ЗУБЧАТАЯ МУФТА

Полезная модель относится к области машиностроения и предназначена для использования в приводах для обеспечения тяги электропоездов на железных дорогах и в электропоездах метрополитенов. Такие зубчатые муфты применяются для соединения соосных горизонтальных валов и передачи крутящего момента при угловых, радиальных и осевых смешениях валов.
Известна зубчатая муфта, состоящая из корпусов и ступиц, расположенных внутри корпусов муфты, причем каждая ступица имеет наружный зубчатый венец, а корпус муфты имеет внутренний зубчатый венец, который вместе с зубчатым венцом ступицы образует зубчатое зацепление, зубья которого имеют возможность перемещения друг относительно друга; на корпусах с одной стороны выполнены фланцы, соединенные между собой по плоскости разъема болтами, а с другой стороны установлены опорные крышки в форме кольцевого диска, защищающие зубчатые зацепления (RU, патент №2172437, F16D 3/18, 1997 г.).
Между корпусом муфты и внутренней опорной кольцевой крышкой находится сильфон из нержавеющей стали для фиксации осевого положения.
Недостаток сильфонов заключается в их ограниченной угловой упругости и демпфировании, в результате чего происходят вынужденные колебания при быстром изменении пространственного положения (от гироскопического эффекта), корпус муфты с запозданием занимает оптимальное положение. В итоге - неравномерное вращение и больший износ.
Металлический сильфон требует тщательное уплотнение и, чаще всего, изготавливается двухслойным из нержавеющей стали. Такой узел обладает высокой трудоемкостью и низкой ремонтопригодностью.
Технический результат, на достижение которого направлена настоящая полезная модель, заключается в повышение надежности и долговечности муфты за счет снижения при вращении муфты неравномерности хода и износа зубчатого зацепления, а также за счет исключения обмена сред (вытекание смазки из муфты и попадание влаги и пыли снаружи).
Указанный технический результат достигается тем, что в зубчатой муфте, состоящей из двух, идентично выполненных и зеркально расположенных частей, каждая из которых включает корпус и ступицу, расположенные соосно, причем ступица расположена внутри корпуса и имеет наружный зубчатый венец, а корпус снабжен внутренним зубчатым венцом, который вместе с зубчатым венцом ступицы образует зубчатое зацепление, зубья которого имеют возможность перемещения друг относительно друга, причем на корпусах со стороны их соединения друг с другом выполнены фланцы, соединяемые между собой болтами, а с другой стороны на корпусах установлены защитные крышки, согласно полезной модели, в полости между корпусом муфты и ступицей, соосно им, расположен кольцевой упругий тороидальный уплотнительный элемент, один конец которого имеет форму цилиндра и закреплен на ступице, а другой конец имеет форму кольцевого фланца и закреплен между опорной защитной крышкой и корпусом.
Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что опорная защитная крышка выполнена в форме кольцевого диска, закрепленного в корпусе муфты посредством стопорного кольца, после предварительного сжатия уплотнительного кольца и упругого тороидального уплотнительного элемента.
Зубчатая муфта содержит два корпуса и две ступицы, расположенные внутри корпусов. Муфта является сборным симметричным узлом, на корпусах с одной стороны выполнены фланцы, соединенные между собой болтами.
Уплотнительные тороидальные элементы уплотняют зубчатые зацепления, подпружиненно регулируют оптимальное (среднее) положение стянутых вместе корпусов двух частей муфты и гасят вынужденные колебания за счет физических свойств полимера, из которого эти элементы изготовлены. Относительное перемещение между корпусом муфты и ступицей, которая закрепляется на валу, приводит к относительному перемещению между внутренним и наружным зубчатыми венцами зубчатого зацепления, и передача крутящего момента происходит без разрыва при любом смещенном положении корпуса и ступицы муфты.
В результате того, что зубчатая муфта выполнена двойной (из двух, идентично выполненных и зеркально расположенных частей), исключается неравномерность хода при вращении муфты, характерная для одинарных муфт.
Опорные крышки закреплены в корпусе муфты посредством стопорных колец и установлены после предварительного сжатия уплотнительных колец и упругих элементов.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых изображены:
Фиг. 1 - зубчатая муфта - общий вид в разрезе.
Фиг. 2 - полумуфта - разрез с позициями.
Фиг. 3 - смещения валов муфты
Зубчатая муфта является сборным симметричным узлом, состоящим из двух, идентично выполненных и зеркально расположенных частей, каждая из которых включает корпус 1 и ступицу 2, расположенные соосно, причем ступица 2 расположена внутри корпуса 1 и имеет наружный зубчатый венец 3, а корпус снабжен внутренним зубчатым венцом 4, который вместе с зубчатым венцом 3 ступицы 2 образует зубчатое зацепление, зубья которого имеют возможность перемещения друг относительно друга. На корпусах 1 со стороны их соединения друг с другом выполнены фланцы 5, соединяемые между собой болтами 6, а с другой стороны на корпусах 1 установлены опорные защитные крышки 7. В полости между корпусом 1 и ступицей 2, соосно им, расположен кольцевой упругий тороидальный уплотнительный элемент 8, один конец 9 которого имеет форму цилиндра и закреплен на ступице 2 посредством винтов 10 прижимными фланцами 11. Другой конец тороидального уплотнительного элемента 8 имеет форму кольцевого фланца и зажат между опорной защитной крышкой 7 и корпусом 1. Под кольцевым фланцем упругого элемента 8 в торцевых канавках 12 корпуса 1 установлены уплотнительные кольца 13. Опорные защитные крышки 7 выполнены в форме кольцевого диска, закрепленного в корпусах 1 муфты посредством стопорных колец 14.
Для более надежного удержания смазки и создания уплотнения ступица 2 снабжена кольцевыми канавками 15 на поверхности контакта с упругим элементом 8. На торцевой поверхности фланцев 5 корпусов 1 выполнены канавки 16 и установлены уплотнительные кольца 17, которые уплотняют внутреннюю полость муфты после стягивания фланцев 5 болтами 6. Для удобства обслуживания в корпуса муфты установлены съемные внутренние крышки 18 с уплотнительными кольцами 19. В состоянии поставки муфта разделена на две части (полумуфты) и комплект крепежа и, чтобы при транспортировке ступица 2 не повредила упругий элемент 8 и внутреннюю крышку 18, в кольцевые канавки 20 корпусов 1 установлены разрезные опорные кольца 21. Для снижения износа и облегчения относительного перемещения зубчатых венцов 3 и 4 в корпуса 1 муфты заливается, а при техническом обслуживании меняется, смазка. Это можно сделать, снимая внутреннюю крышку 18 или на муфте, установленной на валах привода (на чертеже не изображены) - отворачивая пробки 22 с шайбами 23.
Установку упругого тороидального уплотнительного элемента 8 осуществляют следующим образом. На цилиндрический участок 9 уплотнительного элемента 8 ближе к тороидальному участку свободно устанавливают прижимной фланец 11. Цилиндрический участок 9 упругого элемента 8 надевают на участок ступицы 2 с кольцевыми канавками 15. В ступицу 2 устанавливают винты 10, поочередно вворачивая, притягивают фланец к ступице 2. Ступицу 2 с упругим элементом 8 заводят по зубчатым венцам в корпус, в торцевую канавку 12 корпуса 1 укладывают уплотнительное кольцо 13, прижимают опорной крышкой 7 и предварительно укладывают стопорное кольцо 14. Часть муфты (полумуфту) в сборе устанавливают фланцем на стол пневматического, гидравлического или винтового пресса, ходом пресса вниз нажимают на опорную крышку 7, щипцами заводят стопорное кольцо 14 в паз корпуса 1. Ходом пресса вверх освобождают сжатые уплотнительное кольцо и упругий элемент 8, которые надежно фиксируют стопорное кольцо 14.
Главными преимуществами предлагаемой зубчатой муфты являются следующие:
- упругие элементы при соосном расположении между корпусом и ступицей имеют возможность упруго деформироваться и обеспечивать при осевом и угловом относительном перемещении ступиц перевод корпуса муфты в оптимальное (среднее) положение относительно ступиц.
- упругие тороидальные элементы состоят из полимерного материала, имеющего высокие упругие и демпфирующие свойства.
- геометрия упругого элемента выполнена таким образом, что один конец упругого элемента имеет форму цилиндра, другой - форму кольцевого диска, а средняя часть имеет тороидальную форму (1/4 часть поверхности тора).
- опорные крышки закреплены в корпусе муфты посредством стопорных колец и установлены после предварительного сжатия уплотнительных колец и упругого элемента.
Собрать и разобрать уплотнение можно только специальным инструментом - щипцами и с помощью пресса, в процессе работы нарушение свойств уплотнения невозможны. Тороидальная форма уплотнения в сочетании с опорной крышкой позволяют получить пружинящий элемент с прогрессивной характеристикой упругости, что позволяет незамедлительно переводить корпус муфты в оптимальное положение при быстрых и значительных отклонениях валов, что особенно важно в скоростном транспорте.
Использование предложенной зубчатой муфты открывает возможность герметизировать полость между ступицами и корпусом муфты, как снаружи вовнутрь, так и в обратном направлении, благодаря чему невозможен выход смазочного материала из полостей наружу, а также вход абразивных и влажных сред внутрь зубчатого зацепления, что позволяет длительно защищать от износа зубчатые венцы корпусов и ступиц, потому что зубчатая муфта остается смазанной в течение всего срока службы.
Благодаря упругому элементу, имеющему как уплотняющие, так и пружинящие свойства, а также закрепленному, соответственно, на корпусе муфты и на одной из ступиц, и являющемуся подвижной закрытой стенкой по всему периметру зубчатого зацепления, получается простое конструктивное решение, благодаря чему могут экономиться расходы на материал и время на сборку и обслуживание. Таким образом, предложенное техническое решение может быть эффективно использовано в приводах железнодорожного подвижного состава.