Муфта шарнирная

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к муфтам. Муфта шарнирная содержит первую полумуфту (1), выполненную со сферической поверхностью (3), и вторую полумуфту (2), выполненную из двух частей (4, 5). Части (4, 5) соединены разъемным соединением. Первая полумуфта (1) и первая - основная - часть (4) второй полумуфты снабжены элементами (6, 7) для жесткого закрепления валов. Основная часть второй полумуфты выполнена с полостью (4), в которой размещена первая полумуфта (1). Муфта оборудована пальцем (9), закрепленным в основной части второй полумуфты (4), и коническими втулками (10, 11), установленными во второй полумуфте соответственно. Конические втулки находятся конусными поверхностями (12, 13) в контакте со сферической поверхностью (3) первой полумуфты (1). Первая полумуфта выполнена со сквозной прорезью (8), через которую проходит палец (9). Геометрические размеры контура прорези (8) обеспечивают вращение первой полумуфты относительно оси перпендикулярной плоскости, проходящей через ось пальца (14) и ось муфты. Достигается снижение удельной нагрузки полумуфт в зоне контакта. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности авиастроения и может быть использовано в приводных и передаточных механизмах для передачи вращающихся моментов в условиях, когда оси соединяемых валов могут быть расположены под углом друг к другу, а угловые скорости вращения ведущего и ведомого вала должны совпадать.

Известна муфта равных угловых скоростей, содержащая ось вращения входного вала, ось вращения выходного вала, регулирующий механизм, U-образную вилку выходной оси, имеющую регулирующий штифт выходной оси, прикрепленный к одному плечу вилки выходной оси, причем ось регулирующего штифта выходной оси находится в плоскости, образуемой выходной осью и осью, образуемой цапфами вилки выходной оси, и пересекает геометрический центр муфты, кроме того, муфта включает выступ входной оси, имеющий регулирующий штифт входной оси, а регулирующий механизм выполнен с возможностью удерживания по меньшей мере частей муфты для получения характеристик равных угловых скоростей (патент RU №2292494, МПК8 F16D 3/30, опубл. 27.01.2007).

Недостатком устройства является технологическая сложность изготовления конических поверхностей деталей шарнира, а также низкий передаваемый момент из-за высоких контактных напряжений на линиях между роликами и пазами полумуфт.

Известен карданный шарнир, содержащий полумуфты, выполненные в виде вилок с проушинами, игольчатые подшипники, крестовину с на шипах которой установлены втулки, радиальные и осевые уплотнения, при этом втулки выполнены в виде стакана и установлены на шипах основанием вверх, кроме того, в основании корпуса игольчатого подшипника и упомянутой втулки выполнены центральные осевые отверстия в виде правильного выпуклого многоугольника, а между основанием корпуса игольчатого подшипника и крышкой установлен уплотнительный элемент (Патент RU №2232309; МПК F16C 11/06, опубл. 10.07.2004).

Недостатком карданного шарнира является технологическая сложность изготовления, в том числе связанная с применением игольчатых подшипников, а также низкий передаваемый момент из-за высоких контактных напряжений на линиях между шипами и проушинами полумуфт.

Прототипом изобретения выбрана Шарнирная муфта, содержащая первую полумуфту выполненную со сферической поверхностью и вторую полумуфту, выполненную из двух частей, соединенных разъемным соединением, первая полумуфта и первая - основная часть второй полумуфты снабжены элементами для жесткого закрепления валов, при этом основная часть второй полумуфты выполнена со сферической полостью, в которой размещена первая полумуфта, в сферической полости установлены переходные элементы, выполненные в виде четырех сферических сегментов, сопряженных между собой боковыми поверхностями, при этом сферическая поверхность 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.

Шарнирная муфта (Патент RU №2473827; МПК F16D 3/20; опубл. 27.01.2013)

Недостатком прототипа является возможное несовпадение угловых скоростей вращения первой и второй полумуфты, связанное с проскальзыванием сферического наконечника относительно сферических сегментов, а также низкая технологичность конструкции, связанная с необходимостью обработки сферических элементов, а также необходимостью фиксации радиального положения каждого сегмента.

При создании изобретения решалась задача создания Муфты шарнирной, допускающей передачу крутящего момента между валами с одинаковой угловой скоростью и технологичной при изготовлении.

Поставленная задача решается конструкцией муфты шарнирной, содержащей первую полумуфту, выполненную со сферической поверхностью и вторую полумуфту, выполненную из двух частей, соединенных разъемным соединением, первая полумуфта и первая - основная часть второй полумуфты снабжены элементами для жесткого закрепления валов, при этом основная часть второй полумуфты выполнена с полостью, в которой размещена первая полумуфта,

муфта оборудована пальцем, закрепленным в основной части второй полумуфты и коническими втулками, установленными во второй полумуфте соответственно, находящимися конусными поверхностями в контакте со сферической поверхностью первой полумуфты, с возможностью ее скольжения по этим поверхностям, при этом первая полумуфта выполнена со сквозной прорезью через которую проходит палец, и геометрические размеры контура прорези обеспечивают вращение первой полумуфты относительно оси перпендикулярной плоскости, проходящей через ось пальца и ось муфты.

Техническим результатом, достигаемым при реализации изобретения является передача вращающих моментов между полумуфтами без изменения угловых скоростей, снижение удельной нагрузки полумуфт в зоне контакта и в улучшении технологичности изготовления деталей конструкции.

В частных случаях исполнения:

для обеспечения технологичности изготовления и возможности регулирования усилия прижатия конических втулок к сферической поверхности первой полумуфты, основная часть второй полумуфты может быть выполнена в виде стакана, а вторая часть в виде накидной гайки;

для оптимизации контактных усилий при изменении положений полумуфт относительно друг друга, контур сквозной прорези может охватывать геометрический центр сферической поверхности;

для уменьшения сдавливающего усилия в конических втулках при пуске и при изменении положений полумуфт относительно друг друга, конические втулки могут быть установлены во второй полумуфте по скользящей посадке;

для оптимизации поверхности контакта конусных втулок со сферической поверхностью первой полумуфты, конические втулки, могут быть выполнены из фторопласта;

для повышения долговечности конструкции, сферическую поверхность первой полумуфты хромируют.

Для пояснения сущности изобретения используются следующие графические материалы

Фиг. 1 Муфта шарнирная, изометрическое изображение;

Фиг. 2 Осевое сечение Фиг. 1 плоскостью проходящей через ось пальца;

Фиг. 3 Осевое сечение Фиг. 1 плоскостью перпендикулярной оси пальца;

Фиг. 4 Сечение Фиг. 1 плоскостью перпендикулярной оси пальца в случае шарнирного поворота первой полумуфты относительно второй полумуфты;

Фиг. 5 Сечение Фиг. 1 плоскостью проходящей через ось пальца в случае поворота первой полумуфты относительно второй полумуфты.

Муфта шарнирная (Фиг. 1-3) содержит первую полумуфту 1 и вторую полумуфту 2.

Первая полумуфта 1 выполнена со сферической поверхностью 3.

Вторая полумуфта выполнена из двух частей 4,5, соединенных разъемным соединением.

Первая полумуфта 1 и первая - основная часть 4 второй полумуфты снабжены элементами 6,7 для жесткого закрепления валов, например торцевыми поверхностями под сварку, или полостями со шлицевыми углублениями для соединения.

Основная часть второй полумуфты выполнена с полостью 4, в которой размещена первая полумуфта 1.

Муфта оборудована пальцем 9, закрепленным в основной части второй полумуфты 4 и коническими втулками 10,11, установленными в основной части 4 второй полумуфты соответственно (Фиг. 1-6).

Конусные поверхности 12,13 конических втулок 10,11 находятся в контакте со сферической поверхностью 3 первой полумуфты, 1.

Усилие прижатия конусных поверхностей конических втулок 10, 11 к сферической поверхности 3 обеспечивают возможность возможностью ее скольжения по этим поверхностям.

Первая полумуфта выполнена со сквозной прорезью 8 через которую проходит палец 9. Геометрические размеры контура прорези 8 обеспечивают вращение первой полумуфты относительно оси перпендикулярной плоскости, проходящей через ось пальца 14 и ось муфты.

Геометрические размеры контура прорези определяются экспериментально с учетом крайнего положения, которое должны занимать проекции осей присоединяемых валов на плоскость, проходящую через ось пальца в механизме, использующем муфту.

Для обеспечения технологичности изготовления и возможности регулирования усилия прижатия конических втулок к сферической поверхности первой полумуфты, основная часть второй полумуфты 4 может быть выполнена в виде стакана, а вторая часть 5 в виде накидной гайки, навинченной на торец основной части после размещения в полости основной части первой полумуфты.

Поскольку детали конструкции не требуют при изготовлении специфической оснастки для выполнения сферических элементов и не требуется отдельное позиционирование сферических сегментов, достигается технологичность изготовления.

Муфта используется в конструкции механизмов предполагающих передачу вращательного момента между двумя валами оси которых располагаются, или могут быть перемещены в процессе работы механизма под углом друг к другу, например в передаточных механизмах приводов аэродинамических поверхностей крыла самолета.

Конструкция муфты обеспечивает поворот первой и второй полумуфты друг относительно друга по двум степеням свободы - поворот относительно оси пальца (Фиг. 4) и поворот относительно оси перпендикулярной плоскости, проходящей через ось пальца и ось муфты в пределах геометрического размера контура прорези (Фиг. 5).

При осуществлении поворотов происходит контакт между конусными поверхностями конических втулок и сферической поверхностью и контакта поверхности пальца с контуром поверхности паза.

Для оптимизации контактных усилий при изменении положений полумуфт относительно друг друга, контур сквозной прорези 8 может охватывать геометрический центр сферической поверхности 15, чтобы поверхности контакта были определены радиусом сферы R.

При вращении ведущего вала вращательный момент передается одной из полумуфт, которая, посредством контакта поверхности пальца с контуром поверхности паза, передает вращательный момент на другую полумуфту. Поскольку палец жестко закреплен в основной части второй полумуфты, исключается проскальзывание и обеспечивается вращение ведущего и ведомого валов с одинаковыми угловыми скоростями. Наличие контакта между конусными поверхностями конических втулок со сферической поверхностью уменьшает усилие, создаваемое на пальце и допускает увеличение передаваемого крутящего момента и задает фиксированное положение центра сферической поверхности 15.

Для уменьшения сдавливающего усилия в конических втулках при пуске и при изменении положений полумуфт относительно друг друга, конические втулки 10,11 могут быть установлены в основной части 4 второй полумуфты по скользящей посадке, например H9/h7. При этом в случае возникновения сдавливающего усилия, втулки будут проворачиваться относительно частей второй полумуфты без возможности их механического разрушения.

Для оптимизации поверхности контакта конусных втулок со сферической поверхностью 3 первой полумуфты, допускающее их притирание к поверхности, конические втулки 10,11, могут быть выполнены из фторопласта, например пластины Ф-4 10 высшего сорта ТУ 6-05-810-88.

Для повышения долговечности конструкции, сферическая поверхность первой полумуфты может выть хромирована, с целью повышения ее твердости в зонах контакта. Хромирование может быть выполнено методом окунания, с учетом ОСТ 1 90171-83 Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Выбор видов и толщин.

1. Муфта шарнирная, содержащая первую полумуфту, выполненную со сферической поверхностью, и вторую полумуфту, выполненную из двух частей, соединенных разъемным соединением, первая полумуфта и первая - основная - часть второй полумуфты снабжены элементами для жесткого закрепления валов, при этом основная часть второй полумуфты выполнена с полостью, в которой размещена первая полумуфта, отличающаяся тем, что оборудована пальцем, закрепленным в основной части второй полумуфты и коническими втулками, установленными во второй полумуфте соответственно, находящимися конусными поверхностями в контакте со сферической поверхностью первой полумуфты с возможностью ее скольжения по этим поверхностям, при этом первая полумуфта выполнена со сквозной прорезью, через которую проходит палец, и геометрические размеры контура прорези обеспечивают вращение первой полумуфты относительно оси перпендикулярной плоскости, проходящей через ось пальца и ось муфты.

2. Муфта по п. 1, в которой основная часть второй полумуфты выполнена в виде стакана, а вторая часть - в виде накидной гайки.

3. Муфта по п. 1, в которой контур сквозной прорези охватывает геометрический центр сферической поверхности.

4. Муфта по п. 1, в которой конические втулки, установлены во второй полумуфте по скользящей посадке.

5. Муфта по п. 1, в которой конические втулки (10, 11) выполнены из фторопласта.

6. Муфта по п. 1, в которой сферическая поверхность первой полумуфты хромирована.