КОМПЕНСАЦИОННАЯ МУФТА

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к устройствам для передачи вращения.
Известна упругая муфта, содержащая соосно расположенные ведущую и ведомую полумуфты, соединенные радиально установленными пакетами упругих элементов, один конец которых размещен в полумуфте посредством втулки, а второй - с возможностью поворота сечения в ведомой полумуфте за счет размещенных на концах пакетов конических шестерен, приводимых во вращение валом-шестерней (Авторское свидетельство СССР №1504396, опубл. в бюл. №32, 1989 г.).
Недостатком данной муфты является сложность конструкции и недостаточная надежность за счет износа пакетов в местах их взаимного смещения в ведущей полумуфте.
Известна компенсационная муфта, содержащая две полумуфты, соединенные посредством гибкого звена, средняя часть которого расположена в выполненных на одной из полумуфт равномерно по окружности отверстиях, а концы закреплены на другой полумуфте, причем для повышения долговечности и надежности полумуфты выполнены концентрично друг другу, внутренняя полумуфта выполнена в виде шлицевого вала и двух установленных на нем с возможностью осевого перемещения шлицевых втулок, гибкое звено выполнено в виде отдельных отрезков троса, а между шлицевыми втулками установлена пружина сжатия (Авторское свидетельство СССР №1484992, опубл. в бюл. №21, 1989 г.).
Данная конструкция компенсационной муфты выбрана в качестве прототипа.
Недостатком прототипа является низкая надежность муфты вследствие невозможности прочного закрепления концов тросовых элементов в шлицевых полумуфтах.
Техническим результатом, на достижение которого направлено создание данной полезной модели, является обеспечение высокой надежности и долговечности муфты при сохранении возможности трехмерной компенсации неточностей изготовления и расположения ведущего вала и ведомой полумуфты, а также высоких демпфирующих характеристик упругого элемента, соединяющего полумуфты.
Поставленный технический результат достигается тем, что в компенсационной муфте, состоящей из двух разъемных полу муфт и упругого элемента, соединяющего эти полумуфты, последний выполнен в виде непрерывного плоского тросового элемента с двумя концами и k=2n-1 криволинейными петлевыми участками, заделанными в каждой из полумуфт со сдвигом заделок на угол Δφ=π/n, причем очертание рабочих участков троса с заделанными петлевыми участками имеет вид лепестков цветка с угловой циклической симметрией порядка n, где параметр n выбран в пределах 3...8.
(Под угловой циклической симметрией порядка «n» понимается повторение формы упругого элемента при его поворотах относительно оси симметрии на угол, кратный φ=2π/n).
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где
на фиг.1 показан вид на муфту сбоку с частичным разрезом по А-А на фиг.2;
на фиг.2 - вид с торца муфты с условно снятой крышкой, показывающий расположение концевых и петлевых участков упругого элемента;
на фиг.3 - показана заготовка тросового элемента муфты после заневоливания и перед установкой в разъемные полу муфты;
на фиг.4 показана форма упругого элемента муфты при степени угловой циклической симметрии n=3;
на фиг.5 показана форма упругого элемента муфты при степени угловой циклической симметрии n=8.
Компенсационная муфта (рис.1) состоит из двух разъемных полумуфт: приводной - 1 и ведомой - 2. Приводная разъемная полумуфта 1, в свою очередь, состоит из приводного валика 3 с фигурной шляпкой 4 и фланца 5, соединенных в единое целое винтами 6. Ведомая полумуфта 2 является также разъемной и состоит из двух ступенчатых втулок 7 и 8, стянутых винтами 9. Ведомая 2 и приводная 1 полумуфты соединены друг с другом упругим элементом 10, выполненным из непрерывного троса с двумя концами и 1n-1 петлевыми участками (фиг.2), заделанными в каждой из полумуфт со сдвигом заделок на угол Δφ=π/n, причем очертание рабочих участков 10 совместно с петлевыми участками 13 троса имеет вид лепестков цветка, равномерно расположенных по окружности с угловой циклической симметрией порядка n. Концы тросового элемента 11 и 12 жестко защемлены в отверстиях ведомой 2 полумуфты. Такое выполнение элемента обеспечивает высокую степень надежности конструкции в эксплуатации. Число лепестков тросового элемента совместно с компоновкой поперечного сечения троса определяют жесткость муфты и частоту среза при фильтрации высокочастотных составляющих спектра передаваемых муфтой частот крутильных колебаний.
Упругий элемент 10 муфты выполнен в виде плоского непрерывного тросового змеевика криволинейного очертания, заневоленного до установки в разъемные полумуфты и имеющего вид, показанный на фиг.3. Змеевик имеет k=2n-1 петлевых участков 13 и два конца 14, устанавливаемые в отверстия ведомой полумуфты 2 и жестко защемляемые в них. При этом петлевые участки змеевика попеременно защемляются в разъемных обоймах полумуфт 1 и 2. Сборка разъемных полумуфт 1, 2 с защемлением концов 14 и петлевых участков 13 упругого тросового элемента 10 осуществляется с помощью винтов 6 и 9 (фиг.1 и 2).
1
2
3
4
На фиг.2, в качестве примера, показана форма муфты с порядком симметрии n равным четырем. Это означает, что при ее вращении относительно оси, проходящей через центр всех окружностей на фиг.2 перпендикулярно плоскости чертежа, очертание упругого элемента четыре раза совмещается с начальным очертанием в положениях φ=π/2, φ=π, φ=3π/2, φ=2π, т.е. через каждые 90°. Заделки петлевых участков выполнены попеременно на ведущей и ведомой полумуфтах через каждые Δφ=π/n радиан или, в нашем случае (при n=4), через каждые Δφ=π/4 или 45°. При этом на одной из полумуфт (в данном случае - на ведомой полумуфте 2) размещены три петлевых участка 13 и два конца упругого тросового элемента 14, а на приводной разъемной полумуфте 1 - четыре петлевых участка 13 упругого тросового элемента.
При n=3, например, муфта будет иметь три лепестка в форме цветка (фиг.4). При этом весь упругий элемент будет выполнен в виде змеевика с двумя концами 13 и пятью (k=2·n-1=2·3-1=5) петлевыми участками 14, два из которых защемляются на ведомой
полумуфте 2 и три на приводной полумуфте 1. Защемление двух концов упругого элемента 13 может осуществляться как на ведомой, так и на приводной полу муфтах и не является принципиальным.
При n=8 (см. фиг.5) муфта будет иметь восемь лепестков в форме цветка. При этом весь упругий элемент будет выполнен в виде змеевика с двумя концами 13 и пятнадцатью (k=2n-1=2·8-1=15) петлевыми участками 14, семь из которых защемляются на ведомой полумуфте 2 и восемь на приводной полумуфте - 1.
Расчеты и проведенные экспериментальные исследования показали, что из соображений простоты сборки и обеспечения необходимых прочностных свойств и надежности работы муфты следует выбирать число n в пределах (3...8).
Работа компенсационной муфты происходит следующим образом. Крутящий момент от исполнительного механизма прикладывается к приводному валику 3 ведущей полумуфты 1 и через фигурную шляпку 4 и шляпку 5 передается на криволинейные лепестки упругого тросового элемента 10, а затем и на ведомую полумуфту 2. К ведомой полумуфте 2 прикрепляется ротор генератора трехфазного тока (сельсин), повороты которого генерируют сигнал, пропорциональный углу поворота ротора. Благодаря гибким криволинейным очертаниям лепестков упругого тросового элемента 10 компенсируются погрешности установки осей муфты и ротора генератора, а также фильтруются высокочастотные колебания, возникающие от непредсказуемо возникающих ударов и шумов. Частота фильтрации, до которой сигналы полностью передаются на ведомую полумуфту 2, а после которой срезаются, определяется по известной формуле угловой жесткостью упругого элемента и массовым моментом инерции ротора сельсина.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволили установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками тождественными (идентичными) всем существенным признакам заявляемой полезной модели.
Определение из перечня выявленных аналогов прототипа позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому техническому результату отличительных признаков в заявляемой «Компенсационной муфте», изложенных в формуле полезной подели.
Результаты поиска показали, что заявляемое изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявляемой полезной модели преобразований на достижение технического результата.
Предлагаемая полезная модель может быть использована в транспортном машиностроении, легкой промышленности, других отраслях техники и осуществлено с помощью известных средств. Теоретическое исследование, проведенное авторами, показало, что компенсационная муфта способна обеспечить заданную степень компенсации неточности монтажа установки, приемлемый уровень стабильности упругодемпфирующих характеристик, а конструкция в целом способна обеспечивать передачу циклически изменяющегося во времени крутящего момента в заданном диапазоне частот колебаний с фильтрацией высокочастотных составляющих спектра, начиная с заданной частоты среза.
Этим доказывается достижение усматриваемого заявителем технического результата - обеспечение высокой надежности и долговечности муфты при сохранении возможности трехмерной компенсации неточностей изготовления и расположения ведущего вала и ведомой полумуфты, а также высоких демпфирующих характеристик упругого элемента, соединяющего полумуфты.