Компенсирующая муфта
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ (>>) 607074 и АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51) М. Кл.
16 D 3/16 (22) Заявлено 24.05.76 (21)2364688/25«27 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.05.78. Бюллетень №1 (45) Дата опубликования описания 20.04.78.
Гасударственный комитет
Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.825..8 (088.8) (72) Автор изобретения
Ю. А. 1 зин
Тульский политехнический институт (71) Заявитель (54) КОМПЕНСИРУЮЩАЯ МУФТА
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для передачи вращательного движения и крутящего момента между валами, имеющими поперечное, угловое и продольное смещение при действии динамических нагрузок в приводе.
Известна крестовая муфта, содержащая две полумуфты, между торцами которых перемещается крестовина с торцовыми взаимно перпендикулярными гребнями, входящими в соответствующие пазы полумуфт, выполненная из двух частей с кулачками и гнездами, посредством которых они связаны между собой, причем между кулачками и стенками гнезд установлены упругие элементы, например пластинчатые пружины (1).
Пружины устанавливаются с предварительным поджатием и при нагрузке, не превышающей номинальной, не деформируются. Муфта при этом работает как жесткая крестовая муфта, компенсируюиьая поперечные смещения соединяемых валов за счет возвратно-поступательного движения гребней в пазах полумуфт. При динамической нагрузке в приводе упругие элемен:ы деформируются, позволяя частям крестовины получить некоторый относительный поворот и осуществить упругую компенсацию динамической нагрузки.
Однако известная муфта недостаточно надежна в работе при высоких числах оборотов в связи с повышенными инерционными нагрузками, создаваемыми крестовиной, центр масс которой делает за каждый оборот валов два оборота, описывая окружность диаметра, равного удвоенному поперечному смещению валов, а также имеет ограниченную компенсирующую способность, не позволяющую ей работать при наличии углового и, в меньшей стещ пени, продольного смещения валов.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является компенсирующая муфта, содержащая две полумуфты, взаимодействую15 щие между собои при помощи пальцев со сферическими головками. Отличительной особенностью муфты является то, что в одной из полумуфт перпендикулярно ее оси шарнирно установлен валик с неподвижно закрепленными на нем пальцами со сферическими головками, взаи модейству ющими с диаметральным пазом на торце другой полумуфты (2). При работе муфты компенсация поперечного, углового и продольного смещения соединяемых валов осуществляется одновременным поворотом паль25 цев со сферическими головками вместе с ва607074 ликом относительно одной полумуфты и перемещением сферических головок.
Недостатком этой известной муфты является ее жесткость, т. е. отсутствие упругих свойств, необходимых для улучшения динамической характеристики привода.
Целью изобретения является повышение надежности и демпфирующей способности муфты при работе в условиях динамического нагружения путем обеспечения возможности компенсации тангенциальных смещений соединяемых валов. ,Для этого в предлагаемой муфте ось выполнена в виде стакана и валика, размещенного внутри последнего и соединенного с ним несамотормозящей резьбой, причем ось снабжена упругими элементами, предварительно .Поджатыми и размещенными по обе стороны от резьбы, а один из пальцев соединен со стаканом, другой — с валиком.
На фиг. 1 изображена предлагаемая компенсирующая муфта, продольный разрез; на 2 фиг. 2 — вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез по Б — Б на фиг. 2; на фиг. 4— схема взаимного положения пальцев; на фиг. 5 — то же.
Компенсирующая муфта состоит из двух полумуфт 1 и 2, соединенных посредством пальцев 3 и 4 со сферическими головками. Пальцы 3 и 4 неподвижно укреплены на оси полумуфты 1, которая состоит соответственно из соосно расположенных валика 5 и стакана б, имеющих в средней части выступы с резьбой, образующие несамотормозящую винтовую пару. Стакан 6 закрыт крышкой 7, имеющей центральное отверстие для валика 5. Свободный от пальца 3 конец валика 5 входит в цилиндрическую втулку в дне стакана б. Между дном стакана 6 и торцом выступа резь- З5 бой на валике 5, а также между крь. кой 7 и другйм торцом выступа с резьбой на валике 5 установлены с предварительным поджатием упругие элементы в виде, например, цилиндрических винтовых пружин 8 и 9 сжатия соответственно. Стакан 6 установлен шарнир40 но в ведущей полумуфте 1 и предохранен от осевого смещения посредством стопорных шайб 10 и 11, закрепленных на полумуфте 1.
Геометрическая ось валика 5 и стакана 6 перпендикулярна оси полумуфты 1. Сферические 4s головки пальцев 3 и 4 охватываются каждая двумя опорными шайбами 12, имеющими на торце углубления, которыми они фиксируются по сферическим головкам пальцев 3 и 4. Опорные шайбы входят в диаметральный паз на торце ведомой полумуфты 2 с возможностью свободного перемещения по стенкам паза.
Защитные ободы для полумуфт 1 и 2 выполнены в виде цилиндрических обечаек 13 и
14, закрепляемых на полумуфтах.
Муфта работает следующим образом.
Под воздействием окружных усилий, воспринимаемых сферическими головками пальцев 3 и 4, на коаксиально расположенных валике 5 и стакане 6 возникает момент, стремящийся повернуть валик 5 относительно стакана 6. Величина этого момента равна произведению окружного усилия на сферической головке пальца на расстояние от ес центра до оси валика 5 и стакана б.
Несамотормозящая резьба, соединяющая валик 5 и стакан 6, преобразует момент в осевое усилие, которое воспринимается одной из цилиндрических винтовых пружин 8 или 9, установленных с предварительным поджатием, равным осевому усилию, действующему на пру0 жину при номинальной нагрузке.
При передаче крутящего момента, не превышающего номинального значения (фиг. 2), обладающие предварительным поджатием пружины 8 и 9 (фиг. 3) выполняют функцию условно жестких опор, которые при отсутствии перегрузки не деформируются. Поэтому относительного поворота валика 5 и стакана 6 с пальцами 3 и 4 соответственно не происходит, и муфта работает только как компенсирующая.
Компенсация поперечных, угловых и продольных смещений осуществляется одновременным поворотом пальцев 3 и 4 со сферическими головками вместе с валиком 5 и стаканом 6 относительно ведущей полумуфты 1 и поступательным перемещением сферических головок с опорными шайбами 12 в диаметральном пазу ведомой полумуфты 2.
При динамическом действии нагрузки окружные усилия, воспринимаемые сферическими головками пальцев 3 и 4, соответственно крутящий момент и осевое усилие в резьбе, соединяющей валик 5 и стакан 6, возрастают выше номинальных. Одна из пружин 8 или 9 (в зависимости от направления осевого усилия) получает дополнительное сжатие, валик 5 смещается вдоль своей оси и одновременно поворачивается в резьбе относительно стакана 6 на некоторый угол а. Жестко связанные с валиком 5 и стаканом 6 пальцы 3 и 4 со сферическими головками также получают относительный поворот на тот же угол а (фиг. 3, фиг. 4), что позволяет ведомой полумуфте 2 повернуться относительно ведущей полумуфты 1 на соответствующий угол <р закручивания (фиг. 5) .
Этим достигается упругая компенсация динамической нагрузки в приводе.
Величина угла <1 закручивания полумуфт 1 и 2 при действии динамической нагрузки диктуется соотношением диаметра окружности центров сферических опор -.,альцев 3 и 4, длины пальцев и величины угла относительного поворота пальцев.
Расстояние (фиг. 4) между горизонтальными проекциями центров сферических головок пальцев 3 и 4 составляет
2а = 2lsin, 2 где 1 — длина пальца, измеренная от оси вращения пальца до центра сферической головки; а — угол поворота валика 5 относительно стакана 6.
В то же время (фиг. 5) имеем
= 2(КФ где D — диаметр окружности центров сферических головок пальцев 3 и 4;
607074!
$!п — = — tg ) 2 2 откуда о- и =- 2arcsin -" — - 2Е Фор иула изобретени» d <> Sri . (Л = — = =- агс$1п — --, ! А ч — угол закручивания ведомой полумуфты 2 относительно ведущей полумуфты Составляя полученные выражения, находим Связь между углом и и осевым перемещением Л валика 5 вдоль стакана 6, равпым допол- $Q нительной осадке пружины 8 плп!), ollpcëåëÿåòся соо1ныпенисм где $ — шаг резьбы; 15 и — число заходов. По прекращении действия динамической нагрузки разность осевых усилий на пружинах 8 и 9 возвращает валик 5 вдоль его оси на преж пес место — в среднее положение. Несамотормозящая резьба, соединяющая валик 5 со стаканом 6, обеспечивает при этом поворот валика 5 относительно стакана 6 и возврат пальцев 3 и 4 в исходное положение в плоскости, проходящей через ось валика 5 и стакана 6. Предлагаемая компенсирующая муфта отличается от известной тем, что сохраняя способность компенсировать поперечные, угловые и продольные смещения валов, присущую известной муфте, она обладает егце и упругостью, которая допускает поворот одного вала отно30 сительно другого на некоторый угол за счет упругой деформации пружинных элементов. Зто позволяет снизить величину кратковременных перегрузок в приводе, а также устранить резонансные колебания при периодически изменяющейся нагрузке. Компенсирующая муфта, содержащая две полумуфты, на одной из которых с помощью оси, перпендикулярной к оси вращения муфты, установлены пальцы со сферическими головками, скользящими в диаметральном пазу другой полумуфты, отличающаяся тем, что, с целью повышения ее надежности и демпфирующей способности при работе в условиях динамического нагружения путем обеспечения возможности компенсации тангенциальных смещений соединяемых валов, ось выполнена в виде стакана и валика, размещенного внутри последнего и соединенного с ним несамотормозягцей резьбой, причем ось енабжена упругими элементами, предварительно поджатыми и размещенными по обе стороны от резьбы, а один из пальцев соединен со стаканом, а другой — с валиком. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Авторское свидетельство СССР № 239724, кл. Г 16 D 3/06, 1967. 2. Авторское свидетельство СССР № 244824, кл. F 16 D 3/16, 1967. б07074 Б- Б Фиг 4 Составитель A. Безуглый Тскред О. Луговая Корректор И. Гоксии Тираж 1198 Подписное Редактор Л. Василькова Заказ 2566I29 IlHHHllH Государственного комитета Сонета Министров (.(.(.Р по делам изобретен ий и о гкрытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб. л. 4/5 Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
