Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Муфта для жесткого соединения двух соосных валов, содержащая две фланцевые полумуфты соединенные стяжными резьбовыми элементами с возможностью взаимного поворота при ослаблении затяжки этих элементов, отличающаяся тем, что она снабжена механизмом взаимного поворота полумуфт в виде одной или нескольких клиновых пар, каждая из которых составлена из стержня с коническим хвостовиком, установленного с возможностью осевого перемещения в отверстии фланца одной из полумуфт, параллельном оси последних, и конического углубления во фланце другой полумуфты, выполненного с тем же углом конусности, что и конический хвостовик, причем конический хвостовик и коническое углубление каждой клиновой пары расположены на одном радиусе от оси полумуфт с окружным смещением относительно друг друга.

2. Муфта по п.1, отличающаяся тем, что стержень и отверстие для него во фланце полумуфты выполнены резьбовыми.

3. Муфта для жесткого соединения двух соосных валов, содержащая две фланцевые полумуфты, соединенные стяжными резьбовыми элементами с возможностью взаимного поворота при ослаблении затяжки этих элементов, отличающаяся тем, что она снабжена механизмом взаимного поворота полумуфт в виде одной или несколько клиновых пар, каждая из которых составлена из стержня со скосом на торце, установленного с возможностью осевого перемещения в отверстии фланца одной из полумуфт, параллельном оси последних, и углубления во фланце другой полумуфты, выполненного со скосом, параллельным скосу на торце стержня и поперечным окружному направлению, причем стержень и углубление каждой клиновой пары расположены на одном радиусе от оси полумуфт с окружным смещением относительно друг друга.

4. Муфта по п.1 для жесткого соединения двух соосных валов, содержащая две фланцевые полумуфты, соединенные стяжными резьбовыми элементами с возможностью взаимного поворота при ослаблении затяжки этих элементов, отличающаяся тем, что она снабжена механизмом взаимного поворота полумуфт в виде одной или нескольких клиновых пар, каждая из которых составлена из пары стержней со скосами на торцах, установленных с возможностью осевого перемещения, по меньшей мере, одного стержня в отверстиях фланцев полумуфт, параллельных оси последних, причем скосы на торцах стержней параллельны друг другу, а стержни каждой клиновой пары расположены на одном радиусе от оси полумуфт с окружным смещением относительно друг друга.

5. Муфта по пп.3 или 4, отличающаяся тем, что стержень снабжен приводным элементом, установленным в отверстии для стержня во фланце полумуфты, связанным со стержнем резьбовым соединением и зафиксированным от осевого перемещения в отверстии фланца.

6. Муфта по пп.1 - 5, отличающаяся тем, что клиновые пары выполнены с разными величинами угла конусности.

Текст

Группа изобретений относится к муфтам для жесткого соединения двух соосных валов, допускающим регулирование взаимного окружного положения полумуфт, и может быть использована для регулирования углового положения валов в машинах и механизмах, а также для полной выборки люфтов и создания окружного натяга между валами в замкнутых силовых контурах передач, в частности, в стендах для испытания или обкатки редукторов. Как известно, зазоры в зубчатых, шлицевых и других соединениях обусловливают окружные люфты между валами механизмов. Для нормального функционирования механизма с такими соединениями, выполненного, например, по замкнутой силовой схеме, необходимо при настройке выбирать окружные люфты, а также обеспечивать определенный натяг между смежными валами силового контура путем принудительного взаимного их поворота. Одним из средств для выборки люфтов в передачах являются муфты, конструкция которых обеспечивает возможность взаимного поворота полумуфт и фиксацию их взаимного положения, достигнутого в результате поворота. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому техническому решению является муфта для жесткого соединения двух соосных валов (А.с. СССР №647474, кл. F16D1/02, 1979), выбранная в качестве прототипа. Указанная муфта содержит две фланцевые полумуфты, соединенные болтами с возможностью взаимного поворота,при ослаблении затяжки болтов, для чего во фланце одной полумуфты выполнены окружные прорези, а во фланце другой - отверстия под болты. Для выборки люфтов в передаче ослабляют болтовые соединения, поворачивают одну полумуфту относительно другой, при этом болты не препятствуют взаимному повороту полумуфт, поскольку скользят в прорезях, и по окончании поворота фиксируют полумуфты болтами в новом их взаимном положении. Наличие прорезей лишь в одной полумуфте упрощает изготовление муфты и операцию взаимного поворота полумуфт. Однако, как и в предыдущем аналоге, отсутствие механизма взаимного поворота полумуфт исключает возможность полной выборки люфтов в передаче и создание окружного натяга между соединяемыми валами, что обуславливает малую эффективность муфты. Для исключения вышеуказанных недостатков можно использовать комбинацию из технических решений, на основе которой создать муфту, которая бы содержала две фланцевые полумуфты, соединенные стяжными резьбовыми элементами (болтами, винтами) с возможностью взаимного поворота полумуфт при ослаблении затяжки этик элементов за счет окружных прорезей во фланце одной из полумуфт (муфта-прототип), а также механизм взаимного поворота полумуфт в виде червячной передачи (три ранее описанных аналога). Такая муфта обеспечивала бы простое и надежное соединение и разъединение полумуфт, а также возможность полной выборки люфтов и создание окружного натяга. Однако червячная передача была бы внешним механизмом по отношению к полумуфтам, т.е. не встроенным во фланцы полумуфт, что обусловило бы громоздкость муфты. Кроме того, сама червячная передача сложна в конструкции» и изготовлении, а также сложным было бы ее соединение с муфтой. Все это обусловило бы сложность конструкции, изготовления, сборки и использования муфты. Исходя из этого, основной задачей изобретения является усовершенствование муфты для жесткого соединения двух соосных валов за счет оснащения ее встроенным во фланцы полумуфт механизмом взаимного поворота полумуфт, обеспечивающим полную выборку люфтов в передаче с созданием окружного натяга между валами и достижение в результате этого повышения эффективности муфт при сохранении компактности и простоты конструкции изготовления, сборки и использования муфты. Частной задачей изобретения является дальнейшее усовершенствование муфты за счет выбора таких параметров механизма взаимного поворота полумуфт, которые обеспечивали бы несколько уровней регулирования величины взаимного поворота полумуфт и позволили бы достигнуть расширения функциональных возможностей муфты. Основная задача изобретения решается тем, что муфта для жесткого соединения двух соосных валов, содержащая две фланцевые полумуфты, соединенные стяжными резьбовыми элементами с возможностью взаимного поворота при ослаблении последних, согласно изобретению, снабжена механизмом взаимного поворота полумуфт в виде одной или нескольких клиновых пар, каждая из которых составлена из стержня с коническим хвостовиком, установленного с возможностью осевого перемещения в отверстии фланца одной из полумуфт, параллельна оси последних, и конического углубления во фланце другой полумуфты, выполненного с тем же углом конусности, что и конический хвостовик, причем конический хвостовик и коническое углубление каждой пары расположены на одном радиусе от оси полумуфт с окружным смещением относительно друг друга. Осевое перемещение стержня осуществляют, например, путем забивания его в отверстие во фланце полумуфты молотком. Целесообразно стержень и отверстие для него во фланце полумуфты выполнить резьбовыми. В этом случае осевое перемещение стержня осуществляют его поворотом в отверстии, что удобнее и надежнее, чем забивать его молотком. Другой вариант решения основной задачи состоит в том, что та же муфта снабжена механизмом взаимного поворота полумуфт в виде одной или нескольких клиновых пар, каждая из которых составлена из стержня со скосом на торце, установленного с возможностью осевого перемещения в отверстии фланца одной из полумуфт, параллельном оси последних, и углубления во фланце другой полумуфты, выполненного со скосом, параллельным скосу на торце стержня и поперечным окружному направлению, причем стержень и углубление в каждой клиновой паре расположены на одном радиусе от оси полумуфт с окружным смещением относительно друг друга. Еще один вариант решения основной задачи состоит в том, что та же самая муфта снабжена механизмом взаимного поворота полумуфт в виде одной или нескольких клиновых пар. каждая из которых составлена из пары стержней со скосами на торцах, установленных с возможностью осевого перемещения по меньшей мере одного стержня в отверстиях фланцев полумуфт, параллельных оси последних, причем скосы на торцах стержней параллельны друг другу, а стержни каждой клиновой пары установлены на одном радиусе от оси полумуфт с окружным смещением относительно друг друга. В последних двух вариантах стержни перемещают в осевом направлении путем забивания их в отверстия во фланце полумуфты. Целесообразно снабжать стержень приводным элементом, установленным в отверстии для стержня во фланце полумуфты, связанным со стержнем резьбовым соединением и зафиксированным от осевого перемещения в отверстии фланца. Это позволяет перемещать стержни клиновых пар в двух последних вариантах в отверстиях, подобно первому варианту, однако наличие отдельного приводного элемента усложняет конструкцию клиновых пар. Во всех трех вариантах выполнения муфты для осуществления взаимного поворота полумуфт ослабляют затяжку резьбовых элементов для исключения трения между сопряженными поверхностями фланцев полумуфт и перемещают один из элементов каждой клиновой пары (стержень) навстречу другому (углублению, второму стержню). Взаимодействие элементов по линии (в случае конических хвостовика и углубления) или плоскости (в случае стержней и углублений со скосами), наклонным к оси полумуфт, обеспечивает появление составляющей осевого усилия, направленной нормально к указанным линии или плоскости. Расположение линии или плоскости поперечно окружному направлению, а также расположение элементов одной и той же клиновой пары на одном радиусе от оси полумуфт с окружным смещением обеспечивает преобразование нормального к указанным линии или плоскости усилия в окружное, которое и производит взаимный поворот полумуфт. Наличие нескольких клиновых пар обеспечивает возможность осуществления взаимного поворота полумуфт путем последовательного использования этих пар, что позволяет снизить клиновое усилие в каждой паре, а при связи элементов пар с фланцем полумуфты резьбовым соединением снизить усилие их проворачивания. Итак, наличие механизма взаимного поворота полумуфт обеспечивает возможность полной выборки люфтов в передаче и создание окружного натяга между валами, что повышает эффективность муфты. Выполнение этого механизма клиновым, позволяет с одной стороны, развивать большие окружные усилия, достаточные для полной выборки люфтов и создания окружного натяга между валами, а с другой - встроить элементы клиновых пар во фланцы полумуфт, что обеспечивает сохранение компактности муфты. Клиновые пары значительно проще и легче по массе, чем червяки, они проще сочетаются с муфтой, что позволяет обеспечить простоту конструкции, изготовления, сборки и использования муфты, а также меньшую ее материалоемкость. Первый вариант выполнения муфты проще в изготовлении углублений, поскольку они представляют собой поверхность тел вращения, и в конструкции резьбового стержня, поскольку его можно выполнять в виде винта с коническим хвостовиком. Однако взаимодействие между элементами клиновых пар происходит по линии, что ограничивает величину передаваемых этими элементами усилий и, следовательно, не позволяет использовать такие муфты в передачах с большими вращающими моментами. Второй и третий варианты выполнения муфты обеспечивают контакт между элементами клиновых пар по плоскости, что позволяет повысить передаваемые элементами усилия и, следовательно, позволяет использовать такие муфты в передачах с очень большими вращающими моментами. Однако во втором варианте сложно выполнять скосы в углублениях, а во втором и третьем - сложно выполнять резьбовое соединение стержней с фланцем полумуфты, поскольку контакт элементов по плоскости не позволяет стержню поворачиваться. Все три варианта выполнения муфты образуют единый изобретательский замысел, поскольку решают одну и ту же задачу и используют один и тот же принцип действия механизма взаимного поворота полумуфт -принцип взаимодействия двух клиновых элементов, нос разными формами выполнения клиновых пар, которые невозможно обобщить одним пунктом формулы без ущербе для определенности характеристики признаков. Целесообразно клиновые пары выполнять с разными углами конусности. Это обеспечивает разные величины поворота полумуфт при одном и том же перемещении стержней в разных клиновых парах, что позволяет осуществлять разные уровни регулирования взаимного положения полумуфт, т.е. грубое и тонкое регулирование. На фиг.1 представлена конструкция муфты для жесткого соединения двух соосных валов в первом варианте, вид сбоку в разрезе; на фиг.2 - та же муфта, вид с торца со стороны винтов клиновых пар; на фиг.3 -разрез А - А на фиг.1; на фиг.4 разрез В - В на фиг.2; на фиг.5 - вариант соединения фланцев полумуфт; на фиг.6 - схема клиновой пары второго варианта выполнения муфты; на фиг.7 - схема клиновой пары третьего варианта выполнения муфты; на фиг.8 - схема стержня с приводным элементом. Муфта для жесткого соединения двух соосных валов 1 и 2 (фиг.1, 2, 3, 4) содержит две фланцевые полумуфты 3 и 4, соединенные стяжными резьбовыми элементами в виде винтов 5 с возможностью взаимного поворота полумуфт 3 и 4, для чего во фланце 6 полумуфты 3 выполнены окружные прорези 7, а во фланце 8 полумуфты 4 отверстия 9 для винтов 5, в данном случае резьбовые, механизм взаимного поворота полумуфт 3 и 4 в виде клиновых пар 10, 11, 12, каждая из которых составлена из стержня в виде винта 13 с коническим хвостовиком 14, установленного в резьбовом отверстии 15 фланца 6 полумуфты 3, и из конического углубления 16 во фланце 8 полумуфты 4. Винт 13 и углубление 16 расположены на одном радиусе R от оси 17 полумуфт 3 и 4, имеют одинаковый угол конусности а, максимальный диаметр Ду углубления 16 больше максимального диаметра Дх хвостовика 14, хвостовик 14 и углубление 16 смещены относительно друг друга в окружном направлении на угол b как это видно на фиг.3. Следует заметить, что радиусы, на которых расположены разные клиновые пары, могут быть различны, то же относится к углам конусности элементов разных пар. Целесообразно выбирать следующие параметры клиновых соединений: угол конусности соотношение максимальных диаметров клиновых элементов. Полумуфты 3 и 4 установлены на валах 1 и 2 с использованием, например, шлицевых соединений 18, при этом полумуфта 3 зафиксирована относительно вала 1 винтом 19, установленным в резьбовом отверстии 20 полумуфты 3 для исключения ее осевого перемещения относительно вала 1. Полумуфта 4 имеет возможность осевого перемещения относительно вала 2. Полумуфты 3 и 4 соединены друг с другом винтами 5 с головками 21 и шайбами 22. Следует заметить, что соединение полумуфт 3 и 4 может быть выполнено также посредством болтов, в частности, таким же образом, как в прототипе. Винт 13 имеет головку 23 с накаткой и лыски 24 под ключ. Муфта работает следующим образом. Вращающий момент между валами 1 и 2 передается в замкнутом положении муфты благодаря силам трения между сопряженными поверхностями полумуфт 3 и 4, стянутых винтами 5. Для выборки люфтов в передаче, т.е. для взаимного поворота полумуфт 3 и 4 ослабляют затяжку винтов 5 так, чтобы обеспечить свободу взаимного перемещения полумуфт 3 и 4. Затем, поворачивая винт 13 клиновой пары 10 за головку 23, перемещают конический хвостовик 14 винта 13 до соприкосновения его с боковой поверхностью конического углубления 16 фланца 8 полумуфты 4. После этого с помощью гаечного ключа, наложенного на лыски 24 винта 13, поворачивают винт 13 в том же направлении, при этом хвостовик 14 перемещается в углубление 16, соприкасаясь своей боковой конической поверхностью с боковой поверхностью углубления 16. Полумуфта 4 удерживается от осевого перемещения винтами 5. Развиваемое винтом 13 осевое усилие обусловливает силу давления конической боковой поверхностью хвостовика 14 на коническую боковую поверхность углубления 16, создавая вращающий момент, поворачивающий полумуфту 4 относительно полумуфты 3 в сторону уменьшения угла /9 между осями хвостовика 14 и углубления 16. При этом происходит выборка люфтов. По мере продвижения хвостовика 14 в углубление 16 увеличивается площадь соприкосновения между их поверхностями, что обусловливает увеличение силы трения между ними и, следовательно, увеличение сопротивления повороту винта 13. Поэтому оставляют винт 13 клинового соединения 10 в достигнутой позиции и продолжают осуществлять поворот полумуфты 4, последовательно используя клиновые пары 11 и 12, совершая те же действия, что и при использовании клиновой пары 10, до достижения полной выборки люфтов и создания окружного натяга между валами 1 и 2. После этого затягивают винты 5, при этом полумуфта 4 перемещается в сторону полумуфты 3, хвостовики 14 винтов 13 всех клиновых пар 10 - 12, перемещаются дополнительно в углубления 16, вызывая дополнительный поворот полумуфты 4 относительно полумуфты 3 и, следовательно, дополнительный натяг между валами 1 и 2. В муфте можно предусмотреть лишь одну клиновую пару, если она предназначена для передач с малыми вращающими моментами, так как в этом случае сопротивление поворота винта 13 значительно меньше чем в муфте, предназначенной для передач с большими вращающими моментами. Конический хвостовик 14 может быть предусмотрен не на винте 13, но на гладком стержне, установленном с натягом в отверстии фланца 6. В этом случае взаимный поворот полумуфт 3 и 4 осуществляют путем, например, забивания стержня в отверстие фланца 6. В указанном варианте упрощается конструкция клиновой пары, поскольку отпадает необходимость в резьбовых элементах, и улучшается взаимодействие между поверхностями хвостовика 14 и углубления 16, поскольку их взаимное перемещение происходит только в осевом направлении. Однако здесь возникают сложности с извлечением стержня из отверстия во фланце 6. Соединение полумуфт 3 и 4 с возможностью взаимного поворота при ослаблении затяжки резьбовых элементов может быть осуществлено (фиг.5) также выполнением во фланцах обеих полумуфт перекрывающихся прямых прорезей 25 и 26, через которые пропущены болты 27. Для обеспечения взаимного поворота полумуфт ослабляют гайки на болтах 27 и поворачивают полумуфты с использованием ранее описанного механизма поворота. При этом болты 27 скользят вдоль обеих прорезей 25 и 26, не препятствуя взаимному повороту полумуфт. Во втором варианте выполнения муфты (фиг.6) каждая клиновая пара составлена из стержня 28 со скосом 29 на торце, установленного с натягом в отверстии фланца 6, и углубления 30 во фланце 8, выполненного со скосом 31, параллельным скосу 29 и поперечным окружному направлению, причем стержень 28 и углубление 30 расположены на одном радиусе от оси полумуфт с окружным смещением относительно друг друга подобно фиг.3. Муфта работает следующим образом. Также как и в первом варианте, ослабляют затяжку винтов, соединяющих полумуфт, а затем перемещают стержень 28 в сторону углубления 30. При этом скос 29 стержня 28 скользит по скосу 31 углубления 30, вызывая взаимный поворот фланцев 6 и 8 полумуфт. В третьем варианте выполнения муфты (фиг.7) каждая клиновая пара составлена из пары стержней 32 и 33 со скосами 34 и 35 на торцах, установленных с натягом во фланцах б и 8 полумуфт, причем стержни 32 и 33 расположены на одном радиусе от оси полумуфт и смещены относительно друг друга в окружном направлении подобно фиг.3. Скосы 34 и 35 параллельны друг другу. Во фланцах 6 и 8 выполнены выемки 36 для исключения возможности упора торцев стержней 32 и 33 в торцы фланцев 6 и 8. Муфта работает следующим образом. Как и в предыдущих вариантах, ослабляют затяжку винтов, соединяющих полумуфты, а затем перемещают стержни 32 и 33 навстречу друг другу. При этом скосы 34 и 35 скользят друг по другу, а фланцы 6 и 8 поворачиваются относительно друг друга. Один из стержней, например, 33, может быть зафиксирован от осевого перемещения, например, с помощью фланца 37, закрепленного с помощью болтов 38 на фланце 8. В этом случае взаимный поворот полумуфт осуществляют перемещением стержня 32. Этот последний вариант выполнения муфты наиболее простой, так как для его осуществления достаточно выполнить для каждой клиновой пары отверстия во фланцах 6 и 8, а стержни 32 и 33 получить из одного стержня двойной длины, разрезав его по плоскости скосов 34 и 35. Преимущество второго и третьего вариантов выполнения клиновых пар по сравнению с первым состоит в том, что взаимодействие элементов пар происходит по плоскости, а не по линии, что позволяет использовать значительно большие осевые усилия и, следовательно, применять муфту для передач с большими вращающими моментами. Однако контакт элементов клиновых пар по плоскости, а не по линии, исключает возможность осевого перемещения стержня за счет его поворота в резьбовом отверстии фланца. Поэтому для исключения необходимости в забивании стержней в отверстия следует предусматривать приводной элемент, который был бы способен перемещать стержень в осевом направлении, например, приводной элемент, соединенный со стержнем через резьбу и зафиксированный в отверстии фланца. полумуфты от осевого перемещения. Для решения этой задачи стержень 39 (фиг.8) со скосом 40 снабжен приводным элементом в виде втулки 41, установленной в отверстии фланца 6 с фиксацией от осевого перемещения и связанной со стержнем 39 резьбовым соединением 42. Но втулке 41 выполнена центральная резьбовая полость для установки резьбового стержня 39. Фиксация втулки 41 от осевого перемещения в отверстии фланца 6 осуществлена с помощью буртика 43 в отверстии фланца 6 и фланца 44, закрепленного на торце фланца 6 винтами 45. Втулка 41 выполнена с кольцевым буртиком 46, упирающимся во фланец 44, и шестигранной головкой 47 под гаечный ключ. Поворот втулки 41 благодаря резьбовой связи ее со стержнем 39 вызывает осевое перемещение последнего и, следовательно, уже ранее описанное взаимодействие его со вторым элементом клиновой пары, т.е. углублением во фланце 8 (фиг.6) или со вторым стержнем (на фиг.8 условно не показаны). Для обеспечения разных уровней регулирования взаимного положения валов 1 и 2 (фиг.1, 2, 3) и окружного натяга между ними клиновые пары 10,11, 12 выполнены с разными величинами угла конусности например, 90°, 75° и 60° соответственно. Муфта работает следующим образом. Сначала осуществляют максимально возможную выборку люфтов с использованием клиновой пары 10, дающей наибольший взаимный поворот полумуфт 3, 4 при относительно небольшом повороте винта 13 (грубое регулирование). Затем создают окружной натяг между валами 1 и 2 с помощью клиновой пары 11, дающей меньший взаимный поворот полумуфт 3 и 4, и точно устанавливают нужную величину натяга с помощью клиновой пары 12, дающей наименьший взаимный поворот полумуфт 3 и 4 при большом повороте винта 13 (два более тонких уровня регулирования). Таким образом, как видно из описания конструкции и работы муфт, встроенные во фланцы полумуфт клиновые пары (механизм взаимного поворота полумуфт) в сочетании со средствами соединения полумуфт (винты, окружные прорези и отверстия во фланцах), обеспечивающими возможность взаимного поворота полумуфт при ослаблении затяжки винтов, обеспечивают целый комплекс лучших основных свойств муфты: эффективность работы муфты в смысле полной выборки люфтов и создания окружного натяга между валами, причем даже в передачах с большими вращающими моментами, компактность, малую материалоемкость, простоту конструкции, изготовления, сборки и эксплуатации муфты, а также большую ее надежность.

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Clutch for rigid connection of two coaxial shafts

Автори англійською

Lozhkin Oleksandr Ivanovych, Husar Vitalii Hryhorovych, Pohorilyi Leonid Volodymyrovych, Ivasiuk Vasyl Vasyliovych, Koval Mykola Vasyliovych

Назва патенту російською

Муфта для жесткого соединения двух соосных валов

Автори російською

Ложкин Александр Иванович, Гусар Виталий Григорьевич, Погорелый Леонид Владимирович, Ивасюк Василий Васильевич, Коваль Николай Васильевич

МПК / Мітки

МПК: F16D 1/00

Мітки: муфта, з'єднання, валів, жорсткого, двох, співвісних

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/6-15130-mufta-dlya-zhorstkogo-zehdnannya-dvokh-spivvisnikh-valiv.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Муфта для жорсткого з’єднання двох співвісних валів</a>

Подібні патенти