КОМПЕНСАЦИОННАЯ МУФТА Российский патент 1997 года по МПК F16D3/00 

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.

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.

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.