Пружна муфта

Винахід відноситься до галузі машинобудування. Відома пружна муфта, яка складається з кільцевих пружної та жорсткої пластин, закріплених по зовнішньому та внутрішньому контурам муфти, містить маточину кільцевої пружної пластини, яка вільно переміщується в осевому напрямку або повертається, призначена для компенсації розцентрування осей валів агрегатів, що з'єднуються [1]: Попов А.П. Исследование нагрузочной способности зубчатых и упруги х муфт в условия х перекоса осей агрегатов: Авто-реф. дис.... канд. техн. наук. - М.: ГОСНИИМаш АН СССР, 1971. - 24с. Недоліками вказаної пружної муфти є недостатня осева та куто ва компенсаційні здатності, а також великі знакозмінні напруження в кільцевій пружній пластині. Найбільш близьким за технічною сутністю до рішення, що пропонується, є прийнята за прототип пружна муфта, що складається з двох елементів у вигляді кільцевих пружних пластин, жорстко закріплених по зовнішньому та внутрішньому контурам муфти, з маточинами, які вільно переміщуються в осевому напрямку або повертаються відносно одна одної на деякий кут [2]: Попов А.П. К расчету упруги х дисковых муфт, работающих в условиях перекоса осей соединяемых судовых агрегатов // С удостроение и морские сооружения: Сб. науч. тр. Харьков: ХГУ, 1974. - Вып. 23. - С.67-76. Недоліком відомої пружної муфти є осеві коливання маточин резонансного характеру, які, в свою чергу, призводять до коливань пружних пластин, що супроводжується виникненням в них неприпустимих знакозмінних напружень та до руйнувань. Задача винаходу - виключення в муфті коливань резонансного характеру, зниження гаму та підвищення її працездатності за рахунок виключення знакозмінних напружень. Для розв'язання задачі в пружній муфті, що складається з двох елементів у вигляді кільцевих пружних пластин, жорстко закріплених по зовнішньому та внутрішньому контурам муфти, з маточинами, які вільно переміщуються в осевому напрямку або повертаються відносно одна одної на деякий кут, кожен з елементів виконаний у вигляді двох кільцевих пружних платин різної товщини, до того ж більш товсті кільцеві пластини розташовані з зовнішнього, а більш тонкі - з внутрішнього боку муфти, і вони розділені відносно один одного щільно притиснутими до них прокладками з термостійкої та щільної резини товщиною h=1,2-1,5мм, при цьому пластини й прокладки жорстко закріплені по зовнішньому контуру болтовим з'єднанням, а на внутрішньому контурі більш товсті пластини переходять в маточини, а більш тонкі пластини закріплені відносно товстих пластин розпірним резиновим кільцем, змонтованим у виїмці розрізної тонкостінної циліндричної втулки, розташованої в кільцевих пазах маточин, крім того товщини h 1=3-3,5мм та h2=1,4-1,6мм відповідно більш товстих та менш товсти х пластин зв'язані між собою співвідношенням h 1/h2=2,2-2,4. Зіставлювальний аналіз з прототипом показує, що пружна муфта, яка заявляється, відрізняється тим, що кожен з елементів виконаний у вигляді дво х кільцевих пружних платин різної товщини, до того ж більш товсті кільцеві пластини розташовані з зовнішнього, а більш тонкі - з внутрішнього боку муфти, і вони розділені відносно один одного щільно притиснутими до них прокладками з термостійкої та щільної резини товщиною h=1,2-1,5мм, при цьому пластини й прокладки жорстко закріплені по зовнішньому контуру болтовим з'єднанням, а на внутрішньому контурі більш товсті пластини переходять в маточини, а більш тонкі пластини закріплені відносно товсти х пластин розпірним резиновим кільцем, змонтованим у виїмці розрізної тонкостінної циліндричної втулки, розташованої в кільцевих пазах маточин, крім того товщини h 1 товстих та товщини h2 тонких пластин зв'язані між собою певним співвідношенням. Порівняння технічного рішення, що заявляється, не лише з прототипом, але і з іншими технічними рішеннями в даній області техніки, не виявило в них ознак, які б відрізняли технічне рішення, що заявляється, від прототипу, а це дозволяє зробити висновок про відповідність критерію "винахідницький рівень". На Фіг.1 зображений загальний вигляд пружної муфти, а на Фіг.2 - розрізна тонкостінна циліндрична втулка. Пружна муфта складається з товстих 1, 2 та тонких 3, 4 кільцевих пружних пластин, розділених відносно одна одної резиновими прокладками 5 та 6, виготовленими із спеціальної термостійкої та щільної резини. Кільцеві пластини 1 та 3 складають одне ціле з фланцями 7 та 8, пластини 3 та 4 - з фланцями 9 та 10. Між фланцями 9 та 10 пластин 3 та 4 розташоване регулювальне кільце 11. Фланці 7, 8, 9, 10 та регулювальне кільце 11 жорстко закріплені болтами 12. Кільцеві пружні пластини 1 та 2 на внутрішньому контурі муфти переходять в маточини 13 та 14, в яких містяться кільцеві пази 15 та 16, призначені для розташування в тих розрізної тонкостінної циліндричної втулки 17, у виїмці якої розташоване резинове кільце 18 трапецеїдального перерізу. Кільце 18, як і прокладки 5 та 6, виготовлені зі спеціальної термостійкої та щільної резини. Похилі бічні поверхні кільця 18 щільно прилягають до виступів кільцевих пружних платин 3 та 4, які забезпечують, в свою чергу, беззазорне прилягання пластин 3 та 4 до резинових прокладок 5 та 6, у зв'язку з чим прокладки 5 та 6 прилягають до пластин 1 та 2. Таким чином, за допомогою регулювального кільця 6, товщина якого в кожному конкретному випадку підбирається, розпірного резинового кільця 18 та болтів 12 забезпечується щільне, з невеликим натягом, притиснення резинових прокладок 5 та 6 до кільцевих пружних пластин 1, 2 та 3, 4. Кільцеві пази 15 та 16 мають бічні зазори D=2-2,5мм для забезпечення осевих переміщень маточин 13 та 14 та можливості само встановлення циліндричної втулки 17 з розміщеним на ній резиновим кільцем 18 відносно тонких кільцевих пружних пластин 3 та 4, крім того, між втулкою 17 та кільцевими пазами 15 та 16 є радіальний зазор 19, що дорівнює с=1-1,2мм, який забезпечує монтування в пазах 15 та 16 по діаметру d0 з дуже мали натягом, який дозволяє втулці 17 переміщуватися в осевому напрямку, до того ж цей натяг легко знімається під дією відцентрових сил. Тонкостінна циліндрична втулка 17 (Фіг.2) має розріз 20, який забезпечує втулці можливість вільного деформування під дією відцентрових сил. Резинові прокладки в межах площ кілець, обмежених діаметрами D та d, просочених спеціальним розчином клейкої рідини, перемішаної з металевими частинками. Внаслідок цього вказані прокладки 5 та 6 на ділянках їх кріплення стають жорсткими й не видавлюються під час затягування з'єднань болтами 12. На Фіг.1 перерізи прокладок 5 та 6, просочених вказаним розчином, показані закресленими. Пружна муфта працює наступним чином. При роботі двигуна передача крутячого моменту здійснюється через вихідний вал двигуна, жорстко з'єднаний з маточиною 15 за допомогою болтового або шліцевого з'єднання, у зв'язку з чим маточина набуває кутової швидкості w. Від маточини 15 силовий потік через кільцеву пружну пластину 1 передається на фланець 7, потім через болтове з'єднання 12 на кільцеву пружну пластину 2 та маточину 14, з'єднану з валом привідного механізму, надавши тому кутову швидкість w. При експлуатації муфти маточини 13 та 14, які складають одне ціле з кільцевими пружними пластинами 1 та 2, будуть переміщуватися назустріч один одному, деформуючи при цьому пластини 1, 2, 3 та 4. Крім того, внаслідок наявності розцентрування осей, яке обумовлене експлуатаційними, конструктивними та технологічними факторами, маточини 13 та 14 будуть повертатися відносно одна одної на деякий кут, деформуючи при цьому також пластини 1, 2, 3 та 4. При цьому кільцеві пружні пластини 3 та 4 будуть сприймати менші за величиною осеві переміщення та кути перекосу порівняно з пластинами 1 та 2, так як частина вказаних деформацій по відношенню до пластин 3 та 4 буде компенсуватися резиновими прокладками 5, 6 та розпірним резиновим кільцем 18. При виконанні практичних розрахунків вважаємо, що вказані вище деформації будуть однаковими для пластин 1, 2, 3 та 4, що йде в запас міцності пружної муфти, тоді осева та вигинна жорсткості муфти з урахуванням впливу пластин 3 та 4 вростуть порівняно з прототипом в 1+1/(h1+h2)3=1,072-1,094, тобто не більше ніж на 10%. При роботі прототипу, тобто пружної муфти без резинових прокладок 5, 6 та розпірного резинового кільця 18, їй властиві високочастотні коливання резонансного характеру кільцевих пружний пластин. Ці коливання викликані коливаннями маточин, які супроводжуються виникненням в пластинах неприпустимо високих знакозмінних напружень, у зв'язку з чим вони руйнуються і муфта виходить з ладу. В кільцевих пружних пластинах 3 та 4 також виникають осеві коливання, амплітуда та період коливань яких суттєво відрізняються і не співпадають з такими пластин 1 та 2. Внаслідок неспівпадання вказаних частот пластини 3 та 4 виступають в якості антівібрувачів, які дозволяють загасити коливання резонансного характеру та знизити величини знакозмінних напружень в пластинах 1 та 2. Наявність в конструкції муфти резинових прокладок 5, 6 та розпірного резинового кільця 18 призводить до додаткового демпфування осевих коливань пружних кільцевих пластин й до повного виключення в них знакозмінних осевих напружень. Крім того, розпірне кільце 18 під дією власних відцентрових сил та відцентрових сил циліндричної втулки 17 в період обертання муфти збільшує притискання пластин 3 та 4 до пластин 1 та 2 через прокладки 5 та 6, демпфуючи при цьому будь-які можливі осеві коливання та знижуючи гам працюючої конструкції. Економічний ефект від впровадження технічного рішення слід очікувати за рахунок підвищення терміну експлуатації та е фективності роботи. Суспільна користь винаходу, що заявляється, полягає в зниженні вібрації, гаму та гарантії безпеки обслуговуючому персоналу (промсанітарія).