Гибкий вал Советский патент 1993 года по МПК F16C1/02 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкциям гибких валов.

Известны гибкие валы, содержащие цепь шарнирно связанных звеньев типа муфт Гука-Кардана. Недостатком этих валов является сложность конструкции и невысокая нагрузочная способность.

Известен гибкий вал, содержащий соединенную посредством шарниров и стяжек цепь звеньев, взаимодействующих между собой зубчатыми секторами, выполненными на торцах звеньев во взаимно перпендикулярных плоскостях, причем стяжки располо- жены в обхват звеньев параллельно секторам и связаны шарнирами со звеньями в точках геометрических центров секторов.

Недостатком этого вала является сложность конструкции и невозможность передачи через вал осевой нагрузки.

Известен гибкий вал, содержащий цепь шарнирных элементов, соединенных гибким валом, выполненным в виде троса, один конец которого заделан непосредственно в тело соответствующей части вала, а другой через регулировочную пружину.

Основным недостатком известного вала, кроме сложности конструкции, является его плохая гибкость, что ограничивает его применение, например, в устройствах сверлящего типа для вскрытия пласта в скважинах, обсаженных колонной, где гибкий вал должен изгибаться на угол до 90° в неограниченных габаритах цилиндрического корпуса устройства, диаметр которого ограничивается внутренним диаметром обсадной колонны, спущенной в скважину. Это обусловлено тем, что шарнирное соединение элементов известного вала обеспечивает их взаимный поворот лишь в одной плоскости, перпендикулярной продольной

00

с

vj О К О

VJ

CJ

оси шарнира, вследствие чего значительно увеличивается радиус изгиба. Кроме того, известный вал не может обеспечить сохранение направления и прямолинейности высверливаемого отверстия при передаче через вал осевой нагрузки и крутящего момента на режущий инструмент, что обусловлено возможностью неориентированного изгиба элементов вала относительно друг друга благодаря шарнирным соединениям.

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей гибкого вала.

Гибкий вал содержит цепь передающих вращение силовых элементов, соединенных гибким тросом, пропущенным через центральные отверстия силовых элементов, с возможностью взаимодействия между собой и изгиба относительно продольной оси вала, один конец троса жестко соединен с конечным силовым элементом, а другой - через регулировочную пружину, кроме того, силовые элементы выполнены в виде цилиндров, на взаимодействующих торцах которых выполнены конические зубья, боковая поверхность силовых элементов выполнена в виде выпуклого цилиндра второго порядка, а высоту силового цилиндра определяют по зависимости.

Н 2R cos 5 ,

где R - радиус кривизны изгиба гибкого вала по центральной оси; д -угол делительного конуса конических зубьев.

На фиг,1 показан общий вид гибкого вала в разрезе.

Гибкий вал содержит цепь силовых элементов, состоящих из ведомого конечного элемента 1, элементов 2 - 5, ведущего элемента 6 и конечного элемента 7, соединенных гибким тросом 8, жестко заделанным в элементы 1 и 7. Передача вращения и осевой нагрузки на ведущий элемент 6 от приводного вала (не показан) осуществляется муфтой 9 посредством шпоночного соединения 10, Поджим силовых элементов между собой и регулировка усилия поджатия осуществляется гайкой 11 и пружиной 12, для опоры которой в муфте 9 установлена разрезная шайба 13, Криволинейный уча- . сток гибкого вала размещен в направляющем желобе 14, соединенном с корпусом 15 устройства для сверления отверстий в скважине. С этой целью с конечным элементом 1 соединена режущая головка 16. На торцах силовых элементов гибкого вала выполнены конические зубья 17, благодаря зацеплению которых через вал передается вращение.

Боковая поверхность силовых элементов выполнена в виде выпуклого цилиндра второго порядка 18, т.е. бочкообразной.

Длина прямолинейного участка 1(фиг.2)

5 гибкого вала, расположенного над криволинейным направляющим желобом 14, должна быть не менее предполагаемой глубины сверления отверстия в стенке скважины (не показана).

Гибкий вал работает следующим образом.

При сборке вал без муфты 9, гайки 11, пружины 12 и шайбы 13, соединенный с режущей головкой 16, вставляется внаправ5 ляющий желоб 14 снаружи корпуса 15. После выхода из желоба 14 элемента 6 его соединяют с муфтой 9, в которую под элемент 11 устанавливают разрезную шайбу 13. Головку 16 устанавливают в корпус 15, в

0 муфту 9 на элемент 7 устанавливают пружину 12 и поджимают ее гайкой 11. стягивая силовые элементы вала на тросе 8 в положении, показанном на чертеже. Муфта 9 соединяется с приводным валом (не показан) и

5 через нее на гибкий вал передается вращение и осевая нагрузка. При этом вращение от муфты 9 передается через шпонку 10 на ведущий элемент 6, от которого через цепь силовых элементов 5, 4, 3, 2 и 1, на взаимо0 действующих торцах которых выполнены конические зубья 17, крутящий момент передается на режущую головку 16. Осевая нагрузка от муфты передается непосредственно на элемент 6, от которого через цепь

5 элементов 5, 4, 3, 2 и 1, взаимодействующих между собой коническими зубьями 17, осуществляется подача головки 16. По мере углубления головки 16 в стенку скважины (не показана) силовые элементы 2 и 3 и после0 дующие будут выходить из направляющего желоба 14, а на их место в желоб 14 будут , перемещаться силовые элементы 4, 5 и последующие, расположенные на длине L прямолинейного участка вала над желобом 14.

5 При этом у силовых элементов 2 и 3, взаимодействующих между собой коническими зубьями 17 как конические колеса, изменится характер зацепления. По мере выхода из криволинейного направляющего

0 желоба 14 межосевой угол передачи будет стремиться к 180°, продольные оси элементов 2 и 3 совпадут и конические зубья 17 будут взаимодействовать между собой все одновременно как кулачковая сцепная муф5 та. Одновременно с этим элементы 4 и 5, все конические зубья 17 которых находились в зацеплении, при входе в криволинейный направляющий желоб 14 изменят характер своего взаимодействия и будут находится в зацеплении как конические колеса. Благодаря стягиванию элементов тросом 8 и пружиной 12, а также одновременным зацеплением конических зубьев 17 на участках вала перед и после желоба 14 будет сохраняться прямолинейность оси, чем обеспечивается сохранение направления и прямолинейности высверливаемого отверстия. Желоб 14 и выполнение соотношения

H 2R.cos 5

обеспечивают ориентирование вала и выбор конструктивных параметров, при которых изогнутый участок вала может разместиться внутри корпуса 15..15

Формула изобретения Гибкий вал, содержащий цепь передающих вращение силовых элементов, соеди- ненных гибким тросом, пропущенным через центральные отверстия силовых элементов, с возможностью взаимодействия между собой и изгиба относительно продольной оси вала, один конец троса жестко соединен с конечным силовым элементом, а другой - через регулировочную пружину, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей, силовые элементы выполнены в виде цилиндров, на взаимодействующих торцах которых выпол

Выполнение боковой поверхности силовых элементов в виде выпуклого цилиндра второго порядка 18 обеспечивает снижение энергетических затрат на трение и возможность размещения в желобе элементов.Применение заявляемого гибкого вала обеспечивает расширение его эксплуатационных возможностей, благодаря тому, что

через вал можно передавать осевую нагрузку и, следовательно, использовать в устройствах сверлящего типа;

конструктивные параметры валЈ можно минимизировать в соответствии с соотношением . cos д , что позволяет разместить вал в ограниченных габаритах.

нены конические зубья, боковая поверхность силовых элементов выполнена в виде выпуклого цилиндра второго порядка, а высоту силового цилиндра определяют по зависимости

Н 2R . cos д ,

где R - радиус кривизны изгиба гибкого вала по центральной оси;

д - угол делительного конуса конических зубьев.

Фиё:2

Использование: машиностроение. Сущность изобретения: гибкий вал содержит цепь передающих вращение силовых элементов, соединенных гибким тросом, пропущенным через центральные отверстия силовых элементов. Один конец троса жестко соединен с конечным силовым элементом, а другой - через регулировочную пружину. Силовые элементы выполнены в виде цилиндров, на взаимодействующих торцах которых имеются конические зубья. Боковая поверхность силовых элементов выполнена в виде выпуклого цилиндра второго порядка. Высоту силового цилиндра определяют по предложенной зависимости. 2 ил.