Упругокомпенсационная муфта

 

Использование: машиностроение, во всех отраслях народного хозяйства для соединения валов машин и механизмов в условиях смешения валов и при наличии динамических нагрузок. Сущность изобретения: муфта содержит две фланцевые полумуфты 1 с торообразными кольцевыми пазами и упругий соединительный элемент в виде кольцеобразно изогнутой винтовой пружины 4с равномерно расположенными по окружности витками. Пружина 4 размещена в совмещенных пазах полумуфт 1. Каждый виток пружины прикреплен к полумуфтам с возможностью изменения расположения мест крепления. 9 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51}5 F 16 D 3/52

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

A-A

K,АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4879455/27 (22) 31.10.90 (46) 23,03.93. Бюл. ¹ 11 (71) Научно-исследовательский институт автоматизации производственных процессов при МГТУ им.Н.Э. Баумана (72) В.Н.Богачев, О.А,Ряховский и В,А,Верещака (56) Поляков В.С. и др. Справочник по муфтам. — Л.: Maui-e, 1979,.с.65-83, Авторское свидетельство СССР

N. 694695, кл. F 16 0 3/52, 1978. (54) УПРУГОКОМПЕНСАЦИОННАЯ МУФТА (57) Использование: машиностроение, во всех отраслях народного хозяйства для сое„„БЦ„„1803628 А1 динения валов машин и механизмов в условиях смешения валов и при наличии динамических нагрузок. Сущность изобретения: муфта содержит две фланцевые полумуфты

1 с торообразными кольцевыми пазами и упругий соединительный элемент в виде кольцеобразно изогнутой винтовой пружины 4 с равномерно расположенными по окружности витками. Пружина 4 размещена в совмещенных пазах полумуфт 1. Каждый виток пружины прикреплен к полумуфтам с возмо.кностью изменения расположения мест крепления. 9 ил, 1803628

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано во всех отраслях для соединения валов машин и механизмов в условиях смещений валов и при наличии динамических нагрузок .

Цель изобретения — плавное без замены упругого элемента регулирование жесткости муфты путем изменения жесткости упругого элемента.

Указанная цель достигается тем, что в известной упругокомпенсационной муфте. содержащей две фланцевые прлумуфты, соединенные между собой упругим элементом в виде кольцеобразно изогнутой винтовой пружины с равномерно расположенными по окружности витками, на взаимно обращенных поверхностях фланцев полумуфт выполнены открытые со стороны периферии кольцевые торообразные пазы, а пружина размещена в совмещенных пазах полумуфт, при этом каждый виток пружины прикреплен к полумуфтам с возможностью изменения расположения мест креплений, Сопоставительный анализ с прототипом по- 25> зволяет сделать вывод, что заявляемая упругокомпенсационная муфта отличается тем, что на взаимно обращенных поверхностях фланцев полумуфт выполнены открытые со стороны периферии кольцевые 30 . торообразные пазы, пружина размещена в совмещенных пазах полумуфт, при этом каждый виток пружины прикреплен к полумуфтам с возможностью изменения расположения мест креплений. 35

На фиг. 1 изображен вид с торца на муфту с упругим элементом в виде кольцеобразно изогнутой винтовой пружины; на фиг. 2 — сечение А — А на фиг. 1; на фиг. 3— сечение Б-Б на фчг, 1; на фиг. 4 — сечение 40

 — В на фиг. 1; на фиг, 5 — вид с торца на муфту с упругим элементом в виде отдельных радиально расположенных колец; на .фиг, 6 и 7 — расчетные схемы для определения жесткости упругого элемента при за- 45 креплении упругого элемента в положении

I на фиг. l; на фиг. 8 и 9 — расчетные схемы для определения жесткости упругого элемента при закреплении упругого элемента в положении И на фиг.1. 50

Заявляемая муфта может быть выполнена в большом числе конструктивных вариантов. На фиг. 1 — 4 представлен един иэ вариантов, а на фиг. 5 — другой. Оба варианта предназначены для пояснения сущности 55 изобретения и не претендуют на оптимальность конструкции.

° Муфта содержит две полумуфты 1 с фланцами 2. На взаимно обращенных поверхностях фланцев 2 выполнены открытые со стороны периферии кольцевые торообразные пазы 3. Полумуфты 1 соединены между собой упругим элементом, выполненным в виде кольцеобразно изогнутой винто- вой пружины 4 с равномерно расположенными по окружности витками и размещенным в совмещенных пазах 3 полумуфт 1; На фланцах 2 полумуфт 1 выполнены кроме того пазы 5 с прорезями 6. Оси пазов

5 и прорезей 6 наклонены к радиусам пересекающим пазы 5 и прорези 6 посередине их длины под углом Ч подъема витков пружины 4, В пазах 5 установлены- каретки 7, снабженные кольцами 8 с резьбой, В каретках 7 имеются отверстия 9, в которых установлены резинометаллические элементы, состоящие из наружной металлической втулки 10, резиновой втулки 11 и внутренней металлической втулки. Внутренняя металлическая втулка имеет в сечении Б-Б форму сегмента тора, радиус кривизны оси которого равен радиусу кривизны оси витков пружины 4. В поперечном сечении В-В внутренняя металлическая втулка выполнена разрезной, состоящей из нескольких, на пример трех, секторов 12. Витки пружины 4 пропущены через отверстия в резинометаллических элементах. Крепление кареток 7 к фланцам 3 полумуфт 1 осуществляется гайками 13, опирающимися на пружинные шайбы 14 и шайбы I5.

Полумуфты 1 могут быть соединены между собой как одним упругим элементом, выполненным в виде пружины 4, так и несколькими отдельными упругими элементами 16, расположенными радиально и выполненными в виде колец круглой, эллиптической или иной формы; Поперечное сечение. витков винтовой пружины 4 и отдельных упругих элементов 16 может быть круглым, эллиптическим, квадратным, прямоугольным, и т.д. Крепление упругих элементов к полумуфтам I может осуществляться известйыми в технике спесобами, от-, личными от представленного на фиг. 1 — 4.

Муфта работает следующим образом, При вращении ведущей полумуфты, роль которой может выполнягь любая из полумуфт 1, вращающий момент передается на ведомую полумуфту через один упругий элемент или несколько упругих элементов

16, соединяющих полумуфты 1. При динамических нагрузках кинематическая энергия ударов частично аккумулируется упругими элементами и резиновыми втулками 10. превращаясь в потенциальную энергию деформации, а частично поглощается и переходит в теплоту за счет главным обра зом внутреннего трения в резине втулок IO.

При взаимных смещениях соединяемых ва1803 б28

r= 10d; R =5r=50d, (4) Т11 = Z ((19+Г20)В1. (5) (б) (7) 4 4

4=в

64 32 (2) лов упругий элемент, соединяющий полумуфты 1 и резиновые втулки 10 дополнительно деформируются, компенсируя смещения.

При необходимости изменения жесткости муфты ослабляют гайки 13 и перемещают каретки 7 в пазах 5, При этом пальцы 8 перемеща.отся к прорезях 6, а внутренние металлические втулки кареток — по виткам (или кольцам) упругого элемента. При некруглом поперечном сечении упругого элемента крепление последнего к каретке 7 будет отличаться от описанного выше.

Рассмотрим изменение крутильной жесткости муфты при перемещении кареток 7 из положения I в положение II. Расчет проведем для муфты с отдельными упругими элементами в виде радиально расположенных колец 16 с круглым поперечным сечением (фиг.5) и углом a= 15О. При фиксировании кареток 7 в положении упругий элемент рассматриваем как два полукольца: 17 (фиг.б) и 18 (фиг. 7) с заделанными концами, . а жесткость муфты определяем по формуле 2 (— E I +1) +8 R i+2г2

Ti =2 о2 (2(1) „з(+ 1 (8)) El Glk Л где Т вЂ” вращающий момент, передаваемый муфтой;

Π— угол закручивания муфты, в радианах;

Z — число упругих элементов в муфте;

R — радиус расположения заделки, r — радиус кривизны средней линии упругого элемента;

Š— модуль упругости первого рода для материала упругого элемента;

G — модуль упругости второго рода для материала упругого элемента; для стали G = 0,385Е;

1 — момент инерции сечения упругого элемента в плоскости изгибающего момента;

4 — полярный момент инерции сечения упругого элемента; для круглого поперечного сечения где d — диаметр поперечного сечения упругого элемента.

Для стального стержня с круглым поперечным сечением

= 0,77 (3) В качестве примера рассмотрим муфту с размерами

Подставляя (2), (3) и (41 в (1), ° олуяим

T(= О, 1479 О ZEd .

При О = 5 = 0,08727 рад

Т(= 0,1479 0,08727 ZEd = 0,01291 ZEd .

10 При фиксировании кареток 7 в положении II упругий элемент рассматриваем как две дуги окружности 19 (фиг.8) и 20 (фиг.9).

Получение для этого случая точной зависимост(г Т вЂ” О связано с большим объемом

15 вычислений, Поэтому применим приближенный метод, дающий значительно заниженное значение вращающего момента Т, полагая, что концы дуг 19 и 20 не заделаны, а вращающий момент Т создается только

20 окружными силами F>9 и F20:

При г = 10d и 6 = 0,385 Е получим

Е С1О19 F Едо20

312369,5 972,8 где д19 = д20 = R > sin О

Найдем смещения концов дуг 19 и 20 в плоскости, перпендикулярной плоскости их кривизны при закручивании муфты вращающим моментом Т.

R> = R-r cosa = 5r — r cos 15 = 4,034 R =

=40,340 (8) При О=5 sir) О = 0,0871558 (9), 40 Подставляя (6), (7), (8) и (9) в (5) получим

2 1 1

Тв = 0,0871558 40,34 (312369,5 + 972,8 ))

x ZEd = 0,14569 ZEd .

45 Т да

Т((0,14569 Е Е б — 11 285

Т 0,01291 Z Е сР

50 и

Таким образом, при перемещении кареток 7 из положения I в положение II жесткость рассмотренной в примере муфты возрастает в 11,285 раза. Как отмечалось выше, фактическое увеличение жесткости будет больше, так как при фиксировании кареток 7 в положении II при расчете не учитывалась жесткая заделка концов дуг 19 и 20, Фактическое отношение Т(гlТ(может возрасти в несколько раз по сравнению с

1803628 полученным в примере числом 11,285 s зависимости от размеров К r и d, размеров и формы сечения упругого элемента, угла а материала упругого элемента.

Выполнение крепления упругого эле- 5 мента к полумуфтам с возможностью изменения расположения мест крепления на упругом элементе позволяет плавно регулировать жесткость муфты без замены упругого элемента.,10

Формула изобретения

Упругокомпенсационная муфта, содержащая две фланцевые полумуфты, соеди-. ненные между собой упругим элементом в виде кольцеобразно изогнутой винтовой пружины с равномерно расположенными по окружности витками, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения возможности плавного регулирования жесткости, на взаимно обращенных поверхностях фланцев полумуфт выполнены открытые со стороны периферии кольцевые торообразные пазы, пружина размещена в совмещенных пазах полумуфт, при этом каждый виток пружины прикреплен к полумуфтам с возможностью изменения расположения мест креплений.

1803628

1803628

Составитель В;Богачев

Техред М.Моргентал Корректор С.Пекарь

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1043 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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