Упругая муфта

Упругая муфта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистимеских

Республик (11) 549611 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) 3aaazeHo 22.07.74 (21) 2046269/27 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 05.03.77. Бюллетень № 9 (45) Дата опубликования описания ЕХ 05 77 (51) М. Кл, F16 ç(66

Государственный комитет

Совета Министров СССР па делам изаоретений и открытий (53) УЛK 621.825.7 (088.8) (72) Авторы изобретения В, Н. Кривобоков, В. И. Большаков и Е. Г. Дежина (71) Заявитель

Институт черной металлургии (54) УПРУГАЯ МУФТА

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в линиях передач, подверженных действию динамических нагрузок.

Известна упругая муфта, содержащая ведущую полумуфту, выполненную в виде ступицы, и концентрично расположенную ведомую полумуфту, выполненную в виде обоймы с упорами, взаимодействующие через пружины сжатия, установленные между ступицей и упорами обоймы (1), Однако низкие упругие свойства муфты на рабочем участке ее характеристики существенно ограничивают возможность применения таких муфт и снижает эффектызность их использования для уменьшения динамических нагрузок.

Целью изобретения является повышение упругих свойств муфты в рабочем диапазоне передаваемыхх моментов.

Для достиж --ия поставленой цели между упорами обоймы и ступицей установлены предварительно сжатые дополнительные пружины, прижимающие ступицу к упорам обоймы, а рабочие пружины установлены свободно, причем усилие предварительного сжатия дополнительных пружин рассчитано по величине минимального момента рабочего диапазона, а совокупная жесткость рабочих и дополнительных пружин выбрана в зависимости от диапазона изменения рабочих нагрузок.

На фиг. 1 и фиг. 2 схематически представлена упругая муфта; на фиг. 3 представлена зависимость момента, создаваемого дополнительными пружинами, от угла относительного поворота ступицы и обоймы; на фиг. 4 — зависимость изменения момента в линии передачи с муфтой от угла закручивания линти передачи.

10 Упругая муфта состоит из свобопчо установленных пружин 1 и предварительно сжатых дополнительных пружин 2, установленных между обоймой 3, содержащей ограничительные упоры 4, и ступицей 5. R<> — радиус расположения точек закрепле15 ния шарниров рабочих пружин; R u r — радиусы расположения точек закрепления шарниров дополнительных пружин на обойме и ступице муфты; х> и х> — длины рабочих и дополнительных пружин в свободном состоянии; Ь, и Ь2 — расстояния от

2О концов пружин до осей шарнирных креплений; с, и с2 — жесткости комплектов рабочих и дополнительных пружин — определяются заданной нелинейной характеристикой жесткости муфты, величинами максимальных и установившихся моментов в линии переда и, а также конструктивными сообра549611 жениями. Угол <ро поворота ступицы относительно обоймы, характеризующий величину момента предварительной затяжки муфты, выбирается из следующих соображений. Ось симметрии дополнительной пружины 2, находящейся в исходном состоянии (изображено пунктиром на фиг. 1), перпендикулярна линии, проходящей через ось вращения ступицы и ось шарнирного закрепления на ней дополнительной пружины. Этому расположению ступицы относительно обоймы соответствует максимальное значение плеча h2 момента сил упругости дополнительных пружин М2, возникающего вследствие деформации дополнительных пружин на величину Ьх2 при повороте ступицы относительно обоймы на угол р.

С увеличением угла р плечо h2 уменьшается, но увеличивается сила упругости дополнительных пружин 2 за счет увеличения их деформации Ьх2.

Величина момента, создаваемого дополнительными пружинами, М2 = С2 ЬХ2 h2 (1) увеличивается (участок А, В кривой на фиг. 3) до тех пор, пока увеличение сжатия пружины преобладает над уменьшением плеча момента. Взаимное расположение обоймы и ступицы муфты, при котором момент дополнительных пружин достигает максимального значения М. max характеризуется значением угла поворота ступицы <р-ро и принимается в качестве начального состояния предварительно затянутой муфты. В этом положении на обойме устанавливаются ограничительные упоры 4, препятствующие повороту ступицы в исходное состояние, и свободно устанавливаются рабочие пружины 1. При значении р-<ро влияние уменьшения плеча и увеличения сжатия пружины уравнивается и при дальнейшем увеличении угла поворота у происходит уменьшение момента М2 (участок В,С на фиг. 3) .

Численное значение угла ре, характеризующего начальное положение обоймы и ступицы предварительно затянутой муфты, можно определить при помощи формулы (1), если выразить величины h2 и Ьх2 через конструктивные параметры муфты на угол р следующим образом: ха гбао Ьа7ХЯ, Тогда

Ьха=ха Х2(мго

Учитывая, что у= и(ч -g)kgXИ1Л-ecole(y„-tP), получаем где X2j — текущее значение длины деформированной дополнительной пружины; р о — угол между лучами, проходящими через ось вращения ступицы (в полости, перпендикулярной этой оси) и оси шарнирного закрепления концов дополнительной пружины на ступице и обойме в исходном положении; у — текущее значение проекции расстояния между точками шарнирного закрепления дополнительной пружины на луч, соединяющий ось вращения ступицы с осью вращения шарнирного крепления дополнительной пружины на обойме; — утоп между текущим положением оси дополнительной пружины и перпендикуляром, опущенным из центра шарнирного крепления этой пружины к ступице на луч, соединяющий ось враще16 ния ступицы и ось вращения шарнирного закрепления пружины на обойме.

Упругая муфта работает следующим образом.

При воздействии на участок линии передачи, в котором установлена муфта, момента М9 меньшего или равного моменту предварительной затяжки мУфты М2max Óãîë повоРота стУпиЦы относительно обоймы равен нулю. В этом случае угол у закручивания линии передачи определяется ее жесткостью, а упругая муфта не работает (участок Д,Е графика р на фиг. 4). При наступлении неравенства М)М2max ступица упругой муфты поворачивается относительно обоймы на некоторый уголрв (рабочий угол рр изменяется в диапазоне от нуля, когда муфта находится в начальном предварительно затянутом положении и р-pq до значения, равного

y2q- ро), при этом величина момента М2 уменьшается (участок В,С кривой на фиг. 3). Поворот ступицы относительно обоймы на угол р вызывает деформацию рабочих пружин 1 на величину Ьх1 и

Зь появление момента сил сопротивления М2. Величина момента М1, создаваемого рабочими пружинами, определяется зависимостью

8- 0р

М,=с,дх,3 сов—

40 где Π— угол образованный лучами, проходящими через оси шарнирно закрепленных концов рабочей пружины и через ось вращения ступицы в плоскости, перпендикулярной этой оси.

Выразив Ьх1 через конструктивные параметры

45 упругой муфты и угол р,, получаем: а 8-Ч Г . В, 8-Я

M =с.я соо ьи — жи ) 8) о р, р. /

Анализ выражения (4) показывает, что с увеличением угла рр величина момента М1 растет.

Э Результирующий момент Мм, развиваемый упругой муфтой, представляет собою сумму моментов М1 и М2, создаваемых рабочими и дополнительными пружинами

M =M, +Mç ()

М При увеличении угла р в процессе работы муфты момент М1 увеличивается, а момент М2 уменьшается. Соотношение между приращениями составляющих моментов имеет следующий вид: ьм,=к дм, (6) 549611 с =Кса

Я„cos 2 &и --s и и 8-Ч р / ° 8,. 8-4yh

-Кс а

9 со8 2 <и В<и

8-Чр / 8 . 8-Чр1 где 5М1 и 5M> — приращении моментов, создаваемых рабочими и дополнительными пружинами при увеличении рр;

К вЂ” коэффициент, определяющий степень превышения 5М1 над ЬМ .

Чтобы обеспечить заданное положительное зна чение жесткости муфты на рабочем участке ее

Таким образом, когда величины момента в линии передачи превышает значение момента предварительной затяжки Mg щах, происходит HQBopoT ступицы муфты относительно обоймы на угол рр, причем на рабочем участке характеристики муфты обеспечивается заданное пониженное значение жесткости линии передачи с муфтой (участок,Р на фиг. 4), в результате чего пиковые значения динамического момента в линии передачи "срезаются" упругой муфтой.

После поворота ступицы относительно обоймы на угол <р> р о-<ро ступица упирается в ограничитель 4, и жесткость системы линирт передачи— упругая муфта становится равной жесткости линии передачи без муфты (участок P, N на фиг. 4) .

Применение различных упругих элементов для создания усилия предварительной затяжки и для формирования рабочей характеристики муфты позволяет обеспечить черезвычайно низкую жесткость муфты на рабочем участке ее характеристики при достаточных усилиях предварительной затяжки и при значительной величине рабочего хода муфты.

Установка пружин под определенным углом к радиусу муфты открывает широкие возможности создания различных линейных и нелинейных характеристик жесткости муфты на рабочем участке.

Использование полученной зависимости момента, передаваемого муфтой на рабочем участке ее характеристики, от ее основных параметров позволяет обеспечить линейную характеристику муфты с малой жесткостью, которая в пределе может быть характеристики, необходимо задать значение К>1.

В частном случае при К=1 жесткость муфты на рабочем участке равна нулю.

Жесткость с, комплекта рабочих пружин 1 может быть выбрана на основе полученного из выражений (1) - (6) следующего выражения: нулевой. Применение предлагаемой муфты в качестве нелинейного пружинного амортизатора для уменьшения динамических нагрузок в системах приводов машин позволяет обеспечить высокую эффективность уменьшения динамических нагрузок.

Формула изобретения

Упругая муфта, содержащая ведущую полумуфту, выполненную в виде ступицы, и конЭО центрично расположенную ведомую полумуфту, выполненную в виде обоймы с упорами, взаимодействующие через пружины сжатия, установленные между ступицей и упорами обоймы, о тли ч а ющаяся тем, что, с целью повышения упругих свойств муфты в рабочем диапазоне передаваемых моментов, между упорами обоймы и ступицей установлены предварительно сжатые дополнительные пружины, прижимающие ступицу к упорам обоймы, а рабочие пружины установлены свободно, 4О причем усилие предварительного сжатия дополнительных пружин рассчитано по величине минимального момента рабочего диапазона, а совокупная жесткость рабочих и дополнительных пружин выбрана в зависимости от диапазона изменения рабочих нагрузок.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авт.свид, N 221427 кл, F 16 d 3/66 от 1967 г.

549611

Заказ 362/118

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород,,ул. Проектная,4

Составитель И. Яцунов

Редактор Н. Вирко Гехред М. Левицкая Корректор И. Гок сич

Т р 1162 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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