МУФТА
COUPLING

Изобретение относится к упругим соединениям, а именно к муфтам.
Известны муфты с упругими элементами из стального каната, которые представлены в патентах на изобретение РФ №2658208 и на полезную модель №137585. В конструкциях этих муфт упругий элемент выполнен из нескольких канатных стержней, концы которых приварены к специальным опорным пластинам. При этом упругий элемент с опорными пластинами может использоваться также и самостоятельно как муфта для передачи незначительных крутящих моментов. Для передачи значительного по величине крутящего момента муфты выполняются в виде сборной конструкции с несколькими упругими элементами, закрепленными на общих ведущем и ведомом фланцах.
Недостаточная надежность работы этих муфт возникает из-за выполнения упругого элемента из нескольких - отдельных канатных стержней, которые требуют технически специальных опорных элементов и применения сварки (пайки, наклеивания) для крепления их концов к опорным элементам.
Муфты сборной конструкции, обладающие значительным крутящим моментом, состоят из набора нескольких отдельных упругих элементов с опорными фланцами, специальных крепежных средств и общих ведущего и ведомого фланцев, что значительно усложняет конструкцию муфт.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является муфта по патенту на изобретение №2548265, принятая за прототип, конструкция которой содержит ведущий и ведомый фланцы, размещенный между ними змеевидный тросовый упругодемпфирующий элемент в форме решетки с петлями и двумя парами наружных и внутренних опорных планок. Средство крепления концов троса выполнено в виде петли, концы троса обращены во внутреннюю сторону опорных планок. Тросовые решетки с опорными планками размещены между ведущей и ведомой частями муфты в пределах площади их окружности и образуют каркас с параллельными решетками, или трехгранный каркас, или четырехгранный каркас, или пятигранный каркас, или шестигранный каркас, или радиальный каркас.
Недостатками прототипа также, как и у приведенных выше аналогов, являются недостаточные надежность и сложность конструкции муфты, что возникает из-за наличия в ней нескольких (минимально трех) тросовых решеток, опорных планок с крепежными средствами помимо ведущего и ведомого фланцев. Указанные конструктивные и компоновочные особенности также усложняют конструкцию муфты.
Работа муфты в условиях деформаций кручения, изгиба, растяжения и сжатия при соответствующих крутильно-изгибно-осевых колебаниях, а также при ударных нагрузках приводит к разрушению крепления концов канатных кусков пучков к опорам.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эксплуатационных качеств муфты, надежности ее работы и упрощение конструкции.
Указанный технический результат достигается тем, что:
1. Упругодемпфирующий элемент муфты выполнен полностью из цельного одного квазизмеевидного куска каната с образованием по меньшей мере двух - наружного и внутреннего - цилиндрических каркасов между ведущим и ведомым фланцами самой муфты.
2. Ведущий и ведомый фланцы муфты выполнены с центральными отверстиями и с отверстиями и пазами по периметру окружности обоих фланцев.
3. Отверстия равномерно распределены и выполнены на равноудаленном расстоянии от края фланцев муфты для пропуска каната наружного цилиндрического каркаса, а пазы, в количестве не менее двух, для пропуска каната образующего внутренний цилиндрический каркас.
4. Пазы равномерно расположены на равноудаленном расстоянии по периметру окружности центральных отверстий ведущего и ведомого фланцев.
5. Образованные при последовательном пропускании каната через соответствующие отверстия ведущего и ведомого фланцев муфты к пазам петли и два конца каната фиксируются с помощью прижимных фланцев, устанавливаемых с наружных сторон ведущего и ведомого фланцев муфты.
6. На ведущем и ведомом фланцах муфты предусмотрены средства для крепления соответственно к приводному двигателю и потребителю энергии, а также прижимных фланцев к фланцам муфты.
7. Расстояние между ведущей и ведомой частями муфты, тип, диаметр каната, количество отверстий, пазов, непрерывных канатных стержней каркасов выбираются расчетным путем по заданному значению величины крутящего момента, частоты вращения вала и других исходных данных.
При этом количество отверстий на ведущем и ведомом фланцах должно соответствовать количеству витков каната наружного цилиндрического каркаса, а в пазах должны образовываться группы с равным количеством витков, причем витки каната в пазах должны плотно прилегать друг к другу, но без сдавливания и для исключения задиров материала каната материал фланцев в отверстиях и пазах по толщине выполнен с закруглением.
Муфта выполняет также и виброизолирующую функцию за счет того, что петли перехода каната из отверстий в пазы на ведущем и ведомом фланцах дополнительно создают виброакустический барьер между источником и потребителем энергии.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображены:
фиг. 1 - общий вид муфты с прижимным фланцем;
фиг. 2 - общий вид муфты без прижимного фланца.
На фиг. 1, 2 обозначены:
1, 2 - ведущий и ведомый фланцы;
3 - упругодемпфирующий элемент из цельного - одного непрерывного квазизмеевидного куска стального каната;
4, 5 - наружный и внутренний канатный цилиндрический каркас упругодемпфирующего элемента;
6-11 - отверстия с плавными закруглениями;
12-17 - пазы с плавными закруглениями;
18 - прижимной фланец;
19-23 - крепежные средства;
24, 25 - концы (начало и конец) стального каната.
Муфта содержит ведущий 1 и ведомый 2 фланцы, упругодемпфирующий элемент 3 из цельного одного непрерывного квазизмеевидного куска с образованием по меньшей мере двух - наружного 4 и внутреннего 5 - цилиндрических каркасов, непосредственно в ведущем 1 и ведомом 2 фланцах выполнены средства пропуска каната в виде отверстий 6-11 для наружного цилиндрического каркаса 4 и пазов 12-17 для внутреннего цилиндрического каркаса 5, средство фиксации петель (на фиг. 1, 2 обозначены стрелками) упругодемпфирующего элемента 3 на фланцах 1 и 2 выполнено в виде прижимных фланцев 18, которые с помощью крепежных средств 19-21 фиксируют также и концы каната - начало 24 и конец 25.
В конструкции муфты предусмотрена возможность крепления ведущего 1 и ведомого 2 фланцев непосредственно к приемнику и потребителю энергии любыми известными методами, например, (фиг. 1, 2) для крепежных деталей предусмотрены отверстия 22 и 23.
Длина свободных концов стального каната (начало и конец) должна быть достаточной для надежной фиксации, но при этом они не должны соприкасаться с поверхностью цилиндрических каркасов.
Предлагаемое техническое решение конструкции в качестве муфты главной судовой дизельной энергетической установки (ГСДЭУ) работает следующим образом.
При приложении крутящего момента от двигателя через ведущий фланец 1 (фиг. 1, 2) на упругодемпфирующий стальной канатный элемент 3 (4 и 5) происходит относительное угловое перемещение ведущего 1 и ведомого 2 фланцев муфты. Возникающие при этом относительные угловые перемещения фланцев 1, 2 (фиг. 1) устраняются за счет угловых деформаций упругодемпфирующего канатного элемента 3 (4 и 5).
Вследствие вибраций и деформаций валов, а также фундамента под нагрузкой, достижение строгой соосности ведущего и ведомого валов (на фиг. 1, 2 не представлены) связано со значительной трудностью и не всегда оправдано. Поэтому предлагаемая муфта (фиг. 1, 2), закрепленная с одной стороны к ведущему валу двигателя, а с другой, к судовому валопроводу, обеспечивает не только плавную передачу крутящего момента, но и работу ГСДЭУ в условиях излома и смещения осей. Это достигается благодаря пространственной упругой деформации канатных упругодемпфирующих элементов 3 (4 и 5).
Устранение всех видов знакопеременных перемещений происходит как за счет упругой деформации (кручения, изгиба, сдвига и пр.), так и за счет внутреннего трения материала стального каната.
Таким образом, происходит передача крутящего момента ГСДЭУ не только при крутильных, но и осевых, изгибных и связанных (крутильноизгибноосевых) колебаниях с учетом больших динамических нагрузок и возможных эксплуатационных перегрузок. При этом муфта одновременно обеспечивает также звукоизоляцию, поскольку стальной канат обладает большим коэффициентом демпфирования.
Предлагаемое техническое решение конструкции муфты обеспечивает достижение высокой эффективности передачи крутящего момента в условиях излома и смещения осей ведущего 1 и ведомого 2 фланцев. При этом муфта одновременно является успокоителем крутильных, осевых, изгибных и связанных колебаний.
Также конструкция муфты обеспечивает дополнительную звукоизоляцию, поскольку контакт между фланцем 1 муфты и прижимным фланцем 18 осуществляется через наружные поверхности петель в областях соответствующих отверстий 6-8 и пазов 12-14 на фланце 1. То есть в этой области образованные петли являются акустическим виброакустическим барьером пар «фланец муфты - прижимной фланец».
Существенная компактность и технологичность конструкции муфты обеспечивает возможность варьирования эксплуатационными характеристиками муфты путем изменения толщины муфты, то есть расстояния между ведущим и ведомым фланцами, чем обеспечивается возможность создания муфт с широким спектром типоразмерных рядов.
В муфте также предусмотрена возможность непосредственного крепления ведущего 1 и ведомого 2 фланцев к приемнику и потребителю энергии любыми известными методами.
Приведенные технические и эксплуатационные характеристики конструкции предлагаемого решения подтверждают ремонтопригодность муфты.