Муфта с осевым перемещением одной из полумуфт

Настоящее изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к муфтам. Муфта с осевым перемещением одной из полумуфт состоит из двух полумуфт с торцовыми выступами. Первая полумуфта соединена шпоночным соединением с первым валом, а вторая полумуфта жестко закреплена на втором валу, упругой звездочки. Зубья звездочки расположены между торцовыми выступами полумуфт. Наружная резьбовая поверхность первой полумуфты, на которой расположена втулка, торец которой контактирует с торцом первого вала. При вращении втулки полумуфта имеет возможность перемещаться в осевом направлении вала. Втулка стопорится на полумуфте контргайкой, навинчивающейся на полумуфту, и контактирует торцевой поверхностью с втулкой. Торец вала первого соединяемого устройства и втулка могут контактировать через компенсирующую шайбу. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Настоящее изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для соединения валов при сцеплении полумуфт с уменьшенными радиальными нагрузками. В качестве соединяемых устройств могут выступать, например, электродвигатели с фланцевым исполнением, редукторы, генераторы, на валах которых могут устанавливаться датчики крутящего момента.

Из существующего уровня техники известна фланцевая муфта, ГОСТ 20761-96 [1]. Муфта предназначена для соединения валов и передачи крутящего момента без уменьшения динамических нагрузок. Муфта обеспечивает наиболее точное, жесткое и прочное соединение. Данная муфта состоит из двух фланцевых полумуфт, насажанных на концы соединяемых валов и болтов крепления, служащих для соединения полумуфт между собой. Недостатком этой муфты является необходимость соблюдения точной перпендикулярности торцевых поверхностей полумуфт и соосности расположения валов.

Также известна муфта упругая втулочно-пальцевая ГОСТ 21424-93 [2]. Данная муфта состоит из 2-х полумуфт, втулки распорной, втулки упругой, пальцев. Муфта предназначена для соединения валов и передачи крутящего момента. Она получила широкое распространение благодаря простоте конструкции и удобству замены упругих элементов. Однако их характеризует невысокая компенсирующая способность, а при соединении несоосных волов - достаточно большое силовое воздействие на валы и опоры, при этом резиновые втулки быстро разрушаются.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению и принятой за прототип является муфта упругая со звездочкой ГОСТ Р 50894-96 [3]. Муфта состоит из двух закрепленных на валах полумуфт с торцевыми выступами и резиновой звездочки, зубья которой расположены между торцевыми выступами полумуфт. Полумуфты соединяются с валами, например, с помощью шпонок.

Недостатками прототипа являются: повышенные радиальные нагрузки, присутствующие во время соединения валов устройств, сложность процедуры соединения.

Указанные недостатки возникают из-за того, что полумуфты в конструкции прототипа закрепляются на валах без возможности осевого перемещения, что требует производить соединение устройств с заранее установленными полумуфтами. Соединяемые агрегаты из-за различной массы устанавливают вручную или с помощью подъемных устройств, что приводит к неточному расположению осей валов, на которых закреплены полумуфты, в результате этого повышаются радиальные нагрузки, ведущие к ускоренному выходу муфты из строя. Кроме того, на валу одного из соединяемых устройств может быть установлен датчик крутящего момента, например [4], крайне чувствительный к осевым и радиальным нагрузкам. Его легко повредить, если к нему пристыковывать, например, электродвигатель, с уже закрепленной полумуфтой. Чтобы свести риск повреждения к минимуму, нужно сначала закрепить двигатель, а потом произвести соединение предлагаемой муфтой.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является уменьшение радиальных нагрузок во время соединения валов при упрощении процедуры соединения.

Технический результат достигается следующим образом. В известное устройство, состоящее из двух полумуфт с торцовыми выступами, первая полумуфта соединена шпоночным соединением с первым валом, а вторая полумуфта жестко закреплена на втором валу, упругой звездочки, зубья которой расположены между торцовыми выступами полумуфт, введено следущее: наружная резьбовая поверхность первой полумуфты, на которой расположена втулка, торец которой контактирует с торцом первого вала, где при вращении втулки полумуфта имеет возможность перемещаться в осевом направлении вала.

Втулка стопорится на полумуфте контргайкой, навинчивающейся на полумуфту и контактирующей торцевой поверхностью с втулкой. Кроме того, в случае, если диаметр торца вала ПСУ окажется недостаточным для контакта с втулкой, между торцом вала ПСУ и втулкой устанавливается компенсирующая шайба.

Конструкция предлагаемого изобретения представлена на фигурах 1, 2, 3 и 4. На фигуре 1 показаны соединения валов с использованием предлагаемой муфты, на фигуре 2 - устройство полумуфты в сборе, установленной на валу ПСУ. На фигуре 3 показаны соединения валов с использованием предлагаемой муфты, дополненной шайбой и контргайкой, на фигуре 4 - устройство установленной на валу ПСУ полумуфты в сборе, дополненное шайбой и контргайкой.

Составные части на фигурах 1, 2, 3 и 4 обозначены следующим образом:

1 - первое соединяемое устройство;	9 - упругая звездочка;
2 - второе соединяемое устройство	10 - втулка;
(ВСУ);	11 - торцевая поверхность вала
3- вал ПСУ;	ПСУ;
4 - вал ВСУ;	12 - шпонка;
5 - первая полумуфта;	13 - шпоночный паз;
6 - вторая полумуфта;	14 - резьба на внешней стороне
7 - торцовые выступы первой	первой полумуфты;
полумуфты;	15 - контргайка;
8 - торцовые выступы второй полу муфты;	16 - компенсирующая шайба.

Муфта состоит из первой и второй полумуфт 5 и 6 с торцовыми выступами 7 и 8 соответственно, между которыми расположена упругая звездочка 9. Полумуфты 5 и 6 соединяются с валами 3 и 4 ПСУ 1 и ВСУ 2 соответственно. На внутренней поверхности полумуфты 5 имеется шпоночный паз 13 для соединения с помощью шпонки 12 вала 3 и полумуфты 5. Шпоночный паз 13 выполнен по всей длине полумуфты 5, позволяя ей перемещаться в осевом направлении вала 3. Полумуфта 5 имеет на внешней поверхности резьбу 14, контактирующую с внутренней резьбой втулки 10, упирающейся в торцевую поверхность 11 вала 3 ПСУ 1.

Втулка 10 стопорится на полумуфте 5, например, контргайкой 15, навинчивающейся на резьбу 14 полумуфты 5 и контактирующей своей торцевой поверхностью с втулкой 10.

В случае если диаметр вала 3 окажется недостаточным для контакта с втулкой 10, втулка 10 контактирует с торцевой поверхностью 11 вала 3 ПСУ 1 через компенсирующую шайбу 16.

Полумуфта в сборе состоит из полумуфты 5 с торцовыми выступами 7, втулки 10, навинчивающейся на резьбовую поверхность 14, а также по необходимости из контргайки 15 и компенсирующей шайбы 16.

Устройство работает следующим образом. На валу 3 ПСУ 1 со шпоночным соединением устанавливается полумуфта в сборе. Перед монтажом ПСУ 1 с полумуфтой в сборе втулку 10 наворачивают на полумуфту 5 для возможного ее перемещения к торцевой поверхности 11 вала 3 ПСУ 1, чтобы полумуфта 5 занимала минимально возможное расстояние от торцевой поверхности 11 вала 3 ПСУ 1 до торцовых выступов 7 полумуфты 5. ПСУ 1 с полумуфтой в сборе устанавливают на раму, где уже определены допуски на осевое и угловое расположение оси вала 3 ПСУ 1 по отношению к оси вала 4 ВСУ 2, на котором закреплена полумуфта 6. При этом полумуфты 5 и 6 через резиновую звездочку 9 друг с другом не контактируют. Для обеспечения сцепления полумуфт 5 и 6, втулку 10, торец которой контактирует с торцевой поверхностью 11 вала 3 ПСУ 1, вращают таким образом, чтобы полумуфта 5 перемещалась в осевом направлении вала 3 ПСУ 1 для сцепления полумуфт 5 и 6 торцовыми выступами 7 и 8 соответственно между собой, через резиновую упругую звездочку 11.

Предлагаемая муфта сконструирована и изготовлена в АО «ФНПЦ «ННИИРТ», успешно применяется в производстве.

Таким образом, благодаря введению в прототип наружной резьбы на внешней поверхности полумуфты, на которой расположена втулка с внутренней резьбой, торец которой контактирует с торцом вала, появилась возможность перемещения полумуфты вдоль оси вала, что уменьшило радиальные нагрузки во время соединения валов и упростило процедуру соединения устройств.

Источники информации:

1. ГОСТ 20761-96. Муфты фланцевые. Параметры, конструкция и размеры.

2. ГОСТ 21424-93. Муфты упругие втулочно-пальцевые. Параметры и размеры.

3. ГОСТ Р 50894-96. Муфты упругие со звездочкой. Технические условия.

4. Техническое описание датчика крутящего момента Т40В, Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH; https://www.hbm.com/en/3004/t40b-universal-torque-transducer-for-test-benches/.

1. Муфта с осевым перемещением одной из полумуфт, состоящая из двух полумуфт с торцовыми выступами, первая полумуфта соединена шпоночным соединением с первым валом, а вторая полумуфта жестко закреплена на втором валу, упругой звездочки, зубья которой расположены между торцовыми выступами полумуфт, отличающаяся тем, что первая полумуфта имеет наружную резьбовую поверхность, на которой расположена втулка, торец которой контактирует с торцом первого вала, при вращении втулки полумуфта имеет возможность перемещаться в осевом направлении вала.

2. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что полумуфта на внешней резьбовой поверхности содержит контргайку, контактирующую с торцом втулки и стопорящую ее.

3. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что между торцом первого вала и втулкой устанавливается компенсирующая шайба.