Упругая муфта для силовой передачи тягово-транспортного средства

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к упругим муфтам для силовой передачи тягово-транспортного средства.
Известна сдвоенная пластинчатая муфта, содержащая две фланцевые полумуфты с расположенными на них равномерно по окружности проушинами с параллельными оси муфты отверстиями и промежуточное звено в виде цилиндрической втулки с расположенными на ее торцах фланцами с проушинами, соединенными с проушинами полумуфт пакетами плоских пластин, расположенных двумя группами в плоскостях, перпендикулярных оси муфты между фланцами полумуфт и втулки и контактирующих с проушинами и между собой [А.с. 1379512 СССР, MКИ F16D 3/50, опубл. 07.03.1988, бюл. №9].
Недостатком такой сдвоенной пластинчатой муфты является линейная упругая характеристика, обеспечиваемая одновременной деформацией пакетов плоских пластин с линейными упругими свойствами, результатом чего является невозможность обеспечения эффективного снижения динамической нагруженности силовой передачи на неустановившихся режимах движения.
Известна упругая муфта, содержащая две соосно установленные полумуфты, размещенный между ними промежуточный вал и пакеты гибких мембран с отверстиями, каждый из которых связан с промежуточным валом и соответствующей полумуфтой посредством соединительных элементов, расположенных в отверстиях гибких мембран, при этом гибкие мембраны выполнены треугольной формы, пакеты симметрично расположены по окружности и закреплены основаниями мембран на промежуточном валу, а вершинами на полумуфтах, пакеты гибких мембран установлены на промежуточном валу рядами, содержащими в одной плоскости половину от общего числа пакетов z, расположенных по окружности, причем каждый пакет последующего ряда установлен со смещением на угол 2π/z [пат. RU 2097618, MПК F16D 3/78, опубл. 27.11.1997].
Недостатком указанной упругой муфты является повышенная конструктивная сложность и материалоемкость из-за того, что для формирования каждого отрезка нелинейного участка ее упругой характеристики в состав упругой муфты должны включаться очередные ряды пакетов гибких мембран.
Известна муфта, полумуфты которой соединяются пакетами пружин (рессор), работающими на изгиб при действии крутящего момента, причем внутренние концы пакетов пружин входят в радиальные пазы одной из полумуфт, а с другой полумуфтой пакеты пружин соединяются через кольцо, имеющее продольные пазы [Поляков B.C., Барбаш И.Д., Ряховский О.А. Справочник по муфтам. - Л.: Машиностроение (Ленингр. отд-ние), 1974. - 352 с., с. 67]. [1]
Наиболее близким по технической сущности к полезной модели является установленная в силовую передачу тягово-транспортного средства упругая муфта, содержащая соосно установленные ведомую и ведущую полумуфты, имеющие соответствующие углубления для упругих элементов в виде пакетов плоских пружин, которые одним концом вставляются во впадины между зубьями ведомой полумуфты, а другим жестко крепятся в ведущей полумуфте; ограничители, предотвращающие относительное угловое смещение полумуфт на величину, большую 5 градусов по углу поворота [Калмыков, А.В. Снижение динамической нагруженности силовой передачи трактора за счет изменения крутильной жесткости реактивного звена / А.В. Калмыков. - Дисс.…канд. техн. наук. - ВолгГТУ, Волгоград, 2014. - 153 с., с. 84]. [2]
Недостатком этих муфт является то, что нелинейные участки их упругой характеристики состоят из одного отрезка и конструкция не обеспечивает возможность его формирования из отдельных отрезков с разной крутильной жесткостью для обеспечения эффективного снижения динамической нагруженности силовой передачи на неустановившихся режимах движения.
Задачей полезной модели является создание упругой муфты для силовой передачи тягово-транспортного средства с комплексной упругой характеристикой, включающей в себя линейный участок и нелинейный участок, состоящий из отрезков с разной крутильной жесткостью для обеспечения более эффективной защиты силовой передачи тягово-транспортного средства от динамических нагрузок как на установившихся, так и неустановившихся режимах движения.
Технический результат - повышение эффективности снижения динамической нагруженности силовой передачи тягово-транспортного средства на установившихся и неустановившихся режимах движения.
Указанный технический результат достигается тем, что упругая муфта для силовой передачи тягово-транспортного средства содержит соосно установленные ведомую и ведущую полумуфты, имеющие соответствующие углубления для упругих элементов в виде пакетов плоских пружин, которые одним концом вставляются во впадины между зубьями ведомой полумуфты, а другим жестко крепятся в ведущей полумуфте, пакеты плоских пружин вдоль оси муфты расположены в два ряда, при этом в первом ряду они расположены равномерно по углу поворота, а во втором - неравномерно, причем относительно положения, соответствующего выбору полного упругого хода всех пакетов плоских пружин первого ряда, первый пакет плоских пружин второго ряда смещен на половину градуса по углу поворота, а каждый из последующих пакетов плоских пружин второго ряда смещен на половину градуса по углу поворота по отношению к предыдущему пакету плоских пружин второго ряда.
На фиг. 1 изображена упругая муфта для силовой передачи тягово-транспортного средства, вид с торца; на фиг. 2 - вид установленных между полумуфтами пакетов плоских пружин; на фиг. 3 - упругая муфта для силовой передачи тягово-транспортного средства, вид с другого торца; на фиг. 4 - схема смещения по углу поворота каждого из пакетов плоских пружин второго ряда относительно пакетов пружин первого ряда; на фиг. 5 - упругая характеристика упругой муфты для силовой передачи тягово-транспортного средства.
Упругая муфта для силовой передачи тягово-транспортного средства (фиг. 1) содержит соосно установленные ведущую полумуфту 1, ведомую полумуфту 2, первый ряд из восьми пакетов 3 плоских пружин 4 (фиг. 1, фиг. 2), которые одним концом вставляются во впадины 5 между равномерно по углу поворота расположенными зубьями 6 ведомой полумуфты 2, а другим жестко крепятся в ведущей полумуфте 1, второй ряд 7 также из восьми пакетов плоских пружин 8 (фиг. 3), которые также одним концом жестко крепятся в ведущей полумуфте 1, а другим вставляются во впадины 9 между неравномерно по углу поворота расположенными зубьями 10 ведомой полумуфты 2, причем относительно положения, соответствующего выбору полного упругого хода всех пакетов плоских пружин первого ряда первый пакет 11 плоских пружин второго ряда 7 смещен по углу поворота на половину градуса, а каждый из последующих пакетов 12, 13, 14, 15, 16, 17и 18 плоских пружин второго ряда 7 смещен на половину градуса по углу поворота по отношению к предыдущему пакету плоских пружин второго ряда 7 (фиг. 4).
Основным назначением упругой муфты для силовой передачи тягово-транспортного средства является снижение пиковой динамической нагруженности силовой передачи как на установившихся (прямолинейное движение с постоянными средней скоростью и тяговым усилием), так и на неустановившихся режимах движения с резкими изменениями скорости, тягового сопротивления или направления движения; при этом динамическая нагруженность силовой передачи может в 2-3 раза превышать номинальный уровень ее нагруженности [2, с. 114]. Снижение динамической нагруженности силовой передачи на установившихся режимах движения, на которых ее средняя величина обычно находится в границах номинальной нагруженности, может обеспечиваться муфтой с линейной упругой характеристикой, а снижение на неустановившихся режимах наиболее эффективно обеспечивает муфта с комплексной упругой характеристикой, включающей в себя линейный участок и нелинейный участок, состоящий из отрезков с разной крутильной жесткостью.
Упругая муфта для силовой передачи тягово-транспортного средства работает следующим образом. На режиме движения, когда динамическая нагруженность силовой передачи тягово-транспортного средства не превышает номинальную, крутящий момент от ведущей полумуфты 1 к ведомой полумуфте 2 (фиг. 1) передается посредством первого ряда 3 пакетов плоских пружин 4 (фиг. 1, фиг. 2); на этом режиме упругая характеристика упругой муфты для силовой передачи тягово-транспортного средства является линейной (см. участок от 0 до точки А на фиг. 5).
На режимах движения, когда динамическая нагруженность силовой передачи тягово-транспортного средства превышает номинальную, в передачу крутящего момента от ведущей полумуфты 1 к ведомой полумуфте 2 (фиг. 1) параллельно с первым рядом 3 пакетов плоских пружин 4 включается второй ряд 7 пакетов плоских пружин 8 (фиг. 3), причем количество включаемых в передачу крутящего момента пакетов плоских пружин второго ряда 7 зависит от соотношения действующей и номинальной динамической нагруженности участка силовой передачи, где установлена упругая муфта для силовой передачи тягово-транспортного средства: если действующая динамическая нагруженность участка находится в диапазоне 1,0-1,2 от номинальной, включается первый пакет 11 плоских пружин второго ряда 7 (фиг. 3), на графике упругой характеристики (фиг. 5) это соответствует участку АБ; если в диапазоне 1,2-1,4 от номинальной, включаются пакеты плоских пружин с 11 по 12 второго ряда 7 (участок БВ на графике); если в диапазоне 1,4-1,6 от номинальной, включаются пакеты плоских пружин с 11 по 13 второго ряда 7 (участок ВГ на графике); если в диапазоне 1,6-1,8 от номинальной, включаются пакеты плоских пружин с 11 по 14 второго ряда 7 (участок ГД на графике); если в диапазоне 1,8-2,0 от номинальной, включаются пакеты плоских пружин с 11 по 15 второго ряда 7 (участок ДЕ на графике); если в диапазоне 2,0-2,2 от номинальной, включаются пакеты плоских пружин с 11 по 16 второго ряда 7 (участок ЕЖ на графике); если в диапазоне 2,2-2,4 от номинальной, включаются пакеты плоских пружин с 11 по 17 второго ряда 7 (участок ЖЗ на графике); если в диапазоне 2,4-2,6 от номинальной, включаются пакеты плоских пружин с 11 по 18 второго ряда 7 (участок ЗИ на графике).
Вследствие этого обеспечивается получение комплексной упругой характеристики муфты, включающей в себя (фиг. 5) линейный участок от 0 до точки А и нелинейный участок от точки А до точки И, состоящий из отрезков с разной крутильной жесткостью с прогрессивным характером ее изменения в зависимости от величины передаваемого крутящего момента, что обеспечивает более эффективную защиту силовой передачи тягово-транспортного средства от динамических нагрузок как на установившихся, так и неустановившихся режимах движения.
Таким образом, решается задача создания упругой муфты для силовой передачи тягово-транспортного средства с комплексной упругой характеристикой, включающей в себя линейный участок и нелинейный участок, состоящий из отрезков с разной крутильной жесткостью для обеспечения более эффективной защиты силовой передачи тягово-транспортного средства от динамических нагрузок как на установившихся, так и неустановившихся режимах движения.