Компенсирующая муфта Советский патент 1978 года по МПК F16D3/16 

1

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано лТ.ля передачи вращательного движения и крутящего момента между валами, имеющими поперечное, угловое и продольное смещение при действии динамических нагрузок в приводе.

Известна крестовая муфта, содержащая две полумуфты, между торцами которых перемещается крестовина с торцовыми взаимно перпендикулярными гребнями, входящими в соответствующие пазы полумуфт, выполненная из двух .частей с кулачками и гнездами, посредством которых они связаны между собой, причем между кулачками и стенками гнезд установлены упругие элементы, например пластинчатые пружины .

Пружины устанавливаются с предварительным поджатием и при нагрузке, не превышающей номинальной, lie деформируются. Муфта при этом работает как жесткая крестовая муфта, компенсирующая поперечные смещения соединяемых валов за счет возвратио-поступательного движения гребней в пазах полумуфт. При динамической нагрузке в приводе упругие элементы деформируются, позволяя частям крестовины получить некоторый относительный поворот и осуществить упругую компенсацию динамической нагрузки.

Однако известная муфта недостаточно надежна в работе при высоких числах оборотов в связи с повыщенными инерционными нагрузками, создаваемыми крестовиной, центр масс которой делает за каждый оборот валов два оборота, описывая окружность диаметра, равного удвоенному поперечному смещению валов, а также имеет ограниченную компенсирующую способность, не позволяющую ей работать при наличии углового и, в меньщей степени, продольного смещения валов.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по технической сущности н достигаемому результату является компенсирующая муфта , содержащая две полумуфты, взаимодействуюплие между собой .при помощи пальцев со сферическими головками. Отличительной особенностью муфты является то, что в одной из полумуфт перпендикулярно ее оси щарнирно установлен валик с неподвижно закрепленными на нем пальцами со сферическими головками, взаимодействующими с диаметральным пазом на торце другой полумуфты 2. При работе муфты компенсация поперечного, углового и продольного смещения соединяемых валов осуществляется одновременным поворотом пальцев со сферическими головками вместе с валиком относительно одной полумуфты и перемещением сферических головок.

Недостатком этой известной муфты является ее жесткость, т. е. отсутствие упругих свойств, необходимых для улучшения динамической характеристики привода.

Целью изобретения является повышение надежности и демпфирующей способности муфты при работе в условиях динамического нагружения путем обеспечения возможности компенсации тангенциальных смещений соединяемых валов.

Для этого в предлагаемой муфте ось выполнена в виде стакана и валика, размещенного внутри последнего и соединенного с ним несамотормозящей резьбой, причем ось снабжена упругими элементами, предварительно лоджатыми и размещенными по обе стороны otр&зьбы, а один из пальцев соединен со стаканом, другой - с валиком.

На фиг. 1 изображена предлагаемая компенсирующая муфта, продольный разрез; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез по Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - схема взаимного положения пальцев; на фиг. 5 - то же.

Компенсирующая муфта состоит из двух полумуфт 1 и 2, соединенных посредством пальцев 3 и 4 со сферическими головками. Пальцы 3 и 4 неподвижно укреплены на оси полумуфты 1, которая состоит соответственно из соосно расположенных валика 5 и стакана 6, имеющих в средней части выступы с резьбой, образующие несамотормозящую винтовую пару. Стакан 6 закрыт крыщкой 7, имеющей центральное отверстие для валика 5. Свободный от пальца 3 конец валика 5 входит в цилиндрическую втулку в дне стакана 6. Между дном стакана 6 и торцом выступа резьбой на валике 5, а также между крышкой 7 и другим торцом выступа с резьбой на валике 5 установлены с предварительным поджатием упругие элементы в виде, например, цилиндрических винтовых пружин 8 и 9 сжатия соответственно. Стакан 6 установлен щарнирно в ведущей полумуфте 1 и предохранен от осевого смещения посредством стопорных шайб 10 и 11, закрепленных на полумуфтс 1. Геометрическая ось валика 5 и стакана 6 перпендикулярна оси полумуфты 1. Сферические головки пальцев 3 и 4 охватываются каждая двумя опорными щайбами 12, имеющими на торце углубления, которыми они фиксируются по сферическим головкам пальцев 3 и 4. Опорные шайбы входят в диаметральный паз на торце ведомой полумуфты 2 с возможностью свободного перемещения по стенкам паза.

Защитные ободы для полумуфт 1 и 2 выполнены в виде цилиндрических обечаек 13 и 14, закрепляемых на полумуфтах.

Муфта работает следующим образом.

Под воздействием окружных усилий, воспринимаемых сферическими головками пальцев 3 и 4, на коаксиально расположенных валике 5 и стакане 6 возникает момент, стремящийся повернуть валик 5 относительно стакана 6. Величина этого момента равна произведению окружного усилия на сферической головке пальца на расстояние от ее центра до оси валика 5 и стакана 6.

Несамотормозящая резьба, соединяющая 5 валик 5 и стакан 6, преобразует момент в осевое усилие, которое воспринимается одной из цилиндрических винтовых пружин 8 или 9, установленных с предварительным поджатием, равным осевому усилию, действующему на пружину при номинальной -нагрузке.

При передаче момента, не превышающего номинального значения (фиг. 2), обладающие предварительным поджатием пружины 8 и 9 (фиг. 3) выполняют функцию условно жестких опор, которые при отсутствии

5 перегрузки не деформируются. Поэтому относительного поворота валика 5 и стакана 6 с пальцами 3 и 4 соответственно не происходит, и - муфта работает только как компенсирующая. Компенсация поперечных, угловых и продольных смещений осуществляется одновременным

0 поворотом пальцев 3 и 4 со сферическими головками вместе с валиком 5 и стаканом 6 относительно ведущей полумуфты 1 и поступательным перемещением сферических головок с опорными щайбами 12 в диаметральном пазу ведомой полумуфты 2.

При динамическом действии нагрузки окружные усилия, воспринимаемые сферическими головками пальцев 3 и 4, соответственно крутящий момент и осевое усилие в резьбе, соединяющей валик 5 и стакан 6, возрастают выще номинальных. Одна из пружин 8 или 9 (в зависимости от направления осевого УСИЛИЯ) получает дополнительное сжатие, валик 5 смещается вдоль своей оси и одновременно поворачивается в резьбе относительно стакана 6 на некоторый угол а. Жестко связанные с валиком 5

и стаканом 6 пальцы 3 и 4 со сферическими головками также получают относительный поворот на тот же угол а (фиг. 3, фиг. 4), что позволяет ведомой полумуфте 2 повернуться относительно ведущей полумуфты 1 на соответствующий угол ф закручивания (фиг. 5). Этим достигается упругая компенсация динамической нагрузки в приводе.

Величина угла (р закручивания полумуфт 1 и 2 при действии динамической нагрузки диктуется соотношением диаметра окружности

центров сферических опор г,альцеБ 3 и 4, длины пальцев и величины угла относительного поворота пальцев.

Расстояние (фиг. 4) между горизонтальными проекциями центров сферических головок пальцев 3 и 4 составляет

2а 21sin|,

где I - длина пальца, измеренная от оси вращения пальца до центра сферической го: ловки;

55а - угол поворота валика 5 относительно стакана 6.

В то же время (фиг. 5) имеем

а |-tg(ft

где D - диаметр окружности центров рических головок пальцев 3 и 4;

i| - угол закручивания ведомой полумуфты 2 относительно ведущей полумуфты 1. Соетавляя полученные выражения, находим

lsin|-

откуда

г. Dto а 2агс5 п - --

26

Связь между углом а и осевым перемещением А валика 5 вдоль стакана 6, равным дополнительной осадке пружины 8 нли 9, определяется соотношением

о.5И1 Sn -

сХ.5111 - ;; с1 ГС S1П-,-,

а

где S - шаг резьбы; л - число заходов.

По прекращении действия динамической нагрузки разность осевых усилий на пружинах 8 и 9 возвращает валик 5 вдоль его оси на прежнее место - в среднее положение. Несамотормозящая резьба, соединяющая валик 5 со стаканом 6, обеспечивает при этом поворот валика 5 относительно стакана б и возврат пальцев 3 и 4 в исходное положение в плоскости, проходящей через ось валика 5 и стакана 6.

Предлагаемая компенсирующая муфта отличается от известной тем, что сохраняя способность компенсировать поперечные, угловые и продольные смещения валов, присущую известной муфте, она обладает еще и упругостью, которая допускает поворот одного вала относительно другого на некоторый угол за счет упругой деформации пружинных элементов. Это позволяет снизить величину кратковременных перегрузок в приводе, а также устранить резонансные колебания при периодически изменяющейся нагрузке.

Формула изобретения

Компенсирующая муфта, соде)Жащая две полумуфты, на одной из которых с помощью оси, перпендикулярной к оси вращения муфты, установлены пальцы со сферическими головками, скользящими в диаметральном пазу другой полумуфты, отличающаяся тем, что, с целью

повыщения ее надежности и демпфирующей способности при работе в условиях динамического нагружения путем обеспечения воз.ожности компенсации тангенциальных смещений соединяемых валов, ось выполнена в виде стакана и

валика, размещенного внутри последнего и соединенного с ним несамотормозяндей резьбой, причем ось снабжена упругими элементами, предварительно поджатыми и размещенными по обе стороны от резьбы, а один из пальцев соединен со стаканом, а другой - с валиком.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР № 239724, кл. F 16 D 3/06, 1967.

2.Авторское свидетельство СССР № 244824, кл. F 16 D 3/16, 1967.

BuSA

fu. г

Vui.Z

ФшЛ

Pui.S