УПРУГАЯ МУФТА

Предлагаемая полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована, например, в конструкциях пассажирских вагонов железнодорожного транспорта для передачи крутящего момента от колесной пары к подвагонному генератору.
Известна упругая муфта, включающая первую полумуфту, соединенную с ведущим валом, вторую полумуфту, надеваемую на ведомый вал, снабженный закрепленной на нем торцевой шайбой, и элемент из эластичного материала, связанный с обеими полумуфтами, при этом втулка первой полумуфты охватывает втулку второй полумуфты с возможностью поворота друг относительно друга вокруг продольной оси ведомого и ведущего валов в подшипниковом узле, установленном и зафиксированном от осевого перемещения между концентрично расположенными втулками полумуфт, причем с одной стороны фиксация подшипникового узла снаружи осуществлена посредством кольцевого буртика первой втулки, а в элементе из эластичного материала в плоскости, перпендикулярной продольной оси ведомого и ведущего валов выполнено местное ослабление прочности (см. патент РФ на полезную модель №65989, МПК F16D 3/74, публ. 2007 г.). К недостаткам известного устройства, как это установлено нами в результате продолжительной эксплуатации таких упругих муфт, можно отнести недостаточную эксплуатационную надежность. Это обусловлено тем, что не всегда происходит разрушение всего элемента из эластичного материала по местному ослаблению прочности в плоскости, перпендикулярной продольной оси ведомого и ведущего валов, в виду того, что разрывное усилие воздействует только в окружном направлении. В этом случае происходит хаотичный разрыв эластичного элемента, а ходе которого может произойти деформация элементов муфты и перекос полумуфт с последующим самовозгоранием муфты, а также разрушение ведомого или ведущего валов. Кроме того, в известной муфте имеет место недостаточно надежное и сложное конструктивное выполнение осевой фиксации подшипникового узла.
Наиболее близкой к предлагаемой является упругая муфта, включающая первую полумуфту, соединенную с ведущим валом, вторую полумуфту, надеваемую на ведомый вал, снабженный закрепленной на нем торцевой шайбой, и элемент из эластичного материала, связанный с обеими полумуфтами, при этом втулка первой полумуфты охватывает втулку второй полумуфты с возможностью поворота друг относительно друга вокруг продольной оси ведомого и ведущего валов в подшипниковом узле, установленном и зафиксированном от осевого перемещения между концентрично расположенными втулками полумуфт, причем с одной стороны фиксация подшипникового узла снаружи осуществлена посредством кольцевого буртика первой втулки, а в элементе из эластичного материала в плоскости, перпендикулярной продольной оси ведомого и ведущего валов выполнено местное ослабление прочности (см. патент РФ на полезную модель №87479, МПК F16D 3/00, публ. 2009 г.). К недостаткам известного устройства также, как это установлено нами в результате продолжительной эксплуатации таких упругих муфт, можно отнести недостаточную эксплуатационную надежность. Это обусловлено тем, что не всегда происходит разрушение всего элемента из эластичного материала по местному ослаблению прочности в плоскости, перпендикулярной продольной оси ведомого и ведущего валов, в виду того, что разрывное усилие воздействует только в окружном направлении. В этом случае происходит хаотичный разрыв элемента из эластичного материала, а ходе которого может произойти деформация элементов муфты и перекос полумуфт с последующим самовозгоранием муфты, а также разрушение ведомого или ведущего валов. Кроме того, в известной муфте имеет место недостаточно надежное и сложное конструктивное выполнение осевой фиксации подшипникового узла.
Предлагаемое техническое решение направлено на решение задачи, состоящей в повышении эксплуатационной надежности упругой муфты за счет того, что в ней обеспечивается моментальное разрушение всего элемента из эластичного материала по местному ослаблению прочности при аварийном режиме, и, соответственно, отсутствуют связанные с этим нежелательные последствия. При этом также имеет место надежная и простая осевая фиксация подшипникового узла.
Данная задача решается тем, что в упругой муфте, включающей первую полумуфту, соединенную с ведущим валом, вторую полумуфту, надеваемую на ведомый вал, снабженный закрепленной на нем торцевой шайбой, и элемент из эластичного материала, связанный с обеими полумуфтами, при этом втулка первой полумуфты охватывает втулку второй полумуфты с возможностью поворота друг относительно друга вокруг продольной оси ведомого и ведущего валов в подшипниковом узле, установленном и зафиксированном от осевого перемещения между концентрично расположенными втулками полумуфт, причем с одной стороны фиксация подшипникового узла снаружи осуществлена посредством кольцевого буртика первой втулки, а в элементе из эластичного материала выполнено местное ослабление прочности, это местное ослабление прочности выполнено с наклоном к продольной оси ведомого и ведущего валов.
Кроме того, в упругой муфте со стороны, противоположной расположению кольцевого буртика охватывающей втулки, подшипниковый узел может быть зафиксирован снаружи при помощи установленного в этой втулке стопорного лабиринтного кольца, а изнутри - при помощи кольцевого выступа, выполненного на закрепленной на ведомом валу торцевой шайбы.
При выполнении местного ослабления прочности с наклоном к продольной оси ведомого и ведущего валов, обеспечивается моментальное разрушение всего элемента из эластичного материала по местному ослаблению прочности при аварийном режиме за счет того, что при таком выполнении местного ослабления прочности при разрыве элемента из эластичного материала, на это ослабление воздействует не только окружное усилие, но и осевое, направленное в сторону разделения элемента из эластичного материала на две половины. Это следует из эпюры разложения центробежной силы, возникающей при вращении муфты, воздействующей на поверхность, расположенную с наклоном к продольной оси ведомого и ведущего валов. То есть, по существу, имеет место наличие «эффекта резьбы» быстро разделяющего весь элемент из эластичного материала на две половины без деформации остальных элементов муфты и перекоса полумуфт, что повышает эксплуатационную надежность муфты в целом.
Фиксация снаружи подшипникового узла со стороны, противоположной расположению кольцевого буртика охватывающей втулки, при помощи установленного в этой втулке стопорного лабиринтного кольца, повышает эксплуатационную надежность за счет того, что при этом имеет место закрепление снаружи с двух сторон подшипникового узла. Фиксация подшипникового узла изнутри при помощи кольцевого выступа, выполненного на закрепленной на ведомом валу торцевой шайбы, упрощает конструкцию за счет использования для фиксации одной детали - торцевой шайбы, вместо сложного узла крепления, состоящего из нескольких деталей, как в известных муфтах.
На чертеже представлена предлагаемая упругая муфта в разрезе.
Упругая муфта содержит первую полумуфту 1 с фланцем, соединенную с ведущим валом 2, вторую полумуфту 3, надеваемую на ведомый вал 4 подвагонного генератора (не показан), и элемент 5 из эластичного материала, связанный с обеими полумуфтами 1 и 3. Втулка 6 первой полумуфты охватывает втулку 7 второй полумуфты с возможностью поворота друг относительно друга вокруг продольной оси ведомого и ведущего валов в подшипниковом узле 8, установленном и зафиксированном от осевого перемещения между концентрично расположенными втулками 6 и 7 полумуфт. Подшипниковый узел снаружи зафиксирован с одной стороны посредством кольцевого буртика 9 первой втулки, а с другой при помощи установленного в этой втулке стопорного лабиринтного кольца 10. Изнутри подшипниковый узел с одной стороны зафиксирован при помощи кольцевого выступа 11, выполненного на закрепленной на ведомом валу торцевой шайбы 12, а с другой, например, посредством кольцевого буртика на втулке 7 второй полумуфты. В элементе 5 из эластичного материала с наклоном к продольной оси ведомого и ведущего валов, выполнено местное ослабление прочности 13, конструктивное выполнение которого может быть самым различным из числа известных, например, как в описанных выше патентах РФ на полезную модель №65989 и №87479, соответственно, в виде соединенных с эластичным материалом металлических колец, между которыми расположен соединенный с ними слой материала уменьшенной прочности, или в виде дополнительного эластичного материала идентичной марки, что и основной, и имеющего форму концентрично расположенных кольцевых прокладок, соединенных с металлическими кольцами.
Муфта крепится болтом 14 на валу 4 генератора через торцевую шайбу 12. Ведущий вал 2 крепится к первой полумуфте 1 при помощи шпилек 15. Ведомый вал 4 соединен со второй полумуфтой 3 посредством шпоночного соединения (не показано). Ко второй полумуфте 3 прикреплено основание 16 элемента 5 из эластичного материала.
Предлагаемая упругая муфта работает следующим образом.
Передача крутящего момента от ведущего вала 2 на ведомый вал 4 генератора осуществляется через шпильки 15, первую полумуфту 1, элемент 5 из эластичного материала, основание 16, вторую полумуфту 3 и шпонку.
Поворот друг относительно друга полумуфт 1, 3 вокруг продольной оси валов 2, 4 возможен за счет наличия подшипникового узла 8 с подшипниками качения.
При возникновении аварийного режима, например, заклинивании одного из валов 2 или 4 происходит разрушение элемента 5 из эластичного материала по местному ослаблению прочности 13, выполненному как поверхность, расположенная с наклоном к продольной оси ведомого и ведущего валов. При этом происходит моментальное разрушение всего элемента 5 из эластичного материала по местному ослаблению прочности 13 за счет того, что на местное ослабление прочности при разрыве элемента 5 из эластичного материала в такой поверхности воздействует не только окружное усилие, но и осевое, направленное в сторону разделения элемента 5 из эластичного материала на две половины. Полумуфты 1 и 3 имеют возможность вращаться друг относительно друга в подшипниковом узле 8 без какого-либо контакта между собой, что позволяет исключить трение между ними и, соответственно, самовозгорание муфты и перекос полумуфт.
Предлагаемая упругая муфта надежна в эксплуатации за счет того, что в ней обеспечивается моментальное разрушение всего элемента из эластичного материала по местному ослаблению прочности при аварийном режиме, и, соответственно, имеется возможность беспрепятственного поворота полумуфт друг относительно друга без их перекоса, деформации и разрушения остальных элементов муфты, ее самовозгорания. При этом также имеет место надежное и простое конструктивное выполнение осевой фиксация подшипникового узла.