RU2238158C1 - Clutch - Google Patents

Abstract

FIELD: machine engineering, namely drive systems of heavy-duty machines such as rolling mills, turbines, propellers of marine ships and others.

SUBSTANCE: clutch includes toothed sleeves with outer toothed band and toothed yokes with inner toothed band. Toothed yokes are engaged with toothed sleeves. Yokes are provided at one side with flanges mutually joined by means of bolts; at other side sealing lids are secured to yokes. Novelty is arrangement of closed hollow ring-like inserts in annular cavities between toothed yokes and toothed sleeves; said inserts have outer cylindrical surface and inner cone surface in the form of truncated cone whose large base is turned to toothed engagement and small base is turned to parting plane. Seals are placed at side of parting plane between end portions of outer and inner surfaces of inserts, inner surfaces of yoke and outer surfaces of sleeves. Inserts have radial through ducts arranged opposite relative to yoke openings for supplying lubricant. Said inserts are fixed against cranking by means of radial pins arranged in yokes. Sealing lids are fixed against cranking by means of lengthwise dowels fastened on them and arranged in grooves of end flanges of yokes to which said lids are secured.

EFFECT: increased useful life period of clutch, reduced consumption of lubricant.

4 dwg

Description

Изобретение относится к приводам тяжелонагруженных машин, преимущественно к приводам прокатных станов, турбин, гребных винтов морских судов и других машин.The invention relates to drives of heavily loaded machines, mainly to drives of rolling mills, turbines, propellers of ships and other machines.

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).A gear clutch (analog) is known, including gear bushings with external gear belts and a cage with internal gear belts engaged, on one side of the cage equipped with flanges interconnected by bolts along the plane of the connector, on the other hand, seals are installed between the cages and gear bushes (see M.N. Ivanov. Details of machines. M.: Higher School, 1998, p. 346-348. Fig. 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.The disadvantage of the analogue is the inability to use it in transmissions of the drive of heavily loaded machines because of the need to dismantle and completely disassemble the coupling when replacing the seals. This leads to the operation of the coupling with the developed seal life, leakage of gear lubricant and a decrease in its durability. The need for disassembly and assembly of the coupling with heavy parts causes long unproductive downtime of the machines and a decrease in the efficiency of their operation. Due to untimely replacement of seals and violation of their tightness in known couplings, it is impossible to use liquid lubricant.

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).The closest technical solution (prototype) is a gear coupling, including gear sleeves with external gear belts, gear rings with internal gear belts meshed with gear belts of the bushings, flanges are made on the clips on one side and connected by bolts to each other along the plane of the connector, and on the other hand, sealing caps are fixed, between which seals and bushings are installed (see V.F. Zotov, V.F. Kashirin, V.A. Petrov. Metal rolling. Training aid for vocational schools. M .: Metallurgy, 1979, p. 80, fig. 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.The prototype, in contrast to the analogue, is used in transmissions of the drive of heavy machines, in particular in transmissions of the drive of rolls of rolling mills, since it is possible to replace the seal without completely disassembling the coupling by dismantling the sealing covers. However, in the prototype due to the large dimensions of the coupling between the cages and bushings, an annular space of large volume is formed. For normal gear operation, this space must be filled with grease, which leads to a large unjustified consumption. In addition, the lubrication efficiency of gear couplings of the clutch is low, since most of the volume of grease located between the gear belts is not involved in the work, because under the action of centrifugal forces when the clutch rotates, it is pressed against the inner cylindrical surface of the cage. At the same time, the necessary lubrication pressure is not created in the engagement zone, which leads to their intensive wear and quick failure of the coupling. Failures of couplings cause long downtime of rolling mills and other machines and significantly reduce their productivity.

Целью настоящего изобретения является повышение долговечности зубчатых муфт, сокращение расхода смазки, сокращение простоев и повышение производительности прокатных станов и других тяжелонагруженных машин.The aim of the present invention is to increase the durability of gear couplings, reduce lubricant consumption, reduce downtime and increase the performance of rolling mills and other heavily loaded machines.

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.This goal is achieved by the fact that in the gear clutch, including gear sleeves with external gear belts, gear rings with internal gear belts that are meshed, flanges are made on the clips on one side, bolted to each other along the plane of the connector, and secured on the other side sealing caps, in which seals are installed with bushings, in annular cavities formed by the outer surfaces of the bushings and the inner surfaces of the cages, closed gears are installed between the toothed belts separate ring-shaped inserts with an outer cylindrical surface and an inner surface made in the form of a truncated cone, the larger base of which is facing gearing, and the smaller is to the plane of the connector, between the end portions of the outer and inner surfaces of the hollow annular inserts, the inner surface of the cage and the outer surface of the bushings seals are installed on the side of the connector plane, radial through channels are located in the inserts, located opposite the holes in the clips for lubrication, inserts are fixed against rotation by means of radial pins installed in the holders, and the sealing caps - with the help of longitudinal keys mounted on them, located in the key positions made in the end flanges of the holders to which the sealing covers are attached.

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображены:The invention is illustrated by drawings, which depict:

фиг.1 - зубчатая муфта - общий вид;figure 1 - gear coupling - General view;

фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1;figure 2 is a view along arrow A in figure 1;

фиг.3 - узел "М" на фиг.1;figure 3 - node "M" in figure 1;

фиг.4 - вид по стрелке "Б" на фиг.3.figure 4 is a view along arrow "B" in figure 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.The gear clutch includes gear sleeves 1, 2 with external gear belts 3, 4. gear rings 5, 6 with internal gear belts 7, 8 engaged, and sealing covers 9, 10. Flanges 11, 12 are made on the clips on one side. interconnected along the plane of the connector by bolts 13. On the other hand, the sealing caps 9 and 10 are fastened to the clips using bolts 14. Seals 15 are mounted between the caps and bushings, held in the caps by means of rings 16 fixed to them.

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.In the annular cavities formed by the outer surfaces of the bushings and the inner surfaces of the cages, closed annular hollow inserts 17 are installed between the gears. The outer surface 18 of the inserts is cylindrical. The inner surface 19 is made in the form of a truncated cone, the larger base of which is facing gearing, and the smaller to the plane of the connector.

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.On the end sections of the outer cylindrical surface 18 of the inserts, guide shells 20 and 21 are fixed, with which the insertions for landing fit are installed inside the cages 5 and 6. Seals 22 are installed between the inner cylindrical surfaces of the cages and the outer cylindrical surfaces of the shells 2. the surfaces 19 of the inserts are fixed cylindrical belts 23, between which and the outer surfaces of the bushings mounted seals 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.The inserts in the form of tubes are provided with radial through channels 25 located opposite the holes in the clips closed by plugs 26. Grease is poured through the holes and channels into the space between the inserts and the annular cavities between the bushings and the clips for its subsequent supply to the gearing.

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.From the ends of the insert 17 are tightly closed by annular plates 27 and 28, providing internal tightness of the inserts and the impossibility of getting grease into them. The inserts perform the function of reducing the amount of internal space between the clips and the bushings into which the lubricant is pumped.

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.From turning relative to the clips, the inserts are fixed using radial pins 29 mounted in the clips and held in them by means of strips 30 fixed to the clips by bolts 31. The pins are made with holes 32 in which the thread is cut for installing eyebolts to remove the pins during dismantling inserts. The other end of the pins are installed in blind holes made in the guide shells of 20 inserts.

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.To unload the bolts 13 from the inertial forces transmitted to them from the sealing caps 9 and 10 during periods of unsteady movement (start, stops, changes in rotational speed), longitudinal keys 33 are mounted on the covers, installed in keyways made in the end flanges of 34 clips, to which the sealing caps are bolted 14.

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.The oil is poured into the inner annular cavities between the cages and the bushings at a level at which the oil volume (see Fig. 1, 2) becomes sufficient so that when the coupling rotates, the gears around the entire circumference are completely filled with grease.

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.When the coupling rotates on a mass of oil with a volume of "V" in the annular cavities between the cages and the bushings, a centrifugal force acts, causing the appearance of the reaction R from the side of the inner conical surface 19 of the inserts 17. This reaction decomposes into two components - axial R _о and radial R _p (cm Fig. 1). Under the action of the axial component R _{о, a} liquid lubricant (oil) is squeezed out of the annular cavities into the gear area and ensures their reliable lubrication during rotation around the entire circumference. Due to the inner conical surface 19 of the inserts 17, a constant supply of lubricant to the gear area is ensured. In this case, possible leaks and a decrease in the amount of lubricant in the coupling do not adversely affect the performance of the coupling. This helps to increase the durability of gear couplings, reduce downtime and increase the productivity of rolling mills and other heavily loaded machines. The required amount of lubricant in the coupling, determined from the condition that it is filled with gearing around the circumference when using hollow inserts 17, is significantly less than the volume used in known couplings. This can significantly reduce lubricant consumption.

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.The seals of 15 covers 9 and 10 of the gear sleeves 1 and 2, as well as the seals 22 and 24 of the inserts with clips and sleeves ensure reliable tightness of the space filled with grease and prevent its leakage. This eliminates the need for frequent oil refills and also helps to reduce its consumption. The use of fixing pins 29 and dowels 33 helps to increase the reliability of the coupling, increase its turnaround periods and reduce downtime for repairs, which is an important positive factor in the operation of gear couplings of heavily loaded machines.

Таким образом, предложенное техническое решение обеспечивает достижение поставленной цели изобретения и может быть эффективно использовано в приводах прокатных станов и других тяжелонагруженных машин.Thus, the proposed technical solution ensures the achievement of the goal of the invention and can be effectively used in drives of rolling mills and other heavily loaded machines.

Claims (1)

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.Toothed clutch, including toothed bushings with external toothed belts, toothed rings with internal toothed belts, toothed toothed belts of bushings, flanges are made on the clips on one side, bolted to each other along the plane of the connector, and sealing covers are fixed on the other side, in which seals are installed with bushings, characterized in that in the annular cavities formed by the outer surfaces of the bushings and the inner surfaces of the cages, closed threaded hollow annular inserts with an outer cylindrical and inner conical surface made in the form of a truncated cone, the larger base of which faces the gearing, and the smaller one - to the plane of the connector, between the end sections of the outer and inner surfaces of the inserts, the inner surface of the cage and the outer surface of the bushings with seals are installed on the sides of the connector plane, radial through channels are located in the inserts, located against the holes in the clips for supplying grease, inserts afiksirovany against rotation by radial pins mounted in the cage, and the sealing cap - with the help of attached thereto longitudinal splines, keyways placed in the grooves made in the end flanges clips, which attach the sealing cap.

Images