RU2463495C1 - Shaft coupling - Google Patents

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: coupling has flexible cylindrical part to house elastic assembly and elements to clamp cylindrical part of shafts. Elastic assembly consists of tie device, rings with holes and thin-wall coil springs arranged there between. Said springs have cylindrical sections on their end to fit in ring openings. Tie device embraces extreme rings to allow assembly of elastic assembly and pre-contraction of said springs. Rings are fitted in opening of said cylindrical part with interference while said springs are fitted therein with clearance.

EFFECT: higher compensation capacity, simplified assembly.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве муфты для соединения валов с несовпадающими осями и передачи вращательного движения и крутящего момента.The invention relates to mechanical engineering and can be used as a coupling for connecting shafts with mismatched axes and transmitting rotational motion and torque.

Известна (является аналогом) фланцевая муфта, см. Детали машин: Учебник для вузов / Л.А.Андриенко, Б.А.Байков, И.К.Ганулич и др.: 3-е издание, Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2007, стр.477, рис.19.2, состоящая из двух одинаковых полумуфт, выполненных в виде ступицы с фланцем, и болтов с гайками, предназначенных для соединения полумуфт. Часть болтов устанавливают в отверстиях полумуфт без зазора, а другую часть - с зазором. Болты, установленные без зазора, центрируют полумуфты и передают своим телом большую часть крутящего момента, а болты, установленные с зазором, стягивают полумуфты и передают за счет трения другую меньшую часть крутящего момента.The flange coupling is known (is analogous), see Machine Details: Textbook for high schools / L.A. Andrienko, B.A.Baikov, I.K.Ganulich et al.: 3rd edition, Moscow, MSTU . N.E.Bauman, 2007, p. 477, Fig. 19.2, consisting of two identical coupling halves, made in the form of a hub with a flange, and bolts with nuts, designed to connect the coupling halves. Some of the bolts are installed in the holes of the coupling halves without a gap, and the other part with a gap. Bolts installed without a gap center the coupling halves and transmit most of the torque with their body, while bolts installed with a gap tighten the coupling halves and transmit another smaller part of the torque due to friction.

Муфта-аналог имеет ряд преимуществ, но имеет и недостатки. Фланцевая муфта применяется для соединения строго соосных валов, то есть не обладает компенсирующей способностью. Это является ее главным недостатком. Кроме того, она не способна гасить крутильные колебания.An analog coupling has a number of advantages, but also has disadvantages. The flange coupling is used to connect strictly coaxial shafts, that is, it does not have a compensating ability. This is its main drawback. In addition, it is not able to dampen torsional vibrations.

Из известных технических решений наиболее близкой по технической сущности к заявляемой муфте является упругая муфта с резиновой конической шайбой, см. Детали машин: Учебник для вузов / Л.А.Андриенко, Б.А.Байков, И.К.Ганулич и др.: 3-е издание, Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2007, стр.491-493, рис.19.16 и 19.17, состоящая из двух полумуфт, к которым винтами крепится резинометаллический упругий элемент. Эта муфта выбрана в качестве прототипа. Резинометаллический упругий элемент (см. рис.19.17) состоит из толстостенной резиновой детали (шайбы) с одинаковыми коническими торцами и двух металлических колец, каждое из которых имеет аналогичный торец, используемый для привулканизации к нему резиновой детали.Of the known technical solutions, the closest in technical essence to the claimed coupling is an elastic coupling with a rubber conical washer, see Machine Details: Textbook for high schools / L.A. Andrienko, B.A.Baikov, I.K.Ganulich and others: 3rd edition, Moscow, Publishing house of MGTU im. N.E.Bauman, 2007, pp. 491-493, Fig. 19.16 and 19.17, consisting of two coupling halves, to which a rubber-metal elastic element is attached with screws. This coupling is selected as a prototype. The rubber-metal elastic element (see Fig. 19.17) consists of a thick-walled rubber part (washer) with identical conical ends and two metal rings, each of which has a similar end used to vulcanize the rubber part to it.

Эта муфта относится к упругим компенсирующим муфтам, которые в общем случае способны компенсировать радиальные, осевые и угловые погрешности расположения осей соединяемых валов. Упругая муфта с резиновой конической шайбой обладает низкой компенсирующей способностью. При этом осевые погрешности расположения осей валов она не компенсирует. Низкая компенсирующая способность этой муфты является главным ее недостатком, который ограничивает ее широкое применение в машиностроении. Кроме того, из-за конструктивных особенностей муфты-прототипа и неспособности этой муфты компенсировать осевые погрешности расположения соединяемых валов возникают сложности при монтаже элементов привода, в который она входит.This coupling refers to elastic compensating couplings, which in the general case are capable of compensating for the radial, axial and angular errors of the arrangement of the axes of the connected shafts. The elastic coupling with a rubber conical washer has a low compensating ability. At the same time, it does not compensate axial errors in the arrangement of the axes of the shafts. The low compensating ability of this coupling is its main drawback, which limits its widespread use in mechanical engineering. In addition, due to the design features of the prototype clutch and the inability of this clutch to compensate for axial errors in the location of the connected shafts, difficulties arise when installing the drive elements into which it enters.

Задачами изобретения являются повышение компенсирующей способности муфты для соединения валов и упрощение монтажа элементов привода, в который она входит.The objectives of the invention are to increase the compensating ability of the coupling for connecting shafts and simplify the installation of the drive elements into which it is included.

Поставленная задача достигается тем, что муфта для соединения валов снабжена упругим узлом, состоящим из стяжного устройства, колец с отверстиями и расположенных между ними тонкостенных кольцевых пружин, гибкую цилиндрическую деталь вдоль ее оси условно можно разделить на три части, крайние из которых предназначены для закрепления указанной детали на валах, а в отверстии средней части расположен упругий узел. Тонкостенные кольцевые пружины имеют на своих торцах цилиндрические участки, предназначенные для установки в отверстия колец, а стяжное устройство охватывает крайние кольца с отверстиями и предназначено для сборки упругого узла и предварительного сжатия тонкостенных кольцевых пружин. При этом в отверстии упругой цилиндрической детали кольца с отверстиями установлены без зазора, а тонкостенные кольцевые пружины - с зазором. Гибкая цилиндрическая деталь может быть выполнена из резины.The problem is achieved in that the coupling for connecting the shafts is equipped with an elastic assembly consisting of a clamping device, rings with holes and thin-walled ring springs located between them, the flexible cylindrical part along its axis can be conditionally divided into three parts, the extreme of which are designed to fix the specified parts on the shafts, and in the hole in the middle part is an elastic unit. Thin-walled ring springs have cylindrical sections at their ends intended for installation in the holes of the rings, and the clamping device covers the outer rings with holes and is intended to assemble an elastic assembly and pre-compress thin-walled ring springs. Moreover, in the hole of the elastic cylindrical part, rings with holes are installed without a gap, and thin-walled ring springs with a gap. A flexible cylindrical part may be made of rubber.

Изобретение поясняется прилагаемыми чертежами, где:The invention is illustrated by the accompanying drawings, where:

- на фиг.1 показана муфта для соединения валов, имеющая малые радиальные габариты;- figure 1 shows a coupling for connecting shafts having small radial dimensions;

- на фиг.2 показана муфта для соединения валов, имеющая средние или большие радиальные габариты;- figure 2 shows a coupling for connecting shafts having medium or large radial dimensions;

- на фиг.3 показан разрез А-А на фиг.1 для варианта муфты, в котором для передачи крутящего момента с гибкой цилиндрической детали на вал или наоборот используется штифт.- figure 3 shows a section aa in figure 1 for a variant of the coupling, in which a pin is used to transmit torque from a flexible cylindrical part to the shaft or vice versa.

Муфта, показанная на фиг.1, имеет малые радиальные габариты и предназначена для передачи небольшого по величине крутящего момента, а муфта, показанная на фиг.2, имеет средние или большие радиальные габариты и предназначена для передачи средних по величине и больших крутящих моментов. Величина передаваемого крутящего момента также зависит от толщины гибкой цилиндрической детали.The coupling shown in FIG. 1 has small radial dimensions and is designed to transmit small-sized torque, and the coupling shown in FIG. 2 has medium or large radial dimensions and is designed to transmit medium-sized and large torques. The amount of transmitted torque also depends on the thickness of the flexible cylindrical part.

Муфта для соединения валов 1 и 2, см. фиг.1, состоит из гибкой цилиндрической детали 3 (может быть резиновой) с соосным отверстием «Б», элементов крепления этой детали на валах и упругого узла. Гибкую цилиндрическую деталь 3 вдоль ее оси условно можно разделить на 3 части, крайние из которых предназначены для ее закрепления на валах, а в отверстии «Б» средней части расположен упругий узел. Элементы крепления гибкой цилиндрической детали 3 могут иметь различную конструкцию. Например, для муфты, показанной на фиг.1, используются клеммовые разъемные соединения, каждое из которых состоит из двух скоб 4 и, по меньшей мере, двух болтов 5 с гайками 6. Так как передача крутящего момента осуществляется силами трения, то для передачи большего момента можно увеличить ширину скоб и количество болтов с гайками, соединяющих скобы. Для этой же цели можно использовать штифт 7, см. фиг.3.The coupling for connecting the shafts 1 and 2, see figure 1, consists of a flexible cylindrical part 3 (may be rubber) with a coaxial hole "B", the fastening elements of this part on the shafts and the elastic unit. The flexible cylindrical part 3 along its axis can conditionally be divided into 3 parts, the last of which are intended for its fastening on the shafts, and in the hole "B" of the middle part there is an elastic assembly. The fastening elements of the flexible cylindrical part 3 may have a different design. For example, for the clutch shown in Fig. 1, plug-in terminal connections are used, each of which consists of two brackets 4 and at least two bolts 5 with nuts 6. Since the transmission of torque is carried out by frictional forces, to transfer more moment, you can increase the width of the brackets and the number of bolts with nuts connecting the brackets. For the same purpose, you can use the pin 7, see figure 3.

Элементы крепления для муфты, показанной на фиг.2, состоят из установленных на валах 1 и 2 (на фиг.2 не показан) с помощью шпоночных соединений (шпонка 8) полумуфт 9 с прижимными кольцами 10 и винтами 11. На каждом прижимном кольце 10, см. фиг.2, и каждой полумуфте 9 выполнены соответственно конические поверхности «В» и «Г», между которыми с помощью винтов 11 крепится крайняя часть гибкой цилиндрической детали 3.The fastening elements for the coupling shown in figure 2, consist of mounted on the shafts 1 and 2 (not shown in figure 2) with the help of key connections (key 8) of the coupling halves 9 with clamping rings 10 and screws 11. On each clamping ring 10 , see figure 2, and each half-coupling 9 is made respectively of a conical surface "B" and "G", between which with the help of screws 11 the extreme part of the flexible cylindrical part 3 is attached.

Упругий узел состоит, см. фиг.1, из колец 12 с отверстиями «Д», тонкостенных кольцевых пружин 13, расположенными между кольцами 12, и стяжного устройства, которое может иметь различные конструкции. Тонкостенная кольцевая пружина 13, устанавливаемая между соседними кольцами 12, может быть выполнена в виде одной детали (см. фиг.1) или нескольких. На фиг.2 эта пружина состоит из двух деталей. В любом случае пружина с обоих торцов имеет цилиндрические участки «Е». На фиг.1 показано стяжное устройство, состоящее из двух одинаковых, круглых крышек 14, болта 15 с двумя гайками 16 и двух сферических шайб 17. Каждая крышка 14 имеет центрирующий поясок «Ж» и центральное сферическое отверстие «И», предназначенное для установки в него сферической шайбы 17.The elastic node consists, see figure 1, of the rings 12 with holes "D", thin-walled ring springs 13 located between the rings 12, and a clamping device, which may have various designs. Thin-walled annular spring 13, installed between adjacent rings 12, can be made in the form of one part (see figure 1) or several. In figure 2, this spring consists of two parts. In any case, the spring at both ends has cylindrical sections “E”. Figure 1 shows a coupling device consisting of two identical, round covers 14, a bolt 15 with two nuts 16 and two spherical washers 17. Each cover 14 has a centering girdle "G" and a central spherical hole "I", designed to be installed in him spherical washer 17.

Сборка муфты, показанной на фиг.1. Сначала собирается упругий узел. Под головку болта 15 устанавливается сферическая шайба 17, и болт с шайбой вводятся в сферическое отверстие «И» крышки 14, которую кладут на горизонтальную поверхность болтом вверх. На крышку устанавливается кольцо 12, отверстие «Д» которого центрируется по пояску «Ж» крышки. На кольцо 12 устанавливается тонкостенная кольцевая пружина 13, цилиндрический участок «Е» которой центрируется по отверстию «Д» кольца. Таким же образом собираются остальные кольца 12 и тонкостенные кольцевые пружины 13. Последней устанавливается вторая крышка. На ее сферическое отверстие «И» устанавливается сферическая шайба 17, и на резьбовой участок болта 15 навинчивается гайка 16. За счет вращения гайки 16 упругий узел предварительно сжимается до расчетной высоты, которая меньше расстояния между торцами соединяемых валов. Указанная расчетная высота должна еще учитывать сжатие (осадку) тонкостенных кольцевых пружин 13. Таким образом, стяжное устройство охватывает крайние кольца 12 и предназначено для сборки упругого узла и предварительного сжатия тонкостенных кольцевых пружин 13.Assembly of the clutch shown in figure 1. First, an elastic node is assembled. A spherical washer 17 is mounted under the head of the bolt 15, and the bolt and washer are inserted into the spherical hole “AND” of the cover 14, which is laid upside down on a horizontal surface. A ring 12 is installed on the lid, the hole “D” of which is centered on the girdle “G” of the lid. A thin-walled annular spring 13 is installed on the ring 12, the cylindrical portion "E" of which is centered along the hole "D" of the ring. The remaining rings 12 and the thin-walled ring springs 13 are assembled in the same way. The second cover is installed last. A spherical washer 17 is mounted on its spherical hole “I”, and a nut 16 is screwed onto the threaded portion of the bolt 15. Due to the rotation of the nut 16, the elastic assembly is pre-compressed to a design height that is less than the distance between the ends of the connected shafts. The specified design height must also take into account the compression (upset) of thin-walled ring springs 13. Thus, the clamping device covers the extreme rings 12 and is intended to assemble an elastic assembly and pre-compress thin-walled ring springs 13.

Далее, см. фиг.1, гибкая цилиндрическая деталь 3 с натягом устанавливается одним крайним участком на соединяемый вал. Две скобы 4 охватывают на указанном участке гибкую цилиндрическую деталь 3, а с помощью болтов 5 и гаек 6 последняя закрепляется на валу. В отверстие «Б» средней части гибкой цилиндрической детали 3 вводится упругий узел. При этом кольца 12 входят в отверстие «Б» с натягом, чтобы сохранять форму гибкой цилиндрической детали 3, а тонкостенные кольцевые пружины 13 - с зазором, который не позволяет дополнительно нагружать эти пружины из-за деформирования гибкой цилиндрической детали 3 при компенсации погрешностей расположения осей соединяемых валов.Further, see figure 1, a flexible cylindrical part 3 with an interference fit is installed by one extreme section on the connected shaft. Two brackets 4 cover a flexible cylindrical part 3 at the indicated section, and with the help of bolts 5 and nuts 6, the latter is fixed on the shaft. An elastic assembly is introduced into the hole “B” of the middle part of the flexible cylindrical part 3. In this case, the rings 12 enter the hole “B” with an interference fit to maintain the shape of the flexible cylindrical part 3, and the thin-walled ring springs 13 with a gap that does not allow additional loading of these springs due to deformation of the flexible cylindrical part 3 while compensating for axial position errors connected shafts.

Затем, см. фиг.1, в отверстие «Б» гибкой цилиндрической детали 3 вводится с натягом второй соединяемый вал 2, и аналогичным образом производится крепление гибкой цилиндрической детали 3 на валу. Несовпадение осей соединяемых валов компенсируется за счет высокой податливости гибкой цилиндрической детали 3 и упругого узла.Then, see FIG. 1, the second connecting shaft 2 is tightened into the hole “B” of the flexible cylindrical part 3, and the flexible cylindrical part 3 is mounted on the shaft in a similar manner. The mismatch of the axes of the connected shafts is compensated by the high flexibility of the flexible cylindrical part 3 and the elastic unit.

Муфта для соединения валов работает следующим образом. При включении двигателя во вращение приводится один из соединяемых валов. За счет трения вращение и крутящий момент передается на гибкую цилиндрическую детали 3, см. фиг.1. С нее также за счет трения вращение и крутящий момент передается на второй соединяемый вал.The coupling for connecting shafts operates as follows. When the engine is turned into rotation, one of the connected shafts is driven. Due to friction, rotation and torque are transmitted to the flexible cylindrical part 3, see figure 1. From it also due to friction, rotation and torque are transmitted to the second connected shaft.

Заявляемая муфта по сравнению с муфтой-прототипом обладает значительно большей компенсирующей способностью за счет высокой податливости гибкой цилиндрической детали и упругого узла. Для повышения компенсирующей способности необходимо увеличивать длину средней части гибкой цилиндрической детали, но это может вызвать потерю устойчивости указанной детали. Чтобы не было потери устойчивости указанной детали, нужен упругий узел, в состав которого входят кольца, установленные в отверстие гибкой цилиндрической детали с натягом, чтобы сохранять форму этой детали, и тонкостенные кольцевые пружины, установленные в отверстие гибкой цилиндрической детали с зазором, чтобы не снижалась их податливость. При этом кольца упругого узла должны быть подпружинены, так как ось гибкой цилиндрической детали из-за погрешностей расположения осей валов может быть пространственно изогнутой.The inventive coupling in comparison with the coupling of the prototype has a significantly greater compensating ability due to the high flexibility of the cylindrical flexible part and the elastic node. To increase the compensating ability, it is necessary to increase the length of the middle part of the flexible cylindrical part, but this can cause a loss of stability of the specified part. So that there is no loss of stability of the specified part, you need an elastic assembly, which includes rings installed in the hole of the flexible cylindrical part with an interference fit to maintain the shape of this part, and thin-walled ring springs installed in the hole of the flexible cylindrical part with a gap so that it does not decrease their pliability. In this case, the rings of the elastic unit must be spring-loaded, since the axis of the flexible cylindrical part may be spatially bent due to errors in the location of the shaft axes.

Заявляемая муфта упрощает сборку элементов привода, в который она входит, так как крепление на валах гибкой цилиндрической детали возможно в достаточно большом диапазоне вдоль оси.The inventive coupling simplifies the assembly of the drive elements into which it enters, since mounting on the shafts of a flexible cylindrical part is possible in a sufficiently large range along the axis.

Claims (2)

1. Муфта для соединения валов, содержащая гибкую цилиндрическую деталь с соосным отверстием и элементы для закрепления указанной детали на валах, отличающаяся тем, что она снабжена упругим узлом, состоящим из стяжного устройства, колец с отверстиями и расположенных между ними тонкостенных кольцевых пружин, гибкую цилиндрическую деталь вдоль ее оси условно можно разделить на три части, крайние из которых предназначены для закрепления указанной детали на валах, а в отверстии средней части расположен упругий узел, причем тонкостенные кольцевые пружины имеют на своих торцах цилиндрические участки, предназначенные для установки в отверстия колец, а стяжное устройство охватывает крайние кольца с отверстиями и предназначено для сборки упругого узла и предварительного сжатия тонкостенных кольцевых пружин, при этом в отверстии упругой цилиндрической детали кольца с отверстиями установлены с натягом, а тонкостенные кольцевые пружины - с зазором.1. A coupling for connecting shafts, comprising a flexible cylindrical part with a coaxial hole and elements for fixing said part on the shafts, characterized in that it is provided with an elastic assembly consisting of a coupling device, rings with holes and thin-walled ring springs located between them, a flexible cylindrical the part along its axis can conditionally be divided into three parts, the extreme of which are designed to fix the specified part on the shafts, and in the hole in the middle part there is an elastic unit, and thin-walled rings The spring springs have cylindrical sections at their ends intended for installation in the holes of the rings, and the clamping device covers the extreme rings with holes and is designed to assemble an elastic assembly and pre-compress thin-walled ring springs, while the holes with rings are tightened in the hole of the elastic cylindrical part and thin-walled ring springs with a gap. 2. Муфта для соединения валов по п.1, отличающаяся тем, что гибкая цилиндрическая деталь выполнена из резины. 2. The coupling for connecting shafts according to claim 1, characterized in that the flexible cylindrical part is made of rubber.

Images