Зубчатая муфта

 

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для приводов тяжелонагруженных машин, преимущественно прокатных станов, турбин, гребных винтов морских судов и других машин. Муфта содержит зубчатые втулки с наружными зубчатыми поясами и зубчатые обоймы с внутренними зубчатыми поясами. Зубчатые обоймы находятся в зацеплении с зубчатыми втулками. На обоймах с одной стороны выполнены фланцы, соединенные между собой болтами, а с другой стороны закреплены уплотнительные крышки. Новым является то, что в кольцевых полостях между зубчатыми обоймами и зубчатыми втулками установлены замкнутые пустотелые кольцеобразные вставки с наружной цилиндрической и внутренней конической поверхностью, выполненной в форме усеченного корпуса, большее основание которого обращено к зубчатому зацеплению, а меньшее – к плоскости разъема. Между концевыми участками наружной и внутренней поверхностей вставок, внутренней поверхностью обойм и наружной поверхностью втулок со стороны плоскости разъема установлены уплотнения. Во вставках выполнены радиальные сквозные каналы, расположенные против отверстий в обоймах для подачи смазки. Вставки зафиксированы от проворота с помощью радиальных штифтов, установленных в обоймах, а уплотнительные крышки – с помощью закрепленных на них продольных шпонок, расположенных в шпоночных пазах, выполненных в торцевых фланцах обойм, к которым крепятся уплотнительные крышки. Техническим результатом является повышение долговечности зубчатой муфты и сокращение расхода смазки. 4 ил.

Изобретение относится к приводам тяжелонагруженных машин, преимущественно к приводам прокатных станов, турбин, гребных винтов морских судов и других машин.

Известна зубчатая муфта (аналог), включающая зубчатые втулки с наружными зубчатыми поясами и обойма с внутренними зубчатыми поясами, находящимися в зацеплении, с одной стороны обоймы снабжены фланцами, соединенными между собой по плоскости разъема болтами, с другой стороны между обоймами и зубчатыми втулками установлены уплотнения (см. М.Н.Иванов. Детали машин. М.: Высшая школа, 1998, с. 346-348. рис.17.7).

Недостатком аналога является невозможность его использовать в трансмиссиях привода тяжелонагруженных машин из-за необходимости демонтажа и полной разборки муфты при замене уплотнений. Это приводит к работе муфты с выработанным сроком службы уплотнений, утечкам смазки из зубчатого зацепления и снижению его стойкости. Необходимость разборки и сборки муфты с деталями большого веса вызывает длительные непроизводительные простои машин и снижение эффективности их эксплуатации. Из-за несвоевременной замены уплотнений и нарушения их герметичности в известных муфтах невозможно использовать жидкую смазку.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является зубчатая муфта, включающая зубчатые втулки с наружными зубчатыми поясами, зубчатые обоймы с внутренними зубчатыми поясами, находящимися в зацеплении с зубчатыми поясами втулок, на обоймах с одной стороны выполнены фланцы, соединенные между собой по плоскости разъема болтами, а с другой стороны закреплены уплотнительные крышки, между которыми и втулками установлены уплотнения (см. В.Ф.Зотов, В.Ф.Каширин, В.А.Петров. Прокатка металла. Учебное пособие для ПТУ. М.: Металлургия, 1979, с. 80, рис.49).

Прототип в отличие от аналога используется в трансмиссиях привода тяжелых машин, в частности в трансмиссиях привода валков прокатных станов, так как в нем имеется возможность замены уплотнении без полной разборки муфты путем демонтажа уплотнительных крышек. Однако в прототипе из-за больших габаритов муфты между обоймами и втулками образуется кольцевое пространство большого объема. Для нормальной работы зубчатого зацепления это пространство должно быть заполнено смазкой, что приводит к ее большому неоправданному расходу. Кроме того, эффективность смазки зубчатых зацеплений муфты оказывается низкой, так как большая часть объема смазки, расположенная между зубчатыми поясами, не участвует в работе, поскольку под действием центробежных сил при вращении муфты прижимается к внутренней цилиндрической поверхности обойм. При этом в зоне зацеплений не создается необходимого подпора смазки, что приводит к их интенсивному износу и быстрому выходу муфты из строя. Отказы муфт вызывают длительные простои прокатных станов и других машин и существенно снижают их производительность.

Целью настоящего изобретения является повышение долговечности зубчатых муфт, сокращение расхода смазки, сокращение простоев и повышение производительности прокатных станов и других тяжелонагруженных машин.

Поставленная цель достигается тем, что в зубчатой муфте, включающей зубчатые втулки с наружными зубчатыми поясами, зубчатые обоймы с внутренними зубчатыми поясами, находящимися в зацеплении, на обоймах с одной стороны выполнены фланцы, соединенные между собой по плоскости разъема болтами, а с другой стороны закреплены уплотнительные крышки, в которых установлены уплотнения их с втулками, в кольцевых полостях, образуемых наружными поверхностями втулок и внутренними поверхностями обойм, между зубчатыми поясами установлены замкнутые пустотелые кольцеобразные вставки с наружной цилиндрической поверхностью и внутренней поверхностью, выполненной в форме усеченного конуса, большее основание которого обращено к зубчатому зацеплению, а меньшее - к плоскости разъема, между концевыми участками наружной и внутренней поверхностей пустотелых кольцеобразных вставок, внутренней поверхностью обойм и наружной поверхностью втулок со стороны плоскости разъема установлены уплотнения, во вставках выполнены радиальные сквозные каналы, расположенные против отверстий в обоймах для подачи смазки, вставки зафиксированы от проворота с помощью радиальных штифтов, установленных в обоймах, а уплотнительные крышки - с помощью закрепленных на них продольных шпонок, расположенных в шпоночных позах, выполненных в торцевых фланцах обойм, к которым крепятся уплотнительные крышки.

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображены:

фиг.1 - зубчатая муфта - общий вид;

фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1;

фиг.3 - узел "М" на фиг.1;

фиг.4 - вид по стрелке "Б" на фиг.3.

Зубчатая муфта включает зубчатые втулки 1, 2 с наружными зубчатыми поясами 3, 4. зубчатые обоймы 5, 6 с внутренними зубчатыми поясами 7, 8, находящимися в зацеплении, и уплотнительные крышки 9, 10. На обоймах с одной стороны выполнены фланцы 11, 12, соединенные между собой по плоскости разъема болтами 13. С другой стороны на обоймах с помощью болтов 14 закреплены уплотнительные крышки 9 и 10. Между крышками и втулками установлены уплотнения 15, удерживаемые в крышках с помощью закрепленных на них колец 16.

В кольцевых полостях, образуемых наружными поверхностями втулок и внутренними поверхностями обойм, между зубчатыми зацеплениями установлены замкнутые кольцеобразные пустотелые вставки 17. Наружная поверхность 18 вставок выполнена цилиндрической. Внутренняя поверхность 19 выполнена в форме усеченного конуса, большее основание которого обращено к зубчатому зацеплению, а меньшее к плоскости разъема.

На концевых участках наружной цилиндрической поверхности 18 вставок закреплены направляющие обечайки 20 и 21, которыми вставки по посадке движения установлены внутри обойм 5 и 6. Между внутренними цилиндрическими поверхностями обойм и наружными цилиндрическими поверхностями обечаек 2 установлены уплотнения 22. Со стороны плоскости разъема на концевых участках внутренних поверхностей 19 вставок закреплены цилиндрические пояса 23, между которыми и наружными поверхностями втулок установлены уплотнения 24.

Во вставках в виде трубок выполнены радиальные сквозные каналы 25, расположенные против отверстий в обоймах, закрытых пробками 26. Через отверстия и каналы заливается смазка в пространство между вставками и кольцевыми полостями между втулками и обоймами для ее последующей подачи к зубчатому зацеплению.

С торцов вставки 17 плотно закрыты кольцевыми пластинами 27 и 28, обеспечивающими внутреннюю герметичность вставок и невозможность попадания в них смазки. Вставки выполняют функцию уменьшения объема внутреннего пространства между обоймами и втулками, в которое закачивается смазка.

От проворота относительно обойм вставки зафиксированы с помощью радиальных штифтов 29, установленных в обоймах и удерживаемых в них с помощью планок 30, закрепленных на обоймах болтами 31. Штифты выполнены с отверстиями 32, в которых нарезана резьба для установки рым-болтов для извлечения штифтов при демонтаже вставок. Другим концом штифты установлены в глухих отверстиях, выполненных в направляющих обечайках 20 вставок.

Для разгрузки болтов 13 от инерционных сил, передающихся на них от уплотнительных крышек 9 и 10 в периоды неустановившегося движения (пуска, остановок, изменения скорости вращения), на крышках закреплены продольные шпонки 33, установленные в шпоночных пазах, выполненных в торцевых фланцах 34 обойм, к которым крепятся болтами 14 уплотнительные крышки.

Заливку масла во внутренние кольцевые полости между обоймами и втулками выполняют на уровень, при котором объем масла (см. фиг. 1, 2) становится достаточен, чтобы при вращении муфты зубчатые зацепления по всей окружности были полностью заполнены смазкой.

При вращении муфты на массу масла объемом "V" в кольцевых полостях между обоймами и втулками действует центробежная сила, вызывающая появление реакции R со стороны внутренней конической поверхности 19 вставок 17. Эта реакция раскладывается на две составляющие - осевую R_о и радиальную R_p (см. фиг.1). Под действием осевой составляющей R_о жидкая смазка (масло) из кольцевых полостей выдавливается в зону зубчатых зацеплений и обеспечивает их надежную смазку при вращении по всей окружности. Благодаря внутренней конической поверхности 19 вставок 17 обеспечивается постоянный подпор смазки в зону зубчатых зацеплений. При этом возможные утечки и уменьшение объема смазки в муфте не оказывают отрицательного влияния на работоспособность муфты. Это способствует повышению долговечности зубчатых муфт, сокращению простоев и повышению производительности прокатных станов и других тяжелонагруженных машин. Необходимый объем смазки в муфте, определяемый из условия заполнения ею зубчатого зацепления по всей окружности при использовании пустотелых вставок 17, значительно меньше объема, используемого в известных муфтах. Это позволяет существенно сократить расход смазки.

Уплотнения 15 крышек 9 и 10 зубчатыми втулками 1 и 2, а также уплотнения 22 и 24 вставок с обоймами и втулками обеспечивают надежную герметичность пространства, заполняемого смазкой, и предупреждают ее утечки. Это исключает необходимость частой подливки масла и также способствует сокращению ее расхода. Использование фиксирующих штифтов 29 и шпонок 33 способствует повышению надежности муфты, увеличению ее межремонтных периодов и сокращению простоев на ремонтах, что является важным положительным фактором при эксплуатации зубчатых муфт тяжелонагруженных машин.

Таким образом, предложенное техническое решение обеспечивает достижение поставленной цели изобретения и может быть эффективно использовано в приводах прокатных станов и других тяжелонагруженных машин.

Формула изобретения

Зубчатая муфта, включающая зубчатые втулки с наружными зубчатыми поясами, зубчатые обоймы с внутренними зубчатыми поясами, находящимися в зацеплении с зубчатыми поясами втулок, на обоймах с одной стороны выполнены фланцы, соединенные между собой по плоскости разъема болтами, а с другой стороны закреплены уплотнительные крышки, в которых установлены уплотнения их с втулками, отличающаяся тем, что в кольцевых полостях, образуемых наружными поверхностями втулок и внутренними поверхностями обойм, между зубчатыми поясами установлены замкнутые пустотелые кольцеобразные вставки с наружной цилиндрической и внутренней конической поверхностью, выполненной в форме усеченного конуса, большее основание которого обращено к зубчатому зацеплению, а меньшее - к плоскости разъема, между концевыми участками наружной и внутренней поверхностей вставок, внутренней поверхностью обойм и наружной поверхностью втулок со стороны плоскости разъема установлены уплотнения, во вставках выполнены радиальные сквозные каналы, расположенные против отверстий в обоймах для подачи смазки, вставки зафиксированы от проворота с помощью радиальных штифтов, установленных в обоймах, а уплотнительные крышки - с помощью закрепленных на них продольных шпонок, расположенных в шпоночных пазах, выполненных в торцевых фланцах обойм, к которым крепятся уплотнительные крышки.

РИСУНКИРисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4