Упругая муфта Советский патент 1977 года по МПК F16D3/66 

(54) УПРУГАЯ МУФТА

жениями. Угол (fo поворота ступицы относительно обоймы, характеризующий величину момента предварительной затяжки муфты, выбирается из следующих соображений. Ось симметрии дополнительной пружины 2, находящейся в исходном состоянии (изображено пунктиром на фиг. 1), перпендикулярна линии, проходящей через ось вращения ступицы и ось щарнирного закрепления на ней дополнительной пружины. Этому расположению ступицы относительно обоймы соответствует максимальное значение плеча hj момента сил упругости дополнительных npjoioiH М2, возникающего вследствие деформации дополнительных пружин на величину Axj при повороте ступицы относительно обоймы на угол ip.

с увеличением угла (р плечо hj уменьшается, но увеличивается сила упрзтости дополнительных пружин 2 за счет величения их деформации Дхг. Величина момента, создаваемого дополнительными пружинами,

М2 С2ДХ2И2(1)

увеличивается (участок А, В кривой на фиг. 3) до тех пор, пока увеличение сжатия пружины преобладает над уменьшеьшем плеча момента. Взаимное расположение обоймы и ступицы муфты, при котором момент дополнительных пружин достигает максимального значения Мзтах характеризуется значением угла поворота ступицы и принимается в качестве начального состояния предварительно затянутой муфты, В этом положении на обойме устанавливаются ограничительные упоры 4, препятствующие повороту ступицы в исходное состояние, и свободно устанавливаются рабочие пружины. При значении влияние уменьшения плеча и увеличения сжатия пружины уравнивается и при дальнейшем увеличении угла поворота (f происходит уменьшение момента Mj (участок В,С на фиг. 3).

Численное значе}ше угла ipo, характеризующего начальное положение обоймы и ступицы предварительно затянутой муфты, можно определить при помощи формулы (1), если выразить величины h2 и Дх2 через конструктивные параметры муфты на угол (р следующим образом:

V V-aRi c ii i -ba

Тогда

M,,phtgcp2o-YKvH -a h.co5(ip,,-ф); (а)

Учитьюая, что V hSJh{фад- f)tgгиy-- - coй{фJ,,-ф),

попучаем.

h.-..,,.-.-«.ct,

где Х2« - текущее значение длины деформированной дополнительной пружины;

- угол между лучами, проходящими через ось вращения ступицы (в полости, перпендикулярной этой оси) и оси шарнирного закрепления концов дополнительной пружины на ступице и обойме в исходном положении;

у - текущее значение проекции расстояния между точками шарнирного закрепления дополнительной пружины на луч, соединяющий ось вращения ступицы с осью вращения щарнирного крепления дополнительной пружины на обойме;

X - угол между текущим положением оси дополнительной пружины и перпендикуляром, опущенным из центра щарнирного крепления этой пружины к ступице на луч, соединяющий ось вращения ступицы и ось вращения щарнирного закрепления пружины на обойме.

Упругая муфта работает следующим образом. При воздействии на участок линии передачи, в котором установлена муфта, момента М меньщего

или равного моменту предварительной затяжки муфты М2 max Угол поворота ступицы относительно обоймы равен нулю. В этом случае угол 7 закручивания хшнии передачи определяется ее жесткостью, а упругая муфта не работает (участок Д,Е графика

на фиг. 4). При наступлении неравенства М М2гпах ступица упругой муфты поворачивается относительно обоймы на некоторый угол1рр (рабочий угол (Pf, изменяется в диапазоне от нуля, когда муфта находится в начальном предварительно затянутом положении и (р-(ро до значения, равного , при ЭТОМ величина момента М2 уменьшается (участок В,С кривой на фиг. 3). Поворот ступицы относительно обоймы на угол ipp вызьшает деформацию рабочих пружин 1 на величину Axi и

появление момента сил сопротивления MI . Величина момента MI , создаваемого рабочими пружинами, определяется зависимостью

Mi Cjux RoCos-

где 0 - угол рбразованный лучами, проходящими через оси шарнирно закрепленных концов рабочей пружины и через ось вращения ступицы в плоскости, перпендикулярной этой оси.

Выразив Дх1 через конструктивные параметры

упрухой муфты и угол р, получаем:

а й-ф / 89-4 11

C05-Y(5m У-ЗШ -

Анализ выражения (4) показьшает, что с увеличением угла ipp величина момента MI растет. Результирующий момент MM, развиваемый упругой муфтой, представляет собою сумму моментов MI и М2, создаваемых рабочими и дополнительными пружинами

,(5)

При увеличении угла 1Лу в процессе работы муфты момент MI увеличивается, а момент М2 уменьщается. Соотношение между приращениями составляющих моментов имеет следующий вид:

AMi К ДМг,(6) где ДМ; и ДМг - приращения моментов, создаваемых рабочими и дополнительными пружинами при увеличении К - коэффициент, определяющий степень превьпиения AMi над ДМ2. Чтобы обеспечить заданное положительное зна чение жесткости муфты на рабочем участке ее c,.kc. ,.., со.(2..ж|-5ж

Таким образом, когда величины момента в ЛИШ1И передачи превышает значение момента предварительной затяхжи М2глах происходит поворот ступицы муфты относительно обоймы на угол (, причем на рабочем участке характеристики муфты обеспечивается заданное пониженное значение жесткости линии передачи с муфтой (участок S,P на фиг. 4), в результате чего пиковые значения динамического момента в линии передачи срезаются упругой муфтой.

После поворота ступицы относительно обоймы на уголу р ( ступица упирается в ограничитель 4, и жесткость системы линии передачи - упругая муфта становится равной жесткости линии передачи без муфты (участок Р, N на фиг. 4).

Применение различных упругих элементов для создания усилия предварительной затяжки и для формирования рабочей характеристики муфты позволяет обеспечить чрезвычайно низкую жесткость муфты на рабочем участке ее характеристики при достаточных усилиях предварительной затяжки и при значительной величине рабочего хода муфты. Установка пружин под определенным углом к радиусу муфты открывает широкие возможности создания различных линейных и нелинейных характеристик жесткости муфты на рабочем з истке. Использование полученной зависимости момента, передаваемого муфтой на рабочем участке ее характеристики, от ее основных параметров позволяет обеспечить линейную характеристику муфты с малой жесткостью, которая в пределе может быть

нулевой. Применение предлагаемой муфты в качестве нелинейного пруж11нного амортизатора для уменьшения динамических нагрузок в системах приводов машин позволяет обеспечить высокую эффективность уменьшения динамических нагрузок.

25

Формула изобретения

Упругая муфта, содержащая ведущую полумуфту, вьшолненную в виде ступицы, и концентрично расположенную ведомую полумуфту, вьшолненную в виде обоймы с упорами, взаимодействующие через пружины сжатия, установ.пенные между ступицей и упорами обоймы, отличающаяся тем, что, с целью повышения упругих свойств муфты в рабочем диапазоне передаваемых моментов, между упорами обоймы и ступицей установлены предварительно сжатые дополнительные пружины, прижимающие ступицу к упорам обоймы, а рабочие пружины установлены свободно, притем усилие предварительного сжатия дополнительных пружин рассчитано по величине минимального момента рабочего диапазона, а совокупная жесткость рабочих и дополнительных пружин выбрана в зависимости от диапазона изменения рабочих нагрузок.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авт.свид, № 221427 кл. F 16 d 3/66 от 1967 г. .-2RMCo5(y,,.lfJJiiH 90°«V,,-circig ;. со. характеристики, необходимо задать значение . В частном случае при жесткость муфты на рабочем участке равна нулю. Жесткость Ci комплекта рабочих пружин 1 может быть выбрана на основе полученного из выражений (1) - (6) следующего выражения: (а..ж|-..«) (7) )

О

V

ff

20

UZ.if