Упругая предохранительная муфта

Упругая предохранительная муфта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для защиты узлов привода от перегрузок. Целью изобретения является повьшение нагрузочной способности муфты и ее демпфирующих свойств, а также компен сационных свойств. Муфта содержит полумуфту 2, в которой консольно установлены стержни 4, выполненные в виде пакета тонкостенных элементов желобчатого профиля. Свободные концы стержней контактируют с упорами 6 полумуфты 9. При перегрузке ведомой полумуфты 9 вал 1 с полумуфтой 2 продолжает вращаться и свободные кон цы стержней 4, изгибаясь, выходят из зацепления с упорами 6, т.е. деформация стержней при изгибе происхо дит в двух взаимно перпендикулярных направлениях. 3 з.п. ф-лы, 6 ил. А-А - с S6 (Л 00 СЛ 00 СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)4 F 6 D7 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

I, 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3879806/25-27 (22) 02.04 ° 85 (46) 15.05.87. Бюл. N- 18 (71) Колпинское отделение Всесоюзного научно-исследовательского и про— ектно-конструкторского института металлургического машиностроения

"BHHHMETMAll!" им. А.И.Целикова (72) Л.М. Бобров, Ю.И. Дунаевский, А.Я. Усвят и А.А. Тавруев .(53) 621.825.5(088.8) ,(56) Гевонден Т.A. Пружинные двигатели. M.: Оборониз, 1956, с.298-311.

Авторское свидетельство СССР

В 634032, кл. F 16 D 7/00, 1978. (54) УПРУГАЯ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ МУФТА (57) Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для защиты узлов привода от перегрузок.

Целью изобретения является повышение нагрузочной способности муфты и ее демпфирующих свойств, а также компенсационных свойств. Муфта содержит полумуфту 2, в которой консольно установлены стержни 4, выполненные в виде пакета тонкостенных элементов желобчатого профиля. Свободные концы стержней контактируют с упорами

6 полумуфты 9. При перегрузке ведомой полумуфты 9 вал 1 с полумуфтой 2 продолжает вращаться и свободные концы стержней 4, изгибаясь, выходят из зацепления с упорами 6, т.е. деформация стержней при изгибе происхоЯ дит в двух взаимно перпендикулярных направлениях. 3 s.ï. ф-лы, 6 ил.

При нормальном (допустимом) режиме, когда момент М H муфта работает как упругая, причем обеспечивает передачу крутящего момента между смещенными валами ° Свободные концы стержней 4 (фиг. 1 и 2) при этом частично депланируют, т.е. выпрямляют свой плавно очерченный поперечный профиль в одной плоскости и одновременно изгибаются во взаимно перпендикулярной плоскости, что приводит к их перемещению относительно

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для защиты узлов и отдельных деталей от перегрузок.

Целью изобретения является увеличение нагрузочной способности демпфирующих и компенсационных свойств, На фиг. 1 схематически изображена упругая предохранительная муфта; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — график зависимости передаваемого момента от угла закручивания 4 (для предлагаемой муфты — сплошная линия, для муфты-прототипа — пунктирная линия); на фиг. 4 — муфта, вариант, с тонкостенными стержнями переменного сечения; на фиг. 5 — разрез

Б-Б на фиг. 4; на фиг. 6 — диаграммы изгибающих моментов желобчатых стержней. 20

Муфта (фиг. 1 и 2) содержит жестко установленную на ведущем валу 1 полумуфту 2, в которой выполнены от- верстия 3. В них установлены концы

25 стержней 4, выполненных в виде пакетов из тонкостенных элементов с открытым плавно очерченным поперечным желобчатым профилем. Положение стержней 4 вдоль отверстия 3 фиксируется зажимами 5, проходящими через сквозные отверстия, выполненные в пакетах.

Свободные концы стержней находятся в зацеплении с упорами 6 штырей 7, помещенных в пазах 8 ведомой полумуфты

9, жестко смонтированной на валу 10. 35

Муфта (фиг. 4 и 5) содержит пакеты из тонкостенных стержней 4„ выполненных с переменным (трапецеидальным) поперечным сечением, уменьшающимся к их свободным концам, взаимодействующим с упорами 6 и расположенным аксиально в торцовом зазоре между полумуфтами 2 и 9, соответственно насаженными на валы 1 и 10.

Устройство работает следующим образом.

35 2 упоров 6 и, в конечном итоге, к повороту ведущего вала 1 относительно ведомого вала 10 на уголg (фиг. 3)

При перегрузке ведомой полумуфты

9 моментом М > M t o вал 1 с полумуфтой 2 продолжают вращаться в прежнем направлении до угла взаимного поворота с =(д „,, и свободные концы стержней 4, изгибаясь, выходят из зацепления с упорами 6 штырей 7. При этом перегрузка ограничивается значением M « M<„„ и тем самым элементы привода предохраняются от поломок. Муфта обеспечивает передачу значительно большего допускаемого момента М за счет выполнения упругих элементов в виде пакетов тонкостенных стержней желобчатого поперечного сечения и взаимодействия упоров ведомой полумуфты со свободными концами пакетов в плоскости симметрии их поперечного сечения, что приводит к деформации стержней при изгибе в двух взаимно перпендикулярных направлениях. При высокочастотных возмущениях муфта обеспечивает демпфирование возможных резонансных колебаний за счет интенсивного проскальзывания в двух взаимно перпендикулярных направлениях контактирующих между собой поверхностей тонкостенных стержней в пакетах и развивающихся в результате этого сил трения (см. Фиг. 3).

Регулирование упругой характеристики муфты допускаемыми значениями

М „„ и Ч д (фиг. 3) осуществляется путем перемещения стержней вдоль. отверстий 3, или перемещение упоров

6 в пазах 8 ведомой полумуфты 9. За счет того, что зажимы 5 пропущены через сквозные отверстия, выполненные в тонкостенных стержнях 4, обеспечивается их надежная фиксация, предотвращающая сдвиг в отверстиях 3 вследствие развивающихся при враще— нии муфты центробежных сил. Муфта (фиг. 4 и 5) с аксиально расположенными в торцовом зазоре между полумуфтами 2 и 9 пакетами стержней 4 переменного (трапецеидального) поперечного сечения работает аналогично, но, за счет равнопрочности пакетов стержней, несущая способность муфты при равной металлоемкости может быть повышена в 1,5 — 2 раза.

Энергоемкость муфты при равных габаритах, массе н прочностных свойствах тонкостенных стержней, даже ес1310535 ли пренебречь силами трения впятеро выше, по сравнению с муфтой-прототи †. пом за счет более равномерного распределения упругого потенциала W при деформации пакетов стержней желобчатого поперечного сечения. Несущая способность муфты в десятки раз превосходит несущую способность муфты-прототипа.

Таким образом, для каждого изот- 10 ропного линейно-упругого тонкостенного стержня, изогнутого в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, упругий потенциал

15 бг 2 6,6г

2Е

У где G, G2 — нормальные главные напряжения; 20

Š— коэффициент Пуассона и г модуль упругости материала стержней соответственно; для стали

--1 = 0,3.

Если тонкостенный стержень 4 выполнен с желобчатым поперечным сечением, т.е. представляет собой круговую цилиндрическую панель длиной L толщиной h, шириной Ь (по развертке),30

Eh радиусом R = — — — и взаимодействует

2Q „„ с упором 6 выпуклой стороной, как показано на фиг. 1 и 2, то его энергия деформации при моменте М = М „ сос- 35 тавит

0< hL

U=2b Wdxdz= — — — — "" (4+31)

L Ь Ьб „ „г

18Е

Э о о

Eh/2g «„p 40 где U — энергия деформации;

Ь вЂ” ширина цилиндрической панели; длина цилиндрической панели;

h толщина цилиндрической панели> 45

R — радиус желобчатого поперечного сечения панели;

Ggnp — предел упругости материала панели, причем, поскольку оси координат совпадают с главными 50 осями напряжений б, и б

2«напр «26цор х 2

2 рр

26ц«р х z (либо G

< РЬ

2 h

0 0029 Eh b

М = л

1-1 RÐ и соответствует радиусу кривизны оси стержня

Ьг

p= 0,265 1 — г

Момент М для стержня прямоуголь2 ного сечения при том же радиусе кривизны о составит:

E bh

12р

Следовательно, искомое отношение

М< /M2 °

0 035 b2P

М<

М2

1-1г Ькг

0 0093 Ь

А

R2 Ьг

Поскольку при выпрямлении поперечного желобчатого сечения стержня напряжения в нем не должны превзойти бр Ь 2 Кб .р

E2R Е

Отметим, что даже для наилучшей (с точки зрения получения наибольшей энергоемкости и несущей способности) формы поперечного сечения стержня прямоугольной — соответствующие значения U оказываются в прототипе при прочих равных условиях в (4+3 9 ) = 5 раз меньшими. С учетом сил трения, возникающих при проскальзывании в двух взаимно перпендикулярных направлениях контактирующих поверхностей тонкостенных стержней желобчатого поперечного сечения в пакетах, энергоемкость предлагаемой муфты по сравнению с прототипом возрастает по меньшей мере в 5,5-6 раз, и повьппаются ее демпфирующие свойства.

Сопоставляя несущую способность предлагаемой муфты и известной, опМ< ределим — — — отношение наибольших

М2 изгибающих моментов, передаваемых тонкостенным стержнем желобчатого поперечного сечения (М<) и стержнем с прямоугольным поперечным сечением

b x h равных габаритов и массы (М, ).

Наивысшее значение

0535

5 131 то отношение И,/М с учетом выражения для h примет вид

М 0 0023 Е2b"

«2.

G 2R2

Таким образом, например,, для стальных стержней при Е = 2-10 МПа, 6 = 500 MIIa; b/R = 0 5...1;

М1

23...368 соответственно, т,е.

М несущая способность предлагаемой муфты может в десятки-сотни раз превзойти несущую способность муфты-прототипа.

Таким образом, несущая способность муфты при прочих равных условиях может быть повышена минимум в 23 раза по сравнению с прототипом. Следовательно, выполнение в предлагаемом изобретении упругих элементов в виде пакетов, составленных из тонкостенных стержней желобчатого поперечного сечения, обеспечивает при тех же габаритах и металлоемкости муфты значительное повышение ее несущей способности и демпфирующих свойств, с одной стороны — за счет повышения жесткости муфты на начальном участке упругой характеристики, а с другой стороны — за счет упругой деформации тонкостенных стержней в двух взаимно перпендикулярных направлениях при действии на муфту предельных крутящих моментов; благодаря взаимодействию упоров ведомой полумуфты со свободными концами пакетов в плоскости симметрии их поперечного сечения предотвращается скручивание и обеспечивается изгиб стержней при нагружении муфты, причем при взаимодействии, например с выпуклой стороны стержней, обеспечивается больший угол поворота ведущей и ведомой полумуфт, а с вогнутой — больший передаваемый крутящий момент.

В изобретении предлагается пакеты стержней выполнить с переменным поперечным сечением, уменьшающимся к их свободным концам, например трапецеидальной формы, что обеспечивает равнопрочность пакетов и повышает несущую способность муфты.

Технико-экономический эффект от применения изобретения образуется за счет сокращения аварий и простоев в трансмиссиях приводов за счет обес1О печения возможности размещения в них

l муфт более высокими несущей несущей способностью, демпфирующими свойствами и энергоемкостью при обеспечении упругих свойств и возможности пере15 дачи крутящего момента между смещенными валами.

Формула изобретения

20 1. Упругая предохранительная муфта, содержащая две полумуфты, соединенные упругими элементами, закрепленными консольно на одной полумуфте и взаимодействующими свободными концами с закрепленными на другой полумуфте упорами, отличающаяся тем, что,, с целью повышения ее нагрузочкой способности и демпфирующих свойств, упругие элементы выполнены

30 в виде пакета тонкостенных стержней желобчатого симметричного поперечного сечения.

2. Муфта по п. 1, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что тонкостенные стержни желобчатого сечения выполнены с переменной шириной, уменьшающейся к их свободным концам.

3. Муфта по пп. 1 и 2, о т л и—

40 ч а ю щ а я с я тем, что стержни желобчатого сечения контактируют с упорами своей вогнутой стороной.

4. Муфта по пп. 1 и 2, о т л и—

45 ч а ю щ а я с я тем, что стержни желобчатого сечения контактируют с упорами своей выпуклой стороной.

1310535! 3) 0535

Ь фиг 6

Составитель М. Косьминова

Техред М.Ходанич Корректор Г. Решетник

Редактор Э. Слиган

Заказ 1876/31 Тираж 812 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4