Зубчатая муфта
Владельцы патента RU 2463494:
Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа" (RU)
Изобретение относится к общему машиностроению и может быть использовано при проектировании трансмиссий для передачи вращения в машинах разного назначения. Зубчатая муфта содержит втулки с наружными зубчатыми венцами, установленные на ведущем и ведомом валах, и промежуточный вал, на концах которого закреплены обоймы, коаксиально втулкам. С внутренней стороны каждой обоймы образован ответный зубчатый венец, входящий в зацепление с зубчатым венцом соответствующей втулки. Боковые поверхности зубьев втулок и обойм выполнены в виде сегментов цилиндрической поверхности, между которыми установлены с возможностью качения шарики с размерами, соответствующими размерам зазоров между противолежащими боковыми поверхностями зубьев втулок и обойм. По обеим сторонам зубчатых венцов установлены с зазором по отношению к венцам ограничительные кольца, скрепленные с обоймами и втулками, перекрывающие с торцов зону зубчатого зацепления. Техническим результатом изобретения является уменьшение потерь на трение, исключение необходимости интенсивной подачи смазки к трущимся поверхностям, увеличение мощности, повышение КПД устройства. 4 ил.
Изобретение относится к общему машиностроению и может быть использовано при проектировании трансмиссий для передачи крутящего момента в машинах разного назначения.
В технике известны и широко применяются жесткие компенсирующие муфты, допускающие, в небольших пределах, продольные, поперечные и угловые смещения одного вала относительно другого на небольшую величину за счет относительного перемещения жестких металлических деталей муфты. К таким муфтам относится зубчатая муфта, содержащая втулки с наружными зубчатыми венцами, установленные на ведущем и ведомом валах, и обойму, перекрывающую втулки, на оконечностях которой с внутренней стороны образованы ответные зубчатые венцы, входящие в зацепление с зубчатыми венцами втулок. Обычно зубья выполняют эвольвентного профиля. Поверхности наружных зубьев втулок на окружности выступов обтачивают по сфере, форма боковых поверхностей прямолинейная или бочкообразная (см., например, книгу В.Б.Шнеппа «Конструкция и расчет центробежных компрессорных машин»; Издательство «Машиностроение», г.Москва, 1995 г. ББК 31.76 Шн76 УДК621.515, раздел 5, подраздел 5.1, «Соединительные муфты» стр.205-208).
Недостатком известной муфты является то, что при несоосности валов в процессе работы зубья испытывают переменные контактные и изгибные напряжения, а также скольжение, возникающее между рабочими, контактирующими поверхностями зубьев муфты, что приводит к износу, нагреву и потере мощности. В данном случае присутствует необходимость интенсивной подачи смазки к трущимся поверхностям.
Техническим результатом изобретения является уменьшение потерь на трение, исключение необходимости интенсивной подачи смазки к трущимся поверхностям, увеличение мощности, повышение КПД устройства.
Технический результат изобретения достигается благодаря тому, что зубчатая муфта для передачи вращения содержит втулки с наружными зубчатыми венцами, установленные на ведущем и ведомом валах, и промежуточный вал, на концах которого закреплены обоймы, коаксиально втулкам, с внутренней стороны каждой обоймы образован ответный зубчатый венец, входящий в зацепление с зубчатым венцом соответствующей втулки, при этом боковые поверхности зубьев втулок и обойм выполнены в виде сегментов цилиндрической поверхности, между которыми установлены с возможностью качения шарики с размерами, соответствующими размерам зазоров между противолежащими боковыми поверхностями зубьев втулок и обойм, а по обеим сторонам зубчатых венцов установлены с зазором по отношению к венцам ограничительные кольца, скрепленные с обоймами и втулками, перекрывающие с торцов зону зубчатого зацепления.
Сущность устройства поясняется чертежами, где на фиг.1 показано предлагаемое устройство в продольном разрезе; на фиг.2 показано место зубчатого зацепления втулки и обоймы, разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 показано место соединения зубьев втулки с зубьями обоймы посредством шариков, разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 показано место соединения зубьев втулки с зубьями обоймы при взаимном смещении частей муфты в процессе работы в условиях перекоса валов, также разрез Б-Б на фиг.2.
Зубчатая муфта содержит установленные на ведущем и ведомом валах 1 и 2 втулки 3, на наружной поверхности которых имеются зубчатые венцы 4. Коаксиально втулкам 3, перекрывая их, установлены соединенные промежуточным валом 14 обоймы 5, на оконечностях которых с внутренней стороны образованы ответные зубчатые венцы 6, входящие в зацепление с зубчатыми венцами 4 втулок 3 (фиг.1). Опорные боковые поверхности 7 и 8 соответственно зубьев 9 втулок 3 и зубьев 10 обойм 5 выполнены в виде сегментов цилиндрической поверхности радиусом D/2, при этом между опорными поверхностями 7 и 8 установлены с возможностью качения шарики 11, выполненные из твердого и упругого материала, например стали (фиг.2). Каждый шарик 11 имеет диаметр D, который соответствует зазору S между противолежащими опорными поверхностями 7 и 8 зубьев 9 и 10 соответственно (фиг.3).
По обеим сторонам зубчатых венцов 4 и 6 установлены с зазором S1 по отношению к венцам 4, 6 ограничительные кольца 12 и 13, при этом каждое ограничительное кольцо 12 закреплено на торце соответствующей обоймы 5, а каждое ограничительное кольцо 13 закреплено на соответствующей втулке 3 (фиг.1).
Преимущества предложенного устройства заключаются в следующем:
- при взаимодействии рабочих частей зубчатой муфты в процессе работы в зубчатом соединении полностью исключено трение скольжения за счет введения шариков 11. Перемещение частей зубчатой муфты осуществляется через катящиеся шарики 11, что на порядок уменьшает силы трения, а следовательно, и потери энергии на их преодоление;
- существенно уменьшается износ деталей зубчатого зацепления, отпадает необходимость подачи интенсивной смазки к трущимся поверхностям, уменьшается нагрев частей муфты;
- появляется возможность упрощения технологии обработки профилей зубчатых венцов, их эвольвентных профилей с приданием «бочкообразности», вместо этих сложных поверхностей вводится обработка простейших форм - цилиндрических образующих зубьев 9 и 10.
Ограничительные кольца 12 и 13, установленные с зазором S1 и закрепленные соответственно с обоймой 5 и с втулками 3, не препятствуют вращению частей муфты в процессе работы и предотвращают выпадение шариков 11 из зоны зацепления зубьев 9 и 10.
Предложенное устройство обладает повышенным КПД, поскольку трение скольжения в частях муфты исключено, а присутствует трение качения. Существенно уменьшается износ деталей муфты и отпадает необходимость подачи интенсивной смазки к трущимся поверхностям деталей муфты.
Зубчатая муфта для передачи вращения, содержащая втулки с наружными зубчатыми венцами, установленные на ведущем и ведомом валах, и промежуточный вал, на концах которого закреплены обоймы, коаксиально втулкам, с внутренней стороны каждой обоймы образован ответный зубчатый венец, входящий в зацепление с зубчатым венцом соответствующей втулки, отличающаяся тем, что боковые поверхности зубьев втулок и обойм выполнены в виде сегментов цилиндрической поверхности, между которыми установлены с возможностью качения шарики с размерами, соответствующими размерам зазоров между противолежащими боковыми поверхностями зубьев втулок и обойм, а по обеим сторонам зубчатых венцов установлены с зазором по отношению к венцам ограничительные кольца, скрепленные с обоймами и втулками, перекрывающие с торцев зону зубчатого зацепления.
