МУФТА УПРУГАЯ

Техническое решение муфта упругая относится к области машиностроения и может использоваться в механизмах передающих крутящий момент, к примеру, от электродвигателя к насосу, компрессору, центрифуге и другим механизмам.
Известны технические решения [1, 2, 3, 4], каждое из которых содержит ведущую и ведомую полумуфты и проставку. Между проставкой и полумуфтами закреплены пакеты гибких элементов. Последние, закреплены болтами. Пакеты гибких элементов защищены кольцами из неискрящего материала. Такие муфты излишне жесткие при компенсации искривления оси вращения или смещения осей ведущей и ведомой полумуфт. Работа указанных муфт, негативно влияет на опорные узлы, как ведущего, так и ведомого агрегатов, что приводит к их преждевременному выходу со строя.
Известна упругая муфта [5], которая также содержит ведущую и ведомую полумуфты, между которыми установлена проставка. Между фланцами проставки и фланцами полумуфт расположен пакет упругих элементов и промежуточное кольцо. Крепление пакета упругих элементов и промежуточного кольца осуществлено болтами. По обе стороны пакетов закреплены втулки из неискрящего материала. При этом цилиндрическая часть болтов имеет зазор в отверстии промежуточного кольца. Головка болта имеет коническое взаимодействие с промежуточным кольцом. Болт и пакет упругих элементов находятся в плотно пригнанном состоянии.
Данная упругая муфта при передаче крутящего момента с искривленными или смещенными осями ведущей и ведомой полумуфт, будет работать неадекватно. Вначале выравнивание осей будет происходить за счет пакета гибких элементов. Далее, по мере износа конического кольца (твердость его всегда ниже твердости взаимодействующих с ним деталей), между пакетом и промежуточным кольцом будет возникать люфт. Болт, зафиксированный конусом головки, - будет изгибаться. Это приведет, сначала к вибрации муфты, а далее к поломке и выбросу средней части муфты, что недопустимо по технике безопасности.
Для устранения указанных недостатков, поставлена задача, создать муфту, повышающую надежность работы и технику безопасности путем улучшения конструкции.
Для решения поставленной задачи предложена муфта упругая содержащая ведущую и ведомую полумуфты, между ними размещена проставка, по обе стороны которой закреплены болтами по пакету упругих элементов и по промежуточному кольцу, при этом, ведущая и ведомая полумуфты и проставка выполнены с фланцами, а пакеты упругих элементов имеют отверстия для установки болтов и углубления по наружной окружности, впадины которых обращены к центральному отверстию, к тому же, болты, установленные во фланцах проставки и промежуточных кольцах, размещены во втулках.
В отличие от известной, в заявляемой муфте упругой в торцах проставки, по внутреннему диаметру выполнены углубления, в которых размещено по кольцу Г-образной формы в разрезе, бортик которого обращен к оси вращения, и по выступу промежуточного кольца, при этом, кольцо Г-образной формы выполнено из неискрящего материала, кроме того, торцы фланцев полумуфты имеют кольцевой выступ, взаимодействующий с кольцевым углублением наружного диаметра промежуточных колец, притом, болты изготовлены с конусообразным схождением резьбы, кроме этого, втулка, размещенная на цилиндрической части болта, выполнена с бортиком, причем, втулка с болтом, с фланцем полумуфты и промежуточным кольцом имеет плотное соединение, к тому же, втулка, охватывающая головку болта, выполнена с бортиком, при этом, втулка с цилиндрической частью болта имеет плотное соединение, а с головкой и головка с отверстием, в котором расположена втулка, имеет гарантированный зазор, а бортики во втулках направлены в разные стороны перпендикулярно продольной оси болта.
Отличительные признаки заявляемой муфты упругой новы, достаточны и необходимы для выполнения поставленной задачи и достижения технического результата, а именно:
- в торцах проставки, по внутреннему диаметру выполнены углубления, в которых размещено по выступу промежуточного кольца.
При поломке муфты, выступы на обеих промежуточных кольцах, которые расположены во впадинах проставки, не дадут последней выскочить под действием центробежной силы. Таким образом, работа такой муфты значительно повышает технику безопасности;
- в торцах проставки по внутреннему диаметру выполнены углубления, в которых размещено по кольцу. Кольцо из неискрящего материала. Кольцо из неискрящего материала предотвращает контакт между полумуфтами и проставкой, а значит, исключает искрообразование при пуске, когда большое искривление или смещение осей, а также при поломке муфты;
- кольцу Г-образной формы в разрезе, с бортиком, обращенным к оси вращения. Наличие буртика предотвращает контакт ранее указанных деталей при их смещении в осевом направлении. Таким образом, кольцо из неискрящего материала, предотвращает искрообразование, как при радиальной, так и при осевой нештатной составляющей;
- торцы фланцев полумуфты имеют кольцевой выступ, взаимодействующий с кольцевым углублением наружного диаметра промежуточных колец. Наличие кольцевого выступа во фланцах и кольцевого углубления на промежуточных кольцах, выполненных по одному размеру, позволяет при сборке быстро и без погрешностей совместить оси указанных деталей;
- втулка, размещенная на цилиндрической части болта, выполнена с бортиком. Наличие бортика предотвращает контакт двух, рядом находящихся деталей при работе муфты и исключает искрообразование при поломке муфты. Кроме того, бортик позволяет значительно уменьшить расстояние между деталями, между которыми он расположен, а значит - уменьшить габариты;
- втулка, охватывающая головку болта, выполнена с бортиком. Буртик между двумя деталями предотвращает их касание;
- втулка с болтом и втулка с фланцем полумуфты или промежуточным кольцом имеет плотное соединение, другая же втулка с цилиндрической частью болта имеет плотное соединение, а с головкой и отверстием, в котором расположена втулка - гарантированный зазор. При этом, пакет и болт не имеют зазора. Таким образом, такое соединение позволяет зафиксировать один конец болта, кроме того, зафиксировать втулками пакет упругих элементов. При работе, деталь (фланец проставки или промежуточное кольцо), охватывающая головку болта со втулкой, имеет запас свободного хода от искривления или смещения осей. Таким образом, муфта будет работать в более щадящем режиме;
- болты изготовлены с конусообразным схождением резьбы. Конусообразное схождение резьбы обеспечивает хорошее соединение и, главное, самоторможение. Тоесть, исключается самоотвинчивание.
Таким образом, все признаки заявляемого технического решения являются существенными и позволяют на должном уровне выполнить поставленную задачу.
Сущность технического решения муфта упругая, поясняется чертежами.
На фиг.1 - изображена муфта в разрезе.
На фиг.2 - изображено место 1.
На фиг.3-изображено место 2.
На фиг.4 - изображено место 3.
Муфта упругая содержит ведущую и ведомую полумуфты 1, 2 с фланцами. Между фланцами полумуфт 1, 2, расположена проставка 3, с фланцами. Между фланцами полумуфт 1, 2 и фланцами проставки 3, размещены промежуточные кольца 4, 5 и пакеты 6, 7 упругих элементов. При этом, промежуточные кольца 4, 5 закреплены к полумуфтам 1, 2, а пакеты 6, 7, упругих элементов, закреплены поочередно к проставке 3 и промежуточным кольцам 4, 5. Такое крепление выполнено ведущим и ведомым болтами 8, как со стороны ведущей так и ведомой полумуфт. Болты размещены во втулках 9, 10. Втулка 9, охватывающая цилиндрическую часть болта 8, имеет наружный бортик и имеет плотное соединение с промежуточным/и кольцом/амии или фланцем/ами полумуфт/ы.
Втулка 10 охватывает небольшую цилиндрическую часть болта 8 и его головку. При этом, с цилиндрической частью болта 8 втулка 10 имеет плотное соединение, а с головкой болта имеется зазор. Кроме того, втулка 10 в отверстии имеет гарантированный зазор.
Втулки 9, 10, при помощи гаек 11, с обеих сторон сжимают пакет 6, 7, упругих элементов, который плотно расположен на болтах 8. Для лучшей гибкости и щадящего режима работы, пакет упругих элементов по наружной окружности имеет углубления (на фиг не показаны), впадинами к внутреннему отверстию.
В торцах проставки 3, по внутреннему диаметру выполнены углубления, в которых размещено по кольцу 12. Кольца 12 имеют Г-образную форму в разрезе. Кроме колец Г-образной формы, в углублениях проставки 3 расположены выступы промежуточных колец 4, 5.
Торцы фланцев полумуфт 1, 2 имеют кольцевой выступ, взаимодействующий с кольцевым углублением по наружному диаметру промежуточных колец 4, 5. Промежуточные кольца и полумуфты скреплены крепежными болтами 13.
Кольца 12, имеющие Г-образную форму и втулки 9, 10 выполнены из неискрящего материала.
Сборку муфты ведут следующим образом.
В проставку 3, в оба углубления фланцев, помещают по кольцу 12 Г-образной формы. На болты 8, надевают втулки 10. В отверстия пакета 6 упругих элементов, а потом в другой пакет 7, упругих элементов, вставляют болты 8, со втулками 10, чередуя их направление через одно отверстие. В оставшиеся свободными отверстия пакетов, с другой стороны, вставляют такие же болты со втулками. Затем, на болты 8 вставленные в отверстия пакетов надевают втулки 9, ранее помещенные в отверстия фланцев проставки 3 или в отверстия промежуточных колец 4, 5. Болты фиксируют гайками 11, как со стороны полумуфт, так и со стороны проставки. Последней сборочной операцией крепежными болтами 13 к этому собранному узлу крепят ведущую и ведомую полумуфты.
Муфта упругая работает следующим образом.
При вращении ведущая полумуфта 1 через болты 13 передает крутящий момент промежуточному кольцу 4. Промежуточное кольцо передает крутящий момент втулке 9 и находящемуся в ней болту 8 (ведущему). При этом, втулка 9 имеет большую кольцевую прилегающую поверхность, как к болту 8, так и к отверстию, в котором она расположена. Втулка с бортиком вместе с гайкой удерживает болт 8 параллельно оси вращения. Также, на ведущем болту 8, удерживается, но перпендикулярно оси вращения, пакет упругих элементов 6, зажатый втулками 9, 10. Таким образом, ведущий болт 8 передает крутящий момент пакету 6, упругих элементов, который далее передает крутящий момент ведомому болту 8. Между ведущим и ведомым болтами 8 находится часть пакета упругих элементов, которая изгибаясь, компенсирует искривление и/или смещение осей полумуфт. Крутящий момент, полученный ведомым болтом 8 от пакета упругих элементов, передается через втулки фланцу проставки 3. Далее, проставка передает крутящий момент через втулки ведущему болту, со стороны ведомой полумуфты 2. Ведущий болт, передает крутящий момент через пакет упругих элементов ведомому болту, который через втулки передает его промежуточному кольцу. Последнее, передает крутящий момент ведомой полумуфте через крепежные болты 13.
Испытание упругой муфты проводили в обычных условиях в течении 72 часов при следующих параметрах:
Передаваемая мощность - 500 кВт.
Искривление осей валов - 0,25°.
Осевое смещение до - 3 мм.
Угловое биение -1,2 мм.
Радиальное смещение составило - 0,5 мм.
Ведущую полумуфту устанавливали на вал электродвигателя, а ведомую на вал насоса.
При заданных параметрах муфта работала без шума и вибрации. Опорные узлы двигателя и насоса имели температуру окружающей среды. При осмотре муфты надрывов, вмятин и разрушений не выявлено.
Заявляемая муфта упругая ремонтопригодна и проста в обслуживании, что удовлетворяет требования эксплуатационников. Она может широко применяться, как в обычных условиях, так и во взрыво и пожароопасных условиях. Такие муфты, в настоящее время вытесняют пальцевые и полностью заменят зубчатые муфты.
Данная муфта упругая может изготовляться и применяться в широком диапазоне передаваемых мощностей. Муфта предельно точно обсчитана, с учетом всех факторов, влияющих на ее работу.
Источники информации:
1. Патент US 4768992, F16D 3/58, Упругая муфта со скругленными элементами;
2. Патент US 5944611, F16D 3/56, Обратимая муфта для передачи момента;
3. Патент US 1387532, F16D 3/78, Упругая муфта;
4. Патент GB 1084956, F16D 3/84, Упругие муфты;
5. Патент US 3703817, F16D 8/00, Упругая муфта, - прототип.