Упругая муфта Советский патент 1985 года по МПК F16D3/56 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для передачи вращения, и используется для соединения валов в условиях перекосов и смещения осей, а также в условиях вибрации.

Цель изобретения - расщирение диапазона передаваемых моментов и повыщение виброизолирующих свойств.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема муфты; на фиг. 2 - вариант конструкции муфты с дополнительными упругими элементами в виде пневматических амортизаторов; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - регулятор в виде игольчатого клапана, встроенного в пневматический амортизатор

Муфта содержит ведущую 1 и ведомую 2 полу муфты, на. обращенных одна к другой поверхностях которых выполнены выступы 3 и 4. Между выступами установлены упругие элементы в виде гибких стержней 5 и 6, расположенных тангенциально, которые одними соседними концами крепятся к выступам 3 ведущей полумуфты, а другими - к выступам 4 ведомой полумуфты.

Средние части гибких стержней .5 и 6 упругих элементов соединены дополнительным упругим элементом 7 регулируемой жесткости. Дополнительные упругие элементы сообщены с источником 8 питаний через регулятор 9, управляемый датчиком 10 режима работы валопровода или механизма, например датчиком передаваемого крутящего момента.

В варианте конструкции муфты (фиг. 2 и 3) дополнительные упругие элементы регулируемой жесткости выполнены в виде пневматического амортизатора 11, состоящего из эластичного элемента 12, соединяющего торцевые стенки 13 и .образующего замкнутую полость 14. Торцевые стенки 13 закреплены на серединах гибких стержлей 5 и 6 упругого элемента. Пневматические амортизаторы соединены с источником питания, например, центробежным компрессором 15, установленным, например, на ведущей полумуфте 1. Камера 16 нагнетания центробежного компрессора 15 с помощью трубопроводов 17 сообщается с полостями 14 пневматических амортизаторов.

В одном или нескольких пневматических амортизаторах 11 встроец регулятор, вьни тненный, например, в виде нормально откр.. ioro клапана 18 игольчатого типа (фиг. 4).. Клапан 18 смонтирован на одной из торцевых стенок 13 пневматического амортизатора 11 и своей иглой 19 воздействует с седлом 20, выполненным с внутренней стороны, противоположной торцевой стенке 13.

Гибкие стержни 5 и 6 упругих элементов, деформация которых зависит от величины передаваемого муфтой крутящего момента, одновременно выполняют функции датчика режима работы валопровода.

Упругая муфта работает следующим образом.

При передаче крутящего момента гибkиe стержни 5 и 6 упругих элементов нагружаются продольными силами, которые вызывают изгиб гибких стержней упругих элементов и перемещение их средних частей навстречу один другому. Этому перемещению препятствует доЪолнительный упругий элемент 7 регулируемой жесткости, при сжатии которого возникают восстанавливающие усилия, уменьшающие деформации гибких стержней упругих элементов.

Вследствие этого увеличивается крити, ческое значение крутящего момента, при котором гибкие стержни 5 и 6 упругих элементов теряют устойчивость, а крутильная жесткость муфты принимает минимальное значение, близкое к нулевому. Поэтому . для вывода упругой муфты на оптимальный режим работы, при котором ее виброизолирующие свойства становятся наилучшими, требуется больший крутящий момент.

Таким образом, введение дополнительных упругих элементов 7 регулируемой жесткости позволяет существенно повысить нагрузочную способность упругой муф. ты.

Настройка упругой муфты на оптимальный режим работы, при котором обеспечиваются повышенные вифоизолирующие свойства ее, осуществляется путем автоматического регулирования жесткости дополнительных упругих элементов 7 за счет энергии источника 8 питания, поступление которой определяется регулятором 9. Послед5 НИИ управляется сигналами от датчика 10 режима работы валопровода или механизма, например датчика крутящего момента.

Таким образом существенно расщиряется диапазон эффективной работы упругой

0 муфты, в котором она имеет повыщенные виброизолирующие свойства, так как управление жесткостью дополнительных упругих элементов 7 обеспечивает возможность ра- боты гибких стержней 5 и 6 упругих элементов вблизи, зоны потери ими устойчивости в широких пределах изменения передаваемого крутящего момента

При работе упругой муфты питание рабочей средой (воздухом) пневматических амортизаторов 11 осуществляется от цен0 трабежного компрессора 15, который подает сжатый воздух из камеры 16 нагнетания по трубопроводам 17 в полости 14 пневматических амортизаторов 11, откуда выходит через нормал1; но открытый клапан 18 (фиг. 2 и 3).

5 Жесткость пневматических амортизаторов 11 зависит от величины давления воздуха в их полостях 14 и/с увеличением давления увеличивается.

При вращении упругой муфты в камере 16 нагнетания центробежного компрессора создается избыточное давление воздуха, величина которого зависит от частоты вращения муфты.

При работе упругой муфты на холостом ходу (без передачи крутящего момента) деформация гибких стержней 5 и 6 упругих элементов отсутствует, клапаны 18 открыты и в полостях 14 пневматических амортизаторов 11 избыточное давление возДуха равно нулю, а их жесткость минимальная.

При приложении крутящего момента благодаря деформации (изгибу) - гибких стержней 5 и 6 упругих элементов муфты происходит уменьщение зазора между иглой 19 и седлом 20 клапанов 18, т. е, увеличение сопротивления клапанов 18 и соответственно увеличение давления воздуха в полостях 14 и жесткости пневматических амортизаторов 11. Появляется восстанавливаю ее усилие от пнев1У(атических амортизаторов., препятствующих деформации гибких стержней 5 и 6 упругих элементов упругой муфты. Чем больше жесткость .(давление воз.духа в полостях 14) пневматических амортизаторов 11, тем больший крутящий момент может передать упругая муфта и, следовательно, больше ее нагрузочная способность.

При определенной частоте вращения и определенном крутящем моменте давление воздуха в пневматических амортизаторах (их жесткость) становятся такими, что наступает равновесие между восстанавливающими усилиями, действующими от пневматических амортизаторов на гибкие стержни 5 и 6 упругих элементов, и поперечными силами, возникающими при деформациях, когда гибкие стержни 5 и 6 начинают терять устойчивость. В этот момент крутильная жесткость упругой муфты становится минимально близкой к нулевой следовательно, ее виброизолирующие свойст ва - максимальными.

При повышении частоты вращения и связанного с этим крутящего момента увеличивается давление в камере 16 нагнетания центробежного компрессора 15, а значит и в полостях 14 пневматических амортизаторов 11. При этом повышается их жесткость, увеличиваются . восстанавливающие

усилия от пневматических амортизаторов 11 на гибкие стержни 5 и 6 упругих элементов. Благодаря этому компенсируется увеличение крутящего момента, а гибкие стержни 5 и 6 поддерживаются в состоянии, близком к потере устойчивости. Таким образом автоматически обеспечиваются повышенньЕе виброизолирующие свойства упругой муфты на новом режиме работы..

Чем больше увеличение жесткости (давление воздуха в полостях 14) пневматических амортизаторов И, тем больще крутящий момент может передать упругая муфта и, следовательно, больше ее нагрузочная способность.

Закон изменения жесткости пневматических амортизаторов 11 в зависимости от режима работы валопровода или механизма, при котором поддерживаются повышенные виброизолирующие свойства упругой муфты, обеспечивается подбором расходных характеристик клапанов 18 и центробежного компрессора 15. ,

Таким образом, конструкция предлагаемой упругой муфты в отличие от известной обладает повышенной нагрузочной способностью, благодаря введению дополнительных упругих элементов и повыщенным виброизолирующим свойствам в широком диапазоне изменения крутящего момента за счет возможности регулирования жесткости дополнительных упругих элементов в зависимости от режима работы, валопровода или механизма и, следовательно, позволяет расширить диапазон эффективной работы упругой муфты, сохраняя высокие компенсирующие свойства, присущие известной муфте.

Технико-экономическая эффективность при использовании предложенной упругой муфты заключается в том, что повышается нагрузочная способность при сохранении габаритных и жесткостных характеристик гибких стержней упругих элементов при незначительном увеличении осевых габаритов муфты, улучшаются виброизолируюшие свойства в широком диапазоне нагрузок, кроме того оптимальный режим работы муфты, при котором ее крутильная жесткость минимальная, устанавливается автоматически, гибкие упругих элементов совмещают функции как виброизолирующих элементов, передающих крутящий момент, так и датчика режима работы валопровода или мех:анизма.

1. УПРУГАЯ МУФТА по авт. св. № 964298, отличающаяся тем, что, с .целью расширения диапазона передаваемых моментов и повышения виброизолируюших свойств, она снабжена дополнительными упругими элементами с регулируемой жесткостью, закрепленными между гибкими стержнями в средней их части. / 2.Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительный упругий элемент выполнен в виде пневматического амортизатора, а средства регулирования жесткости - в виде центробежного компрессора, установленного на одной из полумуфт и связанного с полостью амортизатора посредством регулятора. 3.Муфта.по п. 2, отличающаяся тем, что регулятор выполнен в виде встроенного в пневматический амортизатор игольчатого клапана, игла, которого закреплена на одном из гибких стержней, а седло - на другом. (Л о: 00