Компенсационная муфта

 

Использование: машиностроение, в частности для использования в планетарно-эксцентриковых редукторах для передачи вращения с сателлита на выходной вал, а также для соединения валов с небольшой несоосностью. Муфта имеет большой КПД, надежна, проста по конструкции, дешева и предназначена для использования в высокоскоростных приводах механизмов и машин. Сущность изобретения: компенсационная муфта представляет собой группу плоских стержней, присоединенных шарнирно с двух сторон к плоской промежуточной шайбе. Стержни в каждой паре параллельны друг другу, а пары расположены перпендикулярно друг другу. 11 ил.

Изобретение относится к постоянным (не допускающим разъединения валов в процессе работы машины) компенсационным муфтам для передачи вращения от ведущего вала к ведомому при наличии небольшой несоосности этих валов.

Преимущественное использование муфты предполагается в планетарно-эксцентриковых редукторах с внутренним зацеплением для передачи вращения от сателлита к выходному валу редуктора.

Известна муфта, содержащая крестовину, по два симметрично установленных пальца с подшипниками одна пара на сателлите, другая на выходном валу. Каждая пара пальцев с подшипниками входит во взаимноперпендикулярные пазы на торцах крестовины [1] Эта муфта позволяет снизить потери на трение за счет использования шариковых подшипников. Однако при достаточно больших угловых скоростях условия работы подшипников в колебательном режиме являются весьма неблагоприятными (частота движения наружных колец равна частоте вращения входного вала редуктора). Здесь сказывается инерционность шариков, сепаратора и наружных колец, что приводит к быстрому выходу подшипников из строя. Так, например, при вращении входного вала редуктора с частотой n=20000 об/мин, что характерно для большинства элеткробытовых приборов, использующих редукторы (например, мясорубки), применение упомянутых муфт категорически невозможно, и, следовательно, невозможно использование простых и дешевых планетарно-эксцентриковых редукторов. Кроме того, использование шарикоподшипников сильно удорожает муфту.

Известна компенсационная муфта для соединения валов с параллельно смещенными осями [2] Данное решение является наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному решению.

В шайбах, насаженных на концы соединяемых валов, имеются диаметральные впадины. Между шайбами свободно помещен диск, на обеих сторонах которого имеются диаметральные выступы, расположенные перпендикулярно друг другу и имеющие профиль, соответствующий профилю впадины на шайбах. Эта муфта может быть использована в кривошипно-эксцентриковых редукторах.

Недостатком ее является то, что в высокооборотных редукторах в ней велики потери на трение.

Техническим результатом изобретения является повышение КПД муфты путем снижения потерь на трение в ее элементах, упрощение конструкции путем исключения сложных дорогостоящих деталей и повышение надежности.

Указанный технический результат достигается тем, что промежуточный элемент муфты выполнен в виде плоской шайбы, к которой с каждого торца шарнирно присоединена пара параллельных стержней равной длины, одна пара стержней перпендикулярна другой, а свободные концы каждой пары стержней шарнирно соединены с шайбами ведущего и ведомого валов.

На фиг. 1 дан продольный разрез предлагаемой муфты; на фиг. 2 вид сбоку; на фиг. 3 вид с противоположной стороны; на фиг. 4 и 5 разрезы по шарнирам; на фиг. 6 схема муфты; на фиг. 7, 8, 9, 10 варианты выполнения промежуточного элемента; на фиг. 11 схема для определения относительного перемещения трущихся частей в шарнирах муфты.

Муфта состоит из промежуточного элемента 11, представляющего собой плоскую шайбу по вариантам на фиг. 7, 8, 9, 10 (вариант выполнения выбирается в зависимости от особенностей конструкции привода), с отверстиями в вершинах фигур, необходимых для шарнирного соединения с этой шайбой пары стержней 2, расположенных с одного торца шайбы, и пары стержней 3, расположенных с противоположного торца. Отрезки, соединяющие центры отверстий промежуточного элемента 1, образуют равнобедренный треугольник. Длины стержней в паре одинаковы. Длины пар стержней могут быть и не равны между собой. Тогда промежуточный элемент имеет две пары отверстий и линии центров отверстий для одной пары должны быть перпендикулярно линии центров отверстий для другой пары (это показано на схеме фиг. 6). Свободные концы стержней 2 и 3 присоединяются шарнирно к сателлиту 4 и фланцу 5, играющих роль ведущего и ведомого валов. Если муфта используется не в редукторе, а для соединения двух валов, то на последних выполняются шайбы, как и в описанном выше прототипе.

Муфта работает следующим образом. Продольная ось ведущего вала смещается относительно оси ведомого в двух взаимно-перпендикулярных направлениях (см. фиг. 6). Горизонтальная составляющая этого смещения парируется шарнирным параллелограммом, составленным из стержней 2, сателлита 4 и промежуточного элемента 1, вертикальная шарнирным параллелограммом, составленным из стержней 3, промежуточного элемента 1 и выходного вала 5. При этом отсутствует угловое перемещение валов, соединенных данной муфтой, т.к. среднее звено шарнирных параллелограммов (промежуточный элемент 1) не изменяет своего углового положения относительно оснований шарнирных параллелограммов звеньев 4 и 5.

Смещение l_n трущихся поверхностей одного шарнира меньше смещения трущихся элементов прототипа. В прототипе смещение равно величине l_a=2C, где C радиус (эксцентриситет) кривошипа редуктора. В предлагаемой муфте смещение l_n= 2C· r/R (см. фиг. 11), где r - радиус цапфы шарнира, R межцентровое расстояние стержня. Смещение происходит в восьми шарнирах предлагаемой муфты, а смещение в прототипе в четырех местах взаимодействия элементов муфты. Если принять размеры предлагаемой муфты и аналога одинаковыми, то получим суммарные перемещения для прототипа L_a=2C·4=8C, для предлагаемой муфты L_n=8l_n= 8·2C·r/R=16C·r/R.

При r/R=0,1 L_n=16C·0,1=1,6C, т.е. работа сил трения в предлагаемой муфте происходит на пути в 8C/1,6C=5 раз меньшем, чем в прототипе при одинаковых условиях между взаимодействующими поверхностями. Следовательно, КПД предлагаемой муфты больше. Конструкция же ее более проста, т.к. проще детали ее составляющие, то есть она более дешева. Существенно также и то, что элементы трения более рассредоточены, чем у прототипа, и этим повышается стойкость муфты и ее надежность.

Все это позволяет использовать муфту в высокоскоростных редукторах.

Формула изобретения

Компенсационная муфта, содержащая шайбы, установленные на ведущем и ведомом валах, и размещенный между ними промежуточный элемент в виде плоской шайбы, отличающаяся тем, что она снабжена парами стержней равной длины, стержни в каждой из которых установлены параллельно друг другу и шарнирно соединены с соответствующим торцем плоской шайбы, а свободные концы стержней каждой пары шарнирно соединены с соответствующей шайбой ведущего и ведомого валов, при этом пары стержней расположены перпендикулярно друг другу.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11