МУФТА Российский патент 2012 года по МПК F16D3/02 F16D3/50 

Изобретение относится к общему машиностроению и может быть использовано при проектировании соединительных муфт для передачи вращательного движения с одного вала на другой.

Известна малогабаритная шарнирная муфта, устройство которой представляет собой полумуфты, насаживаемые на концы валов и оканчивающиеся вилками. Полумуфты соединяются между собой промежуточным звеном (крестовиной). Эта муфта обеспечивает передачу крутящего момента с одной полумуфты на другую в условиях перекоса соединяемых валов (см. Справочник по муфтам, авторов B.C.Полякова, И.Д.Барбаш, О.А.Ряховского, второе издание, г.Ленинград, "Машиностроение", Ленинградское отделение, 1979 г. ББК34.445я2; П54; УДК 621.825 (031), с.41, раздел "Малогабаритные шарнирные муфты", тип Б - сдвоенная муфта, рис.11.31, с.42).

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является муфта, в которой фланцы ведущего и ведомого валов соединены тремя парами звеньев, расположенных равномерно по окружности. Каждое звено с соответствующем фланцем соединено посредством двух шарниров, а между собой звенья в каждой паре соединены шаровыми шарнирами (см. патент РФ №2149290, F16D 3/16).

Недостатки известных устройств заключаются в следующем.

1. Отсутствует центровка одной полумуфты относительно другой, что может привести к дисбалансу и повышенной вибрации, особенно при высокой частоте вращения валов.

2. В случае перекоса валов звенья в каждой паре известного устройства принимают различное положение по окружности (угол их наклона между собой имеют различное значение), при этом расстояние от центра массы каждой пары звена до точки пресечения осей валов неодинаково, следовательно, появляется дисбаланс, заложенный в самом устройстве.

В предлагаемом устройстве этот недостаток исключен тем, что в каждом узле соединения фланцев предусмотрены не два звена, а четыре, соединенных шарнирно и образующих, при виде в профиль, ромб или квадрат. В случае перекоса два звена складываются или распрямляются во внешнюю сторону оси муфты, поэтому центр массы звеньев в каждом узле соединения фланцев остается неизменным и дисбаланса не происходит.

3. Компенсация изменения осевого расстояния между полумуфтами из-за температурных деформаций предусмотрена за счет возможности взаимного поворота звеньев в каждой паре.

Задача, решаемая изобретением, заключается в обеспечении центрирования относительно друг друга присоединяемых полумуфт, а также в равномерном распределении силового воздействия от крутящего момента по периметру полумуфт.

Техническим результатом является уменьшение дисбаланса и вибрации при работе, уменьшение габаритных размеров муфты, а также компенсация изменения расстояния вдоль оси между полумуфтами при сохранении центровки.

Технический результат изобретения достигается за счет того, что известная шарнирная муфта, в которой фланцы полумуфт, расположенных с зазором между их торцевыми поверхностями, соединены, по меньшей мере, двумя парами шарнирных узлов, равномерно расположенных по окружности и попарно напротив друг друга, согласно изменению, полумуфты центрированы относительно друг друга посредством шарового шарнира, центр которого лежит в точке пересечения осей полумуфт, при этом шаровой шарнир образован сферическим наконечником, смонтированным на одной полумуфте, и поджат пружиной к сферическому углублению на другой полумуфте. Каждый из шарнирных узлов представляет собой параллелограммный механизм с одинаковыми расстояниями между осями шарниров, соединенный с полумуфтами двумя своими цилиндрическими шарнирами, а два промежуточных шарнира параллелограммного механизма являются шаровыми, причем центры всех шаровых шарниров лежат в одной плоскости. При этом сферический наконечник центрирующего шарового шарнира закреплен в сферическом углублении посредством накидной гайки, установленной на резьбе, выполненной на выступе полумуфты, в котором выполнено сферическое углубление. А каждый цилиндрический шарнир параллелограммных механизмов выполнен в виде оси, установленной в проушинах, выполненной на фланце соответствующей полумуфты и ориентированной перпендикулярно относительно оси полумуфты. При этом каждый шаровой шарнир параллелограммного механизма содержит сферическую головку и резьбовой стержень, соединенный по резьбе с одним соответствующим звеном, а сферическая головка, установлена и закреплена с возможностью поворота в сферическом гнезде на оконечности другого соответствующего звена.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где

- на фиг.1 изображен продольный разрез предлагаемой шарнирной муфты;

- на фиг.2 изображен поперечный разрез полумуфты 2 предлагаемой шарнирной муфты с видом на соединение полумуфт (разрез Б-Б на фиг.1);

- на фиг.3 изображена предлагаемая шарнирная муфта с угловым перекосом а полумуфт 1 и 2;

- на фиг.4 схематично изображена комбинация полумуфт 1 и 2 с промежуточным валом 29 для компенсации поперечного смещения h соединяемых валов.

Предлагаемая шарнирная муфта (фиг.1) состоит из двух полумуфт 1 и 2, имеющих фланцы 3, расположенные с зазором L и выполненных в виде втулки или вала. Полумуфты 1 и 2 центрированы относительно друг друга посредством шарового шарнира, центр которого лежит в точке пересечения осей 4, 5, 6 полумуфт 1, 2, при этом шаровой шарнир образован сферическим углублением (выточкой) 7, выполненной на полумуфте 1, и установленным в нем сферическим наконечником 8 с направляющей 9, установленной подвижно на другой полумуфте 2. Сферический наконечник 8 поджат пружиной 10 к сферическому углублению 7 и закреплен в нем посредством накидной гайки 11, установленной на резьбе, выполненной на выступе полумуфты 1.

Фланцы 3 соединены, по меньшей мере, двумя парами шарнирных узлов, расположенных попарно напротив друг друга равномерно по окружности. Каждый из шарнирных узлов представляет собой параллелограммный механизм. Каждый цилиндрический шарнир параллелограммных механизмов выполнен в виде оси 12 (фиг.2), установленной в проушинах 13 соответствующей вилки 14 (фиг.1), выполненной на фланце 3 соответствующей полумуфты 1, 2. При этом оси 15 отверстий проушин 13 ориентированы в тангенциальном направлении, перпендикулярно осям 4 и 5 соответствующих полумуфт 1 и 2. Каждая пара противолежащих вилок 14 соединена осями 12 с двумя промежуточными звеньями 16 и 17, каждое из которых состоит из двух частей 18 и 19 одинаковой длины l, соединенных между собой шаровым шарниром 20 (фиг.2) под углом α₁, меньше 180° таким образом, что их четыре части 18, 19 образуют ромб или квадрат при виде в профиль (фиг.1). Каждый шаровой шарнир 20 параллелограммного механизма содержит соединенный с одним соответствующим звеном 18 резьбовой стержень 21 со сферической головкой 22, установленной в сферическом гнезде с отверстием на оконечности другого соответствующего звена 19 и поджатой к нему, с возможностью углового разворота, резьбовой заглушкой 23, а резьбовой стержень 21 шарнира 20 пропущен в отверстие гнезда и ввинчен в резьбовое отверстие 24 оконечности другой части 18 промежуточного звена и застопорен со свободной стороны контргайкой 25, причем все центры сферических головок 22 шарниров 20 расположены в одной плоскости 6 (фиг.1), проходящей через центр сферического наконечника 8 шарового шарнира.

Подготовка устройства к работе.

1. На оконечности ведущего и ведомого вала насаживают полумуфты 1 и 2, обеспечивают между торцами полумуфт зазор L (фиг.1), при этом предварительно в центральное отверстие полумуфты 2 устанавливают пружину 10 и сферический наконечник 8 с направляющей 9. Сферический наконечник 8 шарнира вводят в полусферическое гнездо 7 и закрепляют гайкой 11 с обеспечением подвижности, после чего производят контровку гайки.

2. Полумуфты 1 и 2 устанавливают так, чтобы проушины 13 вилок 14 попарно расположились против друг друга. После этого производят сборку частей звеньев 18, 19, соединяя их с полумуфтами 1 и 2 осями (фиг.2) 12.

3. Сборку частей звеньев 18, 19 между собой производят установкой шарниров вначале тех, которые обращены соединительными оконечностями в сторону осей полумуфт, образуя нижний пояс. Оконечности звеньев 18, 19 совмещают, устанавливают сферическую головку 22 в полусферическое гнездо оконечности звена 19 (фиг.2), пропуская резьбовой стержень 21 в отверстие гнезда, и ввинчивают его в резьбовое отверстие 24 звена 18, используя гнездо 26 для инструмента, до тех пор пока сферическая головка 22 не придет в контакт со сферическим гнездом, после чего в резьбовое отверстие звена 19 ввинчивают резьбовую заглушку 23, с обеспечением углового разворота шарнира, используя для инструмента квадратный выступ 27. Свободный конец резьбового стержня 21 контрят гайкой 25, удерживая стержень отверткой, вводимой в прорезь 28.

После сборки частей звеньев 18, 19 нижнего пояса производят сборку остальных звеньев 18, 19, которые образуют верхний пояс. Сборку производят в порядке, приведенном в п.3.

Сборка муфты завершена и готова к работе. Предлагаемая шарнирная муфта способна передавать вращение с одного вала на другой при перекосе валов под углом α до 15°. В случае, когда необходимо компенсировать, кроме перекоса валов, поперечное смещение h, используют промежуточный вал 29 (фиг.4), соединяемый с полумуфтами 1 и 2.

Устройство работает следующим образом.

В случае, когда полумуфты 1 и 2 установлены с перекосом относительно друг друга под углом α (фиг.3) части звеньев 18 и 19 верхнего и нижнего пояса, при повороте полумуфт на 180°, поворачиваются вокруг осей 12 (фиг.2), меняя угол наклона между собой с α₂ на α₃, при этом одновременно происходит изменение углового расположения звеньев 18, 19 в другой плоскости, от 0 до угла α.

Это сложное взаимное угловое смещение оконечностей звеньев 18, 19 компенсируется шаровым шарниром 20 (фиг.2, 3).

В случае изменения расстояния между полумуфтами 1 и 2 из-за температурных деформаций, возникающих при эксплуатации, например в компрессорных установках, предлагаемое устройство компенсирует его за счет подвижки в осевом направлении сферического наконечника 8, направляющая 9 которого телескопически соединена с полумуфтой 2, а части звеньев 18 и 19 отслеживают это перемещение изменением угла α₁ (фиг.1).

Положительный эффект предлагаемого устройства заключается в следующем.

1. Предусмотрена центровка присоединяемых полумуфт, что позволяет свести к минимуму дисбаланс и появление вибрации при работе, в особенности при высоких скоростях вращения.

2. Передача крутящего момента с одного вала на другой производится не одной вилкой, как в известном устройстве, а многими, равномерно расположенными по периметрам фланцев соответствующих полумуфт, что является предпочтительней, так как передаваемое силовое воздействие распределяется равномерно по периметру полумуфт, позволяя сократить габаритные размеры муфты.

3. Предусмотрена компенсация изменения расстояния вдоль оси между полумуфтами, возникающее из-за температурных деформаций при эксплуатации, например компрессорных установок при сохранении центровки.

Предлагаемое устройство сложнее известного, однако достигаемый положительный эффект заслуживает, по нашему мнению, рассмотрения целесообразности его применения при упомянутых условиях эксплуатации. Отмечается небольшое число наименований деталей, соединяющих полумуфты, а их количество определяется величиной передаваемого крутящего момента.

Изобретение относится к общему машиностроению, а именно к муфтам. Шарнирная муфта состоит из двух фланцев полумуфт, расположенных с зазором между их торцевыми поверхностями. Фланцы соединены, по меньшей мере, двумя парами шарнирных узлов, расположенных равномерно по окружности и попарно напротив друг друга. Полумуфты центрированы относительно друг друга посредством шарового шарнира, центр которого лежит в точке пересечения осей полумуфт. Шаровой шарнир образован сферическим углублением, выполненным на одной полумуфте, и установленным сферическим наконечником, смонтированным на другой полумуфте и который поджат пружиной к сферическому углублению. Каждый из шарнирных узлов представляет собой параллелограммный механизм с одинаковыми расстояниями между осями шарниров. Параллелограммный механизм соединяется с полумуфтами двумя цилиндрическими шарнирами и двумя промежуточными шаровыми шарнирами, причем центры всех шаровых шарниров лежат в одной плоскости. Техническим результатом является уменьшение дисбаланса и вибрации при работе, уменьшение габаритных размеров муфты, а также компенсация изменения расстояния вдоль оси между полумуфтами при сохранении центровки. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Шарнирная муфта, в которой фланцы полумуфт, расположенных с зазором между их торцевыми поверхностями, соединены, по меньшей мере, двумя парами шарнирных узлов, расположенных равномерно по окружности и попарно друг напротив друга, отличающаяся тем, что полумуфты центрированы друг относительно друга посредством шарового шарнира, центр которого лежит в точке пересечения осей полумуфт, при этом шаровой шарнир образован сферическим углублением, выполненным на одной полумуфте и установленным в нем сферическим наконечником, смонтированным на другой полумуфте, и поджат пружиной к сферическому углублению, каждый из шарнирных узлов представляет собой параллелограммный механизм с одинаковыми расстояниями между осями шарниров, соединенный с полумуфтами двумя своими цилиндрическими шарнирами, а два промежуточных шарнира параллелограммного механизма являются шаровыми, причем центры всех шаровых шарниров лежат в одной плоскости.

2. Муфта по п.1, отличающаяся тем, что сферический наконечник центрирующего шарового шарнира закреплен в сферическом углублении посредством накидной гайки, установленной на резьбе, выполненной на выступе полумуфты, в котором выполнено сферическое углубление.

3. Муфта по п.1, отличающаяся тем, что каждый цилиндрический шарнир параллелограммных механизмов выполнен в виде оси, установленной в проушинах, выполненной на фланце соответствующей полумуфты и ориентированной перпендикулярно относительно оси полумуфты.

4. Муфта по п.1, отличающаяся тем, что каждый шаровой шарнир параллелограммного механизма содержит сферическую головку и резьбовой стержень, соединенный по резьбе с одним соответствующим звеном, а сферическая головка установлена и закреплена с возможностью поворота в сферическом гнезде на оконечности другого соответствующего звена.