Упругая муфта Советский патент 1985 года по МПК F16D3/56 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для защиты привода от резонансных режимов. Цель изобретения - повышение надежности работы муфты и привода при колебаниях крутящего момента за счет нелинейности упругой характеристики. На фиг.1 показана муфта, поперечное сечение; на фиг,2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - принципиальная схема муфты; на фиг,4 - упругая характеристика муфты (М - крутящий момент передаваемый муфтой, -f -угол закрутки полумуфт, М , S - крутящий момент и угол закрутки, при которых происходит переход от линейного участка упругой характеристики к нелинейному; М2, V,- крутящий момент и угол закрутки, при которых происходи переход от нелинейного участка к линейному) . Упругая муфта содержит ведущую 1 и ведомую 2 полумуфты, В пазах последней закреплены пакеты 3 пластинчатых пружин при помощи колодок 4 и болтов 5 (фиг,1). На полумуфте 1 смонтированы параллельно оси пальцы 6, на которых подвижно закреплены двуплечие рычаги 7 посредством кольц 8, шайбы 9 и гайки 10 (фиг.2). Направление перемещения двуплечих рычагов 7 показано стрелкой k . Одни кон цы двуплечих рычагов 7 снабжены упорами 11, которые взаимодействуют с пакетами пластинчатых пружин 3, а другие концы выполнены в виде вилок 12, на которых шарнирно закрегшены верхние опоры 13 винтовых пружин 15 при помощи осей 14, На опорах 13 раз мещены одними концами упругие элемен ты 15, опирающиеся другими концами на нижние опоры 16, шарнирно закрепленные на полумуфте 1 при помощи пальцев 17, Пружины 15 устанавливают СИ в первоначальном положении пбд углом Vy к нормалям плеч т двуплечи рычагов 7 в точках их крепления (0° ; Ч :90°). Опоры 13 и 16 выполнены заодно .с ограничителями 18 ежатия пружин 15, которые одновременно являются и направляющими. Упоры 11 состоят из двух цилиндрических пальцев - основного и дополнительного, закрепленных на двуплечих рычагах 7с соответственно на расстояниях г и на прямых 02А и , проведенных из центров вращения О2. и образуюгцих между собой угол ft , который оп оделяется через заданные параметры муфты . ctg , (RM«KC - R,-)cos(j;+4-V) - tg (у+ 4 - f), где , - максимальное плечо приложения окружного усилия, соответствующее точке Mg , 2 на упругой характеристике муфты (фиг,4); R. - плечо приложения окружного усилия, соответствующее третьему участку упругой характеристики; (J - начальный угол установки двуплечих рычагов 7 (фиг,3); у - угол поворота двуплечих рычагов 7; / - угол закрутки полумуфт 1 Для большей жесткости упоров 11 пальцы соединены между собой при помощи перемычки, очерченной касательными к ним поверхностями, при этом с рабочей стороны поверхностьвогнута, Пдечо дополнительного пальца кулачков 11 определяется через заданные параметры муфты, и угол ft, по формуле J- (RMj3iic.r 5lL osi2:± ii J: l sin /3 При настройке муфты упругие элементы 15 предварительно поджимают. После поджатия пружин 15 двуплечие рычаги 7 наклонены к нормалям пакетов 3 4, который плоских пружин под углом должен быть не менее 25 ° Фиксация рабочего положения двуплечих рычагов 7 осуществляется при помощи упоров 19, закрепленных на полумуфте 1, Пакеты 3 пластинчатых пружин вы-: полнены таким образом, что каждая последующая за первой пластиной, контактирующей с кулачком Г1 двуплечего рычага 7, короче предыдущей, при зтом конец последней пружины ограничивается ппечом RP приложения окружного усилия (от передаваемого крутящего момента). В зависимости от величины передаваемого крутящего момента число пакетов 3 плоских пружин на ведомой полумуфте 2 и соответственно двуплечих рычагов 7 на ведущей полумуфте 1 может быть 2, 3, Аи более. Муфта работает следующим образом. При вращении полумуфты 1 крутящий момент м передается чере пальцы 6, двуплечие рычаги 7, кулачки 1 1 и пакеты 3 пластинчатых пружин на ведомую полумуфту 2, нагружая при этом реактивным моментом в направлении стрелки К двуплечие рычаги 7 (фиг.1). На первом этапе работы муфты при М А момент упругих сил Fj, ho относительно оси Oj (фиг.З), созданный за счет предварительного поджатия пружин 15, уравновешивает действующий реактивный момент. Благодар этому двуплечий рычаг 7 находится в неподвижном состоянии относительно оси 0. Следовательно, плечо R приложения окружного усилия (от передаваемого крутящего момента) и определяемая им жесткость муфты будут постоянные. Такой этап работы представлен линейным участком 1 на упругой характеристике муфты (фиг.4). Длина участка линейной характеристики опре деляется из условия При увеличении передаваемого крутящего момента М У М., увеличивается и реактивный момент на двуплечих рычагах 7, который превышает момент от сил предварительного сжатия пружин 15. В результате этого двуплечий рычаг 7 поворачивается в направлении стрелки к на некоторый угол j- (фиг.З до тех пор, пока усилие F сжатой пружины 15 на изменяющемся плече h не уравновесит реактивный момент, т.е. пока не станет М Fh. Поворот двуплечего рычага 7 вокруг оси 0 вызывает смещение точки приложения окружного усилия на пакеты 3 плоских пружин от оси муфты. Следовательно, гшечо R приложения окружного усилия увеличивается, что приводит к снижению жесткости муфты, которая обратно пропорциональна плечу R (гиперболическая зависимость), т.е. линейное изменение (увеличение) плеча приложения окружного усилия ртечет за собой нелинейное изменение (уменьшение) жесткости муфты. Нелинейному уменьшению жесткости муфты способствует нелинейное уменьшение плеча h усилия F упругих, элементов 15, изменение которого описывается выражением h г cos /, , где If у - угол установки упругих э ментов 15 по отношению к нормалям плеч Г2 двуплечих рычагов 7 Уменьшение плеча h по нелинейной зависимости влечет за собой такое же увеличение усилия F, которое позволяет выполнить условие М Fh. Увеличение усилия F приводит к большему сжатию пружин 15, что способствует более интенсивному повороту двуплечих рычагов 7, а значит, и интенсивному увеличению плеч приложения окружного усилия и связанному с ними интенсивному уменьшению жесткости муфты. При передаваемом крутящем моменте М A ограничители 18 опор 16 и 13 выключают работу пружин 15 и связь двуплечий рычаг - полумуфта 1 становится жесткой. Плечо восприятия окружного усилия становится равным R,aj(e , а соответствующая ему жесткость муфты - минимально возможной. Кроме этого, своеобразным усилителем, повышающим чувствительность к изменению передаваемого крутящего момента, являются пакеты плоских пружин. При увеличении плеча приложения окружного усилия уменьшается момент инерции поперечного сечения пакетов 3, что способствует уменьшению жесткости муфты. Таким образом, на втором этапе работы муфты при М f приме нение подвижных относительно полумуфты 1 двуплечих рычагов 7, обеспечивших в зависимости от величины передаваемого крутящего момента переменное плечо приложения окружного усилия, позволяет получить мягкую нелинейную характеристику, представленную на упругой характеристике муфты участком П (фиг.4). Длина участка 11 упругой характеристики муфты определяется жесткостью пружин 15 и расстоянием между ограничителями 18 опор 13 и 16. Параметры муф1Ъ1 подбираются таким образом, чтобы рабочим участком бьш участок П упругой характеристики, за счет чего обеспечиваются минимально возможные коэффициенты динамичности работы машины, а следовательно, минимальные динамические нагрузки в приводе. При дальнейшем увеличении передаваемого момента в окрестности точки происходит передача точки контакта с пакетом 3 плоских пружин от основного пальца упоров 11 (фиг.З, точка А ) на дополнительный (точка С.). В этот момент плечо приложения окружного усилия быстро заменяется на плечо. R., что вызывает соответственное изменение жесткости муфты. Положение дополнительного пальца кулачка 11 определяется паракоторые находят по метрами /J и Tj , приведенным формулам, исходя из требуемой на третьем участке жесткости муфты. Благодаря применению дополнительного пальца упоров 11 можно задать любое плечо R. приложения окруж ного усилия в пределах Rg R мак что соответственно определяет област возможной на третьем участке жесткое ти муфты. Нижняя граница плеча R ограничена углом установки 6, который в момент контакта дополнительног пальца с пакетом 3 плоских пруясин должен быть (как и для основного пальца) более 25. Верхняя граница 11леча R. ограничена несущей способно тью муфты. Третий участок 11 упругой характеристики муфты является дополнительны и его жесткость определяется в завис мости от режимов работы машины. Так, например, при жесткости муфты Cjf tg oij участок Ш служит для рас ширения участка И упругой характеристики муфты, что позволяет перекрыть весь диапазон переменной составляющей передаваемых моментов. В зтом случае расширяется диапазон рабочих режимов муфты, что по-зволяет использовать ее в приводах, режимы нагружения которых меняются в широких пределах, для минимизации максимальных динамических нагрузок. Если же жесткость участка III Ci tgd, то при переходе с участка И упругой характеристики на участок 111 жесткость муфты быстро и значительно изменяется, что является зффектив-п ным средством ухода от резонанса. В этом случае участок ГО упругой характеристики муфты позволяет приводу работать без резонансных крутильных . колебаний. Таким образом, конструкция муфты позволяет осуществлять саморегулировку ее жесткости в зависимости от передаваемого крутящего момента. Это обеспечивает надежность при работе в различных режимах нагружения, что, в свою очередь, позволяет надежно защищать привод от повреждений и проектировать его с минимальньии запасами прочности.

УПРУГАЯ МУФТА, содержащая концентрично расположенные ведущую и ведомую полумуфты, соединенные упругими звеньями, отлипающаяс я тем, что, с целью повьппения надежности работы при колебаниях крутящего момента, каждое упругое звено выполнено в виде установленного на ведомой полумуфте двуплечего подпружиненного рычага со смонтированными на нем двумя упорами, смещенными относительно один другого в радиальном и окружном направлениях, и консольно закрепленных на ведомой полумуфте с возможностью взаимодействия с упорами пакетов ппастинчатых пружин.