КОМПЕНСИРУЮЩАЯ МУФТА Российский патент 2007 года по МПК F16D3/78 F16D3/72 

Изобретение относится к конструкции компенсирующей муфты для соединения двух валов, которая допускает некоторое угловое смещение осей этих валов, а также некоторое смещение валов в осевом направлении, и которая может быть использована, например, в приводе топливного насоса высокого давления для дизельного двигателя при его регулировке на испытательном стенде.

Известна компенсирующая муфта, содержащая ведущую и ведомую полумуфты, жестко закрепленные соответственно на ведущем и ведомом валах, а также промежуточный орган, соединенный с каждой из полумуфт посредством гибких мембран, расположенных в целом перпендикулярно оси соответствующей полумуфты и скрепленных с ней и промежуточным органом (патент РФ №2097618, МПК F16D 3/78,1997).

Известна также принятая в качестве наиболее близкого к настоящему изобретению аналога компенсирующая муфта, содержащая ведущую и ведомую полумуфты, жестко закрепленные соответственно на ведущем и ведомом валах, а также промежуточный орган, соединенный с каждой из полумуфт посредством упругого кольцевого органа, расположенного перпендикулярно оси соответствующей полумуфты и скрепленного с ней и промежуточньм органом в чередующихся по окружности указанного кольцевого органа точках (Топливная аппаратура двигателей ЯМЗ в 6-, 8-, 12-цилиндровом исполнении. Руководство по ремонту. - М., ГОСНИТИ, 1989, с.127).

Общим недостатком указанных известных муфт является то, в процессе разгона ведущего (приводного) вала до больших скоростей вращения (примерно более 1000 об/мин) зачастую, за счет нежесткого соединения проставки с ведущей и ведомой полумуфтами, наблюдаются вибрации элементов муфты, которые могут серьезно повредить ее конструкцию. Наблюдается деформация пластин упругих кольцевых органов, а также смещение органов, расположенных на ведомой полумуфте и предназначенных для соединения ее с ведомым валом (например, сдвиг зажимных губок, соединяющих ведомую полумуфту с валом установленного на стенде топливного насоса), что в свою очередь увеличивает дисбаланс муфты и амплитуду вибраций. Эти нежелательные явления усиливаются при отсутствии нагрузки на ведомом валу и в максимальной степени проявляются, если ведущий вал случайно включить на указанных больших скоростях при отсоединении ведомой полумуфты от ведомого вала.

Основной задачей настоящего изобретения является создание компенсирующей муфты с обеспечением сохранности ее конструкции путем исключения повреждений и необратимых деформаций элементов муфты за счет предотвращения ее неустойчивого вращения с вибрациями и нежелательными резонансными явлениями в случае включения ведущего вала на больших оборотах (более 1000 об/мин).

Указанная задача достигается тем, что в компенсирующей муфте для соединения двух валов, содержащей ведущую и ведомую полумуфты, жестко закрепленные соответственно на ведущем и ведомом валах, а также промежуточный орган, соединенный с каждой из полумуфт посредством упругого кольцевого органа, расположенного перпендикулярно оси вращения соответствующей полумуфты и скрепленного с ней и промежуточным органом в чередующихся по окружности указанного кольцевого органа точках, согласно настоящему изобретению ведомая полумуфта выполнена с цилиндрическим выступом, расположенным соосно оси вращения этой полумуфты, а промежуточный орган выполнен с цилиндрическим углублением, расположенным соосно оси вращения промежуточного органа и охватывающим с зазором этот выступ по окружности, перпендикулярной оси вращения промежуточного органа, причем диаметр углубления больше диаметра выступа на 1-2 мм.

Кроме того, в муфте по настоящему изобретению углубление промежуточного органа выполнено преимущественно в виде сквозного отверстия в нем. По меньшей мере один из упругих кольцевых органов выполнен преимущественно в виде пакета сложенных друг с другом кольцевых пластин. Кроме того, выступ ведущей полумуфты может быть выполнен с расположенным по оси ее вращения сквозным резьбовым отверстием для обеспечения возможности ввинчивания в это отверстие винтового съемного приспособления для снятия ведущей полумуфты с ведущего вала, а ведомая полумуфта может быть выполнена с расположенным по оси ее вращения сквозным центральным отверстием для облегчения доступа винтового съемного приспособления к сквозному резьбовому отверстию выступа.

Конструкция муфты по настоящему изобретению поясняется чертежами.

На фиг.1 представлена предложенная муфта, вид сбоку (ведомый вал не показан);

на фиг.2 - вид А на фиг.1, т.е. вид на ведомую полумуфту со стороны ведомого вала;

на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1;

на фиг.4 - сечение В-В на фиг.3;

на фиг.5 - разрез Г-Г на фиг.1.

Муфта по настоящему изобретению содержит жестко соединенную с ведущим валом 1 ведущую полумуфту 2, жестко соединенную с ведомым валом (не показан) ведомую полумуфту 3, а также промежуточный орган в виде проставки 4, который соединен с ведущей 2 и ведомой 3 полумуфтами посредством упругих кольцевых органов в виде собранных из упругих кольцевых пластин пакетов 5 и 6 соответственно. Пакет 5 прикреплен к фланцу 7 ведущей полумуфты с помощью двух болтовых соединений 8, а также к обращенному к ведущему валу 1 торцу проставки 4 с помощью двух болтовых соединений 9. Осевые центры соединений 8 и 9 размещены с чередованием по окружности пакета 5, перпендикулярной оси вращения ведущей полумуфты 2. Пакет 6 прикреплен к обращенному к ведомому валу торцу проставки 4 с помощью двух болтовых соединений 10, а также к ведомой полумуфте 3 с помощью двух болтовых соединений 11. Ведущая полумуфта 2 с помощью двух болтов 12 прикреплена к ступице 13, которая посредством конической посадки (не показана) установлена на ведущем валу 1. В осевом направлении ступица 13 с полумуфтой 2 зафиксирована при помощи круглой шлицевой гайки 14, навинчиваемой на хвостовик вала 1. Фланец 7 закреплен на корпусе ведущей полумуфты 2 при помощи сварки.

Ведомая полумуфта 3 имеет форму кольца с боковыми вырезами 15 (на фиг.2 границы этих вырезов обозначены вертикальными пунктирными линиями) для размещения в них головок болтов болтовых соединений 10 и с центральным сквозным отверстием 16. Для крепления полумуфты 3 к ведомому валу используются пара поворотных зажимных губок 17. Для упрощения конструкции и облегчения сборочно-разборочных работ оси поворота губок 17 совмещены с осями болтовых соединений 11, при этом каждое из этих болтовых соединений используется также и для установки соответствующей губки 17 на ведомой полумуфте 3. Для прижатия губок 17 к ведомому валу используется стяжной болт 18 с фасонной гайкой 19.

Проставка 4 имеет форму фланца с цилиндрическими бобышками 20 на концах. В бобышках 20 выполнены отверстия для болтов соответствующих болтовых соединений 9 и 10. Для упрощения конструкции и облегчения сборочно-разборочных работ отверстия в бобышках 20 выполнены сквозными и односторонние болтовые соединения 9 и 10 совмещены друг с другом, т.е. для болтовых соединений 9 и 10, расположенных на одной и той же бобышке 20, используют один общий болт, который пропускают через сквозное отверстие в бобышке и с помощью которого на ее противоположных торцах закрепляют пластины пакетов 5,6.

На обращенном к ведомому валу конце ведущей полумуфты 2 выполнен продольный цилиндрический выступ 21, ось которого совпадает с осью вращения полумуфты 2, а проставка 4 выполнена со сквозным цилиндрическим отверстием 22, ось которого совпадает с осью вращения проставки 4, причем выступ 21 расположен в отверстии 22. Таким образом, отверстие 22 охватывает с зазором Δ выступ 21 по окружности, перпендикулярной оси вращения проставки 4.

Диаметр отверстия 22 больше диаметра выступа 21 на 1-2 мм в зависимости от размеров указанных элементов, т.е. радиальный зазор Δ составляет около 0,5-1 мм. Так, при диаметре выступа 21, равном 30 мм, диаметр отверстия 22 может составлять 32 мм. Диапазон разницы указанных диаметров выбран опытным путем из условия обеспечения, с одной стороны, определенной несоосности при сборке и работе муфты с сохранением ее компенсирующей способности (этому условию соответствует минимальный зазор Δ=0,5 мм), а с другой стороны, из условия минимизации первоначальных вибраций проставки 4 и ведомой полумуфты 3 в процессе разгона муфты до скоростей больше 1000 об/мин при отключенной от ведомого вала ведомой полумуфты 3 (этому соответствует максимальный зазор Δ=1 мм).

Выступ 21 выполнен с соосным сквозным резьбовым отверстием 23 для винтового съемного приспособления (не показано), которое может ввинчиваться в это отверстие с целью снятия ведущей полумуфты 2 с ведущего вала 1. Для этого ведомую полумуфту 3 отсоединяют от ведомого вала путем разжатия губок 17, ведущую полумуфту 2 отсоединяют от проставки 4 и пакета 5 и отворачивают гайку 14. Затем указанным съемным приспособлением в виде болта (на показан) полумуфту 2 вместе со ступицей 13 снимают с вала 1. Кроме того, после отсоединения ведомой полумуфты 3 от ведомого вала и снятия гайки 14 можно всю муфту целиком, не разбирая ее на составляющие, отсоединить от ведущего вала 1, при этом съемное приспособление пропускают через центральное отверстие 16 ведомой полумуфты 3 и ввинчивают в отверстие 23.

В случае включения ведущего вала 1 на больших оборотах (более 1000 об/мин) выступ 21 ведущей полумуфты 2 путем взаимодействия с отверстием 22 проставки 4 ограничивает в процессе разгона ведущего вала 1 амплитуду быстро развивающихся при этом вибрационных колебаний проставки 4 и ведомой полумуфты 3, исполняя роль как бы «временной опоры» для проставки 4 и полумуфты 3, благодаря чему предотвращается развитие резонансных колебаний и вращение всех элементов муфты стабилизируется без каких-либо повреждений ее конструкции. Когда процесс разгона вала 1 завершен, оси вращения проставки 4 и ведомой полумуфты 3 стремятся совместиться с осью вращения ведущей полумуфты 2, как бы «стягиваясь» к этой оси, являющейся центральной осью 24 симметрии конструкции муфты в целом. Проведенные испытания опытных образцов показали, что устойчивость вращения предложенной муфты в таких условиях обеспечивается при разгоне ведущего вала вплоть до скорости, равной 3000 об/мин. При этом, чем больше конечная установившаяся скорость вращения вала 1 с муфтой, тем быстрее и более уравновешенно, по аналогии с вращением волчка, происходит процесс стабилизации вращения полумуфты 3 с проставкой 4.

Изобретение может быть использовано в приводе топливного насоса высокого давления для дизельного двигателя при его регулировке на испытательном стенде. Муфта содержит ведущую (2) и ведомую (3) полумуфты, жестко закрепленные соответственно на ведущем (1) и ведомом валах. Проставка (4) соединена с каждой из полумуфт посредством соответствующих пакетов (5, 6) кольцевых пластин, которые расположены перпендикулярно оси соответствующей полумуфты. Упомянутые пакеты скреплены каждый со своей полумуфтой и с проставкой (4) в чередующихся по окружности пластин точках. Полумуфта (2) выполнена с цилиндрическим выступом (21), расположенным соосно оси вращения этой полумуфты (2). Проставка (4) выполнена с цилиндрическим отверстием (22), которое расположено соосно оси вращения проставки (4) и которое охватывает с зазором цилиндрический выступ (21) по окружности, перпендикулярной оси вращения проставки (4), так чтобы обеспечивать возможность взаимодействия выступа (21) и отверстия (22) в процессе разгона ведущего вала (1) до больших оборотов. Диаметр выступа (21) больше диаметра отверстия (22) на 1-2 мм. Выступ (21) выполнен с расположенным по оси вращения полумуфты (2) сквозным резьбовым отверстием для обеспечения возможности ввинчивания в это отверстие винтового съемного приспособления для снятия полумуфты (2) с ведущего вала (1). Полумуфта (3) выполнена с расположенным по оси ее вращения сквозным центральным отверстием (16) для облегчения доступа винтового съемного приспособления к отверстию выступа (21). Технический результат заключается в обеспечении сохранности конструкции муфты при включении ведущего вала на больших оборотах, т.е. более 1000 об/мин. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Компенсирующая муфта для соединения двух валов, содержащая ведущую и ведомую полумуфты, жестко закрепленные соответственно на ведущем и ведомом валах, а также промежуточный орган, соединенный с каждой из полумуфт посредством упругого кольцевого органа, расположенного перпендикулярно оси соответствующей полумуфты и скрепленного с ней и промежуточным органом в чередующихся по окружности указанного кольцевого органа точках, отличающаяся тем, что ведущая полумуфта выполнена с выступом, расположенным соосно с осью вращения этой полумуфты, а промежуточный орган выполнен с цилиндрическим углублением, расположенным соосно с осью вращения промежуточного органа и охватывающим с зазором этот выступ по окружности, перпендикулярной оси вращения промежуточного органа, причем диаметр углубления больше диаметра выступа на 1-2 мм.2. Компенсирующая муфта по п.1, отличающаяся тем, что углубление промежуточного органа выполнено в виде сквозного отверстия в нем.3. Компенсирующая муфта по п.1, отличающаяся тем, что по меньшей мере один из упругих кольцевых органов выполнен в виде пакета сложенных друг с другом кольцевых пластин.4. Компенсирующая муфта по п.1, отличающаяся тем, что выступ ведущей полумуфты выполнен с расположенным по оси ее вращения сквозным резьбовым отверстием для обеспечения возможности ввинчивания в это отверстие винтового съемного приспособления для снятия ведущей полумуфты с ведущего вала.5. Компенсирующая муфта по п.4, отличающаяся тем, что ведомая полумуфта выполнена с расположенным по оси ее вращения сквозным центральным отверстием для облегчения доступа винтового съемного приспособления к сквозному резьбовому отверстию выступа.