значение которого равно 1,286 + 0,028;

dc — значение диаметра сплошного кругового сечения, равнопрочного кольцевому

30 сечению ослабленного участка предохранительного элемента.

1719736

1719736

Составитель В.Голота

Техред М,Моргентал Корректор Т.Палий

Редактор Ю.Середа

Производственно-издательский комбинат "Пате " У атент, r. жгород, ул.Гагарина, 101 акаэ 756 Тираж

ЙНИИПИ Государственного комит комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж 35, Раушская наб., 4/5