Пружний кільцевий елемент сполучних муфт обертових валів

1. Пружний кільцевий елемент сполучних муфт обертових валів з отворами і вирізами у вигляді увігн утої дуги на зовнішніх діаметрах, який відрізняє ться тим, що співвідношення зовнішнього діаметра пружного елемента і діаметрів розміщення центрів отворів у пружному елементі відповідає виразу: dn/dr=1,15-1,35, де dn - зовнішній діаметр пружного елемента; dr - діаметр розміщення центрів отворів в пружному елементі, при цьому співвідношення діаметра розміщення нижніх точок вирізів у вигляді увігн утої дуги і діаметра розміщення центрів отворів у пружному елементі відповідає виразу: dz/dr=1,0-1,2, де dz - діаметр розміщення нижніх точок вирізів у вигляді увігн утої дуги, при dz=dn-2δ, де δ - глибина вирізу у ви гляді увігн утої дуги зовнішнього діаметра пружного елемента. 2. Пружний елемент за п. 1, який відрізняється тим, що кожен виріз виконано у вигляді дуги, яка в точках, розміщених симетрично середній лінії між U 2 (19) 1 3 25525 забезпеченням переходу на смуговий елемент сполучної муфти без зміни її характеристик, а також створенням передумов для зниження маси муфти, за рахунок вирізів у вигляді увігн утої дуги на зовнішньому діаметрі елементу [Патент UA №49964. Муфта. F16D3/78, F16C33/04, опубліковано: 15.10.2002р. Бюл. №10, 2002г.]. Проте конструкція прототипу не забезпечує рівномірного розподілу в пружному елементі через необхідність створення умов для переходу на смуговий елемент, відповідно до яких передбачалося дотримання симетрії пружного елементу відрізка, що сполучає два суміжні отвори, і рівності радіусу вирізів у вигляді увігн ути х дуг вн утрішньому радіусу пр ужного елементу. Така форма пружного елементу не завжди оптимальна з точки зору величини і характеру розподілу , що виникають в ньому при роботі муфти, наслідком чого є неоптимальна (підвищена) жорсткість і маса муфти, а також погіршення її компенсуючих властивостей. В основу корисної моделі поставлено задачу створення конструкції такого пружного елементу, який дозволив би підвищити компенсуючі властивості, знизити жорсткість і зменшити масогабаритні параметри муфти, при збереженні її здатності сприймати навантаження за рахунок оптимізації форми пружного елементу, що забезпечує найбільш рівномірний розподіл від зовнішніх сил у пружному елементі і підвищити надійність роботи муфти, що сполучається. Поставлена задача вирішується тим, що в пружному кільцевому елементі сполучних муфт обертових валів з отворами і вирізами у вигляді увігн утої дуги на зовнішніх діаметрах, згідно з корисною моделлю, співвідношення зовнішнього діаметру пружного елементу і діаметрів розміщення центрів отворів в пружному елементі відповідає виразу: dn / dr = 1,15 - 1,35, де dn - зовнішній діаметр пружного елементу; dr - діаметр розміщення центрів отворів в пружному елементі, при цьому співвідношення діаметра розміщення нижніх точок вирізів у вигляді увігн утої дуги і діаметра розміщення центрів отворів у пружному елементі відповідає виразу: dz / dr = 1,0 - 1,2, де dz - діаметр розміщення нижніх точок вирізів у вигляді увігнутої дуги , при dz = dn - 2d, де d - глибина вирізу у вигляді увігн утої дуги зовнішнього діаметру пружного елементу. Кожен виріз може бути виконано у вигляді дуги, яка в точках, розміщених симетрично середньої лінії між двома сусідніми отворами, торкається двох умовних кіл, які, у свою чергу, торкаються зовнішнього діаметру пружного елементу, причому центри цих умовних кіл співпадають з центрами сусідніх отворів у пружному елементі. Лінії вирізів у вигляді увігнутої дуги можуть плавно переходити у дуги кіл, що торкаються зовнішнього діаметру. 4 У вирізах, які чергуються, на ділянках, працюючих на стискування, можуть бути виконані додаткові співісні вирізи у вигляді увігн утої дуги із співвідношенням діаметру розміщення нижніх точок додаткового вирізу у вигляді увігн утої дуги і діаметру розміщення центрів отворів у пружному елементі, відповідним виразу: d1 / dr = 0,8 - 1,0 де dr - діаметр розміщення центрів отворів в пружному елементі; d1 - діаметр розміщення нижніх точок додаткового вирізу у вигляді увігн утої дуги, при цьому співвідношення радіусу додаткового вирізу у вигляді увігнутої дуги і радіусу базового вирізу у вигляді увігн утої дуги відповідає виразу: r / rpaz = 0,5 - 0,7, де r - радіус додаткового вирізу у вигляді увігнутої дуги; rpaz - радіус базового вирізу у вигляді увігнутої дуги. Новими ознаками, що відрізняють дане технічне рішення від прототипу і аналогів, є запропоновані конфігурації пружних елементів і співвідношення геометричних розмірів вирізів у вигляді увігн утих дуг і відповідних параметрів кільцевого пружного елементу: - співвідношення зовнішнього діаметру пружного елементу і діаметрів розміщення центрів отворів у пр ужному елементі відповідає виразу: dn / dr = 1,15 - 1,35, де dn - зовнішній діаметр пружного елементу; dr - діаметр розміщення центрів отворів в пружному елементі; - відношення діаметру розміщення нижніх точок вирізів у вигляді увігн утої дуги до діаметру розміщення центрів отворів в пружному елементі відповідає виразу: dz / dr = 1,0 - 1,2, де dz - діаметр розміщення нижніх точок вирізів у вигляді увігнутої дуги ; при dz = dn - 2d, де d - глибина вирізу у вигляді увігнутої дуги зовнішнього діаметру пружного елементу; обидва співвідношення одержані з оптимізаційних розрахунків, в яких обидва параметри (зовнішній діаметр пружного елементу і глибина вирізу) розглядалися одночасно, і невиконання вказаних співвідношень приведе до зниження міцнісних і компенсуючих властивостей муфти, підвищенню її жорсткості і маси; - кожен виріз може бути виконаний у вигляді дуги, яка в точках, розміщених симетрично середньої лінії між двома сусідніми отворами, торкається двох умовних кіл, які, в свою чергу, торкаються зовнішнього діаметру пружного елементу, причому центри цих умовних кіл співпадають з центрами сусідніх отворів в пружному елементі; крім того, лінії вирізів у вигляді увігн утої дуги можуть плавно переходити в дуги кіл, що торкаються зовнішнього діаметру; така конфігурація забезпечує рішення 5 25525 поставленої задачі за рахунок алгоритму геометричної побудови, при якій досягається відповідність геометричних параметрів пружного елементу наведеним вище співвідношенням, причому, плавний перехід ліній вирізів у вигляді увігнутої дуги в дуги кіл, що торкаються зовнішнього діаметру, особливо доцільний для високооборотних муфт, оскільки дозволяє зменшити вентиляційні втрати потужності в муфті, за рахунок чого підвищити її ККД і довговічність; - у вирізах, що чергуються, на тих ділянках пружного елементу, які працюють на стискування, можуть бути виконані додаткові співісні вирізи у вигляді увігнутої дуги, які, зокрема, також доцільні у високооборотних муфта х (при частоті обертання n³10000об/хв.), де вони дозволяють підсилити ефект, що одержується за допомогою наведених вище співвідношень для базових вирізів, тобто, ще більшою мірою зменшити масу муфти, підвищи ти її компенсуючі властивості і знизити жорсткість; - співвідношення діаметру розміщення нижніх точок додаткового вирізу у вигляді увігн утої дуги і діаметру розміщення центрів отворів у пружному елементі, відповідає виразу: d1 / dr = 0,8 - 10, , де dr - діаметр розміщення центрів отворів в пружному елементі; d1 - діаметр розміщення нижніх точок додаткового вирізу у вигляді увігн утої дуги; співвідношення радіусу додаткового вирізу у вигляді увігнутої дуги і радіусу базового вирізу у вигляді увігн утої дуги відповідає виразу: r / rpaz = 0,5 - 0,7, де r - радіус додаткового вирізу у вигляді увігнутої дуги; rpaz - радіус базового вирізу у вигляді увігнутої дуги. Так, як і для базових вирізів, обидва співвідношення з оптимізаційних розрахунків, в яких обидва параметри (радіус і глибина додаткового вирізу) розглядалися одночасно. Невиконання зазначених співвідношень призведе, до зниження міцнісних характеристик муфти і виникнення загрози її передчасного виходу з ладу, а також завадить отриманню бажаного ефекту - підвищення компенсуючих властивостей муфти і зниження її жорсткості. Таким чином, розкриті ознаки, що відрізняють заявлене технічне рішення від аналогів і прототипу, є новими і відповідними критерію винахідницького рівня, зважаючи на неочевидність середньої кваліфікації. При цьому вони необхідні і достатні для досягнення позитивного ефекту, тобто для вирішення поставленої технічної задачі. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями: на Фіг.1 зображено поздовжній розріз прикладу конкретного виконання муфти з двома пакетами пружних кільцевих елементів, відповідних до винаходу, що заявляється; на Фіг.2 - пружний кільцевий елемент, виконаний відповідно до корисної моделі; 6 на Фіг.3 - приклад виконання пружного кільцевого елементу на Фіг.2. відповідно до п.2 формули корисної моделі; на Фіг.4 - приклад виконання пружного кільцевого елементу на Фіг.3 відповідно до п.3 формули корисної моделі; на Фіг.5 - приклад виконання пружного кільцевого елементу відповідно до п.4 формули корисної моделі. Муфта (Фіг.1) складається з двох напівмуфт 1, закріплених нерухомо на кінцях валів, що сполучаються, двох пакетів пружних кільцевих елементів 2, прикріплених до напівмуфт 1, і проміжної втулки 3, фланці якої прикріплені до пакетів пружних кільцевих елементів 2. Муфта забезпечена проміжним кільцем 4. На зовнішньому діаметрі кільцевого елементу (Фіг.2) виконані увігн уті дуги. Співвідношення зовнішнього діаметру dn пружного елементу і діаметрів dr розміщення центрів отворів у пружному елементі дорівнює 1,2, а співвідношення діаметру dz розміщення нижніх точок вирізів у вигляді увігнутої дуги до діаметру dr розміщення центрів отворів в пружному елементі дорівнює 1,03. Кожен виріз (Фіг.3) при дотриманні вказаних вище співвідношень параметрів може бути виконаний у вигляді дуги, яка в точках, розміщених симетрично середньої лінії між двома сусідніми отворами, торкається двох умовних кіл, які, у свою чергу, торкаються зовнішнього діаметру пружного елементу, причому центри цих умовних кіл співпадають з центрами сусідніх отворів в пружному елементі. Крім того, при тих же параметрах (Фіг.4) лінії вирізів у вигляді увігн утої дуги можуть плавно переходити в дуги кіл, що торкаються зовнішнього діаметру. Крім того, у вирізах пружного елементу, що чергуються (Фіг.5), при дотриманні вказаних вище умов, на ділянках пружного елементу, які працюють на стискування, можуть бути виконані додаткові співісні вирізи у вигляді увігнутої дуги із співвідношенням діаметру d1 розміщення нижніх точок додаткового вирізу у вигляді увігнутої дуги і діаметру dr розміщення центрів отворів в пружному елементі, що дорівнює 0,95, при цьому, співвідношення радіусу r додаткового вирізу у вигляді увігн утої дуги і радіусу rpaz базового вирізу у вигляді увігнутої дуги може дорівнювати 0,5. Муфта з пружними кільцевими елементами, що заявляються, працює таким чином. При обертанні одного з валів крутний момент передається на напівмуфту 1, закріплену на його кінці, і далі на проміжне кільце 4, прикріплене до фланця цієї напівмуфти , потім на пакет пружних елементів 2 і на проміжну втулку 3, прикріплену до цього пакету. За допомогою болтового кріплення крутний момент передається через другий пакет пружних елементів 2 на друге проміжне кільце 4, другу напівмуфту 1 і далі - на привідний вал, надаючи йому обертання з подоланням робочого моменту опору. 7 Комп’ютерна в ерстка А. Рябко 25525 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601