Упругая муфта

 

Изобретение относится к машиностроению и может использоваться для приводов регуляторов двигателей внутреннего сгорания. Цель изобретения - обеспечение стабилизации угловой скорости и повышение долговечности за счет улучшения упругих и демпфирующих свойств. Муфта содержит две концентрично установленные полумуфты (П) 1 и 2 с зубьями 3 и 4 на взаимно обращенных поверхностях. Между зубьями размещены упругие элементы в виде пружинных резинометаллических вкладышей (ПРВ) 5 U-образной формой. На внутренних боковых поверхностях (БП) вкладышей 5 выполнены выступы 6. Наружные боковые поверхности ПРВ 5 выполнены выпуклыми. БП зубьев П 1 и 2 выполнены вогнутыми. Радиус кривизны боковых поверхностей ПРВ 5 превышает радиус кривизны БП зубьев П. ПРВ установлены с натягом в окружном напряжении. Крутящий момент передается от П 1 через ПРВ 5 на П 2. При приложении крутящего момента ПРВ сжимается, уменьшается зазор между выступами ПРВ. Увеличивается площадь контакта боковых поверхностей ПРВ и зубьев П 1 и 2. Плавное повышается жесткостью ПРВ. При соприкосновении выступов ПРВ жесткость резко возрастает. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

69) (111

F 16 И 3/64

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) УПРУГАЯ МУФТА

Фиг.2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4412147/31-27 (22) 18. 04. 88 (46) 07.09.90. Бюл. 33 (71) Харьковский политехнический институт им. В,И.Ленина (72) В.А.Диков, В.Ф.Климчук, М.Л.Поляков, Б.И.Г1абадагп и А.В.Дыбнер (53) 621.825.8 (088.8) (56) Поляков М.Л. Увеличение надежности и долговечности топливной аппаратуры тракторных дизелей. — Харь.ков: Прапор; 1968, с. 67-69, рис.24s. (57) Изобретение относится к машиностроению и может использоваться для приводов регуляторов двигателей внутреннего сгорания. Цель изобретения — обеспечения стабильности угловой скорости и повышение долговечности за счет улучшения упругих и демпфирующих свойств. Муфта содер2 жит две концентрично установленные полумуфты (П) 1 и 2 с зубьями 3 и 4 на взаимно обращенных поверхностях.

Иежпу зубьями размещены упругие элементы в виде пружинных резинометаллических вкладьппей (ПРВ) 5 И-образной йормы. На внутренних боковых поверхностях (БП) вкладьппей 5 выполнены выступы 6. Наружные боковые поверхности ПРВ 5 выполнены вьгпуклыми. БП зубьев П 1 и 2 выполнены вогнутыьпг. Радиусы кривизны боковых поверхностей ПРВ 5 превышают радиус кривизны БП зубьев П, ПРВ установлены с натягом в окружном направлении. Крутящий момент передается от П 1 через а

ПРВ 5 на П 2. При приложении крутящего момента ПРВ сжимается, уменьшается зазор между выступами JIPB. Увеличивается площадь контакта боковых поверхностей ПРВ и зубьев П 1 и 2. Плавно повьппается жесткость ПРВ. При соприкосновении выступов ПРВ жесткость резко возрастает. 5 ил.

A-А Ql

1 590736

Изобретение относится к машино, строению, преимущественно для привоI pos регуляторов двигателей внутренне ;го сгорания.

Целью изобретения является обеспечение стабильности угловой скорости и повышение долговечности за счет улучшения упругих и демпфирующих свойств..

На фиг. 1 изображена муфта, осевой разрез; на фиг. 2 — .сечение А-А на ,фиг, 1; на фиг. 3 - 5 — схемы дил, . действующих на ведомую полумуфту.

Муфта содержит две концентрично ус 5 тановленные полумуфты 1 и 2 с зубьяI ми 3 и 4 на взаимно обращенных по верхностях и размещенные между по-, следними упругие элементы 5. Каждый упругий элемент выполнен в виде пружинного резинометаллического U-образного вкладыша ° На внутренних боковых поверхностях вкладышей выполнены выступы 6. Наружные боковые поверхности вкладьппа выполнены выпуклыми, а боковые поверхности зубьев полумуфты выполнены вогнутыми, при этом радиус кривизны бокову< поверхностей вкладьппей превышает радиус . кривизны боковых поверхностей зубьев.

Вкладыши установлены между зубьями полумуфт с натягом в окружном направлении. Полумуфты зафиксированы от взаимного осевого перемещения пружинным кольцом.

U-образная форма работающего на изгиб резинометаллического вкладьппа (армированного стальной пружиной) позволяет подобрать характеристику муфты, обеспечивающую гашение высоко"частотных колебаний угловой скорости ведущей полумуфты не менее чем на 80% в течение всего срока службы муфты, так как при этом энергия колебаний тратится главным образом на деформацию стальной пружины, не

Имеющей гистерезисных потерь, вследствие чего не происходит сощественного Разогрева и изменения физических свойств резины. Благодаря тому, что радиус кривизны криволинейной поверхности зуба меньше радиуса кривизны контактирующей с ней наружной бсковой новерхности вкладьппа, жесткость U55 образного вкладыша плавно увеличивается при увеличении его сжатия до тех пор, пока симметрично расположенные на внутренней поверхности вклаLqmIa BbIcTyTIsI не входят в соприкосновение, После этого жесткость вкладыша резко возрастает до момента, когда вкладьпп перестает деформироваться вообще. Этот переходный участок позволяет за счет использования упругих свойств резины на 20-40% демпфировать нехарактерные для длительной эксплуатации возмущения: угловой скорости ведущей полумуфты, имеющие пониженную частоту и соответственно больший период. Предварительно сжатый перед установкой в муфту вкладьнп по мере износа своих наружных поверхностей, соприкасающихся с зубьями полумуфт разжимается, и свободного хода муфты . не образуется. При этом понижается нижний предел частот, которые почти полностью погашаются муфтой, что улучшает характеристику муфты и увеличивает сдвиr по фазе при передаче полезного низкочастотного сигнала, В месте контакта вкладьппа с зубом

3 полумуфты действует сила P (фиг.3), а на зуб 4 лолумуфты 2 — такая же по величине, но противоположная по направлению реакция. Вкладыш сжимается моментом

M = P ° f, где f — плечо приложения силы P относительно основания вкладыша.

В собранной муфте реакции P действующие на зуб 3 и 4 полумуфт 1 и 2 со стороны пары сжатых вкладьнпей 5, уравновешивают друг друга. Крутящий момент передается от полумуфты 1 через вкладыши 5 на полумуфту 2.

Так как муфта испальзуетмя для привода вала регулятора (не показан), то величина передаваемого крутящего момента невелика, и при постоянной угловой скорости ведущей полумуфты

1 этот момент равен моменту трения

М вала регулятора о смазку.

Значительно большие нагрузки на муфту, связанные с инерционностью вала регулятора, возникают при наложении на постоянную составляющую угловой скорости ведущей полумуфты 1, жестко соед.ненной с кулачковым валом насоса, высокочастотных колебаний, связанных с периодическим скру-. чиванием кулачкового вала в процессе нагнетания топлива секциями насоса, а также с неравномерностью вращения коленчатого вала, приводящего в дей5 15 ствие кулачковый вал, обусловленной цикличностью работы цилиндров и неравномерностью момента сопротивления двигателя, Высокочастотные колебания угловой скорости ведущей полумуфты 1 должны быть подавлены, а низкочастотные, на которые регулятор должен реагировать, переданы на ведомую полумуфту 2 без искажений, В связи с выполнением этих требова ний различают два режима работы муфты привода регулятора для двигателя внутреннего сгорания.

В первом режиме происходит подавление высокочастотных колебаний.

Рассматривают процесс деформации пары вкладышей 7 и 8 (фиг. 4). Под действием постоянного момента сопротивления регулятора Ит ведомая полумуфта 2 поворачивается относительно ведущей 1, сжимая вкладьпп 7, при этом зазор е между выступами 6 на его внутренней поверхности уменьшается примерно наполовину. При возникновении высокочастотных периодических колебаний угловой скорости ведущей полумуфты 1 вкладьпп 7 дополнительно сжимается или разжимается под действием момента инерции M ведомой полумуфты 2 и связанного с ней вала регулятора.

Зазор е при этом уменьшается, но не замыкается, а после того, как колебание угловой скорости ведущей полумуфты 1 изменяет свой знак, зазор е снова раскрывается. Ведомая полумуфта 2 сохраняет почти постоянную угловую скорость вращения, так как жесткость муфты до замыкания зазора е во вкладыше 7 имеет небольшую величину, возрастанию которой препятствуют факторы, обусловленные разными радиусами кривизны наружной поверхности упругоro элемент и контактирующей с ней криволинейной поверхности зуба.

С = к

И ф

Внешний момент М,„ уравновешивается моментом И внутренних сил сопротивлеЖесткость муфты С представляет собой отношение крутящего момента

Ип, прикладываемого к ведомой полумуАте 2, к углу ее поворота К относительно ведущей:

90736 6 ния, который равен разности моментов

I ° силP иР

Ю

И = Ип 3(PIr„— PIr ),, 5 где P u P — силы действующие на

1 1 эуб 4 ведомой полумуфты со стороны вкладышей

7и8;

r и r — плечи приложения этих

1 !

О сил относительно оси вращения муфты.Фактором увеличивающим разность

Ф

P r, — P>r, и тем самым жесткость

С при возрастании Ы, является увеличение силы PII и уменьшение силы PI.

Сила P возрастает за счет увеличе1 ния момента M сжания вкладьппа 7 зубьями 3 и 4 полумуАт и уменьшения плеча fI ее приложения относительно

20 основания вкладьппа, так как значительно больший участок его криволинейной наружной поверхности, радиус кривизны которой больше радиуса кривизны соприкасающейся с ней криво25 линейной поверхности зуба 4, оказывается деАормированным и прижатым к зубу 4, Сила PI уменьшается одновременно ( с увеличением силы Р1, вследствие

3О уменыпения момента M сжатия вкладыша 8 с зубьями 3 и 4 полумуфт и увеличения плеча f ее приложения от-!

1 носительно основания вкладыша, так

< как наружная поверхность вкладьппа

35 8 распрямляется и ее контакт с поверхностью зуба 4 удаляется от основания вкладыша.

Фактором, уменьшающим разность

P r — P r и жесткость С является

1 1 1

Э

4п увеличение плеча r I приложения силы

P и уменьшение плеча r, силы Р, 1

Таким образом, до замыкания зазора е жесткость муфты увеличивается незначительно. Это позволяет почти

45 полностью подавлять высокочастотные колебания угловой скорости ведущей полумуАты 1, которые меняют свой знак до того, как зазор е замыкается.

Во втором режиме ведомая полумуф50 та 3 реагирует на низкочастотные колебания угловой скорости ведущей полумуфты t. Процесс деАормации вкладышей показан на фиг. 5.

На постоянную составляющую угловой

55 скорости ведущей полумуфты 1, кроме высокочастотных калебаIIIv<, накладываются низкочастотные, имеющие значительно большую продолжительность, действия. В некоторый момент ведущая

1S90736 полумуфта 1 поворачивается относительно ведомой 2 настолько, что зазор е вкладыша 7 выбирается, выступы 6 соприкасаются и начинают деАормировать5 ся. Хотя противоположно действующие на величину жесткости муфты факторы продолжают сохраняться (сила Р вкладыша 7 опускается, плечо приложения ее становится f,,так как появляется ( новая опора по выступам 6, сила P., вкладыша 8 поднимается на величину

f < относительно основания, в то вреf мя как радиус г уменьшается, à r> увеличивается), но жесткость С резко возрастает, ибо она теперь определяется сопротивлением к деформации выступов 6, и достигает своего максимума при полном сжатии вкладыша 7.

Этот переход позволяет подавлять на

20-40Х относительно низкочастотные вредные возмущения угловой скорости ведущей полумуАты 1, нехарактерные для большинства эксплуатационных режимов. Наиболее низкочастотные измене- 25 ния угловой скорости ведущей полумуфты 1, которые являются полезными сигналами, например, связанные с из— менением момента сопротивления двигат теля, передаются ведомой полумуфте

2 и валу регулятора без искажений по амплитуде И со сдвигом по Аазе, который не превышает 15 угла поворота кулачкового вала, Таким образом, благодаря укаэанному выполнению упругих элементов обес печивается стабилизация угловой скорости и повышение долговечности конструкции, Формула изобретения

Упругая муфта преимущественно для привода регулятора двигателя внутреннего сгорания, содержащая две концентрично расположенные полумуфты с зубьями на взаимно обращенных поверхностях и размещенные между последними упругие элементы, о т л и ч a þщ а я с я тем, что, с целью обеспечения стабилизации угловой скорости и повышения долговечности эа счет улучшения упругих и демпАирующих характеристик, боковые поверхности зубьев выполнены вогнутыми, каждый упругий элемент выполнен в виде пружинного резинометаллического U-образного вкладыша с выступами на взаимно обращенных внутренних боковых поверхностях, а его наружные боковые поверхности выполнены выпуклымн с радиусом кривизны, большим. радиуса кривизны боковых поверхностей зубьев, при этом вкладыши установлены с натягом в окружном направлении.

1590736 1590736 и

Составитель Т,Янова

Редактор М. Бланар Техред М. Дццык

Корректор М.Пожо

Заказ 2626

Тираж 543

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