Муфта

Полезная модель относится к упругим неопорным связям судового пропульсивного комплекса, а именно к упругим соединительным муфтам, соединяющим вал отбора мощности амортизированного главного дизеля с судовым валопроводом.
Известна муфта для упругого соединения фирмы «Пуль» (Франция) [1] - 123 (рис. III. 61). Муфта состоит из кулачков, между которыми расположены резиновые упругие элементы в форме шаров или цилиндров.
Известна также муфта [2], которая состоит из двух барабанов с внешними и внутренними ребрами (прототип). Эти ребра образуют полости. В полости вставлены одинаковые упругие цилиндрические резиновые элементы.
Существенными недостатками известных муфт [1, 2] являются незначительный крутящий момент, большие габариты и масса. Поскольку крепления ребер с упругими элементами отсутствуют, то во время работы муфты при крутильных колебаниях в деформации участвует только половина упругих элементов.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является обеспечение значительного крутящего момента при изгибных и продольных колебаниях, а также минимальных массогабаритов.
Указанный технический результат достигается тем, что:
1. Упругие элементы и средство, действующее на них, выполнены цельными;
2. Упругие элементы выполнены по меньшей мере из четырех цилиндров;
3. Средство, действующее на упругие элементы, выполнено в виде перемычек, расположенных между упругими элементами по окружности;
4. Перемычки выполнены с продольными отверстиями для поочередного крепления с одной стороны к ведущему, а с другой стороны - к ведомому фланцам;
5. Муфта имеет цельную револьверную - барабанную форму.
Указанные особенности обеспечивают одновременную деформацию всех цилиндрических упругих элементов, так как они выполнены цельными с перемычками. При передаче крутящего момента от ведущего фланца к ведомому с возникновением крутильных колебаний поочередно половина упругих элементов работает на сжатие, а другая половина работает на растяжение.
Цельные цилиндрические формы упругих элементов муфты обеспечивают эффективность ее работы при изломах и смещениях ведущего и ведомого фланцев, вызванных неточностью монтажа.
На фиг. 1 изображен общий вид цельной револьверной - блочной муфты без ведущих и ведомых частей, а на фиг. 2 - схема типового варианта пропульсивного комплекса.
Муфта содержит цилиндрические упругие элементы 1, средство действующее на упругие элементы 1, выполненное в виде перемычек 2, расположенных между упругими элементами по кругу, продольные отверстия А и В для поочередного крепления с одной стороны к ведущему (например, отверстиями А), а с другой стороны - к ведомому (отверстиями В) фланцам 3 и 4 (фиг. 2).
Для повышения прочности муфты выемки - галтели между цилиндрическими упругими элементами 1 и перемычками 2 выполнены с достаточно плавными радиальными переходами.
Муфта 1 (фиг. 2) работает следующим образом.
j
В
В
В
0
0
θ
С
С
k, k+1
Основные переменные силы и моменты, действующие в элементах СДЭУ (фиг. 2): ±P, ± - силы инерции соответственно поступательно движущихся масс и вертикальная составляющая сил инерции вращающихся масс, вызывающие вертикальные перемещения и вибрации, а также деформацию колен коленчатого вала в плоскости XOY;  - горизонтальная составляющая сил инерции ВМ, вызывающая поперечные смещения и вибрацию ДВС в горизонтальной плоскости XOY; ±Q - горизонтальная сила, действующая вдоль оси валопровода и вызывающая его продольные колебания; Р - сила упора гребного винта, вызывающая продольные колебания валопровода за счет наличия переменной добавки ±ΔР;  - поперечная вертикальная и поперечная горизонтальная силы, образующиеся за счет наличия эксцентриситета е между теоретическим местом приложения упора гребного винта Р (строго по оси валопровода) и истинным  вызывающие поперечные, горизонтальные и вертикальные колебания в системе валопровода в плоскости YOZ соответственно; P=Psinkt - суммарная вынуждающая сила, вызывающая вертикальную вибрацию на лапах крепления ДВС к фундаменту с частотой k; F=Fsinkt - суммарная вынуждающая сила, передаваемая на фундамент (корпус судна) через систему виброизоляции ДВС;  - движущий момент двигателя, вызывающий крутильные колебания валопровода за счет наличия переменной составляющей ±ΔМ; М - момент сопротивления гребного винта, вызывающий крутильные колебания валопровода за счет наличия составляющей ±ΔМ, обусловленной работой винта в косом потоке набегающей воды, влиянием корпуса, рулевого комплекса и искажением геометрии винта; ±F - упругие моменты, действующие на участках валопровода.
При работе СДЭУ все силы и моменты действуют взаимосвязанно и одновременно.
Вследствие вибраций и деформаций валов, а также фундамента под нагрузкой достижение строгой соосности валов связано со значительной трудоемкостью и не всегда оправдано, а в отдельных случаях и трудно осуществимо.
Крепление муфты 1 (фиг. 2) с одной стороны 3 к двигателю 5, а с другой 4 к валопроводу обеспечивает плавную передачу крутящего момента в условиях излома и смещения осей. Это достигается за счет пространственной упругой деформации упругих элементов 1 (фиг. 1). А при приложении крутящего момента к муфте появляются силы, действующие в поперечной плоскости упругих цилиндрических элементов 1 и стремящиеся раздвинуть или сблизить их. Устранение относительного смещения при этом происходит как за счет упругой деформации, так и за счет внутреннего трения материала цилиндрических упругих элементов.
На фиг. 2: 6 - упругая связь двигателя 5 с фундаментом; 7 - гребной винт; 8, 9 - упорный и опорный подшипники.
Таким образом, происходит передача крутящего момента при изгибных и продольных колебаниях.
Источники информации
1. Поляков B.C., Барбаш И.Д., Ряховский О.А. Справочник по муфтам. - Л.: Машиностроение, 1979. - 344 с.
2. Marine Propulsion I August/September I 2004. Centa solves noise and vibration problem (New coupling solutions from Renold). www.mpropulsion.com. [(стр. 94), прототип]. Копии рисунка и статьи прилагаются.