Пружний кільцевий елемент сполучних муфт обертових валів

1. Пружний кільцевий елемент сполучних муфт обертових валів, який має отвори і вирізи, кожний з яких являє собою увігнуту дугу на зовнішньому діаметрі, який відрізняється тим, що співвідношення зовнішнього діаметра пружного елемента і діаметра розміщення центрів отворів у пружному елементі відповідає виразу: dn / dr = 1,15-1,35, 2 (19) 1 3 85751 пакетів до напівмуфт, елементи кріплення і проміжну втулк у, прикріплену до пакетів пружних кільцевих елементів [ГОСТ 26 455-85. Справочник по муфтам. Под ред. В.С.Полякова. -Л.: Машиностроение, 1979, с.33], Недоліком такої конструкції є підвищена жорсткість пружних елементів, обмежені компенсуючі властивості і завищені масогабаритні параметри муфт, в яких вони використовуються, обумовлені тим, що не всі ділянки пружних елементів рівною мірою навантажені в процесі роботи. Найближчим до винаходу, що заявляється, є пружний кільцевий елемент, конструкція якого відрізняється від згаданої вище, зокрема, забезпеченням переходу на смуго вий 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 винаходу 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 винаходом, 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. 4 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. 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: dl/dr=0,8-1,0, де dr - діаметр розміщення центрів отворів в пружному елементі; dl - діаметр розміщення нижніх точок додаткового вирізу у ви гляді 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 ви гляді увігнутої дуги; rpaz - радіус базового вирізу у ви гляді уві гнутої 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 пружному 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 увігн утої 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 компенсуючи 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 5 85751 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 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: dl/dr=0,8-1,0, де dr - діаметр розміщення центрів отворів в пружному елементі; dl - діаметр розміщення нижніх точок додаткового вирізу у ви гляді увігн утої дуги; - співвідношення радіусу додаткового вирізу у вигляді увігн утої дуги і радіусу базового вирізу у вигляді увігн утої дуги відповідає виразу: r/rpaz=0,5-0,7, де r - радіус додаткового вирізу у ви гляді увігнутої дуги, rpaz - радіус базового вирізу у ви гляді уві гнутої 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 винаходу пояснюється кресленнями: на Фіг.1 зображено поздовжній розріз прикладу конкретного виконання муфти з двома пакетами 6 пружних кільцевих елементів, відповідних до винаходу, що заявляється; на Фіг.2 - пружний кільцевий елемент, виконаний відповідно до винаходу; на Фіг.3 - приклад виконання пружного кільцевого елементу на Фіг.2. відповідно до п. 2 формули винаходу; на Фіг.4 - приклад виконання пружного кільцевого елементу на Фіг.3 відповідно до п. 3 формули винаходу; на Фіг.5 - приклад виконання пружного кільцевого елементу відповідно до п. 4 формули винаходу. 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 dl розміщення нижніх точок додаткового вирізу у вигляді увігн утої 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 увігн утої 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 приводимий вал, надаючи йому обертання з подоланням робочого моменту опору. 7 85751 8 9 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 85751 Підписне 10 Тираж 28 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