МУФТА ЦЕНТРОБЕЖНОЙ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 2005 года по МПК F04D29/62 

Изобретение относится к области насосостроения, в частности к центробежным насосным установкам, а именно, к их узлам, передающим крутящий момент от электродвигателя к насосу, у которых концы валов расположены друг от друга на некотором расстоянии.

Известна зубчатая муфта для соединения горизонтальных насосов с приводами, состоящая из двух обойм с внутренними зубьями, находящимися в зацеплении соответственно с двумя втулками с наружными зубьями и фланцевой втулки, соединяющей обоймы с внутренними зубьями [1].

К недостаткам конструкции относятся:

- неудовлетворительная эксплуатационная надежность, обусловленная возникновением вибрации в результате дисбаланса обойм с внутренними зубьями и фланцевой втулки из-за множества в них разъемных соединений;

- тяжелые условия труда вследствие сильного шума, обусловленного наличием в устройстве жестких зубчатых зацеплений;

- высокая трудоемкость изготовления из-за жестких требований к изготовлению зубьев.

Известна также полужесткая муфта для соединения валов насоса и электродвигателя большой мощности, состоящая из двух полумуфт, наборов, тонкостенных шайб, фланцевой втулки, соединяющей полумуфты, и жестких пальцев [2].

Недостатками устройства являются:

- неудовлетворительная эксплуатационная надежность, обусловленная возникновением вибрации вследствие появления после некоторого срока эксплуатации дисбаланса фланцевой муфты, наборов тонкостенных шайб и пальцев из-за множества в них разъемных соединений;

- значительные эксплуатационные расходы, связанные с частыми ремонтными работами и привлечением для этого и монтажа высококвалифицированных специалистов, а также с простоями установки в связи с заменой муфты.

Известна также муфта фирмы "Unicum", включающая полумуфты с соединительными участками, один из которых является охватывающим, а другой - охватываемым, основной ряд цилиндрических гнезд, выполненных на соединительных участках и лежащих на концентрической окружности, упругие элементы, установленные в цилиндрических гнездах, и фиксатор упругих элементов [3].

Недостатками устройства являются:

- невозможность использования такой муфты для соединения валов, концы которых расположены друг от друга на некотором расстоянии, т.е. они не обладают универсальностью;

- неудовлетворительное значение передаваемой насосу мощности, обусловленное тем, что даже при незначительном повышении крутящего момента происходит резкий рост усилий сжатия на упругие элементы вследствие возникновения клинового эффекта при смещении одной полумуфты относительно другой.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является муфта, включающая наружную и внутреннюю полумуфты, соединенные посредством расположенных рядами на концентрических окружностях разного диаметра упругих элементов, установленных в цилиндрических гнездах, и фиксатор упругих элементов [4].

Основными недостатками устройства являются:

- невозможность использования такой муфты для соединения валов, концы которых расположены друг от друга на некотором расстоянии, т.е. она не обладает универсальностью;

- неудовлетворительная эксплуатационная надежность, обусловленная тем, что упругие элементы работают на срез, при котором допускаемое напряжение значительно меньше, чем сжатие.

Задачей изобретения является обеспечение универсальности устройства и повышение эксплуатационной надежности.

Указанная задача решается тем, что в муфте, включающей наружную и внутреннюю полумуфты, соединенные посредством расположенных рядами на концентрических окружностях разного диаметра упругих элементов, установленных в цилиндрических гнездах, и фиксатор упругих элементов, согласно изобретению цилиндрические гнезда для упругих элементов образованы выполненными в полумуфтах на разных диаметрах полуцилиндрическими выборками, причем диаметры гнезд периферийного ряда выполнены большими, чем диаметры внутреннего ряда, муфта снабжена разрезным распорным и центрирующим кольцами и шлицевыми втулками, которые соединены с соответствующими полумуфтами с возможностью продольного перемещения последних относительно втулок, внутренний диаметр одной из них выполнен равным наружному диаметру конца вала насоса, а внутренняя поверхность другой выполнена с конусностью, адекватной конусности конца вала электродвигателя и прижата к его поверхности гайкой, при этом распорное кольцо контактирует с торцевой поверхностью шлицевой втулки со стороны насоса, имеет с ней одинаковый внутренний диаметр и зафиксировано охватывающим его с наружной поверхности центрирующим кольцом.

На фиг.1 изображен продольный разрез предлагаемой муфты. На фиг.2 - сечение А-А на фиг.1. На фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1. На фиг.4 - сечение В-В на фиг.1.

Муфта состоит (фиг.1) из полумуфт 1 (ведомая) и 2 (ведущая). Внутри соединительного участка 3 первой полумуфты выполнены полуцилиндрические выборки 4 и 5, а на соединительном участке 6 второй полумуфты - полуцилиндрические выборки 7 и 8. Полумуфты 1 и 2 с возможностью продольного перемещения соединены со шлицевыми втулками 9 (фиг.4) и 10, причем внутренняя поверхность втулки 10 выполнена конусной.

Полуцилиндрические выборки попарно 4 и 7, 5 и 8 образуют ряды (периферийный и внутренний) гнезд, в которых установлены цилиндрические упругие элементы 11 (фиг.2), изготовленные, например, из резины.

Диаметры гнезд периферийного ряда выполнены большими, чем диаметры гнезд внутреннего ряда, с целью обеспечения одинакового нагружения упругих элементов 11 при номинальной нагрузке и находятся в следующей зависимости:

где d₁ - диаметр гнезд периферийного ряда;

d₂ - диаметр гнезд внутреннего ряда;

D₁ - диаметр расположения гнезд периферийного ряда;

D₂ - диаметр расположения гнезд внутреннего ряда;

ϕ - угол отставания ведомой полумуфты от ведущей.

Муфта снабжена разрезанным на две половины распорным кольцом 12 (фиг.3) с центрирующим кольцом 13, винтом 14, контактирующим со шлицевой втулкой 9.

Монтаж муфты осуществляется в следующей последовательности.

На вал 15 насоса сажают центрирующее кольцо 13 вплотную к крышке насоса, а затем надевают на него шлицевую втулку 9 вместе с полумуфтой 1 до упора о его буртик 16. Далее шлицевую коническую втулку 10 вводят в шлицевое отверстие полумуфты 2 так, чтобы одна деталь не выходила за пределы другой. После этого собранный узел сажают на конический участок вала 17 электродвигателя и зажимают гайкой 18. Шлицевую втулку 9 и полумуфту 1 сдвигают в сторону полумуфты 2, на вал 15 сажают разрезанное кольцо 12 и фиксируют его с помощью винта 14 центрирующим кольцом 13. После этого сближают обе полумуфты друг к другу, вводя упругие элементы 11 в гнезда дополнительного ряда. Далее вводят упругие элементы 11 в гнезда, образованные периферийными выборками 4 и 7, и устанавливают стопорные кольца 19, 20 и 21 и шплинтуют винты 14 проволокой 22.

Разборка муфты осуществляется в обратной последовательности.

Работа муфты происходит следующим образом.

Крутящий момент, развиваемый электродвигателем, передается шлицевой конической втулке 10, далее полумуфте 2 через шлицевое соединение. Последняя оказывает силовое воздействие на полумуфту 1 через упругие элементы 11, которые претерпевают напряжения сжатия и сдвига. От полумуфты 1 крутящий момент передается на шлицевую втулку 9, а от нее на вал 15 насоса.

В номинальном режиме работы насосной установки все упругие элементы муфты нагружены одинаково. При изменении режима в сторону уменьшения мощности расположенные во внутреннем ряду упругие элементы 11 нагружены больше, чем расположенные в периферийном ряду. При изменении режима в сторону увеличения мощности - наоборот. Это объясняется тем, что линейные перемещения точек, лежащих на разных концентрических диаметрах, неодинаковы.

Благодаря вводу в конструкцию муфты дополнительного ряда упругих элементов 11 и равномерного распределения нагрузок среди них достигается повышение передаваемой мощности от электродвигателя к насосу без увеличения диаметра муфты.

Использованная информация

1. Зубчатая муфта электронасосных центробежных агрегатов. Завод им. Фрунзе г.Сумы. 1984.

2. Муфта упругая компенсационная УКМ. Материалы II Конгресса нефтегазопромышленников. г.Уфа. 2000. с.122, рис.2.

3. Поляков B.C. и др. Справочник по муфтам. Ленинград, Машиностроение, 1974, с.130, рис.111 56

4 RU 94025639 A1 (КУЗНЕЦОВ Ю.Д.), 10.05.1996.

Изобретение относится к узлам центробежных насосных установок, передающим крутящий момент от электродвигателя к насосу, у которых концы валов расположены друг от друга на некотором расстоянии. Муфта включает наружную и внутреннюю полумуфты, соединенные посредством расположенных рядами на концентрических окружностях разного диаметра (Д) упругих элементов, и фиксатор упругих элементов. Элементы установлены в цилиндрических гнездах. Гнезда образованы выполненными в полумуфтах на разных Д полуцилиндрическими выборками. Д гнезд периферийного ряда выполнены большими, чем Д внутреннего ряда. Муфта снабжена разрезным распорным и центрирующим кольцами и шлицевыми втулками (В), которые соединены с соответствующими полумуфтами с возможностью продольного перемещения последних относительно В. Внутренний Д одной из В выполнен равным наружному Д конца вала насоса, а внутренняя поверхность другой выполнена с конусностью, адекватной конусности конца вала электродвигателя и прижата к его поверхности гайкой. Распорное кольцо контактирует с торцевой поверхностью шлицевой В со стороны насоса, имеет с ней одинаковый внутренний Д и зафиксировано охватывающим его с наружной поверхности центрирующим кольцом. Изобретение направлено на достижение универсальности конструкции и повышение эксплуатационной надежности. 4 ил.

Муфта, включающая наружную и внутреннюю полумуфты, соединенные посредством расположенных рядами на концентрических окружностях разного диаметра упругих элементов, установленных в цилиндрических гнездах, и фиксатор упругих элементов, отличающаяся тем, что цилиндрические гнезда для упругих элементов образованы выполненными в полумуфтах на разных диаметрах полуцилиндрическими выборками, причем диаметры гнезд периферийного ряда выполнены большими, чем диаметры внутреннего ряда, муфта снабжена разрезным распорным и центрирующим кольцами и шлицевыми втулками, которые соединены с соответствующими полумуфтами с возможностью продольного перемещения последних относительно втулок, внутренний диаметр одной из них выполнен равным наружному диаметру конца вала насоса, а внутренняя поверхность другой выполнена с конусностью, адекватной конусности конца вала электродвигателя и прижата к его поверхности гайкой, при этом распорное кольцо контактирует с торцевой поверхностью шлицевой втулки со стороны насоса, имеет с ней одинаковый внутренний диаметр и зафиксировано охватывающим его с наружной поверхности центрирующим кольцом.