ВАЛ ЭЛАСТИЧНЫЙ Российский патент 1999 года по МПК F16C1/00 

Изобретение относится к общему машиностроению и может быть использовано в автомобилях, тракторах, трамваях для передачи крутящего момента при размещении одного агрегата относительно другого на некотором расстоянии.

Известны устройства для передачи крутящего момента под названием карданные передачи ( В.А. Родичев, Г.И. Родичева "Тракторы и автомобили", Москва, "Высшая школа", 1982 г., глава XI 51 с. 159-162, рис. 95). Простая карданная передача состоит из карданных шарниров и вала. Валы карданной передачи изготовлены из тонкостенных стальных труб, на концах к трубе приварены вилки карданных шарниров. Карданные передачи с жесткими карданными шарнирами состоят из закрепленных на валах двух вилок и шарнирно соединяющей их крестовины, установленной в ушках вилок на игольчатых подшипниках. На шлифованные шипы крестовины надевают подшипники и закрепляют в проушинах вилок стопорными пластинами или кольцами. Сальниковое уплотнение препятствует вытеканию из подшипника масла. Каждый карданный вал необходимо балансировать на специальном станке.

Однако такие конструкции довольно сложны дорогостоящи в изготовлении, необходимость использования смазки ухудшает экологию.

Известны также устройства для передачи крутящего момента от одного вала другому (" Компенсирующая муфта", патент РФ N 2068126, МПК F 16 D 3/52). Муфта состоит из двух полумуфт, связанных пакетом кольцеобразных дисков(диафрагм), последовательно соединенных друг с другом через контактные элементы, расположенные на торцах каждой пары смежных дисков(диафрагм). Контактные элементы выполнены в виде двух втулок, установленных как максимум в трех местах в отверстия пары смежных дисков (диафрагм) через промежуточное кольцо и жестко связывающих эту пару посредством резьбы на концах втулок. На своих противоположных сторонах втулки снабжены соосными проточкой и фиксирующим пальцем с головкой, которые подвижно взаимодействуют соответственно с головкой фиксирующего пальца и проточкой, образуя непрерывные цепочки взаимодействия.

Однако в компенсационной муфте отсутствует устройство, фиксирующее осевое перемещение дисков (диафрагм) при растяжении вдоль продольной оси, что не позволяет передавать большие крутящие моменты. Такое устройство нетехнологично при сборке, так как затруднены выставки необходимых зазоров и предохранение от самоотвинчивания фиксирующего элемента.

Технической задачей, решаемой данным изобретением, является увеличение эластичности вала путем обеспечения фиксированного осевого перемещения при растяжении за счет упругой деформации дополнительно введенных рессорных шайб.

Указанная задача решается тем, что соединительный узел снабжен рессорными шайбами, расположенными с обоих сторон диафрагм, толщина рессорной шайбы меньше толщины диафрагмы как минимум на 30 %. Наружный диаметр рессорных шайб превышает диаметр головки резьбового соединения, внутренний же диаметр совпадает с диаметром диафрагм. Между двумя пакетами диафрагм размещен промежуточный вал с фланцами для крепления с крайними диафрагмами пакета.

Именно использование рессорных шайб в устройстве позволяет за счет возникающих упругих деформаций обеспечить эластичность валу и использовать его для передачи крутящего момента до 1000 Нм.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

Фиг. 1. Вид вала эластичного с сечением 1/4 одной из компенсационных муфт.

Фиг. 2. Сечение А-А фиг. 1.

Фиг. З. Сечение Б-Б фиг. 2.

Фиг. 4. Распорная втулка 14 по фиг. 1 (увеличено).

Устройство состоит из ведущего и ведомого вала 1 и 2, двух компенсационных муфт 3 и 4 и промежуточного вала 5. Ведущий и ведомый валы 1 и 2 выполнены в виде трубы с приваренными к ней фланцами 6 и 7. Промежуточный вал 5 выполнен также в виде трубы с приваренными к ней в торцах фланцами 8 и 9. Диаметр трубы промежуточного вала 5, а также ведущего и ведомого валов 1 и 2, диаметр и толщина фланцев 6, 7, 8, 9 выбираются расчетным путем в зависимости от области применения и конструкции объекта, в котором они используются.

Компенсационные муфты 3 и 4 состоят из набора диафрагм 10, изготовленных из пружинной стали с термообработкой и имеющих кольцеобразную форму. В диафрагмах 10 предусмотрены отверстия для осуществления соединения их между собой последовательно посредством соединительного узла 11. Отверстия разнесены равномерно по окружности диафрагмы 10. Отверстия парные и диаметрально противоположные. Минимальное количество отверстий равно четырем. Количество отверстий, а значит и соединительных узлов, зависит от передаваемого момента. Чем больше количество отверстий, тем больший крутящий момент можно передать, тем меньше можно компенсировать перекос.

На чертежах представлено устройство, в котором каждая диафрагма 10 имеет четыре отверстия и соответственно соединительных узла 11.

Два диаметрально расположенных соединительных узла 11 размещаются на внутреннем диске 6 ведущего фланца 1.

Следующие два соединительных узла 11 смещены на 90 градусов и соединяются с соседней диафрагмой 10 и т. д. Последняя диафрагма 10 соединяется с фланцами 8 промежуточного вала 5.

Аналогично происходит соединение компенсационной муфты 4 с фланцем 7 ведомого вала 2.

Соединительный узел 11 состоит из болтов 12, гаек 13 и распорных втулок 14. Затяжка болтов производится с максимальным моментом, который определяется диаметром и шагом резьбы с последующим кернением резьбового соединения с целью предохранения от самоотвинчивания.

В местах соединения, с обеих сторон диафрагм 10 установлены рессорные шайбы 15, изготовленные из пружинной стали с термообработкой.

При деформациях, возникающих при работе эластичного вала, диафрагмы 10 в контакте с рессорными шайбами 15 работают как рессоры. Размер рессорных шайб 15 по толщине должен быть как минимум на 30% меньше толщины диафрагм 10. Оптимальное соотношение составляет 1:2. Внутренний диаметр рессорных шайб совпадает с внутренним диаметром диафрагм, а наружный превышает диаметр головки резьбового соединения. Каждая диафрагма 10 позволяет компенсировать перекос от 3 до 5 градусов.

Устройство работает следующим образом.

При вращении ведущего вала 1 крутящий момент передается через фланец 6 диафрагмам 10 компенсационной муфты 3 по цепочке взаимодействия через соединительные узлы 11, затем через фланец 8 промежуточному валу и посредством фланца 9 диафрагмам 10 компенсационной муфты 4 по цепочке взаимодействия через соединительные узлы 11 и затем диску 7 ведомого вала 2.

По сравнению с прототипом устройство обеспечивает фиксированное осевое перемещение при растяжении за счет упругой деформации дополнительно введенных рессорных шайб, что позволяет использовать устройство взамен карданных валов для передачи значительных крутящих моментов (до 10000 Нм), что может быть использовано для трамваев, тракторов и т. д. Устройство по сравнению с карданными валами дает большие преимущества, т.к. отсутствует трение скольжения, а следовательно нет необходимости смазки.

Изобретение относится к общему машиностроению и может быть использовано в автомобилях, тракторах, трамваях и т.д. Вал содержит ведущий и ведомый валы с фланцами, как минимум один пакет диафрагм. Диафрагмы последовательно попарно соединены между собой и с фланцами ведущего и ведомого валов посредством соединительных узлов. Указанные узлы выполнены в виде контактных резьбовых элементов с головкой и распорными втулками . Каждый соединительный узел снабжен рессорными шайбами, расположенными с обеих сторон диафрагм. Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, состоит в увеличении эластичности вала. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Эластичный вал, содержащий ведущий и ведомый валы с фланцами и как минимум один пакет диафрагм, последовательно попарно соединенных между собой и с фланцами ведущего и ведомого валов посредством соединительных узлов в виде контактных резьбовых элементов с головкой и распорными втулками, отличающийся тем, что соединительный узел снабжен рессорными шайбами, расположенными с обеих сторон диафрагм. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что толщина рессорной шайбы меньше толщины диафрагмы как минимум на 30%, наружный диаметр рессорных шайб превышает диаметр головки резьбового соединения, а внутренний диаметр совпадает с диаметром диафрагм. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между двумя пакетами диафрагм размещен промежуточный вал с фланцами для крепления с крайними диафрагмами пакета.