Компенсационная муфта тягового привода локомотива

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к муфтам для передачи крутящего момента от тягового двигателя к колесной паре.
Известны компенсационные муфты тягового привода локомотива, совокупность признаков которых сходна с совокупностью существенных признаков предлагаемой полезной модели.
Известна упругая муфта, содержащая две фланцевые полумуфты, связанные закрепленной на них при помощи нажимных колец и болтов резинотканевой диафрагмой, выполненной в виде плоского диска (см. В.А. Лысак, В.И. Власов, А.П. Чепурных, В.П. Колесников, А.Т. Литвинов и А.Ф. Автономов. Упругая муфта. А.С. СССР №625069).
Недостатком указанной муфты является то, что окружные усилия в зонах крепления упругих элементов передаются только трением между резинотканевой диафрагмой и поверхностями фланцев и нажимных шайб, что ограничивает нагрузочную способность муфты.
Известны также муфты, содержащие два резинокордных элемента в виде плоских дисков, нажимные и проставочные кольца и болты с гайками и дистанционными втулками, прижимающие резинокордные элементы к фланцам и проставочным кольцам по внутреннему и внешнему диаметрам (см. Повышение надежности экипажной части тепловозов. / А.И. Беляев, Б.Б. Бунин, С.М. Голубятников и др.: Под ред. Л.К. Добрынина. – М.: Транспорт, 1984, С. 181, рис. 88.; Л.К. Добрынин, В.А. Лысак, В.И. Власов, Л.В. Червова, В.П. Колесников, А.Д. Балабанов, А.Т. Литвинов, А.Ф. Автономов и С.Т. Масленников. Муфта. А.С. СССР №564462).
Недостатком указанных муфт при использовании их в тяговом приводе локомотива с осевым редуктором является сложность разобщения ведущего и ведомого валов при выкатке колесной пары, т.к. вследствие высокой нагруженности болтов, прижимающих резинокордные элементы к фланцам, их затяжку необходимо производить динамометрическим ключом в стесненных условиях под локомотивом либо для выкатки колесной пары необходимо выкатывать весь колесно-моторный блок, что ведет к дополнительным технологическим операциям при монтаже.
Известна компенсационная муфта тягового привода локомотива (см. Соколов Ю.Н., Пономарев А.С., Дегтярев В.Е. Повышение надежности узлов тягового привода пассажирских электровозов ЭП1М и ЭП10. Локомотив-информ, №6, 2010, С. 4. рис. 1). Она содержит резинокордные элементы в виде плоских дисков, размещенные по обе стороны внутреннего и наружного фланцев, прижимные кольца и болты с гайками и дистанционными втулками, при этом наружный фланец муфты имеет дополнительные отверстия для разъемного соединения с другими деталями привода.
Недостатком указанной муфты является возможность выхода из строя в эксплуатации, обусловленная сложностью монтажа. Нарушения технологии затяжки приводят к проскальзыванию резинокордных элементов по фланцам при передаче крутящего момента с последующим разрушением резинокордных элементов и болтов.
Известна оболочка резинокордная для высокоэластичной муфты, выполненная в виде диска, с центральным отверстием из резины, армированной перекрещивающимися слоями нитей корда, имеющая бортовые зоны для крепления к полумуфтам, отличающаяся тем, что площади поверхностей внутренней и внешней бортовых зон выполнены равными друг другу (см. Патент на полезную модель №157519, Российская Федерация, МПК F16D 3/78. Оболочка резинокордная для высокоэластичной муфты. [Текст] / Воробьев В.И., Измеров О.В., Дорофеев О.В., Злобин С.Н.).
В качестве прототипа предлагаемой полезной модели выбрана компенсационная муфта тягового привода локомотива, содержащая резинокордные элементы в виде плоских дисков, внешний и внутренний фланцы и прижимные кольца, соединенные с фланцами посредством болтов и дистанционных втулок, причем внутренний фланец соединен с деталью привода с помощью шлицевого соединения и болта (см. Компенсационная муфта тягового привода локомотива. Патент РФ №2527254. Н.М. Луков, О.Н. Ромашкова, А.С. Космодамианский, Ю.В. Попов, Н.Н. Стрекалов, С.А. Серии, Г.С. Михальченко, В.И. Воробьев, В.Г. Новиков, О.В. Измеров, А.А. Пугачев).
Недостатком прототипа является то, что в нем зоны контакта резинокордных элементов с внешним и внутренним фланцами выполнены одинаковой ширины, а болты, соединяющие прижимные кольца с внешним и внутренним фланцами, выполнены одинакового диаметра. При приложении к муфте крутящего момента окружное усилие, передаваемое от внутреннего фланца резинокордным элементам, будет выше, чем окружное усилие, передаваемое от резинокордных элементов внешнему фланцу, поскольку зона контакта внутреннего фланца с резинокордными элементами расположена на меньшем диаметре, чем зона контакта резинокордных элементов с внешним фланцем. Поскольку окружное усилие в контакте резинокордных элементов с фланцами передается с помощью трения, то для обеспечения равной несущей способности соединения резинокордных элементов с внешним и внутренним фланцами болты на внутреннем фланце должны создавать большее усилие прижима, пропорциональное отношению диаметров расположения болтов на внешнем и внутреннем фланцах. Однако при одинаковой ширине зон контакта и одинаковом диаметре болтов увеличение количества болтов на внутреннем фланце невозможно ввиду того, что увеличение числа отверстий под болты приводит к перерезанию большего количества кордных нитей и снижению прочности резинокордных элементов в зоне контакта с внутренним фланцем. Кроме того, при равном расстоянии между болтами число болтов на внутреннем фланце получается меньше, чем на внешнем.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в повышении общей несущей способности муфты за счет повышения несущей способности по внутреннему фланцу.
Это достигается тем, что площади поверхностей внутренних и внешних бортовых зон резинокордных элементов выполнены равными друг другу, а диаметры болтов, соединяющих внешние и внутренние прижимные кольца соответственно с внешним и внутренним фланцами, обратно пропорциональны средним диаметрам бортовых зон, на которых расположены болты.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид компенсационной муфты тягового привода локомотива, на фиг. 2 - вид резинокордного элемента.
Компенсационная муфта тягового привода локомотива (фиг. 1) содержит резинокордные элементы в виде плоских дисков 1, внешний 2 и внутренний 3 фланцы и прижимные кольца 4 и 5, соединенные с фланцами 2 и 3 посредством болтов 6 и 7 и дистанционных втулок 8 и 9, причем внутренний фланец соединен с деталью привода 10 с помощью шлицевого соединения 11 и болта 12.
Площади поверхностей внутренних и внешних бортовых зон резинокордных элементов 1 выполнены равными друг другу, а диаметры болтов 6 и 7, соединяющих прижимные кольца внешние 4 и внутренние 5 соответственно с внешним фланцем 2 и внутренним фланцем 3, обратно пропорциональны средним диаметрам бортовых зон, на которых расположены болты:
внутр
внеш
внеш
внутр
где d - диаметр болта 7, соединяющего внутренние прижимные кольца 5 с внутренним фланцем 3, d - диаметр болта 6, соединяющего внешние прижимные кольца 4 с внешним фланцем 2, D - средний диаметр внешней бортовой зоны, D - средний диаметр внутренней бортовой зоны.
Предлагаемая компенсационная муфта тягового привода локомотива работает следующим образом. Передача крутящего момента осуществляется за счет трения между резинокордными элементами 1 и фланцами муфты 2 и 3, а также за счет шлицевого соединения 11, при этом внутренний фланец 3 связан в осевом направлении с деталью привода 10 с помощью болта 12.
При равном расстоянии L между болтами по окружности (фиг. 2) количество болтов на внешнем фланце
внеш
внеш
n=πD/L,
на внутреннем фланце
внутр
внутр
n=πD/L,
отсюда отношение болтов на внешнем и внутреннем фланцах
Площади поперечного сечения каждого из болтов
Отсюда отношение суммарной площади поперечного сечения болтов на внутреннем фланце к суммарному поперечному сечению болтов на внешнем фланце
Поскольку , то
,
то отношение суммарной площади поперечного сечения болтов на внутреннем фланце к суммарному поперечному сечению болтов на внешнем фланце пропорционально отношению средних диаметров внешней и внутренней бортовых зон, что, в свою очередь, позволяет обеспечить большее усилие прижима и большее окружное усилие.
бз
Поскольку площади поверхностей S внутренних и внешних бортовых зон резинокордных элементов 1 выполнены равными друг другу, то ширина внешней и внутренней бортовых зон
,
то
Таким образом, как диаметр болтов, так и ширина бортовых зон меняются приблизительно в одной и той же пропорции, что позволяет разместить на внутренней бортовой зоне болты, имеющие диаметр больший, чем болты на наружной бортовой зоне.
Технико-экономический эффект заявленной полезной модели заключается в том, что одновременное выполнение внешних и внутренних бортовых зон резинокордных элементов равной площади и выполнение диаметров болтов, соединяющих прижимные кольца внешние и внутренние соответственно с внешним фланцем и внутренним фланцем, обратно пропорциональными средним диаметрам бортовых зон, на которых расположены болты, повышает общую несущую способность муфты за счет повышения несущей способности по внутреннему фланцу.