Муфта пружна

Муфта пружна, яка містить дві півмуфти, пружні циліндричні стрижні, що з'єднують дві півмуфти, спеціальні гнізда для встановлення стрижнів, торцеві кришки для утримання стрижнів від випадання, кожне гніздо в осьовому перерізі містить не менше двох ділянок із кривизною гнізда в осьовому перерізі, що визначається по формулі Ed ri = , 2[sn ] де d - діаметр циліндричних стрижнів, Е - модуль пружності першого роду матеріалу стрижнів, U 2 (19) 1 3 дання. Гнізда по довжині мають не менш двох ділянок з різною кривизною осьового профілю. Радіус кривизни (ρi) в осьовому перерізі визначається як Ed ri = , 2sni де d - діаметр стрижня, E - модуль пружності матеріалу стрижня, σnі - допустиме напруження вигину матеріалу стрижня на межі ділянок гнізда з різною кривизною. Загальними істотними ознаками відомого пристрою й того що заявляється є: - дві півмуфти; - пружні циліндричні стрижні, що з'єднують дві півмуфти; - спеціальні гнізда для встановлення стрижнів; - торцеві кришки для втримання стрижнів від випадання; - кожне гніздо в осьовому перерізі містить не менш двох ділянок з певною кривизною; - кривизна гнізда в осьовому перерізі визначається по формулі Ed ri = , 2[sn ] де d - діаметр циліндричних стрижнів, Е - модуль пружності першого роду матеріалу стрижнів, σ - допустиме напруження вигину матеріалу стрижня. Однак відома пружна муфта має недоліки, а саме: - монтаж залишається досить складною й трудомісткою операцією, особливо при максимальних радіальних зсувах осей півмуфт; - зношування поверхонь, що контактують із пружними елементами, які мали місце в аналогу, залишається й у технічному рішенні по прототипі; - недостатній міжремонтний строк; - низька надійність пружних елементів. В основу корисної моделі поставлене завдання - збільшення терміну служби й надійності муфти пружної. Це завдання вирішується за рахунок технічного результату, що складається в підвищенні зносостійкості поверхонь гнізд контактуючих із пружними елементами й збереженні їхнього профілю. Для досягнення вищевказаного результату муфта пружна прокатного стана, що містить дві півмуфти, що з'єднують пружними циліндричними стрижнями із пружинних марок сталей, розташованими по окружності півмуфт у профільованих гніздах, що мають не менш двох ділянок із кривизною Ed ri = , 2[sn ] де d - діаметр циліндричного стрижня, Е - модуль пружності першого роду матеріалу стрижнів, 47154 4 σn - допустиме напруження вигину матеріалу, захисний кожух і торцеві кришки. Відповідно до корисної моделі, муфта пружна постачена швидкоз’ємними втулками із заевтектоідних високомарганцевистих марок сталей, типу 110Г12, внутрішня поверхня яких являє собою в осьовому перерізі гніздо із циліндричною ділянкою й двома криволінійними ділянками (l2 й l3) рівної довжини. Кривизна ділянок ρ1, ρ2, ρ3 визначається допустимими напруженнями вигину, які для сталі 60С2А вибираються рівними [σn1]=(120...200) МПа, [σn2]=(200...400) МПа, [σn3]=(400...700) МПа, а зовнішня поверхня виконана конусною з кутом нахилу α, що перебуває в межах величини кута тертя, причому діаметр малого конуса d1 становить di=(l,5...2)d, де d діаметр циліндричного стрижня, а з боку великого конуса виконаний упорний та віджимний бурти, а зазор ∆ між віджимним буртом і торцевою поверхнею півмуфт становить (0,2...0,3)d, при цьому загальна довжина циліндричних стрижнів перебуває в межах (14...15)d, вільна довжина стрижнів L=(4...6)d, а профільні ділянки гнізда l1=l2=l3=(2,5...3)d. Між ознаками, які відрізняються й технічним результатом, що досягається, існує причиннонаслідковий зв'язок. Завдяки тому, що пружна муфта включає втулки, як окремі деталі, виконані із заевтектоідної високомарганцевистої марки сталі, типу 110Г12. Відомо, що сталь, яка містить близько 12...14% Мn, характеризується найбільш високим у порівнянні з усіма іншими відомими марками сталі опором зношування. Ця сталь під дією ударного або зношуючого навантаження (тиску) піддається накльопу, і твердість її підвищується до НВ 550...600, що визначає значну тривалість терміну служби й надійність самих втулок, тому що зберігається заданий профіль внутрішньої поверхні. А завдяки тому, що втулки виконані швидкоз'ємними, а виконанні зовнішньої поверхні конусними при наявності віджимних й упорних буртів, що забезпечують демонтажний зазор ∆ для введення віджимного пристосування між віджимним буртом і торцевою поверхнею муфт, багаторазово збільшується термін служби базових деталей півмуфт, їхня надійність і довговічність, і довговічність муфти пружної в цілому. Обрані межі напруг у пружних стрижнях та їхні діаметри й довжини суміжних елементів, прив'язані до діаметра пружних стрижнів, забезпечують їхню високу довговічність і необхідну навантажувальну здатність муфт пружних, підвищуючи їхню жорсткість від мінімальних до максимальних значень. Виключення з вищевказаної сукупності відмітних ознак, хоча б одного, не забезпечує досягнення технічного результату. Заявлене технічне рішення невідомо з рівня техніки й тому воно є новим. Заявлене рішення промислово застосовне, тому що його технологічне й технічне виконання не викликає труднощів. За цим технічним рішенням виконаний технічний проект пружної муфти (МУ 1870.1155) привода трубопрокатного стана цех №4 Дніпропетровського заводу. 5 47154 Таким чином технічному рішенню, що заявляється, може представлятися правова охорона, тому що воно є новим і промислово застосовним, тобто відповідає критеріям корисної моделі. Технічне рішення пояснюється кресленнями, на яких зображені: Фіг.1 - загальний вид муфти пружної; Фіг.2 - місце А на Фіг.1, поздовжній розріз змінної втулки із фрагментом пружного циліндричного стрижня. Муфта пружна включає півмуфту 7, півмуфту 2, запобіжний кожух 3 із двох половин, пружні циліндричні стрижні 4 із пружинних марок сталей, розташованих по окружності півмуфт 1 й 2 за допомогою змінних втулок 5. Стрижні 4 утримуються від осьового зсуву за допомогою торцевих кришок 6. Складові частини запобіжного кожуха 3 з'єднані кріпильними деталями 7. Кришки 6 кріпляться на торцях муфт 1 й 2 за допомогою кріпильних деталей 8. Ущільнення 9 установлене в кожусі 3 й утримує змащення від виносу відцентровими силами. Внутрішня поверхня змінної втулки 5 має три ділянки, ділянка 10 виконана циліндричною, оскільки розрахункова величина р1 порівняно велика й на довжині l1 практично не робить впливу на розміри отвору. Ділянки 11 й 12 виконані відповідно до формули корисної моделі. Муфта пружна працює таким чином. Крутний момент (Мкр) від приводної півмуфти 2 через систему пружних циліндричних стрижнів 4 за допомогою втулок 5 передається на півмуфту 1, що приводиться. Крутним моментом півмуфта 2 провертається відносно півмуфти 1, до якої прикладене технологічне навантаження - статичний крутний момент (Мст). При цьому в обертових деталях, з'єднаних пружними зв'язками, наприклад, пружними стрижdw нями, виникає кутове прискорення e = (збільdt 6 шення кутової швидкості за час, в котрий відбувалося збільшення швидкості), а з ним і додатковий dw , крутний момент (Муп), що дорівнює добутку I × dt де I - наведений до вала машини момент інерції обертових деталей. Величина крутного моменту від технологічного навантаження й сил пружності дорівнює: dw Mкр = Mст + I dt dw – підвищує в 2,5...3 Причому величина I dt разу й більше величину (Мст). Наявність у муфті пружних елементів істотно dw знижує величину I , за рахунок збільшення чаdt су, необхідного для збільшення швидкості до технологічних параметрів. У випадку пружної муфти за рахунок зміни жорсткості від мінімальної жорсткості в первісний момент до максимальної в момент досягнення максимальної величини (Мст) істотно знижується момент сил пружності. Продемонструємо це на даних, отриманих при виконанні технічного проекту муфти пружної для привода з максимальним моментом (Мст), рівним 87 кНм. Внутрішня поверхня змінних втулок з величинами l1, l2, l3 й ρ1, ρ2, ρ3 спроектована так, що від початкового моменту навантаження до кінця ділянки l1 пружні стрижні забезпечують передачу моменту крутного від «0» до 17,5 кНм, наприкінці ділянки l2 пружні стрижні забезпечують передачу моменту крутною величиною 67,7 кНм, а наприкінці ділянки l3 - величину 190 кНм, при цьому відносні кути повороту півмуфт і жорсткості наведені в таб. 1. Таблиця 1 Ділянка навантаж. 0 L1 L2 L3 Величина моменту, кНм 0 17,5 67,7 190,0 Кут повороту, φ·10-4 рад 0 2,82 7,62 12,82 Муфта пружна з такою змінною характеристикою по жорсткості задовольняє вимогам виробництва й становить практичний інтерес. Як відомо, у приводах, що містять такі муфти, у місцях зміни жорсткості відбувається зрив коливань, тобто перехід з більших амплітуд на малі, які є більше стійкими. У нашому прикладі при збільшенні (Мст) від 0 до 87 кНм, величина моменту dw , як мінімум два рази буде сил пружності I × dt знижуватися до «0», а максимальна величина ∆M ∆φ·10-4 рад Жорсткість, кНм/рад 17,5 50,2 122,3 2,82 4,8 5,2 62056,7 104583,3 235192,3 æ dw ö моменту сил пружності çI ÷ не перевищить è dt ø величину (Мст). Таким чином, максимальний крутний момент Мкр max у приводі з муфтою пружною відповідно до корисної моделі буде дорівнювати Мкр max=(1,5..2,0)Мст Із усього вище описаного видно, що запропонована конструкція муфти пружної дозволяє забезпечити збільшення терміну служби й надійності муфти пружної та привода прокатного стана в цілому. 7 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 47154 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601