УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ВРАЩЕНИЯ МЕЖДУ ВАЛАМИ Российский патент 2000 года по МПК F16D9/00 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к соединению газотурбинного двигателя и нагнетателя в газоперекачивающих агрегатах (ГПА), с использованием гибких мембран (дисков) для компенсации перекосов и смещений соединяемых валов.

Известно устройство для передачи вращения между валами (см. Экспресс-информацию "Детали машин" М. 1994 N 2 стр. 2 - 9), содержащее промежуточную гильзу (вал), на концах которой расположены мембранные (одинарные или двойные) муфты, представляющие собой две соосные ступицы, связанные тонкой шайбой.

Недостатком данного устройства является то, что при перекосе или смещении соединяемых валов во вращающихся мембранах возникают знакопеременные напряжения, которые, вследствие неоднородного распределения жесткости и массы по телу мембраны, приводят к возникновению осевых колебаний промежуточного вала, создающих опасность разрушения устройства при резонансном совпадении частот вынужденных и собственных колебаний устройства.

Данный недостаток устранен в устройстве для передачи вращения между валами, выбранном в качестве прототипа (см. Апанасенко А.И., Крившич Н.Г., Федоренко Н.Д. "Монтаж, испытания и эксплуатация газоперекачивающих агрегатов в блочно-контейнерном исполнении" Л. Недра, 1991, стр. 96 рис. 9).

Это достигается тем, что указанное устройство снабжено демпфером осевых колебаний, выполненном в виде валика, жестко скрепленного с наружной ступицей мембранной муфты и соединяющего ее с промежуточным валом.

Жесткое соединение валика с наружной ступицей и промежуточным валом в прототипе конструктивно осуществляется через промежуточный фланец и втулку. Жесткий демпфер удерживает гибкую мембрану от продольных перемещений (в том числе и от изменения температуры), предотвращая тем самым возникновение колебаний промежуточного вала в продольном направлении.

Недостаток известной конструкции заключается в следующем: в случае установки мембранных муфт на обоих концах промежуточного вала компенсация его температурной деформации при работе производится за счет предварительной осевой растяжки устройства на величину теплового расширения промежуточного вала за счет деформации гибких мембран. При этом промежуточный вал удерживается от смещения в продольном направлении усилием сдеформированных мембран. После выхода ГПА на установившийся режим промежуточный вал удлиняется и гибкие мембраны муфт возвращаются в несдеформированное (нейтральное) положение, освобождая промежуточный вал от демпфирующих осевых усилий. В случае установки на устройство для передачи вращения между валами, содержащее две мембранные муфты, демпфера продольных колебаний, описанного в прототипе, последний исключает возможность одной из муфт демпфироваться в осевом направлении. Всю предварительную растяжку устройства, в этом случае, должна обеспечивать только одна (вторая) муфта, которая оказывается перегруженной. Для снижения уровня напряжений в гибкой мембране требуется увеличение ее диаметра, что затрудняет размещение и монтаж устройства для передачи вращения между валами внутри ГПА.

Технической задачей данного изобретения является устранение указанного недостатка прототипа. Технический результат достигается тем, что в предлагаемом устройстве валик демпфера продольных колебаний соединен с промежуточным валом с помощью двух пружин, установленных на валик в поджатом состоянии, между которыми зажат фланец, жестко соединенный с промежуточным валом и имеющий отверстие для прохода валика.

На чертеже показано предлагаемое устройство для передачи вращения между валами. Устройство состоит из промежуточного вала 1 с двойными мембранными муфтами, установленными на его концах. Двойная мембранная муфта состоит из ступиц 2 и 3, гибких мембран 4 и 5, соединительного кольца 6. С наружной ступицей 3 жестко соединен демпфер продольных колебаний, состоящий из валика 7, фланца 8 и пружин 9, поджатых гайкой 10. Фланец 8 соединен с промежуточным валом 1.

При сборке пружины сжимаются гайкой 10 до тех пор, пока мембраны 4 и 5 не установятся в нейтральное положение (параллельно друг другу). При этом перемещение наружной ступицы 3 относительно промежуточного вала 1 ограничено усилием сжатия пружины. Требуемая величина усилия поджатия обеспечивается выбором жесткости пружин и их длины в свободном состоянии.

Перед установкой устройства стыкуемые валы двигателя и нагнетателя выставляются соосно друг другу на расстояние между стыковочными торцами (на фиг. не показано) больше длины устройства на величину температурной деформации. При пристыковке наружных ступиц устройства к соединяемым валам устройство удлиняется за счет деформации гибких мембран обеих муфт на величину температурной деформации.

Мембраны муфты, с которой связано демпфирующее устройство, будут сдеформированы на меньшую величину, чем мембраны свободной муфты, так как часть растягивающего усилия воспринимается сжатой пружиной 9. При этом сжатие пружины 9 изменяется за счет перемещения фланца 8 относительно валика 7.

В процессе работы устройства промежуточный вал удлиняется, и гибкие мембраны обеих муфт занимают нейтральное (параллельно друг другу) положение. Пружины 9 занимают первоначальное положение и сохраняют первоначальное усилие своего сжатия, препятствующее перемещению промежуточного вала относительно наружной ступицы муфты от усилий, возникающих в гибких мембранах при перекосе или несоосности соединяемых валов двигателя и нагнетателя относительно друг друга.

В предлагаемом устройстве для передачи вращения между валами муфты могут быть выполнены как с двойными, так и с одинарными мембранами. Сущность работы демпфера продольных колебаний при этом не изменяется. Двойные мембранные муфты обладают большей способностью компенсировать перекосы и несоосности соединяемых валов при меньших радиальных габаритах.

Таким образом, предлагаемое устройство для передачи вращения между валами устраняет указанные выше недостатки, а именно дает возможность использовать гибкие свойства мембран обеих муфт, при первоначальной растяжке устройства для его соединения со стыкуемыми валами двигателя и нагнетателя. Совместная деформация мембран обеих муфт позволит получить нагружение в мембранах только на короткий период работы ГПА, а также позволит уменьшить размеры муфт.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к соединению вращающихся валов. Устройство содержит промежуточный вал с мембранными муфтами на концах и демпфер продольных колебаний в виде валика, жестко скрепленного с наружной ступицей одной из муфт. Новым в устройстве является соединение валика с промежуточным валом с помощью двух пружин, установленных в поджатом состоянии на валик, между которыми зажат фланец, жестко соединенный с промежуточным валом и имеющий отверстие для прохода валика. Использование устройства позволяет существенно разгрузить мембраны муфт. 1 ил.

Устройство для передачи вращения между валами, содержащее промежуточный вал с мембранными муфтами на концах и демпфер продольных колебаний в виде валика, жестко скрепленного с наружной ступицей одной из муфт и соединяющего ее с промежуточным валом, отличающееся тем, что в нем валик соединен с промежуточным валом с помощью двух пружин, установленных на валик в поджатом состоянии, между которыми зажат фланец, жестко соединенный с промежуточным валом и имеющий отверстие для прохода валика.