Шарнирная муфта
Владельцы патента RU 2473827:
Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа" (RU)
Изобретение относится к общему машиностроению, а именно к шарнирным муфтам. Шарнирная муфта содержит ведущий и ведомый валы. Конец ведомого вала выполнен в виде сферического наконечника, а конец ведущего вала - в виде сферического гнезда, охватывающего сферический наконечник с зазором, в котором установлены переходные элементы. Сферическое гнездо выполнено из двух частей, разделенных диаметральным разъемом в плоскости, перпендикулярной оси ведущего вала, и связанных между собой посредством крепежного элемента. Переходные элементы выполнены в виде четырех сферических сегментов, сопряженных между собой боковыми поверхностями. Сферический наконечник контактирует с внутренними поверхностями сегментов с возможностью скольжения по ним, а внешние поверхности сегментов контактируют с внутренней поверхностью сферического гнезда с возможностью скольжения по ней при перекосе валов. Одна пара противолежащих сегментов шарнирно связана со сферическим наконечником, а другая пара противолежащих сегментов шарнирно связана со сферическим гнездом. Техническим результатом изобретения является возможность передачи повышенных крутящих моментов. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к общему машиностроению и может быть использовано при проектировании соединительных муфт при передаче вращательного движения в условиях перекоса соединяемых валов до 40°.
Известна соединительная шарнирная муфта, содержащая два вала, конец первого вала выполнен в виде сферического наконечника, а конец второго вала - в виде сферического гнезда, охватывающего сферический наконечник с зазором, в котором установлены переходные элементы в виде шариков, размещенных в канавках наконечника и гнезда (см., например, справочник «Детали машин», том 1, изд. «Машиностроение», Москва, 1968 г., раздел «Муфты»). Данная муфта обеспечивает равенство угловых скоростей валов при изменяющемся угле между их геометрическими осями за счет размещения шариков всегда в биссекторной плоскости. Такие муфты способны передавать вращательное движение соединяемых валов при взаимном перекосе до 40°.
Однако данное устройство обладает недостатками, заключающимися в следующем:
- концы соединяемых валов сцентрированы неудовлетворительно, т.к. их взаимное положение определяется двумя шариками, расположенными в канавках, в диаметральной плоскости сферического наконечника и сферического гнезда, что может явиться причиной появления дисбаланса и повышенной вибрации при высоких оборотах муфты;
- использование в качестве промежуточного звена, между соединяемыми валами, двух шариков приводит к значительным контактным напряжениям в местах их опор, в направляющих канавках, что не позволяет передавать большие крутящие моменты.
Техническим результатом изобретения является устранение перечисленных недостатков.
Технический результат изобретения достигается за счет того, что шарнирная муфта содержит два вала, конец первого вала выполнен в виде сферического наконечника, а конец второго вала - в виде сферического гнезда, охватывающего сферический наконечник с зазором, в котором установлены переходные элементы, причем сферическое гнездо выполнено из двух частей, разделенных диаметральным разъемом в плоскости, перпендикулярной оси второго вала, и связанных между собой посредством крепежного элемента, переходные элементы выполнены в виде четырех сферических сегментов, сопряженных между собой боковыми поверхностями, при этом сферический наконечник контактирует с внутренними поверхностями сегментов с возможностью скольжения по ним, а внешние поверхности сегментов контактируют с внутренней поверхностью сферического гнезда с возможностью скольжения по ней при перекосе валов, причем одна пара противолежащих сегментов шарнирно связана со сферическим наконечником, а другая пара противолежащих сегментов шарнирно связана со сферическим гнездом.
Кроме того, одна из частей сферического гнезда может иметь выступ в зоне разъема, входящий в ответное ему углубление, выполненное на другой части сферического гнезда.
Крепежный элемент, связывающий части сферического гнезда, может быть выполнен, например, в виде накидной гайки.
Кроме того, шарнирные связи сегментов соответственно со сферическим наконечником и сферическим гнездом могут быть выполнены в виде цилиндрических шпонок, оси которых лежат в плоскости разъема частей сферического гнезда при совпадении осей валов, при этом оси соответствующих пар шпонок взаимно перпендикулярны и пересекаются с осью муфты.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показано предлагаемое устройство в продольном разрезе; на фиг.2 показано предлагаемое устройство в поперечном разрезе А-А на фиг.1; на фиг.3 показан разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 показан разрез В-В на фиг.2; на фиг.5 показано предлагаемое устройство в аксонометрическом изображении с местным вырывом 1/4 части.
Шарнирная соединительная муфта содержит два шарнирно соединенных между собой вала 1 и 2 (ведомый и ведущий). Конец первого вала 1 выполнен в виде сферического наконечника 3, а конец второго вала 2 выполнен в виде сферического гнезда 4, концентрично охватывающего наконечник 3 с зазором 5. Гнездо 4 выполнено из двух частей 6 и 7, разделенных диаметральным разъемом 8 в плоскости, перпендикулярной оси вала 2. Части 6 и 7 сцентрированы между собой посредством выступа 9, выполненного на части 6 гнезда 4, входящего в ответное ему углубление 10, выполненное на части 7 гнезда 4. При этом части 6 и 7 связаны между собой посредством крепежного элемента 11, выполненного, например, в виде накидной гайки.
В зазоре 5 между наконечником 3 и внутренней поверхностью гнезда 4 установлены переходные элементы, выполненные в виде двух пар противолежащих сегментов 12, 13 сферической формы, сопряженных между собой боковыми поверхностями, образуя, таким образом, кольцевой пояс, ось которого совпадает с осью муфты. Наконечник 3 своей поверхностью контактирует с внутренними поверхностями сегментов 12, 13 с возможностью скольжения по ним, а внешние поверхности сегментов 12, 13 контактируют с внутренней поверхностью гнезда 4 с возможностью скольжения по ней при перекосе валов 1, 2.
Одна пара противолежащих сегментов 12 шарнирно связана с наконечником 3, а другая пара противолежащих сегментов 13 шарнирно связана с гнездом 4, при этом шарнирные связи сегментов 12, 13 соответственно с наконечником 3 и гнездом 4 выполнены в виде цилиндрических шпонок 14. Оси соответствующих пар шпонок 14 взаимно перпендикулярны, пересекаются с осью муфты и лежат в плоскости разъема 8 частей 6, 7 гнезда 4 при совпадении осей валов 1, 2.
Работает устройство следующим образом.
Передача вращательного движения с вала 2 (ведущего вала) на вал 1 (ведомый вал) осуществляется посредством четырех сферических сегментов 12, 13 (фиг.2), соединенных попарно со сферическим гнездом 4 вала 2 и сферическим наконечником 3 вала 1. Крутящий момент на валу 2, преобразуясь в пару сил, через первую пару шарниров 14 передает силовое воздействие на сегменты 13, которые боковыми поверхностями воздействуют на сегменты 12 и через вторую пару шарниров 14 на сферический наконечник 3 вала 1.
Предлагаемая муфта обеспечивает центровку соединяемых валов за счет посадки наконечника 3 в гнезде 4 через сегменты 12, 13, причем центровка валов 1, 2 не нарушается при их возможных взаимных угловых смещениях.
Компенсация угловых смещений валов 1, 2 осуществляется следующим образом.
Предположим, что вал 1 переместился по направлению оси У (фиг.5), при этом наконечник 3 поворачивается вокруг оси 15 (фиг.2, 5) на вторых шарнирах и скользит по сопрягаемой поверхности сегментов 12, 13.
В случае когда вал 1 отклоняется по направлению оси X, происходит поворот наконечника 3 вместе с сегментами 12, 13 вокруг оси 16 на первых шарнирах, при этом происходит проскальзывание сегментов 12, 13 по сопрягаемой поверхности гнезда 4.
Другие промежуточные угловые смещения вала 1 раскладываются на составляющие по осям Х и У, механизм компенсации которых раскрыт выше.
Предлагаемое устройство позволяет осуществлять передачу значительных по величине крутящих моментов, так как имеет развитые контактирующие поверхности переходных элементов.
С учетом того, что в процессе работы муфты в условиях перекоса соединяемых валов происходит проскальзывание сегментов 12, 13 относительно сферического наконечника 3 и сферического гнезда 4, целесообразно для снижения трения изготавливать сегменты 12, 13 из бронзы или наносить антифрикционное покрытие.
1. Шарнирная муфта, содержащая два вала, конец первого вала выполнен в виде сферического наконечника, а конец второго вала - в виде сферического гнезда, охватывающего сферический наконечник с зазором, в котором установлены переходные элементы, отличающаяся тем, что сферическое гнездо выполнено из двух частей, разделенных диаметральным разъемом в плоскости, перпендикулярной оси второго вала, и связанных между собой посредством крепежного элемента, переходные элементы выполнены в виде четырех сферических сегментов, сопряженных между собой боковыми поверхностями, при этом сферический наконечник контактирует с внутренними поверхностями сегментов с возможностью скольжения по ним, а внешние поверхности сегментов контактируют с внутренней поверхностью сферического гнезда с возможностью скольжения по ней при перекосе валов, причем одна пара противолежащих сегментов шарнирно связана со сферическим наконечником, а другая пара противолежащих сегментов шарнирно связана со сферическим гнездом.
2. Муфта по п.1, отличающаяся тем, что одна из частей сферического гнезда имеет выступ в зоне разъема, входящий в ответное ему углубление, выполненное на другой части сферического гнезда.
3. Муфта по п.1, отличающаяся тем, что крепежный элемент выполнен в виде накидной гайки.
4. Муфта по п.1, отличающаяся тем, что шарнирные связи сегментов соответственно со сферическим наконечником и сферическим гнездом выполнены в виде цилиндрических шпонок, оси которых при совпадении осей валов лежат в плоскости разъема частей сферического гнезда, при этом оси соответствующих пар шпонок взаимно перпендикулярны и пересекаются с осью муфты.
