МУФТА
COUPLING

Изобретение относится к области машиностроения для передачи вращения от выходного вала привода валу рабочего органа.
В машиностроении для передачи вращения от выходного вала привода валу рабочего органа используются разного рода устройства и приспособления. Например, шкивы с ременной передачей, звездочки с цепной передачей, шестерни, муфты.
Муфта, как правило, предназначена для непосредственной передачи вращающегося момента от вала привода к валу рабочего органа. Поэтому по сравнению с другими перечисленными устройствами и приспособлениями они не только просты, но и позволяют передавать большие скорости вращения с меньшими потерями. При этом их валы устанавливаются соосно, а привод крепится стационарно на отдельном основании таким образом, чтобы обеспечить соосность. В общем виде, такая передача производится по схеме основание - привод - муфта - вал рабочего органа
Известна муфта подсоединения электродвигателя к валу рабочего органа, представляющая собой втулку определенной длины с расчетным наружным и внутренним диаметрами с установочными элементами, включающими винт, кольцо и две шпонки. Основные размеры этих муфт нормализированы и являются расчетными. См. «Краткий справочник машиностроителя» под редакцией С.А.Чернавского. - М.: Машиностроение, 1966, стр.323. Эти муфты имеют простую конструкцию, но они неудобны в монтаже и демонтаже. Это связано со значительным осевым перемещением валов или муфты вдоль вала и нарушением неподвижных соединений муфты с валом. Эти муфты рассчитаны на ограниченную, расчетную определенную скорость и не в состоянии использоваться для установки электрического привода на свободном конце консоли рабочего органа, т.е. за выступающий из корпуса выходящий вал привода.
Известна муфта подсоединения электродвигателя к валу рабочего органа, представляющая собой втулку, разделенную на две половины, плоскостью, проходящей по ее длине, образуя две полумуфты с установочными элементами. Втулка имеет расчетные размеры, которые нормализированы и являются расчетными. См. авторов О.А.Ряховский и С.С.Иванов « Справочник по муфтам». - Л.: Политехника, 1991, стр.5, рис.1.16. Эти муфты удобны в монтаже и демонтаже, но необходима ее балансировка, и применяются они для малых скоростей. Рассмотренные муфты рассчитаны на ограниченную, расчетную определенную скорость и не в состоянии использоваться для установки электрического привода за выступающий из корпуса выходящий вал привода.
Известна муфта подсоединения электропривода к валу рабочего органа, представляющая собой две полумуфты, одна из которых с шпоночным пазом, два фиксирующих разъемных кольца, состоящих из полуколец и съемный фланец с установочными элементами. Снаружи муфта закрыта полукожухами. Втулка имеет расчетные размеры, которые нормализированы и являются расчетными. См. описание к авторскому свидетельству SU №539176 от 08.05.75. Опубл. Бюл. №46 от 17.12.76. Эти муфты не требуют балансировки и рассчитаны на ограниченную, расчетную определенную скорость и не могут быть использованы для установки электрического привода за выступающий из корпуса выходящий вал привода.
Известна, принятая за прототип, муфта подсоединения электродвигателя к валу рабочего органа, представляющая собой втулку, разделенную на две половины, плоскостью, проходящей по ее длине, образуя две полумуфты с установочными элементами. Каждая полумуфта, по внутреннему диаметру имеет три проточки, делящие длину втулки на четыре равные части и между этими проточками нарезана резьба по внутреннему диаметру. Средняя проточка делит полумуфты пополам на левую и правую части. Левая и правая части полумуфты разделены остальными двумя проточками на две равные половины, на которых нарезана разнонаправленная резьба одна правая, а другая левая. Если от торца до первой проточки нарезана правая резьба, то от первой до второй проточки выполнена левая резьба. Аналогичная резьба имеется на другой половине полумуфт. Таким образом, в нашем случае с торцов до первой проточки нарезана правая резьба, а далее между вторыми левая и поэтому необязательно делать среднюю проточку. См. описание к патенту RU №2281422 от 22.03.2002. Опубл. Бюл. №22 от 10.08.2006. Представленная муфта сложна в изготовлении. На конце вала привода и на конце вала рабочего органа надо сначала изготовить левые резьбы, а затем правые с проточкой между ними. Кроме того, резьбы при их изготовлении имеют допуск, как для наружной, так и для внутренней резьбы, и при совмещении их во время окончательной установки оси муфты и осей стыковочных валов могут не совпадать. А значит, применение таких муфт при больших моментах может иметь ограниченную скорость и ее нельзя использовать при больших скоростях без балансировки и для установки электрического привода за выступающий из корпуса выходящий вал привода, без каких-либо опор.
Задачей изобретения является упрощение конструкции с возможностью передачи больших моментов без снижения скорости и без балансировки, и использование ее в качестве установочного элемента для установки электрического привода за выступающий из корпуса выходящий вал привода.
Технический результат изобретения заключается в простоте достижения соосности при совмещении вала рабочего органа и выходного вала привода, а так же снижении себестоимости изготовления и эксплуатации.
Это достигается тем, что муфта представляет собой втулку с установочными элементами и проточкой, щелевым разрезом в плоскости, проходящей через ось симметрии, при это втулка имеет снаружи ступенчатый цилиндр со сквозным ступенчатым отверстием, при этом проточка выполнена между отверстиями, а щелевые разрезы выполнены во взаимно перпендикулярных плоскостях от торцев до компенсирующих отверстий, оси которых расположены в этих взаимно перпендикулярных плоскостях, и отстоят от торца на расстоянии 2D и менее, соответствующего отверстия, а отверстия под установочные элементы имеют двусторонние установочные площадки, где D - диаметр одного из двух ступенчатых отверстий в мм.
На фиг.1 - общий вид муфты
На фиг.2 - сечение по А-А
На фиг.3 - сечение по Б-Б
Муфта 7 представляет собой втулку в виде ступенчатого цилиндра со сквозным ступенчатым отверстием, с одной стороны которого выполнено отверстие 1 для выходного вала привода, а с другой - отверстие 2 для вала рабочего органа. Эти отверстия разделены проточкой 3 диаметром, превышающим наибольший диаметр отверстия. Вдоль оси цилиндра с двух сторон имеются сквозные щелевые прорези 4 и 5, сделанные от торцев до компенсационных отверстий 6 и 7 соответственно. Эти отверстия компенсируют концентраторы напряжений, создаваемые прорезями. Щелевые прорези 4 и 5 с отверстиями 6 и 7 находятся во взаимно перпендикулярных плоскостях, проходящих через одну общую ось отверстий 1 и 2 и симметричны относительно ее. Наружная поверхность цилиндра является ступенчатой, и наибольший ее диаметр соответствует наибольшему диаметру ступенчатого отверстия 2. Наружная поверхность цилиндра меньшего диаметра соответствует меньшему диаметру ступенчатого отверстия 1. Переход от наибольшего диаметра к меньшему диаметру наружных поверхностей выполнен по радиусу R. Оси компенсационных отверстий 6 и 7 пересекают осевые линии прорезей 4 и 5 и размещены во взаимно перпендикулярных плоскостях, и отстоят от торца на расстоянии 2D, и менее, но не более 10% от 2D соответствующего отверстия, где D - диаметр одного из двух ступенчатых отверстий, либо отверстия 1, либо отверстия 2. Если расстояние 2D уменьшить более чем на 10%, то не будет достигнута необходимая сила сцепления муфты с валом. В случае наличия у вала шпоночного паза, на внутреннем диаметре этого вала делается ответный шпоночный паз 8 (См. фиг.3).
С двух сторон по краям муфты имеются отверстия 9 для элементов крепления муфты на выходном валу привода или валу рабочего органа. Эти отверстия 9 имеют на конце установочные площадки 10 и 11 за счет врезок 12 и 13 на поверхности цилиндрических частей муфты. Отверстия 9 расположены перпендикулярно плоскости щелевых прорезей 4 и 5, а установочные площадки 10 и 11 расположены параллельно щелевым прорезям 4 и 5. Для удобства монтажа и облегчения муфты с двух сторон симметрично на поверхности наибольшего диаметра цилиндрической поверхности муфты сделаны лыски 14.
Конкретная муфта вытачивалась из прутка стали марки Ст.45. Желательно ступенчатый цилиндр с отверстиями под вал рабочего органа и выходной вал привода делать за одну установку. Ступенчатый цилиндр имеет длину 275.0 мм и наружный диаметр ⌀138.0 мм с внутренним отверстием 2 диаметром ⌀70.0 мм на длину 150.0 мм для вала рабочего органа. С другой стороны делается проточка по наружному диаметру ⌀138.0 мм до получения наружного диаметра ⌀122.0 мм на длине 118.0 мм с радиусом перехода на наружный диаметр ⌀136.0 мм, равным 7.0 мм. Внутри полученного диаметра просверливается отверстие 1 диаметром ⌀55.0 мм для выходного вала привода и между внутренними отверстиями делается проточка 3 диаметром ⌀75.0 мм. шириной 5.0 мм. Затем просверливают цилиндр насквозь, делая компенсационные отверстия 6 и 7 диаметром ⌀20.0 мм во взаимно перпендикулярных плоскостях, и между торцами и компенсационными отверстиями делают щелевые прорези 4 и 5. Оси компенсационных отверстий 6 и 7 совпадают с осевой линией прорези 4 и 5, и размещены в этих взаимно перпендикулярных плоскостях, и отстоят от торца отверстия 1, на расстояние 100.0 мм, а от торца отверстия 2 на расстояние 140.0 мм. Затем с каждой стороны у торца в пределах прорезей просверливают по четыре отверстия 9 диаметром ⌀17.0 мм с формированием посадочного места 10 для установки элементов крепления. Затем делают лыски 14, фрезеруя боковые стороны под размер 122.0 мм. Получилась муфта подсоединения выходного вала привода к валу рабочего органа в виде втулки с расчетными размерами ее длины и толщины, обеспечивающими надежность ее работы.
Установка выходного вала привода к валу рабочего органа при помощи муфты реализуется следующим образом. На выступающий конец вала рабочего органа, установленного неподвижно, насаживается муфта отверстием 2 до упора, образованного проточкой 3 с отверстием 1 под выходной вал привода. В четыре отверстия 9, разделенные сквозной щелевой прорезью 5, устанавливаются болты с опорой головки на установочную площадку 11. Конец болта выступает за пределы установочной площадки 11, расположенной с другой стороны сквозного отверстия, на которой устанавливают контршайбу и навинчивают гайку. При этом, если головки двух болтов установлены сверху слева, то снизу головки двух других болтов устанавливают справа. Затем равномерно и с определенным усилием заворачивают гайки, уменьшая зазор щелевой прорези 5, как сверху, так и снизу. Затем в отверстие 1 устанавливают конец выходного вала привода, продвигая его до упора в торец вала рабочего органа. Если привод с выходным валом имеет достаточно большой вес, то эта операция производится при помощи специального приспособления, которым выставляется ось вращения выходного вала привода на одной прямой с осью вала рабочего органа и осью отверстия 1, и затем выходной вал привода задвигается в это отверстие 1. Потом в четыре отверстия 9, разделенные сквозной щелевой прорезью 4, устанавливаются болты с опорой головки на установочную площадку 10, и производят затяжку соединения аналогично предыдущей. Убирают специальное приспособление, освобождая тем самым корпус привода от опоры. При этом привод удерживается за выходной вал муфтой в подвешенном состоянии, без какого-либо дополнительного крепления привода.
Таким образом, изобретение упрощает конструкцию соединения двух валов с возможностью передачи больших моментов без снижения скорости и без балансировки, и дает возможность использовать ее в качестве установочного элемента за выступающий из корпуса выходящий вал привода.