Способ уплотнения соединений с переменной несоосностью вращающихся элементов и устройство для его осуществления Советский патент 1988 года по МПК F16J15/00 

, Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для уплотнения соединений, имею- щих переменную несоосность вращающихся элементов.

Целью изобретения является повышение надежности, герметичности и . расщирение диапазона применения уп- лотнения за счет исключения вращения эксцентрикового блока.

На фиг. 1 показана схема расположения осей njpH относительном движении вращающихся элементов и кинема- тическая схема устройства для уплотнения соединений с переменной несоосностью вращаюпщхся элементов, при переменном угловом смещении осей; на фиг. 2 - то же, при переменном радиальном смещении осей; на фиг.З то же, при переменных радиальном и угловом смещениях осей; на фиг, 4 - устройство для уплотнения соединени разрез.

Устройство для осуществления способа уплотнения соединений располагается на несоосном соединении, содержащем вал 1 и обойму 2, на которой закреплен стакан 3, установлен- ный соосно с обоймой 2. На валу 1 в стакане 3 установлен блок эксцентриковых 4-7, который содержит радиальные 4 и 5 (угловые 6 и 7) или радиальные 4 и 5 и угловые 6 и 7 эксцентриковые втулки, имеющие соответственно радиальный а,, а (угловой ш , Wj) или радиальный а,, а и угловой UJ,, uig эксцентриситет (фиг, 4). Величина эксцентриситета каждой эксцентриковой втулки определяется по формулам: для радиальных эксцентриковых втулок

am/ А

1 посТ7- J 1)

ДЛЯ угловых эксцентриковых втулок

, 1-COS u)n,

arcsin jTrг,

2cos ц/,,

0

(2)

а, и а - радиальный эксцентриситет радиальных эксцентриковых втулок 4 и 5 (для возможности компенсации всего диапазона изменения радиального смещения осей от О до а, принято, что а , а.;);

0

0 5 0

5

0

5

а - максимальное радиальное смещение осей втулки относительно обоймы при эксплуатации муфты;

if-po - угол, определяющий положение радиальных эксцентриков (на основании приведенных экспериментальных исследований, выполненных на моделях, для хорошей работоспособности устройства и исключения установки эксцентриков в мертвых точках следует принимать 16-20); w, и u) - угловой эксцентриситет угловых эксцентриковых втулок 6 и 7 (для возможности компенсации всего диапазона изменения угло- вого смещения осей от О до и;, принято, что UJ, LUi ) ;

(л) - максимальное угловое т

смещение осей втулки и обоймы при эксплуатации муфты; ц- - угол, определяющий положение угловых - - эксцентриков (на основании проведенных экспериментальных исследований, выполненных на моделях, для хорошей работоспособности устройства и исключения установки угловых эксцентриков в мертвых точках следует принимать Lf Lf 22-28°).

Причем эксцентриковые втулки 4-7 размещены с эксцентриситетом относительно друг друга в отверстии предыдущей эксцентриковой втулки и закреплены от осевого смещения, с помощью стопорных шайб 8. При этом охватываемая поверхность наружной эксцентриковой втулки 4 установлена соосно продольной оси стакана 3, а охватывающая поверхность внутренней эксцентриковой втулки 7 установлена соосно продольной оси вала 1. Между стаканом 3, эксцентриковыми втулками 4-7 и валом 1 размещено уплотнение 9.

Способ осуществляют следующим образом,

При вращении соединения с постоянной несоосностью вала 1 и обоймы 2 при а const и и) const (фиг,4) цилиндрический стакан 3, закрепленный соосно с обоймой 2, вращается вокруг своей продольной оси Z (фиг. 1-3), а вал 1 вращается вокруг своей продольной оси г(фиг. 1-3). При этом за счет наличия радиального (углового) или радиального и углово- го смещений осей стакана 3 и вала 1 блок эксдентриковых втулок, состоящий из радиальных 4 и 5 (угловых 6 и 7) или радиальных 4 и 5 и угло- .вых 6 и 7 эксцентриковых втулок, име ет эксцентриситеты, что исключает вращение блока эксцентриковых втулок |4-7, .закрепленных от осевого смещени стопорными шайбами 8. Кроме того, так как охватываемая поверхность наружной эксцентриковой втулки 4 установлена соосно продольной оси стакана 3, а охватывающая поверхность внутренней эксцентриковой втулки 7 установлена соосно. продольной оси вала 1, то обеспечиваются равномерные окружные зазоры между вращающимися элементами 1 и 2 и блоком эксцентриковых втулок 4-7. Более того, благодаря исключению вращения блока эксцентриковых втулок при вращении вала 1 и стакана 3 относительное движение между ними производится только вращением. Поэтому герметизируется несоосное соединение обычным уплотнением 9, применяемым для уплотнения соосных соединений с перпендикулярным расположением его к оси вращения.

При изменении несоосности вращающихся элементов при а const и U const (фиг. 1-3) под действием силы, возникающей от изменения положения всего вала 1 и стакана 3 и наличия эксцентриситета втулок, производится совместньй поворот радиальных 4 и 5 (угловых 6 и 7) или радиальных 4 и 5 и угловых 6 и 7 эксцентриковых втулок вокруг их продольных осей относительно друг друга Величина поворота эксцентриковых втулок 4-7 координируется углами

; и

(фиг. 1 и 2), при а,

а а и u.i, uji (фиг. 4) для возможности компенсации всего диапазона изменения смещений вращающихся элементов 1 и 2 соединения от О до а и от О до ы (фиг. 3), координирующие углы поворота равны ц1 и определяются, по формулам: для радиальных эксцентриковых втулок

VP arc cos

2 а;

(3)

для угловых эксцентриковых

r arc COS

-cos ы I2sin2u)7

где

( углы, координирующие поворот эксцентриковых втулок; а - величина радиального

смещения осей обоймы и вала втулки в данный момент;

W - величина углового смещения осей обоймы и вала втулки в данный момент. При этом благодаря размещению наружной эксцентриковой втулки 4 в стакане 3, а внутренней эксцентри- ..ковой ВТУЛКИ 7 блока на валу 1 постоянно обеспечивается соосность охватываемой цилиндрической поверхности наружной эксцентриковой втулки 4 со стаканом 3, а охватывающей цилиндрической поверхности внутренней эксцентриковой втулки 7 с валом 1. Это исключает вращение всего блока эксцентриковых втулок 4-7 при вращении соединения, обеспечивает равномерный окружной зазор между сопряженными с вращающимися элементами поверхностями блока эксцентриковых втулок 4-7, причем между вращающимися элементами 2 и 3 и эксцентриковыми втулками 4-7 производится . только относительное вращение. Поэтому герметизируется соединение обычным уплотнением 9,

Пример . Уплотнение при переменной несоосности приведено на примере зубчатой муфты, работающей в условиях переменной несоосности осей вала втулки относительно обоймы. Диапазон изменения радиального смещения осей при эксплуатации муфты а 0..,8 мм (аm 8 мм), а углового смещения u) 0...3 ( З). В период установки устройства для уплотнения величина радиИЛЬНОГО смещения осей а 3 мм, а

: глового смещения осей w 2. Для уплотнения зубчатой муфты

1 6обходимо установить блок эксцент- 1иковьк втулок,; содержащий две ра-., ;иальные 4 и 5 и две угловые экс- ;ентриковые 6 и 7 втулки. Исходя из словий работы муфты величина экс- ;ентриситета каждой эксцентриковой

J тулки определяется по формулам (1) (2) :

4ля радиальных эксцентриковьт втулок

ао

fn о

2cosТГо 2cos20

ро

4.26 мм; ф1я угловых эксцентриковых втулок

0%

arcsin

2cos2 ly

Il22§J 2cos2 28°

Ч-о

1,7

,- 28

расчета эксцентриситетов юс изготовления они уста

5

0

навливаются вместе с уплотнением 9 в стакан 3 обоймы 2 между валом втулки 1, каждая из которых размещается в отверстии предыдущей эксцентриковой втулки. Установку эксцентриковых втулок 4-7 в требуемое положение ведут путем последовательного поворота радиальных 4 и 5 и угловых 6 и 7 эксцентриковых втулок вокруг своих продольных осей до совмещения оси охватываемой цилиндрической поверхности нарз жной эксцентриковой втулки 4 с осью стакана 3, а оси охватывающей цилиндрической поверхности внутренней эксцентриковой втулки 7 с осью вала 1. При этом углы поворота эксцентриковых втулок определяются по формулам (3) и (4): для радиальных эксцентриковых втулок

агссо5--7-:тг 69,4У

ic arccos - - /а

2-4,26

для угловых эксцентриковьр4 втулок

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для уплотнения соединений, имеющих переменную несоосность вращающихся элементов, и позволяет повысить надежность, герметичность и расширить диапазон применения уплотнений за счет исключения вращения эксцентрикового блока и выравнивания окружных зазоров между цилиндрическими поверхностями несоосных вращающихся элементов и поверхностями блока. Способ уплотнения соединений включает введение в блок эксцентриковых втулок дополнительных радиальных или угловых эксцентриковых втулок и последовательный или совместный поворот их вокруг своих продольных осей до совмещения осей вращаютщхся, элементов и поверхностей втулок. На валу 1 в стакане 3 установлен блок эксцентриковых втулок 4-7, имеющих радиальные и угловые эксцентриситеты. Величина эксцентриситета каждой втулки определяется по формулам. Причем эксцентриковые втулки размещены с эксцентриситетом относительно друг друга в отверстии предьщущей втулки и закреплены от осевого смещения с помощью стопорных шайб 8. Между стаканом 3, эксцентриковыми втулками 4-7 и валом 1 размещены уплотнения 9. 2 с.п. ф-лы, 4 ил., 1. табл. I (Л со 00 to со 4 «Риг

, arccos

. Затем в пазы стакана 3 и втулок производится установка стопорных шайб 8, которые предотвращают осевое смещение эксцентриковых втулок. После такой настройки устройство готово к работе. Настройка поз

оляет за счет установки наружной фтулки 4 в стакан 3, а внутренней

тулки 7 на вал 1 обеспечить соос- фость их сопряженных поверхностей выравнить окружные зазоры между йимИ; а таюке уплотнить соединение обычным уплотнением 9, применяемым ,Ь;ля герметизации соосных соединений |iTo дает возможность повысить надежность; герметичность и расширить диапазон применения уплотнения.

В период эксплуатации зубчатой муфты при изменениях несоосности , вала втулки 1 и обоймы 2 уплотнение соединения производится за счет совместного поворота радиальных 4 и 5 (угловых 6 и 7) или радиальных 4 И 5 и угловых 6 и 7 эксцентриковых втулок вокруг их продольной оси относительно друг друга. Поворот эксцентриковых втулок осуществляется под действием силы, возникающей при изменении положения вала втулки 1 относительно обоймы 2 и наличия эксцентриситета в эксцентриковых втулках

0

5

0

5

0

5

4-7 5 причем угол поворота эксцентриковых втулок определяется при необходимости по формулам (3) и (4). При этом за счет поворота эксцентриковых втулок постоянно обеспечивается соосность охватываемой поверхности и наружной эксцентриковой втулки 4 со стаканом 3, а охватывающей поверхности внутренней эксцентриковой, втулки .7 с валом 1, так как наружная втупка 4 установлена в стакане 3, а внутренняя втулка 6 на вале 1 „

Зависимость углов поворота экс- дентряковых втулок от радиального или углового смещения осей вала 1 и обоймы 2 приведена в таблице. Вместе с тем за счет наличия несоосности в зубчатой муфте и эксцентриситетов в блоке, благодаря соосности сопряженных с валом и стаканом поверхностей блока исключается его вращение при вращении соединения обеспечивается равномерный окружной зазор между вращающимися элемента- мн. соединения 5 снижаются местные напряженияf действующие на уплотнение, что ведет к повьплению надежности и герметичности уплотнения не- соосных соединений.

Формула изобретения

Р град

90 83,2 76,4 69,4 62,0 54,1 45,2 34,7 20,0

(,, град

О 0,5 1 1,5 2 . 2,25 2,5 2,75 3

N1 град

90 81,6 72,9 63,8 53,9 48,6 42,6 35,9 28,0

вые эксцентриковые втулки вокруг их продольных осей относительно друг друга до совмещения осей элементов поверхностей блока и вращающихся элементов.:

2, Устройство для уплотнения соединений с переменной несоосностью вращающихся элементов, содержащее наружный и внутренний вращающиеся элементы, закрытые с торцов крышками с уплотнениями, при этом внутренний вращающийся элемент установлен с возможностью осевого перемещения, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, герметичности и расщирения диапазона применения уплотнения за счет исключения вращения эксцентрикового блока, между вращающимися элементами устанавливают блок эксцентриковых втулок, который содержи радиальные и/или угловые эксцентриковые втулки, каждая из которых размещена с эксцентриситетом относително друг друга в отверстии предьщуще эксцентриковой втулки, причем охватываемая поверхность наружной эксцентриковой втулки расположена со- осно продольной оси стакана, а ох- ватьтающая поверхность внутренней эксцентриковой втулки расположена соосно продольной оси вала.

Ф(/1.3