Муфта

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к упругим соединениям, в частности к муфтам, и может быть использована для передачи крутящего момента между вращающимися деталями в различных областях техники.
Известна муфта для упругого соединения, включающая две полумуфты, на фланце одной из которых расположены кулачки, а в пазах второй полумуфты - упругие элементы из резины (Поляков В.С., Барбаш И.Д., Ряховский О.А. Справочник по муфтам. - Л.: Машиностроение, 1979, рис. III. 61).
Однако при передаче крутящего момента в каждом направлении сжимающую нагрузку воспринимает только половина упругих элементов, через один, что приводит к неравномерности распределения нагрузки между упругими элементами и разрушению указанных элементов, воспринимающих нагрузку. Кроме того, при работе муфты упругие элементы нагреваются до значительных температур (до 80-100°С), превышающих рабочую температуру резины, что также увеличивает разрушаемость элементов. Все это обуславливает возможность применения описанной муфты только для передачи малых крутящих моментов.
Наиболее близкой по технической сущности является муфта, содержащая ведущие опорные элементы, выполненные в форме ковшей, ведомые опорные элементы, выполненные в форме стержней и расположенные во внутренней полости ковшей, а также упругие элементы, установленные между каждой боковой внутренней поверхностью ковша и стержня (SU988198, опубл. 07.01.83). Упругие элементы выполнены в виде нескольких витков троса, проходящих через отверстия вспомогательных элементов, жестко связанных ведущими и ведомыми опорными элементами. При этом витки троса соосны и параллельны между собой, а две точки крепления каждого витка троса с помощью опорных элементов жестко связаны с ведущими и ведомыми опорными элементами и расположены на оси перпендикулярной оси привода ведущей и ведомой частей.
Конструктивное исполнение и расположение ведущих и ведомых опорных элементов обуславливает сложность конструкции, а также приводит к их смещению друг относительно друга (и ведущей и ведомой частей) и, следовательно, невозможности передавать крутящие моменты, в том числе большие крутящие моменты. Кроме того, расположение упругого элемента между каждой боковой поверхностью ковша и стержня также усложняет конструкцию муфты, что предопределяет особые требования в облуживании и уходе. При этом выполнение упругого элемента в виде витков троса приводит к тому, что они контактируют с поверхностями опорных элементов точечно, а это также повышает риск смещения ведущих и ведомых опорных элементов друг относительно друга, приводит к их деформации, а в некоторых случаях - к разрушению и снижению демпфирования динамических нагрузок и, следовательно, невозможности выполнения муфтой своей функции (передачи крутящего момента) при длительных и/или больших нагрузках, а также при больших скоростях вращения соединяемых деталей.
Технической проблемой является создание простой надежной муфты, способной передавать большие крутящие моменты.
Техническим результатом является повышение амортизации ударных нагрузок и вибрации.
Технический результат достигается тем, что в муфте, содержащей ведущие и ведомые опорные элементы и установленные между ними упругие элементы, согласно полезной модели, ведущие и ведомые опорные элементы выполнены квазитавровой формы и размещены таким образом, что их стойки расположены в одной плоскости, а упругие элементы выполнены трубчатой формы.
В частных вариантах исполнения устройства каждый упругий элемент выполнен трубчатой формы цельным и/или составным из пластинчатых пружин.
Конструктивные особенности выполнения и расположения опорных элементов (квазитавровая форма и размещение стоек в одной плоскости) обеспечивают упрощение конструкции устройства и позволяют расположить элементы наиболее компактным образом, т.е. по кругу и стойками в одной плоскости, что позволяет при последующем соединении опорных элементов с соответствующими деталями (ведущими и ведомыми) равномерно распределить нагрузку между ними и исключить их смещение друг относительно друга. Выполнение упругих элементов трубчатой формы приводит к повышению площади контакта с поверхностями опорных элементов и исключению смещения опорных элементов друг относительно друга. В результате равномерное распределение нагрузки между опорными элементами, исключение их смещения друг относительно друга и повышение площади контакта с поверхностями опорных элементов в совокупности приводит к повышению амортизации ударных нагрузок и вибрации при передаче крутящего момента между вращающимися деталями.
Выполнение упругих элементов трубчатой формы цельными или составными из пластинчатых пружин дополнительно усиливает достижение технического результата.
Заявленная полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид муфты, на фиг. 2 - опорный элемент (аксонометрическая проекция), на фиг. 3 - опорный элемент (вид сверху), на фиг. 4 - опорный элемент с упругим элементом (вид сверху), на фиг. 5 - опорный элемент с упругим элементом, выполненным трубчатой цельной формы (вид сбоку), на фиг. 6 - опорный элемент с упругим элементом трубчатой формы, выполненный составным из пластинчатых пружин (вид сбоку).
Муфта содержит ведущие 1 и ведомые 2 опорные элементы, расположенные через один, и расположенные между ними упругие элементы 3. Количество опорных элементов 1, 2 соответствует четному числу.
Ведущие и ведомые опорные элементы 1, 2 выполнены квазитавровой формы, т.е. имеющие форму двутавра со стойкой G в виде сектора кольца и расположенными под углом друг к другу полками A и B как показано на фиг. 2-4. На стойке G каждого опорного элемента выполнены отверстия D, E, F для крепежных элементов (на фиг. не показаны), с помощью которых ведущие опорные элементы 1 крепятся в ведущей вращающейся детали (например, ведущему валу), а ведомые опорные элементы 2 - к ведомой вращающейся детали. На полках A и B выполнены отверстия C для крепежных элементов 4, с помощью которых к полкам крепятся упругие элементы 3.
Опорные элементы 1, 2 являются взаимозаменяемыми, поскольку выполнены одинаковой формы, что значительно упрощает конструкцию устройства, его эксплуатацию и обслуживание.
Упругие элементы 3 выполнены трубчатой формы и в частных вариантах реализации могут быть выполнены цельными (в форме цилиндров как на фиг. 5) или составными из пакета пластинчатых пружин, образующих цилиндр, как изображено на фиг. 6, и каждый из них крепится с одной стороны к ведущему опорному элементу 1, а с другой - к ведомому опорному элементу 2. Упругие элементы 3 выполнены из материала с малоизменяющимися со временем упругими свойствами, например, из металла, в частности из стали, или из композиционных материалов.
В качестве крепежных элементов 4 (и крепежных элементов для соединения опорных элементов 1, 2 с ведущим и ведомыми деталями) могут быть использованы хомуты, винты с гайками и планками, болты с хомутами, шпильки с планками или болты с планками. В одной муфте могут быть использованы различные типы крепежных элементов 4, например, как представлено на фиг. 1.
Устройство работает следующим образом.
При приложении крутящего момента к устройству появляются силы, действующие в поперечной плоскости упругих элементов 3 и стремящиеся раздвинуть или сблизить полки А и В ведущего опорного элемента 1 и ведомого опорного элемента 2, жестко связанных с ведущей и ведомой частями соответственно. Возникающие при этом относительные смещения ведущей и ведомой частей устраняются за счет деформации упругих элементов 3, работающих на сжатие, растяжение и сдвиг. При этом в варианте реализации устройства с упругими элементами 3 в виде пакета пластинчатых пружин (фиг. 6) демпфирование ударных нагрузок происходит в том числе и за счет сил трения между пластинами в пакете (помимо упругой деформации элементов 3 в целом).
Таким образом достигается повышение амортизации ударных нагрузок и вибрации и обеспечивается получение простой надежной муфты, способной передавать большие крутящие моменты (более 220000 Н*м).