Упругая муфта

 

УПРУГАЯ МУФТА, содержащая концентрично расположенные ведущую и ведомую полумуфты, соединенные упругими звеньями, отлипающаяс я тем, что, с целью повьппения надежности работы при колебаниях крутящего момента, каждое упругое звено выполнено в виде установленного на ведомой полумуфте двуплечего подпружиненного рычага со смонтированными на нем двумя упорами, смещенными относительно один другого в радиальном и окружном направлениях, и консольно закрепленных на ведомой полумуфте с возможностью взаимодействия с упорами пакетов ппастинчатых пружин.

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

A (51) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 365 755 7/25-2 7 (22) 05. 08. 83 (46) 23, 10,85. Бюл. N - 39 (72) А,M.Ëàâðåíêî, В.С. Гапонов и Н.Ф.Киркач (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт компрессорного машиностроения (53) 621.825.54(088,8) .(56)Поляков В.С.и др. Справочник по муфтам. Л.: Машиностроение, 1979, с.248, рис.УП.З. ,Авторское свидетельство СССР

У 569770, кл. F 16 D 3/56, 1975.

„„БО, 1186856 (54) (57) УПРУГАЯ МУФТА, содержащая концентрично расположенные ведущую и ведомую полумуфты, соединенные упругими звеньями, о т л и ч а ю щ а я— с я тем, что, с целью повышения надежности работы при колебаниях крутящего момента, каждое упругое звено выполнено в виде установленного на ведомой полумуфте двуплечего подпру.жиненного рычага со смонтированными. на нем двумя упорами, смещенными относительно один другого в радиальном и окружном направлениях, и консольно закрепленных на ведомой полумуфте с возможностью взаимодействия I с упорами пакетов ппастинчатых пружин.

1186856

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для защиты привода от резонансных режимов .

Цель изобретения — повышение на- 5 дежности работы муфты и привода при колебаниях крутящего момента за счет нелинейности упругой характеристики °

На фиг.1 показана муфта, поперечное сечение; на фиг ° 2 — сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 — принципиальная схема муфты; на фиг.4 — упругая характеристика муфты (М вЂ” крутящий момент передаваемый муфтой, -угол закрутки полумуфт, М„, 1 „ — крутящий момент и угол закрутки, при которых происходит переход от линейного участка упругой характеристики к нелинейному" M» g — крутящий момент и

z угол закрутки, при которых происходит20 переход от нелинейного участка к линейному) .

Упругая муфта содержит ведущую

1 и ведомую 2 полумуфты. В пазах последней закреплены пакеты 3 пластинчатых пружин при помощи колодок

4 и болтов 5 (фиг.1). На полумуфте

1 смонтированы параллельно оси пальцы 6, на которых подвижно закреплены двуплечие рычаги 7 посредством кольцаЗО

8, шайбы 9 и гайки 10 (фиг,2), Направление перемещения двуплечих рычагов 7 показано стрелкой k . .Одни концы двуплечих рычагов 7 снабжены упорами 11, которые взаимодействуют с пакетами пластинчатых пружин 3, а другие концы выполнены в виде вилок

12, на которых шарнирно закреплены верхние опоры 13 винтовых пружин 15 при помощи осей 14. Ва опорах 13 раз- 4р мешены одними концами упругие элементы 15, опирающиеся другими концами на нижние опоры 16, шарнирно закрепленные на полумуфте 1 при помощи пальцев 17. Пружины 15 устанавливают- 5 ся в первоначальном положении прад углом (к нормалям плеч r двуплечих рычагов 7 в тачках их крепления (О: „ 90 ) . Опоры 13 и 16 выполнены заодно с ограничителями 18 сжа- gp тия пружин 15, которые одновременно являются и направляющими. Упоры 11 состоят из двух цилиндрических пальцев — осйавнаго и дополнительного, закрепленных на двуплечих рычагах 7 55 соответственно на расстояниях r u г3 на прямых О А и Ozr проведенных из центров вращения О» и образующих между собой угол 7, который or деляется через заданные параметры муфты к

ctg 73— (R макс R ° ) cos (р+4-Ч) — tg (1+ 4- V), где К вЂ” максимальное плечо прилоМакс жения окружного усилия, соответствующее точке

M V Ha ynpyroA харак теристике муфты (фиг,4);

R. — плечо приложения окружного

1 усилия, соответствующее третьему участку упругой характеристики; д — начальный угол установки двупле чих рычагов 7 (фиг.3); р - угол поворота двуплечих рычагов 7;

V — угол закрутки полумуфт 1 и 2.

Для большей жесткости упоров 11 пальцы соединены между собой при помощи перемычки, очерченной касательными к ним поверхностями, при этом с рабочей стороны поверхность. вогнута. Плечо дополнительНого пальца кулачков 11 определяется через заданные параметры муфты. и угол р по формуле (1а с R1) cos (+ 4 1 ) в1п

При настройке муфты упругие элементы 15 предварительно поджимают. После поджатия пружин 15 двуплечие рычаги

7 наклонены к нормалям пакетов 3 плоских пружин под углом 4, который должен быть не менее 25 . Фиксация рабочего положения двуплечих рычагов

7 осуществляется при помощи упоров

19, закрепленных на полумуфте 1, Пакеты 3 пластинчатых пружин вы--.. полнены таким образом, что каждая последующая за первой пластиной, контактирующей с кулачком 11 двуплечего рычага 7, короче предыдущей, при этом конец последней пружины ограничивается плечом R приложения окружного усилия (от передаваемого крутящего момента).

В зависийости от величины передаваемого крутящего момента число пакетов 3 плоских пружин на ведомой полумуфте 2 и соотвеTcòâåнно двуплечих рычагов 7 на ведущей палумуфте

1 может быть 2, 3, 4 и более.

Муфта работает следующим образом.

1186856

1О

При вращении ведущей полумуфты

1 крутящий момент м передается через пальцы 6, двупле чие рычаги 7, кулачки 11 и пакеты 3 пластинчатых пружин на ведомую полумуфту 2, нагружая при 5 этом реактивным моментом в направлении стрелки K двуплечие рычаги 7 (фиг. 1) .

На первом этапе работы муфты при

М (M< момент упругих сил Р h относительно оси 0> (фиг.3), созданный за счет .предварительного поджатия пружин 15, уравновешивает действующий реактивный момент. Благодаря этому двуплечий рычаг 7 находится в 15 неподвижном состоянии относительно оси 0 . Следовательно, плечо R приложения окружного усилия (от передаваемого крутящего момента) и определяемая им жесткость муфты будут пос- 20 тоянные. Такой этап работы представлен линейным участком 1 на упругой характеристике муфты (фиг.4). Длина участка линейной характеристики определяется из условия 25

M1 (FO h °

При увеличении передаваемого крутяще ro момента М ) И, увеличив ае тся и реактивный момент на двуплечих рычагах 7, который превышает момент 30 от сил предварительного сжатия пружин 15. В результате этого двуплечий рычаг 7 поворачивается в направлении стрелки K на некоторый угол 1 (фиг.3) до тех пор, пока усилие F сжатой пружины 15 на изменяющемся плече h не уравновесит реактивный момент, т,е. пока не станет М = Fh. Поворот двуплечего рычага 7 вокруг оси 02 вызывает смещение точки приложения 4О окружного усилия на пакеты 3 плоских пружин от оси муфты. Следовательно, плечо R приложения окружного усилия

1 увеличивается, что приводит к снижению жесткости муфты, которая обратно пропорциональна плечу R1 (гиперболическая зависимость), т,е. линейное изменение (увеличение) плеча R; приложения окружного усилия рлечет за собой нелинейное изменение (уменьшение) жесткости муфты. Нелинейному уменьшению жесткости муфты способствует нелинейное уменьшение плеча h усилия F упругих, элементов

15, изменение которого описывается выражением

h = r cosЧ„, где ц — угол установки упругих элементов 15 по отношению к нормалям плеч r2 двуплечих рычагов 7 (0 < q, Эо )

Уменьшение плеча h no нелинейной зависимости влечет за собой такое же увеличение усилия F которое позволяет выполнить условие М = Fh. Увеличение усилия F приводит к большему сжатию пружин 15, что способствует более интенсивному повороту двуплечих рычагов 7, а значит, и интенсивному увеличению плеч приложения окружного усилия и связанному с ними интенсивному уменьшению жесткости муфты. При передаваемом крутящем моменте М =М ограничители 18 опор

16 и 13 выключают работу пружин 15 и связь двуплечий рычаг — полумуфта

1 становится жесткой. Плечо восприятия окружного усилия становится равным К,„„, а соответствующая ему жесткость муфты — минимально возможной.

Кроме этого, своеобразным усилителем, повышающим чувствительность к изменению передаваемого крутящего момента, являются пакеты плоских пружин.

При увеличении плеча приложения окружного усилия уменьшается момент инерции поперечного сечения пакетов 3, что способствует уменьшению жесткости муфты.

Таким образом, на втором этапе работы муфты при М„ (М < Я применение подвижных относительно полумуфты

1 двуплечих рычагов 7, обеспечивших в зависимости от величины передаваемого крутящего момента переменное плечо приложения окружного усилия, позволяет получить мягкую нелинейную характеристику, представленную на упругой характеристике муфты участком П (фиг.4). Длина участка П упругой характеристики муфты определяется жесткостью пружин 15 и расстоянием между ограничителями 18 опор 13 и 16.

Параметры муфты подбираются таким образом, чтобы рабочим участком был участок П упругой характеристики, за счет чего обеспечиваются минимально возможные коэффициенты динамичности работы машины, а следовательно, минимальные динамические нагрузки в приводе.

При дальнейшем увеличении передаваемого момента в окрестности точки

МЪ ф2 происходит передача точки контакта с пакетом 3 плоских пружин

1186856

Фиг.2 от основного пальца упоров 11 (фиг.3Ä точка А ) на дополнительный (точка

С.) . В этот момент плечо R при1 ложения окружного усилия быстро заменяется на плечо К., что вызывает со1 ответственное изменение жесткости муфты. Положение дополнительного пальца кулачка 11 определяется параметрами 6 и r >, которые находят по приведенным формулам, исходя из требуемой на третьем участке жесткости муфты. Благодаря применению дополнительного пальца упоров 11 можно задать любое плечо R. приложения окруж- 15 ного усилия в пределах К (RI C R что соответственно определяет область возможной на третьем участке жесткос» ти муфты. Нижняя граница плеча R,, ограничена углом установки д, кото- 2п рый в момент контакта дополнительного, пальца с пакетом 3 плоских пружин должен быть (как и для основного пальца) более 25 . Верхняя граница

Э леча К ограничена несущей способнос-25

1 тью муфты.

Третий участок 1И упругой характеристики муфты является дополнительным и его жесткость определяется в зависимости от режимов работы машины. 30

Так, например, при жесткости муфты С = gg о(участок Ш служит для расширения участка П упругой характеристики муфты, что позволяет перекрыть весь диапазон переменной составляющей передав аемых моментов . В этом случае расширяется диапазон рабочих режимов муфты, что позволяет использовать ее в приводах, режимы нагружения которых меняются в широких пределах, для минимизации максимапьных динамических нагрузок.

Если же жесткость участка Ш

С>- Срд(„, то при переходе с участка

II упругой характеристики на участок

И1 жесткость муфты быстро и значительно изменяется, что является эффектив-.. ным средством ухода от резонанса. В этом случае участок Ш упругой характеристики муфты позволяет приводу работать без резонансных крутильных колебаний.

Таким образом, конструкция муфты

\ позволяет осуществлять саморегулировку ее жесткости в зависимости от передаваемого крутящего момента. Это обеспечивает надежность при работе в различных режимах нагружения, что, в свою очередь, позволяет надежно защищать привод от повреждений и проектировать его с минимальными запасами прочности.

1186856 н„

Составитель Ю. Рунов

Редактор А.Сабо Техред С.Мигунова Корректор М.Максимишинец

Заказ 6526/39 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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