Способ уплотнения соединений с переменной несоосностью вращающихся элементов и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для уплотнения соединений, имеющих переменную несоосность вращающихся элементов, и позволяет повысить надежность , герметичность и расширить диапазон применения уплотнений за счет исключения вращения эксцентрикового блока и выравнивания окружных зазоров между цилиндрическими поверхностями несоосных вращающихся элементов и поверхностями блока. Способ уплотнения соединений включает введение в блок эксцентриковых втулок дополнительных радиальных или угловых эксцентриковых втулок и последовательный или совместный поворот их вокруг своих продольных осей до совмещения осей вращаютщхся, элементов и поверхностей втулок. На валу 1 в стакане 3 установлен блок эксцентриковых втулок 4-7, имеющих радиальные и угловые эксцентриситеты. Величина эксцентриситета каждой втулки определяется по формулам. Причем эксцентриковые втулки размещены с эксцентриситетом относительно друг друга в отверстии предьщущей втулки и закреплены от осевого смещения с помощью стопорных шайб 8. Между стаканом 3, эксцентриковыми втулками 4-7 и валом 1 размещены уплотнения 9. 2 с.п. ф-лы, 4 ил., 1. табл. I (Л со 00 to со 4 «Риг

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1381294 А 1 у 4 F 16 J 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 L

4

И ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) .4138257/31-08 (22) 17.07.86 (46) 15.03.88. Бюл. В 10 (7 1) Донецкий политехнический институт (72) А.Н. Михайлов, В.А. Финиченко, Е.Н. Колесник и А.В. Лукичев (53) 62.-762(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 317831, кл. F 16 0 1/10, 1971.

Авторское свидетельство СССР

У 523487, кл. H 02 К 5/12, 1976. (54) СПОСОБ УПЛОТНЕНИЯ СОЕДИНЕНИЙ

С ПЕРЕМЕННОЙ НЕСООСНОСТЬЮ ВРАЩАЮЩИХСЯ ЭЛЕМЕНТОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО, ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для уплотнения соединений, имеющих переменную несоосность вращающихся элементов, и позволяет повысить надежность, герметичность и расширить диапазон применения уплотнений за счет исключения вращения эксцентрикового блока и выравнивания окружных зазоров между цилиндрическими поверхностями несоосных вращающихся элементов и поверхностями блока. Способ уплотнения соединений включает введение в блок эксцентриковых втулок дополнительных радиальных или угловых эксцентриковых втулок и последовательный или совместный поворот их вокруг своих продольных осей до совмещения осей вращающихся, элементов и поверхностей втулок. На валу 1 в стакане 3 установлен блок эксцентриковых втулок 4-7, имеющих радиальные и угловые эксцентриситеты.

Величина эксцентриситета каждой втулки определяется по формулам, Причем эксцентриковые втулки размещены с эксцентриситетом относительно друг С. друга в отверстии предыдущей втулки и закреплены от осевого смещения с 3 помощью стопорных шайб 8. Между стаканом 3, эксцентриковыми втулками

4-7 и валом 1 размещены уплотнения

9. 2 с.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

Мш

1381294

10 (2) ы,= м = arcsin

50 где а„и а — радиальный эксцентриситет радиальных эксцентриковых втулок 4 и 5 (для возможности компенсации всего диапазона изменения радиального смещения осей от 0 до а, принято, что а, = а,);

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для уплотнения соединений, имеющих переменную несоосность вращающихся элементов.

Целью изобретения является повы: шение надежности, герметичности и . расширение диапазона применения уплотнения за счет исключения вращения эксцентрикового блока.

На фиг. 1 показана схема расположения осей при относительном движении вращающихся элементов и кинематическая схема устройства для уплотнения соединений с переменной несоосностью вращающихся элементов, при переменном угловом смещении осей; на фиг. 2 — то же, при переменном радиальном смещении осей; на фиг.3 —то же, при переменных радиальном и угловом смещениях осей; на фиг. 4— устройство для уплотнения соединения, разрез.

Устройство для осуществления способа уплотнения соединений располагается на несоосном соединении, со держащем вал 1 и обойму 2, на которой закреплен стакан 3, установленный соосно с обоймой 2. На валу 1 в стакане 3 установлен блок эксцентриковых 4-7, который содержит радиальные 4 и 5 (угловые 6 и 7) или радиальные 4 и 5 и угловые 6 и 7 эксцентриковые втулки, имеющие соответственно радиальный а „ а (угловой м,, ) или радиальный а„, а и угловой ы„ ы эксцентриситет (фиг, 4). Величина эксцентриситета щ каждой эксцентриковой втулки определяется по формулам: для радиальных эксцентриковых втулок а а = а (1)

Л

2cos u „

43 для угловых эксцентриковых втулок а „вЂ” максимальное радиальное смещение осей втулки относительно обоймы при эксплуатации муфты; у, — угол, определяющий положение радиальных эксцентриков (на основании приведенных экспериментальных исследований, выполненных на моделях, для хорошей работоспособности устройства и исключения установки эксцентриков в мертвых точках следует принимать р, = — 16-20 ); центриси тет угловых эксцентриковых втулок 6 и 7 (для возможности компенсации всего диапазона изменения угло- вого смещения осей от

0 до и>, принято, что

+1 ) S

ы„- максимальное угловое смещение осей втулки и обоймы при эксплуатации муфты; — угол, определяющий положение угловых эксцентриков (на основании проведенных экспериментальных исследований, выполненных на моделях, для хорошей работоспособности устройства и исключения установки угловых эксцентриков в мертвых точках следует принимать

22-28 ).

Причем эксцентриковые втулки 4-7 размещены с эксцентриситетом относительно друг друга в отверстии предыдущей эксцентриковой втулки и закреплены от осевого смещения. с помощью стопорных шайб 8. При этом охватываемая поверхность наружной эксцентриковой втулки 4 установлена соосно продольной оси стакана 3, а охватывающая поверхность внутренней эксцентриковой втулки 7 установлена соосно продольной оси вала 1. Между стаканом 3, эксцентриковыми втулка1381294

45 ми 4-7 и валом 1 размещено уплотнение 9.

Способ осуществляют следующим образом.

При вращении соединения с постоянной несоосностью вала 1 H обоймы

2 при а = const и м = const (фиг.4) цилиндрический стакан 3, закрепленный соосно с обоймой 2, вращается вокруг своей продольной оси Z (фиг. 1-3), а вал 1 вращается вокруг своей продольной оси Е (фиг. 1-3).

При этом за счет наличия радиального (углового) или радиального и углового смещений осей стакана 3 и вала 1 блок эксцентриковых втулок, состоящий из радиальных 4 и 5 (угловых

6 и 7) или радиальных 4 и 5 и угловых 6 и 7 эксцентриковых втулок, име- 20 ет эксцентриситеты, что исключает вращение блока эксцентриковых втулок 4-7, закрепленных от осевого смещения стопорными шайбами 8. Кроме того, так как охватываемая поверхность 25 наружной эксцентриковой втулки 4 установлена соосно продольной оси стакана 3, а охватывающая поверхность внутренней эксцентриковой втул. ки 7 установлена соосно.продольной оси вала 1, то обеспечиваются равномерные окружные зазоры между вращающимися элементами 1 и 2 и блоком эксцентриковых втулок 4-7 ° Более того, благодаря исключению вращения блока эксцентриковых втулок при вращении вала 1 и стакана 3 относительное движение между ними производится только вращением. Поэтому герметизируется несоосное соединение обычHbIM уплотнением 9, применяемым для уплотнения соосных соединений с перпендикулярным расположением его к оси вращения.

При изменении несоосности вращающихся элементов при а 4 const и и Ф const (фиг. 1-3) под действием силы, возникающей от изменения положения всего вала 1 и стакана 3 и наличия эксцентриситета втулок, производится совместный поворот радиальных 4 и 5 (угловых 6 и 7) или радиальных 4 и 5 и угловых 6 и 7 эксцентриковых втулок вокруг их продольных осей относительно друг друга.

Величина поворота эксцентриковых втулок 4-? координируется углами и q " (фиг. 1 и 2), при а, а, и и,= ы (фиг. 4) для возможности компенсации всего диапазона изменения смещений вращающихся элементов 1 и 2 соединения от 0 до а и от 0 до ы (фиг. 3), координирующие углы поворота равны

, V

7 и определяются по

I формулам: для радиальных эксцентриковых втулок

1 а

arc cos (3)

Ф для угловых эксцентриковых втулок

1-cos ы

V = arccos

2 sin Id, (4) где р и ч — углы, координирующие поворот эксцентриковых втулок; а — величина радиального смещения осей обоймы и вала втулки в данный момент;

ы — величина углового смещения осей обоймы и вала втулки в данный момент.

При этом благодаря размещению наружной эксцентриковой втулки 4 в стакане 3, а внутренней эксцентри.ковой втулки 7 блока на валу 1 постоянно обеспечивается соосность охватываемой цилиндрической поверхности наружной эксцентриковой втулки 4 со стаканом 3, а охватывающей цилиндрической поверхности внутренней эксцентриковой втулки 7 с валом 1.

Это исключает вращение всего блока эксцентриковых втулок 4-7 при вращении соединения, обеспечивает равномерный окружной зазор между сопряженными с вращающимися элементами поверхностями блока эксцентриковых втулок 4-7, причем между вращающи- мися элементами 2 и 3 и эксцентриковыми втулками 4-7 производится только относительное вращение. Поэтому герметизируется соединение обычным уплотнением 9.

Пример . Уплотнение при переменной несоосности приведено на примере зубчатой муфты, работающей в условиях переменной несоосности осей вала втулки относительно обоймы. Диапазон изменения радиального смещения осей при эксплуатации муфты а = 0...8 мм (а = 8 мм), à углового смещения ы = 0...3" (и

= 3 ). В период установки устройства для уплотнения величина ради1381294 (2) : а 2 (Т-соз<г 1-cos2 ч = are.соз - —.— -- = erccos --.— — — —,=53 9, 1 2ssi in"

Для уплотнения зубчатой муфты

l необходимо установить блок эксцент1 иковых втулок, содержащий пве радиальные 4 и 5 и две угловые эксцентриковые 6 и 7 втулки. Исходя из

1 условий работы муфты величина эксь ентриситета каждой эксцентриковой втулки определяется по формулам (1) я радиальных эксцентриковых втулок а,„8

2cos v î 2cos20"

4.26 мм; я угловых эксцентриковых втулок

1-cos. ó и = я, = arcsin

2cos у

11-cos 3 агсз1.n — — — = — — = 1 7

1 2cos 28

После расчета эксцентриситетов тулок и их изготовления они устаЗатем в пазы стакана 3 и втулок

-6 производится установка стопор ых шайб 8, которые предотвращают севое смещение эксцентриковых втуок. После такой настройки устрой< тво готово к работе. Настройка поз" оляет за счет установки наружной тулки 4 в стакан 3, а внутренней . тулки 7 на вал 1 обеспечить соосость их сопряженных поверхностей выравнить окружные зазоры между ними, а также уплотнить соединение

1 бычным уплотнением 9, применяемым для герметизацчи соосных соединений,. что дает возможность повысить надежность., герметичность и расширить ди-.апазон применения уплотнения.

В периоц эксплуатации зубчатой муфты при изменениях несоосности вала втулки 1 и обоймы 2 уплотнение соединения произвоцится за счет сов-местного поворота радиальных 4 и 5 (угловых б и 7) или радиальных 4 и 5 и угловых 6 и 7 эксцентриковых втулок вокруг их продольной оси относительно друг друга. Поворот эксцентриковых втулок осуществляется под действием силы, возникающей при изменении положения вала втулки 1 относительно обоймы 2 и наличия эксцентриситета в эксцентриковых втулках

20 навливаются вместе с уплотнением 9 в стакан 3 обоймы 2 между валом втулки 1, каждая из которых размещается в отверстии предыдущей эксцентриковой втулки. Установку эксцентриковых втулок 4-7 в требуемое положение ведут путем последовательного поворота радиальных 4 и 5 и угловых 6 и 7 эксцентриковых втулок вокруг своих продольных осей до совмещения оси охватываемой цилиндрической поверхности наружной эксцентриковой втулки 4 с осью стакана 3, а оси охватывающей цилиндрической поверхности внутренней эксцентриковой втулки 7 с осью вала 1. При этом углы поворота эксцентриковых втулок определяются по формулам (3) и (4): для радиальных эксцентриковых втулок а 3

ip = arccos --- = arccos — — — =69 4 р 2а„ 2.4,26 для угловых эксцентриковых втулок

4-7, причем угол поворота эксцентриковых втулок определяется при необходимости по формулам (3) и (4) . При этом за счет поворота эксцентриковых втулок постоянно обеспечивается соосность охватываемой поверхности и наружной эксцентриковой втулки 4 со стаканом 3, а охватывающей поверхности внутренней эксцентриковой,втулки 7 с валом 1, так как наружная втулка 4 установлена в стакане 3, а внутренняя втулка 6 на вале 1.

Зависимость углов поворота эксцентриковь1х втулок от радиального или углового смещения осей вала 1 и обоймы 2 приведена в таблице.

Вместе с тем за счет наличия несоосности в зубчатой муфте и эксцентриситетов в блоке, благодаря соосности сопряженных с валом и стаканом поверхностей блока исключается его вращение при вращении соединения обеспечивается равномерный окружной зазор между вращающимися элементамн соединения, снижаются местные напряжения„ действующие на уплотнение, что ведет к повышению надежности и герметичности уплотнения несоосных соединений.

1381294

0 1 2 3

4 5 6

7 8 а, мм

90 83,2 76,4 69,4 62,0 54,1 45,2 34,7 20,0

ЧУ град

0 0 5 1

1,5 2 2,25 2,5 2,75 3 (Ф град

90 81,6 72,9 63,8 53,9 48,6 42,6 35,9 28,0 ч град

Формула изобретения

Способ уплотнения соединений с переменной несоосностью вращающихся элементов, при котором между вращающимися элементами для их уплотнения устанавливают блок эксцентриковых втулок, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения 10 надежности, герметичности и расширения диапазона применения уплотнения за счет исключения вращения эксцентрикового блока, в блок эксцентриковых втулок дополнительно вводят радиальные и/или угловые эксцентриковые втулки, причем уплотняют соединение в период сборки. путем последовательного поворота радиальных или угловых или радиальных и 20 угловых эксцентриковых втулок вокруг своих, продольных осей до совмещения оси охватываемой цилиндрической поверхности наружной эксцентриковой втулки с осью одного из вращающихся элементов, а оси охватывающей цилиндрической поверхности внутренней эксцентриковой втулки — с осью другого вращающегося элемента, а в период эксплуатации при изменении 30 несоосности вращающихся элементов совместно поворачивают радиальные или угловые или радиальные и. углоL вые эксцентриковые втулки вокруг их продольных осей относительно друг друга до совмещения осей элементов поверхностей блока и вращающихся элементов.

2. Устройство для уплотнения соединений с переменной несоосностью вращающихся элементов, содержащее наружный и внутренний вращающиеся элементы, закрытые с торцов крышками с уплотнениями, при этом внутренний вращающийся элемент установлен с возможностью осевого перемещения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, герметичности и расширения диапазона применения уплотнения за счет исключения вращения эксцентри. кового блока, между вращающимися элементами устанавливают блок эксцентриковых втулок, который содержит радиальные и/или угловые эксцентриковые втулки, каждая из которых размещена с эксцентриситетом относительно друг друга в отверстии предыдущей эксцентриковой втулки, причем охватываемая поверхность наружной эксцентриковой втулки расположена соосно продольной оси стакана, а охватывающая поверхность внутренней эксцентриковой втулки расположена соосно продольной оси вала.

1381294

Редактор Э. Слиган

Заказ 1177/34 Тираж 784 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

0 фабр 5

Составитель И. Пащенко

Техред М.Ходанич Корректор Л. Патай