Зубчаста муфта (варіанти)

УКРАЇНА (19) UA (11) 97227 (13) C2 (51) МПК F16D 3/18 (2006.01) F16D 3/19 (2006.01) ДЕРЖАВНА СЛУЖБА ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ УКРАЇНИ ОПИС ДО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД (54) ЗУБЧАСТА МУФТА (ВАРІАНТИ) (13) також неможливість компенсації зносу зубців по товщині. Задачею даної заявки на винахід є створення зубчастої муфти, яка розширює можливості пружної деформації її зубців. Це досягається тим, що в запропонованій зубчастій муфті зубці втулок виконані пружними, а вздовж осі симетрії профілю зубців, зі сторони їх головок, на всій довжині зубців, чи з їх торцевих поверхонь, виконані у радіальному напрямку прорізі, глибина яких може бути більшою висоти зубців. Радіальні прорізі можуть бути виконані вздовж осі симетрії профілю міжзубцевих западин, на всій довжині, чи з їх торцевих поверхонь, або в сукупності з прорізями на головках зубців, в т.ч. у різних комбінаціях, наприклад, в шаховому порядку. В прорізі на головках можуть бути введені самогальмівні клини, що компенсують знос зубців по товщині, при цьому бічні сторони зубців після вве 97227 Винахід належить до області деталей машин, зокрема - до зубчастих муфт, що не вимикаються та допускають можливість відносного переміщення з'єднуваних деталей під час роботи, та можуть бути використані в приводах машин. Відома зубчаста муфта, що складається з двох втулок із зовнішніми зубцями та надітих на них обойм зі внутрішніми зубцями з кутом профілю 20° та коефіцієнтом висоти головки h*=0,8, які використовують для сполучення валів з взаємним зміщенням осей [див. книгу: Решетов Д.Н. Детали машин. - М.: Машиностроение, 1989. - с. 420…421]. Недоліками даної зубчастої муфти є: низька здатність пом'якшувати додаткові динамічні навантаження (удари) під час пуску та гальмування, нерівномірність розподілу навантаження поміж зубцями через перекоси осей з'єднуваних деталей, а (11) внутрішніми зубцями, яка відрізняється тим, що зубці втулки виконані пружними, а вздовж осі симетрії профілю міжзубцевих западин, на всій довжині, чи з їх торцевих поверхонь, виконані у радіальному напрямку прорізі. 3. Зубчаста муфта, що складається з двох втулок із зовнішніми зубцями та надітих на них обойм зі внутрішніми зубцями, яка відрізняється тим, що зубці втулки виконані пружними, а вздовж осі симетрії профілю зубців і профілю міжзубцевих западин, зі сторони вершин зубців і дна западин, на всій їх довжині, чи з їх торцевих поверхонь, виконані у радіальному напрямку прорізі. 4. Зубчаста муфта за п. 3, яка відрізняється тим, що прорізі на головках і западинах виконані у різних комбінаціях, наприклад, в шаховому порядку. 5. Зубчаста муфта за п. 1, яка відрізняється тим, що в прорізі на головках введені самогальмівні клини, що компенсують знос зубців по товщині. 6. Зубчаста муфта за п. 3, яка відрізняється тим, що в прорізі на головках введені самогальмівні клини, що компенсують знос зубців по товщині. UA (21) a200703584 (22) 02.04.2007 (24) 25.01.2012 (46) 25.01.2012, Бюл.№ 2, 2012 р. (72) НАСТАСЕНКО ВАЛЕНТИН ОЛЕКСІЙОВИЧ, ПРОЦЕНКО ВЛАДИСЛАВ ОЛЕКСАНДРОВИЧ (73) ХЕРСОНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ (56) SU 1762014 A1; 15.09.1992 SU 1618911 A1; 07.01.1991 US 4413980 A; 08.11.1983 DE 4326334 A1; 09.02.1995 GB 242171 A; 05.11.1925 GB 1176435 A; 01.01.1970 (57) 1. Зубчаста муфта, що складається з двох втулок із зовнішніми зубцями та надітих на них обойм зі внутрішніми зубцями, яка відрізняється тим, що зубці втулки виконані пружними, а вздовж осі симетрії профілю зубців, зі сторони їх вершин, на всій довжині зубців, чи з їх торцевих поверхонь, виконані у радіальному напрямку прорізі. 2. Зубчаста муфта, що складається з двох втулок із зовнішніми зубцями та надітих на них обойм зі C2 2 (19) 1 3 дення в прорізі клинів можуть бути перешліфовані до утворення початкової форми і товщини зубців, а виступаючі по зовнішньому діаметру ділянки клинів можуть бути зішліфовані до початкової величини зовнішнього діаметра втулок: На відміну від прототипу, в запропонованій зубчастій муфті зубці втулок виконані пружними, а вздовж осі симетрії профілю зубців, зі сторони їх головок, на всій довжині зубців, чи з їх торцевих поверхонь, виконані у радіальному напрямку прорізі, глибина яких може бути більшою висоти зубців. Радіальні прорізі можуть бути виконані вздовж осі симетрії профілю міжзубцевих западин, на всій довжині, чи з їх торцевих поверхонь, або в сукупності з прорізями на головках зубців, в т.ч. у різних комбінаціях, наприклад, в шаховому порядку. В прорізі на головках можуть бути введені самогальмівні клини, що компенсують знос зубців по товщині, при цьому бічні сторони зубців після введення в прорізі клинів можуть бути перешліфовані до утворення початкової форми і товщини зубців, а виступаючі по зовнішньому діаметру ділянки клинів можуть бути зішліфовані до початкової величини зовнішнього діаметра втулок. Конструкції запропонованих зубчастих муфт показані на кресленнях. На фіг. 1 показана втулка із зовнішніми зубцями 1, що має пружні зубці 2 з ніжками 3 і головками 4, вершини яких належать зовнішній поверхні колеса, а вздовж осі симетрії профілю зубців, зі сторони їх вершин, на всій довжині зубців, чи тільки з їх торцевих поверхонь, виконані у радіальному напрямку прорізі 5, глибина яких може бути більшою висоти зубців. При введенні в зачеплення зубців з прорізями по вершинах виникає можливість пом'якшення додаткових динамічних навантажень (ударів) під час пуску та гальмування, збільшення рівномірності розподілу навантаження по довжині зубців, зменшення чутливості до перекосу осей. На фіг. 2 показана втулка із зовнішніми зубцями 1, що має пружні зубці 2 з ніжками 3 і головками 4, у яких по западинах, вздовж осі симетрії їх профілю на всій довжині западин, чи з їх торцевих поверхонь, виконані у радіальному напрямку прорізі 6. При введенні в зачеплення зубців з прорізями по западинах виникає можливість пом'якшення додаткових динамічних навантажень (ударів) під час пуску та гальмування, збільшення рівномірності розподілу навантаження по довжині зубців, зменшення чутливості до перекосу осей. На фіг. 3 показана втулка із зовнішніми зубцями 1, що має пружні зубці 2 з ніжками 3 і головками 4, вершини яких належать зовнішній поверхні колеса, а вздовж осі симетрії профілю зубців, зі сторони їх вершин і западин, на всій довжині зубців, чи з їх торцевих поверхонь, виконані у радіальному напрямку прорізі 5 і 6. Виконання зубців з прорізями на головці та на западинах розширює можливості їх пружної деформації. Для зменшення дії гармонічних коливань прорізі можуть бути виконані у різних комбінаціях, наприклад, в шаховому порядку (фіг. 4). 97227 4 На фіг. 5 показана втулка із зовнішніми зубцями 1, що має пружні зубці 2 з ніжками 3 і головками 4, вершини яких належать зовнішній поверхні колеса, а вздовж осі симетрії профілю зубців, зі сторони їх вершин, на всій довжині зубців, чи з їх торцевих поверхонь, виконані у радіальному напрямку прорізі 5, в які введені самогальмівні клини 7, що забезпечують компенсацію зносу зубців по товщині чи зменшення зазору в зубчастому зачепленні. При цьому бічні сторони зубців, після введення в прорізі клинів, можуть бути перешліфовані до утворення початкової форми і товщини зубців, а виступаючі по зовнішньому діаметру ділянки клинів можуть бути зішліфовані до початкової величини зовнішнього діаметра втулки. Введення клинів в зубці компенсує їх знос по товщині і збільшує ресурс роботи муфт. На фіг. 6 показана втулка із зовнішніми зубцями 1, що має пружні зубці 2 з ніжками 3 і головками 4, вершини яких належать зовнішній поверхні колеса, а вздовж осі симетрії профілю зубців, зі сторони їх вершин і западин, на всій довжині зубців, чи з їх торцевих поверхонь, виконані у радіальному напрямку прорізі 5 і 6, при цьому в прорізі 5 введені самогальмівні клини 7, що забезпечують компенсацію зносу зубців по товщині чи зменшення зазору в зубчастому зачепленні, а бічні сторони зубців, після введення клинів, можуть бути перешліфовані до утворення початкової форми і товщини зубців, а виступаючі по зовнішньому діаметру ділянки клинів можуть бути зішліфовані до початкової величини зовнішнього діаметра втулки. При виконанні прорізей по впадинах зубців і введенні клинів в прорізі на головці зубців, забезпечується компенсація зносу зубців і залишається можливість пом'якшення додаткових динамічних навантажень (ударів) під час пуску та гальмування, збільшення рівномірності розподілу навантажень по довжині зубців, зменшення чутливості до перекосу осей, а також компенсація зносу зубців по товщині. Виконання пружних зубців з поздовжніми прорізями на їх головках та у западинах у радіальному напрямку, а також введення в них самогальмівних клинів, що забезпечують компенсацію зносу зубців по товщині чи зменшення зазору в зубчастому зачепленні, характеризують запропоновані зубчасті муфти як технічні рішення, що є новими і не випливають автоматично з відомих технічних рішень, їх виконання можливе в реальних промислових умовах при незначній зміні базових технологічних процесів - додатковому виконанні прорізей, виготовленні та вводі клинів. При цьому забезпечується позитивний ефект - збільшення ресурсу зубчастих муфт, що витікає з можливості пом'якшення додаткових динамічних навантажень (ударів) під час пуску та гальмування, збільшення рівномірності розподілу навантаження по довжині зубців, зменшення чутливості до перекосу осей, а також із можливості компенсації зносу зубців по товщині. Конкретне виконання пропонованого технічного рішення наведене на прикладі зубчатої муфти шпинделя прокатного стана, яка має втулки із зовнішніми 30 зубцями і модулем 8 мм. При цьому 5 прорізі шириною 0,5…1,0 мм забезпечують пружність, достатню для роботи з номінальним навантаженням в 70…80 % від навантаження передачі з цільними зубцями, а можливість згину зубців на 0,5…1,0 мм компенсує додаткові навантаження в 2…3 рази більші, ніж у цільних зубцях. Економічний ефект запропонованого технічного рішення полягає в зменшенні випадків поломок зубців, а також в збільшенні ресурсу зубчастих муфт, і визначається різницею витрат на придбання нової зубчастої муфти і витрат на виконання прорізів, виготовлення клинів і введення їх у прорізі і, якщо буде потреба, перешліфовки бічних сторін зубців і зовнішньої поверхні втулок до початкових параметрів. Наприклад, для зубчатої муфти шпинделя прокатного стана вартістю до 200 у. о., виконання Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 97227 6 прорізей коштує 50 у. о., при цьому збереження від поломок однієї муфти в 4 рази перекриває додаткові витрати. З урахуванням того, що заміна муфт потребує зупинки прокатного стана, то відсутність простоїв збільшує ефект на 5…10 тис. у.о. При загальній потребі подібних муфт для країни близько 1 тис. у рік, сумарний ефект складе: Э=((200-50)+(5…10 тис.))1 тис.=5…10 млн. у. о. Сукупність наведених даних свідчить про доцільності широкого застосування запропонованих зубчатих муфт. У теперішній час виконується підготовка до впровадження даних муфт в механізмах прокатних станів Криворізького металургійного комбінату. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601