МУФТА
COUPLING

Изобретение относится к упругим неопорным соединениям, а именно к муфтам, и может быть использовано в любой области, например в главных и вспомогательных дизельных энергетических установках.
Муфты с упругими элементами из троса известны (патент СССР №988198. «Устройство для упругого соединения», кл. F16F 7/14, 1983 г.).
Муфта содержит ведущую и ведомую части, размещенный между ними упругий узел, опорные элементы, связанные с ведущей частью, в форме ковшей, опорные элементы, связанные с ведомой частью, в форме стержней, входящих в соответствующий ковш. Упругий узел выполнен цилиндрической формы с двумя парами пластин с отверстиями и проходящими через них витками троса, которые соосны и параллельны между собой. Одна пара пластин упругих тросовых узлов жестко связана с ковшами, а другая - со стержнями.
Существенными недостатками известной муфты являются:
1. Сложность конструкции, особенно опорных элементов в форме ковшей, упругого элемента с опорными планками.
2. Недостаточная демпфирующая способность из-за ограниченности количества тросовых отрезков и их работы в основном на изгиб.
3. Невозможность регулирования величины крутящего момента.
Известно также техническое решение по патенту №127846 «Амортизатор», кл. F16F 7/14, 2013 г., выбранное в качестве прототипа. Амортизатор имеет форму решетки, образованной змеевидным цельным тросовым упругодемпфирующим элементом, опорные элементы, выполненные из двух - наружной и внутренней планок, планки выполнены со средствами установки троса в виде полукруглых поперечных пазов, средствами фиксации и крепления. Оконцовка троса выполнена с помощью втулок. Амортизатор может быть использован также в качестве упругого элемента муфт.
Существенными недостатками известного технического решения в качестве упругого тросового элемента муфты являются:
1. Недостаточная эффективность передачи крутящего момента в условиях излома и смещения осей ведомого и ведущего валов. Это связано с неэффективностью форм тросовых элементов и пространственной их ориентацией в составе объекта.
2. Петли решетки и втулки оконцовок троса выходят за пределы опорных планок. Для применения такого устройства необходимо разработать дополнительные детали, что нецелесообразно, поскольку не достигается высокая эффективность работы, увеличиваются массогабаритные характеристики, усложняется конструкция и увеличивается стоимость создания муфты.
Техническими результатами предлагаемого изобретения являются обеспечение:
1. Минимального объема, занимаемого решетками между ведущим и ведомым фланцами муфты.
2. Возможности варьирования крутильной податливости, крутящего момента в пределах площади ведущего и ведомого фланцев и расстояния между ними.
Указанные технические результаты достигаются тем, что:
1. Наружные части петель решетки в отличие от прототипа выходят за пределы планок незначительно - на величину 0,07-0,2 от диаметра троса. Для этого планки решеток в отличие от прототипа выполнены с укороченными перемычками полукруглых пазов по ширине планок на величину 0,93-0,80 от диаметра троса с соответствующим радиусом закругления под тросовую петлю.
Незначительный выступ на величину 0,07-0,2 от диаметра троса петель после крепления планок, с одной стороны, дополнительно обеспечивает надежность крепления, а с другой стороны, - звукоизоляцию муфты.
2. Крепление конца троса (оконцовка) выполнено непосредственно в планках в виде петли, размещенной в полукруглых пазах планок. При этом, поскольку концы троса обращены во внутреннюю сторону опорных планок, то дополнительную надежность фиксации обеспечивает возможность использования втулок или других средств. Для этого достаточно, чтобы концы троса были с определенным запасом.
3. Муфта выполнена с широким спектром вариантов, отличающихся, например, по числу применяемых решеток и тросовых стержней в каждой решетке, по диаметру троса, по ориентации решеток относительно ведущего и ведомого фланцев муфты, по схемам компоновок решеток и т.д.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображены:
на фиг.1-6 - виды внутренней планки змеевидного цельного тросового упругодемпфирующего элемента решетки, соответственно спереди и сбоку (фиг.1 и 2), сверху и сбоку (фиг.3 и 4), сзади и сбоку (фиг.5 и 6);
на фиг.7 - вид решетки с опорными элементами;
на фиг.8, 9 - пример общего вида муфты, где тросовые решетки с опорными планками между ведущей и ведомой частями муфты в пределах площади их окружности образуют каркас с параллельными решетками;
На фиг.10, 15 - примеры с трехгранными каркасами;
На фиг.11, 16 - примеры с четырехгранными каркасами;
На фиг.12 - пример с пятигранным каркасом;
На фиг.13, 17 - примеры с шестигранными каркасами;
На фиг.14 - пример с радиальным каркасом.
Муфта содержит опорные внутренние 1, 2 (фиг.1-17) и наружные 4, 5 (фиг.7) планки, тросовый змеевидный упругодемпфирующий элемент 3 (фиг.7-17), крепежные средства 6 планок (фиг.7), петли 7, ведущий 8 (фиг.8) и ведомый 9 (фиг.8-17) фланцы.
Учитывая, что такие названия, как отверстия, пазы, перемычки, толщина, длина и т.д., не являются деталями или узлами устройства, ниже они обозначены заглавными буквами.
A - полукруглые поперечные пазы (фиг.1, 3, 5, 7) для установки, фиксации и крепления троса;
B - укороченные перемычки полукруглых пазов по ширине планок;
C - отверстия (фиг.1-7) под крепежные средства 6 планок 1, 4 и 2, 5 (фиг.7) и для крепления планок к ведущему и ведомому фланцам 8, 9 (фиг.8);
D=(0,93-0,8)d - величина укорачивания перемычки пазов (фиг.3-6), где d - диаметр троса;
E - толщина планки с тыльной стороны перемычек «В» (фиг.2, 4, 5);
F=(0,07-0,2)d - величина выступающей части тросовой петли 7 за пределы тыльной стороны планок 1, 4 и 2, 5 (фиг.7);
G, H - концы троса 3 со средствами их установки (фиг.7).
Муфта работает следующим образом.
При приложении крутящего момента от двигателя через ведущий фланец 8 (фиг.8) и опорные планки 1, 4 (фиг.7) на упругодемпфирующие тросовые 3 решетки (фиг.8) происходит относительное угловое перемещение ведущего 8 и ведомого 9 фланцев (фиг.8). Возникающие при этом относительные угловые перемещения фланцев 8 и 9 устраняются за счет угловых деформаций тросовых элементов 3 решеток (фиг.8).
Вследствие вибраций и деформаций валов, а также фундамента под нагрузкой достижение строгой соосности валов связано со значительной трудностью и не всегда оправдано. Поэтому предлагаемая муфта (фиг.9-17), закрепленная с одной стороны 8 (фиг.8) к двигателю, а с другой 9, например, к судовому валопроводу (на фиг.1-17 не показаны), обеспечивает не только плавную передачу крутящего момента, но и работает в условиях излома и смещения осей. Это достигается за счет пространственной упругой деформации тросовых элементов 3 решеток.
Устранение всех видов знакопеременных перемещений происходит как за счет упругой деформации (кручения, изгиба, сдвига и пр.), так и за счет внутреннего трения материала троса.
Таким образом происходит передача крутящего момента не только при крутильных, но осевых, изгибных и связанных (крутильно-изгибно-осевых) колебаниях с одновременным обеспечением также звукоизоляции.
Дополнительная звукоизоляция обеспечивается за счет контакта наружных частей петель 7 (фиг.8) с ведущим 8 и ведомым 9 фланцами муфты. Для этого выступ F=(0,07-0,2)d, где d - диаметр троса в мм (фиг.7). Оптимальное значение выступа F уточняется при первоначальной сборке муфты.
Для обеспечения минимального объема, занимаемого решетками, на фиг.8-17 представлены различные варианты компоновочных схем.
Для улучшения упругодемпфирующих характеристик муфты решетки выполнены с разными диаметрами троса.
Наличие большого количества решеток (фиг.8-17) обеспечивает возможность варьирования характеристик муфты путем сокращения или увеличения количества решеток.
Простая конструкция решеток дает возможность создания типоразмерных рядов, позволяющих собрать муфты с требуемыми характеристиками (значением крутящего момента, габаритных размеров и т.д.).
Для обеспечения массы фланцы 8, 9 могут быть полностью или частично изготовлены, в том числе и из композиционных материалов.
Предлагаемое изобретение (в совокупности с признаками, приведенными в отличительной части формулы изобретения) обеспечивает достижение новых свойств (технического эффекта) заявляемого объекта:
1. Достигается высокая эффективность передачи крутящего момента в условиях излома и смещения осей ведущего 8 и ведомого 9 фланцев. При этом муфта одновременно является успокоителем крутильных, осевых, изгибных и связанных колебаний.
2. Достигается дополнительная звукоизоляция, поскольку контакт между опорными планками 1, 4 и 2, 5 с фланцами 8, 9 осуществляется также через наружные поверхности тросовых петель 7.
3. Достигается существенная компактность муфты.
4. Обеспечивается широкая возможность варьирования характеристик.
5. Обеспечивается возможность создания муфт с широким спектром типоразмерных рядов.
Анализ известных технических решений в данной области и в смежных отраслях показывает, что такая конструкция муфты с указанными особенностями, преимуществами и отличительными признаками не имеется.