RU2489617C2

RU2489617C2 - Elastic coupling

Info

Publication number: RU2489617C2
Application number: RU2011145266/11A
Authority: RU
Inventors: Денис Сергеевич Корчагин; Александр Борисович Масленников; Владимир Андреевич Егер
Original assignee: Открытое акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ОАО "ОНИИП")
Priority date: 2011-11-07
Filing date: 2011-11-07
Publication date: 2013-08-10
Also published as: RU2011145266A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: elastic coupling includes two semi-couplings consisting of hubs and discs attached to each other on perimetre of the discs by means of an elastic element. The elastic element is made in the form of a flexible steel rope wound along a spiral forming a mountain-like shape. Each turn of the rope is fixed at two diametrically opposite points located on different semi-coupling on the diameter equal to the diameter of centres of turns of the spiral forming the mountain-like shape.

EFFECT: improvement of mass and dimensions parameters of a coupling.

2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для передачи крутящего момента от одного вала к другому (без изменения его величины и направления), а также компенсации несоосности валов (продольного смещения; радиального смещения или эксцентриситета; углового смещения или перекоса), изменения жесткости системы в целях устранения резонансных колебаний при периодически изменяющейся нагрузке и снижения ударных перегрузок.The invention relates to mechanical engineering and is intended to transmit torque from one shaft to another (without changing its size and direction), as well as compensating for misalignment of the shafts (longitudinal displacement; radial displacement or eccentricity; angular displacement or skew), changing the rigidity of the system in order to eliminate resonant vibrations with periodically changing load and reduce shock overloads.

Известна «Муфта диафрагменная», позволяющая компенсировать радиальные, осевые и угловые смещения соединяемых валов, состоящая из двух упругих диафрагм, двух фланцев для закрепления соединяемых валов, шайб крепления фланцев, обечайки, колец крепления обечайки и крепежных элементов (1).The well-known "Diaphragm Clutch", which allows to compensate for the radial, axial and angular displacements of the connected shafts, consisting of two elastic diaphragms, two flanges for fixing the connected shafts, washers for mounting flanges, shells, rings for securing the shell and mounting elements (1).

Недостатком данной конструкции является использование в качестве материала упругих элементов (мембран) резины, которая под внешним воздействием и нагреванием при переменных деформациях подвергается структурным изменениям, ведущим к потере прочности и упругих свойств. Также для резины опасна низкая температура, снижающая ее эластичность, действие солнечного излучения и попадание горюче-смазочных материалов, которые ведут к ее разрушению. Данная муфта имеет низкую пожаростойкость.The disadvantage of this design is the use as a material of elastic elements (membranes) of rubber, which under external influence and heating under variable deformations undergoes structural changes leading to a loss of strength and elastic properties. Also, low temperature is dangerous for rubber, reducing its elasticity, the effect of solar radiation and the ingress of fuels and lubricants, which lead to its destruction. This coupling has low fire resistance.

Известна упругая муфта, содержащая сооснорасположенные ведущую и чашеобразную ведомую полумуфты, соединенные посредством упругого элемента, отличающаяся тем, что упругий элемент выполнен в виде троса, поочередно огибающего свободно вращающиеся на пальцах, установленных на полумуфтах параллельно их осям, катушки, имеющие профильные канавки, в которых размещается трос (2).Known elastic coupling containing coaxially located leading and cup-shaped driven half-couplings connected by an elastic element, characterized in that the elastic element is made in the form of a cable, alternately enveloping freely rotating on the fingers mounted on the coupling half parallel to their axes, coils having profile grooves in which the cable is placed (2).

Недостатками муфты является сложность конструкций из-за большого числа отдельных деталей и как следствие увеличенные массогабаритные характеристики и снижение надежности.The disadvantages of the coupling is the complexity of the structures due to the large number of individual parts and, as a result, increased weight and size characteristics and a decrease in reliability.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является упругая муфта, включающая в себя две полумуфты, упругие элементы и ограничительные крышки. На наружных поверхностях полумуфт выполнено одинаковое количество пазов и отверстий, равномерно расположенных по окружности, в которые вставлены П-образные упругие элементы (3).Closest to the proposed device is an elastic coupling, which includes two coupling halves, elastic elements and restrictive covers. On the outer surfaces of the coupling halves, the same number of grooves and holes are made, evenly spaced around the circumference, into which U-shaped elastic elements are inserted (3).

Недостатками муфты являются низкие показатели компенсации продольного смещения валов (которое может быть вызвано температурным удлинением валов) и демпфирования участками упругих П-образных элементов в отверстиях полумуфт по причине небольшого количества мест контакта (в пределе, равному количеству отверстий под упругие элементы в обоих полумуфтах). А также повышенная материалоемкость, обусловленная наличием ограничительных крышек с крепежными изделиями для предотвращения самопроизвольного выпадания упругих элементов под действием центробежных сил.The disadvantages of the coupling are low compensation for the longitudinal displacement of the shafts (which can be caused by thermal elongation of the shafts) and damping by sections of elastic U-shaped elements in the holes of the coupling due to the small number of contact points (in the limit equal to the number of holes for the elastic elements in both coupling halves). As well as increased material consumption due to the presence of restrictive covers with fasteners to prevent spontaneous loss of elastic elements under the action of centrifugal forces.

Муфты (2) и (3) из-за наличия пар трения чувствительны к абразивному износу, вызываемому частицами пыли, попадающей в зоны трения при эксплуатации.Couplings (2) and (3), due to the presence of friction pairs, are sensitive to abrasion caused by dust particles entering the friction zones during operation.

Задачей изобретения является создание муфты, которая была бы проста в устройстве, позволяла компенсировать все виды несоосности валов, была стойкой к внешним воздействиям и имела малые массогабаритные характеристики.The objective of the invention is the creation of the coupling, which would be simple in the device, to compensate for all types of misalignment of the shafts, was resistant to external influences and had small weight and size characteristics.

Указанная задача достигается тем, что упругий элемент выполнен из гибкого стального троса, навитого по спирали, образующей торообразную форму, и двух полумуфт (одна для ведущего, а вторая для ведомого валов), связанных упругим элементом.This problem is achieved by the fact that the elastic element is made of a flexible steel cable, wound in a spiral, forming a toroidal shape, and two half-couplings (one for the drive and the second for the driven shafts) connected by an elastic element.

Предлагаемая упругая муфта представлена на фиг.1 и состоит из упругого элемента 1, выполненного из гибкого стального троса, навитого по спирали, образующей торообразную форму (фиг.2), и двух одинаковых полумуфт 2 и 3, образованных ступицами 4 и дисками 5, со средствами размещения и крепления витков троса. Каждый виток троса закреплен в двух диаметрально-противоположных точках, расположенных на разных полумуфтах на диаметре, равном диаметру центров витков спирали, образующей торообразную форму (фиг.2). Средствами крепления витков троса упругого элемента 1 могут служить, например, отверстия в дисках 5, в которых протянутые и размещенные витки троса зажимают спрессовыванием, или разъемные прижимные шайбы с полукруглыми пазами, между которыми проходит виток троса и зажимается винтом или другими прижимными элементами в виде, например, П-образных пластин и т.д.The proposed elastic coupling is presented in figure 1 and consists of an elastic element 1 made of a flexible steel cable, wound in a spiral, forming a toroidal shape (figure 2), and two identical coupling halves 2 and 3, formed by hubs 4 and discs 5, with means of placement and fastening of the turns of the cable. Each coil of the cable is fixed at two diametrically opposite points located on different coupling halves at a diameter equal to the diameter of the centers of the coils of the spiral forming a toroidal shape (figure 2). Means of fastening the cable windings of the elastic element 1 can be, for example, holes in the disks 5, in which the extended and placed cable windings are pressed by pressing, or detachable clamping washers with semicircular grooves between which the cable winding passes and is clamped by a screw or other pressure elements in the form e.g. U-shaped plates, etc.

Упругая муфта работает следующим образом: крутящий момент от ведущего вала передается на полумуфту 2, закрепленную на нем. Под действием крутящего момента полумуфта 2 проворачивается относительно полумуфты 3, а закрепленные на ней части витков получают перемещения, при этом витки троса 1 начинают деформироваться и усилия деформации витков спирали троса 1 передаются на полумуфту 3 с ведомым валом, на котором она закреплена. Как только силы деформации витков спирали троса 1 превысят силы сопротивления ведомого вала последний начнет вращаться в ту же сторону. При установившемся режиме крутящий момент снизится, при этом произойдет уменьшение деформации витков спирали троса 1. При динамических нагрузках и вибрациях, идущих от звеньев, соединяемых с валами, данная муфта способствует снижению динамических нагрузок и затуханию колебаний, значительно снижая передачи возмущающих усилий посредством необратимого поглощения части колебательной энергии, переходящей в тепловую за счет трения между стальными жилами троса при его деформациях.The elastic coupling works as follows: the torque from the drive shaft is transmitted to the coupling half 2 mounted on it. Under the action of torque, the coupling half 2 rotates relative to the coupling half 3, and the parts of the turns fixed on it receive displacements, while the turns of the cable 1 begin to deform and the deformation forces of the turns of the spiral of the cable 1 are transmitted to the coupling half 3 with the driven shaft on which it is fixed. As soon as the deformation forces of the turns of the spiral of the cable 1 exceed the resistance forces of the driven shaft, the latter begins to rotate in the same direction. In the established mode, the torque will decrease, while the deformation of the spirals of the cable 1 will decrease. With dynamic loads and vibrations coming from the links connected to the shafts, this coupling helps to reduce dynamic loads and attenuates oscillations, significantly reducing transmission of disturbing forces by irreversibly absorbing parts vibrational energy that goes into heat due to friction between the steel cores of the cable during its deformation.

Компенсация продольного, радиального и углового смещений валов достигается благодаря податливости во всех направлениях витков спирали упругого элемента 1 из гибкого троса.Compensation of the longitudinal, radial and angular displacements of the shafts is achieved due to the flexibility in all directions of the spiral coils of the elastic element 1 from the flexible cable.

Из-за отсутствия неметаллических материалов (резины) тросовая муфта обладает повышенной стойкостью к внешним воздействиям, в том числе к температуре (морозоустойчивость, пожаростойкость), солнечному излучению, горюче-смазочным материалам, морской воде, отсутствие пар трения делает ее нечувствительной к абразивным частицам, содержащимся в пыли. В сочетании с минимальным количеством деталей, образующих муфту, все это повышает ее эксплуатационную надежность (увеличенный срок службы, неограниченный срок хранения). Конструкция данной муфты очевидно обладает малой материалоемкостью и габаритами, т.к. в ней отсутствуют дополнительные ограничительные элементы для удержания упругого элемента.Due to the lack of non-metallic materials (rubber), the cable sleeve has increased resistance to external influences, including temperature (frost resistance, fire resistance), solar radiation, fuels and lubricants, sea water, the absence of friction pairs makes it insensitive to abrasive particles, contained in dust. In combination with a minimum number of parts forming the coupling, all this increases its operational reliability (extended service life, unlimited shelf life). The design of this coupling obviously has low material consumption and dimensions, because there are no additional restrictive elements for holding the elastic element.

Источники информацииInformation sources

1. Патент на полезную модель №71391, кл. F16D 3/74, 2007.1. Patent for utility model No. 71391, class. F16D 3/74, 2007.

2. Свидетельство на полезную модель №3153, кл. F16D 3/52, 1993.2. Certificate for utility model No. 3153, class. F16D 3/52, 1993.

3. Патент на изобретение №2409774, кл. F16D 3/50, 2009.3. Patent for the invention No. 2409774, class. F16D 3/50, 2009.

Claims

An elastic coupling comprising two coupling halves consisting of hubs and disks and interconnected around the perimeter of the disks by means of an elastic element, characterized in that the elastic element is made in the form of a flexible steel cable, wound in a spiral forming a toroidal shape, with each coil of the cable fixed to two diametrically opposite points located on different half-couplings, on a diameter equal to the diameter of the centers of the turns of the spiral, forming a mountainous shape.