Зубчатая муфта а.п.попова

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для соединения валов судовых установок. Цель изобретения - увеличение срока службы и нагрузочной и компенсирующей способностей. Муфта содержит обойму 1 с прямыми зубьями и втулку 3, зубья которой могут быть или прямыми, или бочкообразными. Зубья втулки и обоймы, расположенные в двух диаметральных зонах, смещены в осевом направлении на величину, определяемую математической зависимостью. Смещение зубьев обеспечивает равномерное распределение усилий между зубьями при работе с перекосами, что приводит к повышению срока службы. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ. СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) дц Г 16 Р 3/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4441519/31-27 (22) 15, 06. 88 (46) 23.08„90. Бюл. N 31 (71) Николаевский кораблестроительный институт им„ С.О.Макарова (72) А.П.Попов (53) 621.825.5(088.8) (56) Попов А.П. Зубчатые муфты в судовых агрегатах. — Л.: Судостроение, 1985, с. 36 (54) ЗУБЧАТАЯ МУФТА А.П.ПОПОВА (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано дл ля соединения валов судовых устано2 вок. Цель изобретения — увеличение срока службы и нагрузочной и компенсирующей способностей. Муфта содержит обойму 1 с прямыми зубьями и втулку

3, зубья которой могут быть или прямыми или бочкообразными. Зубья втулУ ки и обоймы, расположенные в двух диаметральных зонах, смещены в осевом направлении на величину, определяемую математической зависимостью.

Смещение зубьев обеспечивает равномерное распределение усилий между зубьями при работе с перекосами, что приводит к повышению срока службы.

2 з.п„ф-лы, 8 ил. 1587243

Изобретение относится к машинос роению, в частности к судовому шиностроению.

Цель изобретения — увеличение сро5 а службы нагруэочной и компенсируюп1ей способностей„

На фиг. 1 изображена зубчатая муфта, общий вид; на фиг, 2 — сечение

М -А на фиг 1; на фиг. 3 — схема по- 10 ( ожения нагруженных зубьев втулки тносительно зубьев обоймы при переосе осей; на фиг. 4 — кривые расределения нормальных боковых зазоов и усилий между зубьями при переосе осей стандартной зубчатой муфы; на фиг. 5 — кривые распределеия нормальных боковых зазоров и силий между зубьями при перекосе сей предлагаемой зубчатой муфты; на иг. 6 — схема расположения зубьев а развороте длительного цилиндра тулки; на фиг 7 — то же, для обой) зубчатой муфты; на фиг. 8 — функональная зависимость максимальной макс агрузки (Р ) от коэффициента К.

Зубчатая муфта состоит из обоймы ,1 с приемными зубьями 2 и втулки 3 с бочкообразными. (или прямыми) зубьями 4. Ось 5 втулки 3 перекошена на угол 4 относительно оси 6 обоймы 1.

На фиг. 2 показано сечение А-А, которое изображает бочкообразный эуб 4 втулки 3, находящейся в среднем не,нагруженном положении по отношению к прямым зубьям 2 и 7 обоймы 1.

Зубья 4 втулки 3 и зубья 2 обоймы 1 смещены в осевом направлении в двух

:зонах их венцов, расположенных диаметрально противоположно с углом охвата каждой из них равным Т(/2. Оси симметрии данных зон смещения обоймы и втулки находятся во взаимно перпендикулярных плоскостях. Причем для пря,.мых зубьев обоймы 1 и втулки 3 величина осевого смещения зубьев 2 и 4 определяется иэ выражения Х = КЬ, а для бочкообразных зчбьев 4 втулки 3 иэ выражения Х = 2KR у,, где Х вЂ” величина смещения зубьев;

К вЂ” коэффициент, принятый (1/2;

Ь вЂ” длина прямых зубьев; — угол перекоса осей;

R — радиус бочкообразности зубьев втулки.

Положение нагруженных зубьев (пря- 55 мых) втулки 3 относительно зубьев обоймы 1 изображено на фиг. 3, где показано распределение зазоров между парами зубьев 8 и 9, 10 и 11, 12 и.

13, 14 и 15.

На фиг„ 4 изображено распределение нормальных боковых зазоров — кривая 16 и усилий - кривые 17 и 18 между зубьями при перекосе осей стандартной зубчатой муфты. На фиг. 5 изображено распределение нормальных боковых зазоров — кривая 19 и усилий — кривая 20 между зубьями при перекосе осей предлагаемой зубчатоЯ муфты. На развертке делительного цилиндра втулки 3 (фиг, 6) показано расположение секторов смещенных и несмещенных зубьев 21-24 и исходной оси 25 симметрии„ На развертке делительногс цилиндра обоймы 1 (фиг. 7) показано расположение секторов сме- щенных и несмещенных зубьев 26-29 и исходной оси 30 симметрии, При нагружении в условиях перекоса осей втулки стандартной зубчатой муфты вращательным моментом ее зубья, находящиеся в среднем ненагруженном положении относительно зубьев обоймы, сблизятся с последними. Первой в начальный помент времени войдет в контакт пара эубьев 8 и 9 (фиг. ) характеризуемая углом поворота = 0 (фиг. 4), а между остальными парами зубьев 10 и 11,, 12 и 13, 14 и 15 наблюдаются зазоры соответственно С, С и С, определяемые по формуле

С = (1 соя )

bv

У (1) при углах поворота = р, где q erg (cp, причем у =7 /2 (фиг, 3), У 3

Сопряженная пара зубьев 8 и 9 находится в плоскости, отстоящей от р плоскости перекоса осей на угол 1/2 +

+o(g где a(— угол зацепления.

В следующий момент. времени, т.е. после того, когда полностью выбран зазор между парой зубьев 8 и 9, эта пара начинает передавать вращательный момент от втулки к обойме.

Когда вследствие нагружения дефор,мация сопряженной пары зубьев 8 и 9 достигнет сначала величины С, пои том С и т.д, (фиг. 3), поочередно начинают входить в зацепление и передавать вращательный момент сопряженные пары зубьев 10 и 11, 12 и 13 и т.д., что характеризует в целом работу зубчатой муфты (фиг. 4),Б этом случае количество пар зубьев, участ1587243 вующих в передаче вращательного момента при перекосе осей, зависит от величины этого момента, угла переко са осей и других параметров зубчатой муфты. На фиг. 4 кривая 17 распределения усилий между зубьями характеризует участие всех зубьев в передаче вращательного момента, а кривая l8 — части из них в пределах дуги .охвата с параметрическим углом у.

Из анализа работы зубчатой муфты при перекосе осей, рассмотрения фиг 3 и 4, формулы (1) очевидно, что для выравнивания неравномерности распределения усилий между зубьями необходимо стремиться к уменьшению величин зазоров С,, С,. и т.д., Ч 7 которое способствует перераспределению усилий с максимально нагруженной пары зубьев 8 и 9 на менее нагруженные пары зубьев tO и tl 12 и 13 и т.д.

В предлагаемой зубчатой муфте зубья 8, 10, l2 и 14 втулки 3 смещены в осевом направлении относительно зубьев 9, 11, 13 и 15 обоймы на величину Х. При этом между парой зубьев 8 и 9 при смещении зуба 8 относительно зуба 9 на величину Х возникает зазор аЬ = Л S, при выборе которого остальные пары зубьев сбли зятся друг с другом (фиг, 3) на величину S, где а — толщина зуба; Ь длина зуба. Тогда распределение зазоров между зубьями в отличие от формулы (l) имеет вид

Х = К

Х=2К К, С /= (-- — HS) (1 — cosg) . (2)

Ьу

Из прямоугольного треугольника аЬс (фиг, 3) определяют аЬ = Ьс йщ.

Полагая при малых углах перекоса

tg Q,у, получают 4S = А при аЬ = d S и Ъ С = Х. Величину смещения зубьев Х выражают через длину зубьев в виде Х = КЬ.

С учетом выражения

С = - - (1 — 2К) (1 — со:y), (3)

4 2

Уравнение распределения нормальных боковых зазоров между бочкообразными зубьями втулки и прямыми зубьями обоймы имеет вид ,2

2

С = — - (1 — cos ср) . (4)

Тогда зависимость (3) при использовании выражения (4) имеет вид

С = — — (1 — 2К)(1 — cos cP). (5)

5 Р 2

Коэффициент К, как следует иэ формул (3) и (5), должен быть величиной положительной и, кроме того, меньшей или в крайнем случае равной 1/2. Нетрудно установить, что при К (1/2 между зубьями (фиг. 5, кривая 19) наблюдаются меньшие по величине зазоры, чем при К = 0 (фиг. 4).

При сборке зубчатой муфты следует из положения втулки 3 относительно обоймы 1 в соответствии с фиг. 6 и 7, причем ось 25 симметрии втулки 3 должна совпадать с осью 30 симметрии

20 обоймы 1, что в итоге приводит к резкому снижению неравномерности распределения усилий между зубьями, повышению срока службы, нагрузочной и компенсирующей способностей предла25 гаемой муфты.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

t, Зубчатая муфта, содержащая

30 втулку с наружными зубьями и находящуюся с ней в зацеплении обойму с прямыми зубьями на внутренней поверхности, отличающаяся тем, что с целью увеличения срока службы, нагрузочной и компенсирующей способностей, зубья втулки и зубья обоймы, расположенные в двух диаметрально противоположных зонах с углом охвата каждой из них равным (7/2, смещены в осевом направлении, причем оси

40 симметрии зон смещения обоймы и втулки расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях.

2. Муфта по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что величина смещения Х при выполнении зубьев втулки

45 прямыми определяется иэ выражения где К вЂ” коэффициент, выбранный из

50 соотношения 0,5 »0;

b — длина зубьев.

3. Муфта по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что величина смещения Х при выполнении зубьев втулки бочкообразными определяется из выра жения

1587243 где R - -радиус бочкообразности зубьев втулки; — угол перекоса осей втулки, и обоймы

1587243

158724:3

1 p z

1587243 (F < )„ro е

4г 478 О4 аХ

Rue. 8

Составитель Г.Абрамова

Редактор А.Мотыль Техред H.ÄHäûê Корректор Т,Палий

Заказ 2407 Тираж 539 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101