RU2535354C2 - Coupling with rectangular springs - Google Patents

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention relates to equipment for transfer of torque from engine to consuming hardware, particularly, to couplings with rectangular springs. Said coupling comprises drive and drive half-couplings, rectangular springs and spring attachments to said half-couplings. Of four staggered rectangular springs two work in tension and two in compression. Said coupling features nonlinear properties.

EFFECT: reduced stress in shafting caused by irregular spinning or whirling vibrations.

10 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию для передачи крутящего момента от источника к потребителю механической энергии.The invention relates to equipment for transmitting torque from a source to a consumer of mechanical energy.

Известны муфты с неметаллическими упругими звеньями, получившие широкое применение в промышленном оборудовании по причине их относительной дешевизны изготовления. Однако область применения таких муфт ограничивается низкими механическими параметрами упругих звеньев, изготовляемых из резины, кожи и т.д. При больших величинах нагрузки такие муфты отличаются большими габаритами [Поляков B.C., Барабаш И.Д. «Муфты. Конструирование и расчет.» - Л.: Машиностроение, 1973, рис.58, с.89].Known couplings with non-metallic elastic links, widely used in industrial equipment because of their relative cheapness of manufacture. However, the scope of such couplings is limited by low mechanical parameters of elastic links made of rubber, leather, etc. With large loads, such couplings are large in size [Polyakov B.C., Barabash I.D. “Couplings. Design and calculation. ”- L.: Mechanical Engineering, 1973, Fig. 58, p. 89].

За прототип выбрана упругая муфта переменной жесткости с пружинными кольцами, изготовленная Ленинградским станкостроительным заводом им. Свердлова [Поляков B.C., Барабаш И.Д. «Муфты. Конструирование и расчет.» - Л.: Машиностроение, 1973, рис.55, с.82]. В полумуфтах выфрезерованы по две продольные прорези для четырех пружинных колец, установленных в шахматном порядке. Пружины с выступами в прорезях полумуфт передают крутящий момент от источника к потребителю механической энергии. Прорези ведомой полумуфты одинаковой ширины, а прорези ведущей полумуфты четырехступенчатой ширины, что обеспечивает последовательное вступление в работу четырех пружинных колец с увеличением нагрузки и, соответственно, угла закручивания одной полумуфты относительно другой. Пружины выполнены из стали 60 Сг. К недостаткам такой муфты следует отнести неравномерность нагрузки на пружинные кольца. Кольцо, вступающее в работу первым, передает 40% крутящего момента.For the prototype, an elastic coupling of variable stiffness with spring rings manufactured by the Leningrad Machine-Tool Plant named after Sverdlova [Polyakov B.C., Barabash I.D. “Couplings. Design and calculation. ”- L.: Mechanical Engineering, 1973, Fig. 55, p. 82]. In the coupling halves, two longitudinal slots are milled for four spring rings installed in a checkerboard pattern. Springs with protrusions in the slots of the coupling halves transmit torque from the source to the consumer of mechanical energy. The slots of the driven coupling half are of the same width, and the slots of the driving coupling half are four-step wide, which ensures the sequential entry into operation of four spring rings with an increase in load and, accordingly, the twisting angle of one coupling half relative to the other. The springs are made of 60 Cg steel. The disadvantages of such a clutch include the uneven load on the spring rings. The first ring to enter operation transmits 40% of the torque.

Задачей изобретения является передача крутящего момента от двигателя потребителю. Изобретение может быть использовано как антивибрационное соединение, приводящее к понижению касательных напряжений от неравномерности вращения и от крутильных колебаний в валопроводе. Поставленная задача решается благодаря тому, что в устройстве, состоящем из двух полумуфт и четырех пружин прямоугольного сечения линейной жесткости, расположенных в шахматном порядке, предусмотрены следующие отличия. Предложенная муфта с прямоугольными пружинами отличается расположением пружин в полумуфте, которые устанавливаются на пальцы и крепятся гайкой с пружинной шайбой. Из четырех прямоугольных пружин две работают на сжатие и две - на растяжение. На каждой полумуфте предусмотрены ограничители, в которые при работе муфты могут упираться пружины. При передаче крутящего момента пара пружин, работающая на растяжение, с ростом нагрузки облегает ограничитель малого диаметра полумуфты, а другая пара пружин в это время работает на сжатие, облегая ограничитель большего диаметра полумуфты. При перемене знака крутящего момента пара пружин, работавшая на растяжение, будет работать на сжатие, облегая ограничитель большего диаметра, а другая пара пружин в это время будет работать на растяжение, с ростом нагрузки облегая ограничитель малого диаметра полумуфты. Таким образом, под влиянием ограничителей при передаче неравномерного крутящего момента жесткость пружин, следовательно, и муфты может изменяться нелинейно.The objective of the invention is the transmission of torque from the engine to the consumer. The invention can be used as an anti-vibration joint, leading to a decrease in shear stresses from uneven rotation and from torsional vibrations in the shaft line. The problem is solved due to the fact that in the device, consisting of two coupling halves and four springs of rectangular cross-section of linear stiffness, arranged in a checkerboard pattern, the following differences are provided. The proposed coupling with rectangular springs is characterized by the location of the springs in the coupling half, which are mounted on the fingers and fastened with a nut with a spring washer. Of the four rectangular springs, two work in compression and two in tension. Limiters are provided on each coupling half, in which the springs can abut during the operation of the coupling. When transmitting torque, a pair of tensile springs, with an increase in load, fits around the small-diameter limiter of the coupling half, and the other pair of springs at this time compresses, fitting the limiter of the larger diameter of the coupling half. When the torque sign changes, the pair of springs that worked in tension will work in compression, fitting a larger diameter limiter, while the other pair of springs will work in tension at this time, with a smaller diameter in the coupling coupling. Thus, under the influence of limiters when transmitting uneven torque, the stiffness of the springs, therefore, the clutch can vary nonlinearly.

Между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь, а именно передача крутящего момента посредством пружин, установленных в полумуфте, снижение касательных напряжений в валопроводе от неравномерности вращения и от крутильных колебаний за счет ограничителей, позволяющих муфте иметь нелинейные свойства при изменении амплитуды и знака момента.Between the set of essential features of the claimed object and the achieved technical result there is a causal relationship, namely the transmission of torque by means of springs installed in the coupling half, reduction of shear stresses in the shaft line from rotation unevenness and from torsional vibrations due to limiters allowing the coupling to have nonlinear properties when changing the amplitude and sign of the moment.

Изобретение позволяет передавать значительный крутящий момент и снизить касательные напряжения в валопроводе.The invention allows to transmit significant torque and reduce tangential stresses in the shaft line.

Техническая сущность и принцип действия предложенного устройства поясняются графическим материалом, на котором изображены:The technical essence and principle of operation of the proposed device are illustrated in graphic material, which shows:

Фигура 1 главный вид муфты в разрезе;Figure 1 is a main sectional view of a coupling;

Фигура 2 вид муфты слева;Figure 2 is a view of the coupling on the left;

Фигура 3 крепление прямоугольных пружин в одной из полумуфт, главный вид;Figure 3 mounting rectangular springs in one of the coupling halves, the main view;

Фигура 4 крепление прямоугольных пружин в одной из полумуфт, вид слева;Figure 4 mounting rectangular springs in one of the coupling halves, left view;

Фигура 5 крепление прямоугольных пружин в одной из полумуфт аксонометрическая проекция;Figure 5 mounting rectangular springs in one of the coupling halves axonometric projection;

Фигура 6 крепление прямоугольных пружин в одной из полумуфт, вид сверху;Figure 6 mounting of rectangular springs in one of the coupling halves, top view;

Фигура 7 общий вид муфты, главный вид;Figure 7 General view of the coupling, the main view;

Фигура 8 общий вид муфты, вид слева;Figure 8 General view of the coupling, left view;

Фигура 9 общий вид муфты, аксонометрическая проекция;Figure 9 General view of the coupling, axonometric projection;

Фигура 10 общий вид муфты, вид сверху.Figure 10 General view of the coupling, top view.

Возможность осуществления заявляемого изобретения показана следующими примерами: установка в судовой валопровод, между двигателем и генератором и т.д.The possibility of carrying out the claimed invention is shown by the following examples: installation in a ship shaft line, between the engine and the generator, etc.

Предложенная муфта с прямоугольными пружинами (фигура 1) состоит из ведомой 1 и ведущей 2 полумуфт, прямоугольных пружин 3 и крепления пружин к полумуфтам.The proposed clutch with rectangular springs (figure 1) consists of a driven 1 and leading 2 half couplings, rectangular springs 3 and fastening the springs to the half couplings.

Перечисленные конструктивные элементы выполнены следующим образом: ведомая полумуфта с отверстиями для установки в ней пальцев 4 и с отверстиями для гаек 5, ведущая полумуфта с ограничителями и с отверстиями для установки в ней пальцев и с отверстиями для гаек, прямоугольные пружины имеют отверстия для установки их на палец и вырез, для обеспечения установки других пружин, крепление пружин к полумуфтам, состоящее из пальцев, имеющих выступ с одного конца и резьбу с другого, гаек с пружинными шайбами 6, шайб 7, предназначенных для применения в шарнирных соединениях, располагающихся между пружинами и втулками 8, предусмотренными для точной установки пружин в полумуфтах.The listed structural elements are made as follows: a driven coupling half with holes for installing pins 4 and with holes for nuts 5, a leading coupling coupling with stops and with holes for installing fingers in it and with holes for nuts, rectangular springs have holes for mounting them on a finger and a cutout, to ensure the installation of other springs, fixing the springs to the coupling halves, consisting of fingers having a protrusion at one end and a thread on the other, nuts with spring washers 6, washers 7, intended for use the joints, which are located between the springs and bushings 8, provided for accurate setting of springs in the coupling parts.

Муфта с прямоугольными пружинами устанавливается в валопровод между источником и потребителем механической энергии. При работе пружины, расположенные в полумуфту в шахматном порядке, две из которых работают на сжатие, две на растяжение, в зависимости от величины передаваемого крутящего момента выбирают зазор и начинают упираться в ограничители, расположенные в одной из полумуфт, благодаря чему изменяют свою жесткость и муфта имеет нелинейные свойства.The coupling with rectangular springs is installed in the shaft line between the source and consumer of mechanical energy. During operation, springs located in a half-coupling in a checkerboard pattern, two of which work in compression, two in tension, depending on the magnitude of the transmitted torque, select a gap and begin to abut against the stops located in one of the half-couplings, thereby changing their stiffness and clutch has nonlinear properties.

Описанной выше муфтой с прямоугольными пружинами пользуются следующим образом: прямоугольные пружины устанавливаются в полумуфте в соответствии с фигурами 3, 4, 5, 6, а в зависимости от величины передаваемого крутящего момента муфта крепится к валу с натягом, шпонкой или шлицем.The above-described clutch with rectangular springs is used as follows: rectangular springs are installed in the coupling half in accordance with figures 3, 4, 5, 6, and depending on the magnitude of the transmitted torque, the clutch is attached to the shaft with an interference fit, key or slot.

Claims (1)

Муфта с прямоугольными пружинами, содержащая ведомую и ведущую полумуфты, прямоугольные пружины и крепления пружин к полумуфтам, отличающаяся тем, что из четырех прямоугольных пружин, расположенных в шахматном порядке, две работают на сжатие, а две - на растяжение, кроме того, из-за ограничителей, в которые упираются пружины, муфта обладает нелинейными свойствами. A clutch with rectangular springs, containing the driven and driving half-couplings, rectangular springs and fastening springs to the half-couplings, characterized in that of the four rectangular springs arranged in a checkerboard pattern, two work for compression and two for tensile, in addition, due to limiters, in which the springs abut, the coupling has non-linear properties.

Images