Упругая муфта Советский патент 1986 года по МПК F16D3/23 G01L3/02 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовайо в трансмиссиях и испытательных стендах для передачи и контроля широкого диапазона реверсивного крутящего момента.

Целью изобретения является расширение диапазона передаваемых нагрузок и повышение точности измерения передаваемого момента.

На .фиг,1 показана муфта с жесткой установкой торсионного валика, общий вид; на фиг.2 - то же, с подвижным в окружном направлении торсионным валиком относительно полумуфт, общий вид; на фиг.З - схемы работы муфт в нейтральном положении (о), при передаче крутящего момента, направленного по часовой стрелке () , при направлении вращения против часовой стрелки (6).

Упругая муфта содержит ведущую 1 и ведомую 2 полумуфты, выполненные В виде втулок с резьбами 3 и 4 на наружных поверхностях. Резьбы 3 и 4 имеют разные направления винтовой линии. Резьбовые концы 3 и 4 полумуфт охвачены промежуточным элементом 5, вьтолненным в виде втулки, на наружной поверхности которой имеются две параллельные между собой кольцевые аттестованные поверхности 6 и 7 для взаимодействия с преобразователями 8 (фиг.1) и 9 (фиг.2) перемещений. Между полумуфтами 1 и 2 и втулкой 5 установлены упругие элементы 10 и 1 1, выполненные в виде цилиндрических прорезных пружин, опирающихся для снижения потерь на трение на упорные подшипники 12 и 13 соответственно. Муфта дополнительно снабжена торсионным валиком 14, размещенным по оси муфты и закрепленным на полумуфтах 1 и 2 жестко в осевом направлении. Торсионный валик 14 при передаче небольших крутящих моментов закреплен с возможностью вращения относительно пoJJyмyфт (фиг, благодаря установке упорных подшипников 15 и 16. При передаче больших нагрузок торсионный валик 14 закрепляется жестко относительно полумуфт (фиг.I). Муфта снабжена сменными торсионными валиками 14 с разными величинами полярного момента ииерции (разной жесткостью на кручение). Конструктивно полумуфты 1 и 2 имеют разъемные фланцы 17 и 18. .Для закрепления в осевом направлении торсионного валика 14 предусмотрены гайки 19 и винты 20. Преобразователи 8 и 9 перемещений закреплены на кожухе 21,

связанном с неподвижным корпусом 22 с помощью рычага 23 и установленном на полумуфтах 1 и 2 с помощью подшипников 24 и 25. При использовании в качестве преобразователя 8 перемещения бесконтактных индуктивных датчиков последние соединены с мостовой схемой 26, усилителем 27, амплитудным детектором 28 и регистрирующим или указывающим прибором 29.

Упругая полумуфта работает следующим образом.

В процессе сборки муфты подбором длины L торсионного валика 14 в муфте создается предварительный осевой

натяг, при этом под действием усилия Р упругие элементы 10 и 11 сжимаются. Под действием приложенного к полумуфте 1 крутящего момента, а к полумуфте 2 - момента сопротивления, происходит относительный поворот полумуфт 1 и 2. При этом благодаря тому, что полумуфта I имеет, например, правую резьбу, а полумуфта 2- левую, и полумуфты 1 и 2 жестко связаны между собой в осевом направлении с помощью торсиона 14, происходит осевое смещение промежуточного элемента - втулки 5. При этом, если момеит направлен, иапример, по часовой стрелке (фиг.36 ), промежуточный элемент смещается влег- во на величину дН . . так как происМ

ходит ввинчивание втулки 5 на полумуфту 1 и вьшинчиваиие ее с полумуфты 2. Пружина 10 сжимается, при этом ее длина Н, . где HO - длина пружины под действием усилия РО предварительного осевого натяга; аН, - деформация пружины .

под действием осевого усилия, развиваемого винтовой парой под действием приложенного крутящего момента М. Пр 71сииа 11 удлиняется, при этом H2 H, Таким образом,

приложенный крутящий момент уравновешивается осевыми усилиями пружин Передача крутящего момента непосредственно между полумуфтами 1 и 2 через втулку 5 не происходит, так как

момент трения в резьбе мал благода ря использованию несамотормозящей многозаходиой резьбы (или шариковых винтовых пар). Усилие Р осевого

31

предварительного натяга выбирается из условия, чтобы при приложении максимального крутящего момента не происходил отрыв (разгрузка) удлиняющейся пруткины, т. е. А Нр л И „д с , где йН предварительное сжатие пружины усилием Р , л Н - деформация пружин под действием максимального крутящего момента,.

При приложении момента, направленного против часовой стрелки (фиг.З5), втулка 5 смещается вправо, пружина 10 удлиняется, а пружина 11 сжимается.

Жесткость пружин 10 и 11 выбирается из условия, чтобы результирующее осевое усилие л F уравновешивало осевое усилие в винтовых парах, возникающее под действием крутящего момента. Усилие Р„ является функцией величины крутя щего момента М и геометрических характеристик винтовых пар, т.е.Р,

f (м, t, d), где t - шаг винтовой пары; d - диаметр винтов.

Для увеличения максимального пере даваемого момента без увеличения несущей способности винтовых пар и пружин торсионный валик 14 жестко связывается с фланцами (фиг.1). В этом случае крутящий момент распределяется на два потока. Один поток

Передается через винтовые пары и пружины, другой - через торсионный валик. Количественно перераспределение момента между потоками происхоит обратно пропорционально жесткос- тям на кручение названных контуров. Подбирая необходимую величину попарного момента инерции торсионного валика 14, задают необходимый закон азделения потоков крутящего момента

При осевых смещениях втулки 5 преобразователи 8 и 9 перемещений,

В аимодействуя с аттестованными поверхностями 6 и 7, вырабатьгаают электрический или другой сигнал, про590584

порциональный величине пере.даваемог о крутящего момента.

Симметричное выполнение муфты и промежуточного элемента обеспечивает

5 при измерении крутящего момента компенсацию влияния осевых усилий, изгибающих моментов и температурных полей на точность измерений, так как указанные влияния при воздействии

О на промежуточный элемент (втулку) уравновешивают друг друга и не приводят к перемещениям последнего в осевом направлении.

Предлагаемая муфта позволяет пере 5 дать и контролировать с высокой точностью щирокий диапазон реверсивного крутящего момента, снижает динамические нагрузки привода.

20 Формула из, обретения

1. Упругая муфта преимущественно для испытательных стендов, содержащая ведущую и ведомую полумуфты, взаимодействующие через несамотор- мозягчую винтовую пару, упругое звено и блок измерения крутящего момента, от личающаяся тем, что, с целью расширения диапазона пере- даваеьых нагрузок и повышения точ0 ности измерения передаваемого момента, она снабжена торсионным валиком, связанным с полумуфтами, промежуточ- HbiM элементом в виде втулки, охватывающей концы полумуфт и связанной

5 с ними посредством несамотормозящей разнонаправленной резьбы, а упругое звено выполнено в виде двух пружин, каждая из которых установлена между втулкой и соответствую0 щей полумуфтой.

2. Муфта по п.1, о тли ч а ю - щ а я с я тем, что торсионный валик установлен с возможностью вращения относительно полумуфт.

53. Муфта по п. 1, отличающая с я тем, что торсионный валик жестко связан с полумуфтами.

5

(puz.J

Изобретение относится к машино- строению и может быть использовано в трансмиссиях и в испытательных стендах для передачи крутящего момента и повышения точности измерения передаваемого момента. Упругая муфта содержит две полумуфты в виде втулок с резьбой на наружных поверхностях. Резьбы вьшолнены с разным направлением винтовых линий; Полумуфты охвачены втулкой с двумя кольцевыми аттестованными поверхностями для взаимодействия с преобразователями перемещений. Между полумуфтами и аттестованными поверхностями втулки установлены цилиндрические прорезные пружины. По оси муфты на полумуфтах жестко в осевом направлении закреплен торсионный валик. В процессе сборки муфты подбором длины торсионного валика в муфте создается предварительный осевой натяг, пружины сжимаются. При приложении крутящего момента к ведущей полз муф- те втулка с кольцевыми аттестованными поверхностями навинчивается в ту или другую сторону (в зависимости от направления вращения), одна из пружин сжимается, а другая раскручивается. Крутящий момент передается через винтовые пары и пружины. При осевых смещениях втулки преобразователя перемещений, взаимодействуя с аттестованными ее поверхностями,вы- рабатьгаают электрический или другой сигнал, пропорциональный величине передаваемого крутящего момента. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. о сл ьэ СП о СП 00

фиг. 2

-Н