УПРУГАЯ КОМПЕНСИРУЮЩАЯ МУФТА
ELASTIC COMPENSATING COUPLING

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для компенсации несоосности и осевого смещения ведущего и ведомого валов при передаче крутящего момента между ними.
Известна «Упругая муфта» (авторское свидетельство СССР №1295063, МПК4 F16D 3/74, опубл. 07.03.87, Бюл. №9), содержащая ведущую и ведомую фланцевые полумуфты, связанные между собой упругими соединительными элементами в виде хомутов, закрепленных на фланцах нажимными кольцами, связанными с фланцами крепежными элементами. На концах хомутов выполнены отверстия под крепежные элементы, а концы хомутов, прикрепленные к ведущей полумуфте, смещены относительно концов, прикрепленных к ведомой полумуфте, по направлению вращения на шаг.
Указанная муфта не обеспечивает: устранение люфта в плоскости вращения в месте соединения вала и муфты, соединение валов различных диаметров, работу в реверсном направлении без дополнительной переборки. Кроме того, в качестве упругих элементов используются хомуты, в случае выполнения которых из прорезиненного ремня, муфта имеет ограниченные срок службы и условия применения.
Известна «Упругая муфта» (авторское свидетельство СССР №461255, МПК3 F16D 3/74, опубл. 15.06.82, Бюл. №22), содержащая две соосно установленные фланцевые полумуфты, соединенные упругими элементами, прикрепленными по окружности к каждой из полумуфт и расположенными радиально. Каждый упругий элемент выполнен в виде пластин с продольным пазом, в котором размещен с возможностью перемещения крепежный элемент, причем в одной из полумуфт жестко закреплен палец, расположенный параллельно оси муфты и входящий с зазором в прорезь, выполненную во фланце другой полумуфты между упругими элементами. Данная муфта выбрана в качестве прототипа.
Недостатками указанной муфты является то, что она не обеспечивает: соединение валов различных диаметров, достаточную компенсацию перекосов и смещений валов в условиях повышенных динамических нагрузок, устранение люфта в плоскости вращения в месте соединения вала и муфты. В случае выполнения упругих элементов из резины у муфты ограничены температурные условия эксплуатации.
Техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое изобретение: создание муфты, ремонтопригодной, простой конструктивно и в эксплуатации, обеспечивающей: компенсацию смещений и перекосов валов с большим перепадом диаметров, минимальный люфт в месте соединения с валом, работающей в широком диапазоне температур и при этом габаритные размеры которой жестко ограничены.
Технический результат заключается в соединении при помощи муфты валов с большим перепадом диаметров, в компенсации смещений и перекосов валов, в обеспечении минимального люфта в месте соединения с валом, в широком диапазоне температур эксплуатации, в возможности работы в реверсном направлении, в увеличении срока использования.
Технический результат достигается за счет того, что в заявляемой упругой компенсирующей муфте, содержащей два, соосно расположенных, фланцевых элемента, предназначенных для соединения валов механизмов, соединенных упругими элементами в виде пластин, прикрепленных по окружности к каждому из фланцевых элементов, в отличие от прототипа, фланцевые элементы имеют разные наружные диаметры и диаметры внутренних осевых отверстий, упругие элементы выполнены из пружинной стали в виде пластин трапециевидной формы, при этом большие основания пластин закреплены на фланцевом элементе большего размера, а меньшие - на фланцевом элементе меньшего размера, в осевое отверстие, по крайней мере, одного из фланцевых элементов установлено приспособление для присоединения к валу, выполненное с возможностью устранения люфта данного вала.
Приспособление для присоединения к валу может быть выполнено в виде двух втулок, первая из которых неподвижно закреплена в осевом отверстии фланцевого элемента и снабжена четырьмя симметричными врезками, расположенными диаметрально противоположно на ее внутренней поверхности, в которые установлены направляющие с острой заходной фаской, при этом вторая втулка, ввинчена в первую с возможностью регулируемого продольного перемещения относительно первой втулки, а под торцом второй втулки установлен толкатель с лапками, выполненными с возможностью зажима соединяемого вала и перемещения по направляющим.
Выполнение фланцевых элементов с разными наружными диаметрами и диаметрами внутренних осевых отверстий, выполнение упругих элементов из пружинной стали в виде пластин трапецевидной формы, закрепление при этом больших оснований пластин на фланцевом элементе большего размера, а меньших - на фланцевом элементе меньшего размера, позволяет фланцевым элементам в определенных пределах смещаться и поворачиваться относительно друг друга, тем самым устраняя несоосность и перекос соединяемых валов.
Выполнение упругих элементов из пружинной стали в виде пластин трапецевидной формы позволяет обеспечить высокую их жесткость в плоскости вращения, а также позволяет увеличить срок использования и ремонтопригодность муфты, обеспечить надежность конструкции.
Размещение в осевом отверстии, по крайней мере, одного из фланцевых элементов приспособления для присоединения к валу, позволяет устранить люфт данного вала.
Изобретение поясняется фигурами. На фиг. 1 - изображен разрез заявляемой муфты, на фиг. 2 - вид муфты сверху, на фиг. 3 - приспособление для присоединения к валу, на фиг. 4 - изометрия втулки 11.
Упругая компенсирующая муфта (фиг. 1) содержит два, соосно расположенных, фланцевых элемента 1 и 2, соединенных упругими элементами 3 в виде пластин, прикрепленных по окружности к каждому из фланцевых элементов.
Фланцевые элементы 1 и 2 имеют разные наружные диаметры и диаметры внутренних осевых отверстий, соответствующие диаметрам валов (на фиг. не показаны) соединяемых механизмов. Упругие элементы 3 выполнены из пружинной стали в виде предварительно отформованных пластин трапециевидной формы, при этом большие основания пластин 3 закреплены на фланцевом элементе большего размера (в данном примере выполнения, фланцевом элементе 2), а меньшие - на фланцевом элементе меньшего размера (в данном примере выполнения, фланцевом элементе 1) при помощи прямоугольных прижимных пластин 4 и 5 соответственно и болтов 6, шайб 7, шайб гроверных 8, проволоки 9.
В данном примере выполнения, в отверстие фланцевого элемента 1 установлено приспособление 10 для присоединения к валу, имеющему квадратное сечение (фиг. 3), выполненное с возможностью устранения люфта данного вала.
Приспособление для присоединения к валу может быть выполнено в виде двух втулок 11 и 12. Втулка 11 неподвижно закреплена в осевом отверстии фланцевого элемента 1 и снабжена четырьмя симметричными врезками 15 (фиг. 4), расположенными диаметрально противоположно на ее внутренней поверхности, в которые установлены направляющие 13 с острой заходной фаской 16. Вторая втулка 12 ввинчена в первую втулку 11 с возможностью регулируемого продольного перемещения относительно нее, для чего в данном случае вторая втулка 12 снабжена штурвалом 18. Под торцом втулки 12 установлен толкатель 14 с ланками 17, входящими во врезки 15 втулки 11 по заходным фаскам 16 направляющих 13. Внутренняя поверхность лапок 17 имеет конструкцию, позволяющую обжимать квадратное сечение вала.
Упругая компенсирующая муфта за счет конструктивного выполнения имеет небольшие габаритные размеры.
Жесткость и упругость муфты подбирается толщиной упругих элементов 3 и их количеством.
Заявляемая упругая компенсирующая муфта работает следующим образом.
При вращении фланцевого элемента 2 вращающий момент через упругие элементы 3 передается на фланцевый элемент 1. Упругие элементы 3 в определенных пределах позволяют фланцевым элементам смещаться и поворачиваться относительно друг друга, тем самым компенсируя несоосность и перекос валов, при этом обеспечивают высокую жесткость в плоскости вращения. Вращение соединяемых валов при использовании муфты может быть осуществлено и в реверсном направлении. Трапециевидная форма и материал упругих элементов 3 обеспечивают надежность конструкции, возможность ее использования в широком диапазоне температур. При повреждении упругие элементы 3 легко заменить.
Приспособление для присоединения к валу (фиг. 3), установленное в данном примере выполнения, в отверстие ведомого фланцевого элемента 1, обеспечивает устранение люфта вала следующим образом.
Под торцом втулки 12 установлен толкатель 14 с лапками 17, входящими во врезки 15 втулки 11 по заходным фаскам 16 направляющих 13.
При завинчивании штурвала 18 толкатель 14 «скользит» по заходным фаскам 16 направляющих 13, в результате чего лапки толкателя 14, выгибаясь, образуют плотное прилегание с ведомым валом. Внутренние поверхности лапок 17 образуют ответную поверхность присоединяемого вала и имеют квадратное сечение. Для предотвращения самооткручивания во втулках 11 и 12 предусмотрены отверстия для стопорения проволокой 9.
Таким образом, при использовании заявляемой муфты обеспечиваются заданные габаритные размеры муфты, обеспечивается соединение валов с большим перепадом диаметров, в частности 16 мм и 90 мм, осуществляется передача вращательных моментов валов, в том числе и в реверсном направлении, увеличивается срок использования, обеспечивается минимальный люфт в месте соединения с валом.