устройство для передачи усилий вращающимися валами

Формула изобретения

Устройство для передачи усилий вращающимися валами, содержащее две упругие муфты, каждая из которых содержит первую и вторую полумуфты со ступицами, промежуточный вал, установленный в ступицах вторых полумуфт между указанными упругими муфтами, первую и вторую шаровые опоры, отличающееся тем, что каждая шаровая опора состоит из шарового сегмента и ответной части, при этом указанный шаровой сегмент каждой шаровой опоры установлен на торцевой поверхности соответствующей первой полумуфты, а ответные части каждой шаровой опоры установлены на хвостовых частях промежуточного вала, причем центры сфер, описываемых вокруг шаровых сегментов каждой шаровой опоры, находятся на оси вращения промежуточного вала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к судостроению и предназначено для обеспечения возможности передачи больших осевых усилий вращающимися валами, соединенными в условиях повышенной несоосности, радиального и углового смещения. Например, гребных и других валов подводных и надводных судов, а также в любой другой отрасли народного хозяйства.

Задачей изобретения является повышение нагрузочной способности и сохранение неизменным расстояния между концами соединенных валов при значительных осевых усилиях и крутящих моментах. Достигаемый технический результат состоит в обеспечении возможности передачи больших усилий вращающимся валом.

Известна компенсирующая муфта (SU, а. с. N 706599, кл. F 16 D 3/48, 1979), содержащая две полумуфты, соединенные между собой пальцами, закрепленными в шаровых опорах. Между полумуфтами расположена распорная пружина. Одна из полумуфт установлена на валу с возможностью скольжения в шлицевом соединении. Данное устройство предназначено только для передачи крутящего момента и не может передавать осевые усилия через соединенные валы. При этом в зависимости от крутящего момента на ведущей полумуфте изменяется расстояние между полумуфтами за счет скольжения ведомой полумуфты в шлицевом соединении одного из валов.

Наиболее близким по технической сущности (прототип) является шарнирный вал (SU, а.с. N 214967, кл. F 16 D 3/26, 1968), который содержит две упругие муфты, состоящие каждая из двух полумуфт, соединенных резиновой шиной, встроенные в полумуфты шаровые опоры, состоящие из элемента в форме шарового слоя и ответного элемента.

Муфты соединены промежуточным валом, состоящим из двух частей, связанных шлицами. Ступицы внешних полумуфт, указанных упругих муфт, соединены соответственно с ведущим и ведомым элементами, а ступицы внутренних полумуфт установлены на концах промежуточного вала. Шаровые подшипники связаны с промежуточным валом и внешними полумуфтами. такое конструктивное выполнение вала позволяет гасить крутильные колебания при передаче больших крутящих моментов. Передача крутящего момента от одной внешней полумуфты к другой происходит через одну эластичную оболочку и внутреннюю полумуфту и эластичную оболочку. Шаровые подшипники устраняют осевые и радиальные смещения и воспринимают осевые усилия, которые появляются в результате закручивания эластичных оболочек. Эти усилия приводят к изменению расстояния между внутренними полумуфтами за счет смещения половин промежуточного вала по шлицам.

Недостатком указанной выше конструкции является то, что она становится неработоспособной при наличии внешних осевых усилий, во-первых, из-за наличия шлицевого соединения в промежуточном вале, во-вторых, шаровые подшипники не предназначены для передачи осевых усилий и при их наличии подшипники могут быть разрушены.

Сущность изобретения состоит в том, что в устройстве, содержащем две упругие муфты, каждая из которых содержит первую и вторую полумуфту со ступицами, и содержащем также промежуточный вал, установленный в ступицах вторых полумуфт между указанными упругими муфтами, первую и вторую шаровую опору, согласно изобретению каждая шаровая опора состоит из шарового сегмента и ответной части, при этом, указанный шаровой сегмент каждой шаровой опоры установлен на торцевой поверхности соответствующей первой полумуфты, а ответные части каждой шаровой опоры установлены на хвостовых частях промежуточного вала, причем центры сфер, описываемых вокруг шаровых сегментов каждой шаровой опоры, находятся на оси вращения промежуточного вала.

Предлагаемое устройство представлено на чертеже и содержит две упругие муфты 1 и 2, каждая из которых состоит из двух полумуфт, внешних 3, 4 и внутренних 5, 6, выполненных из упругих элементов 7, 8 и 9, 10, связанных между собой по периферии и закрепленных на ступицах 13, 14 внутренних полумуфт 5, 6, между которыми установлен и закреплен промежуточный вал 15, хвостовые части которого имеют меньший диаметр по сравнению со средним и проходят через центральное отверстие ступиц 11, 12 во внутреннюю полость. На торцевой поверхности внутренней полости ступиц 11, 12 установлены сегменты шаровых опор 16, 17, а ответные части 18, 19 шаровых опор закреплены на хвостовых частях промежуточного вала 15 с помощью гаек 20, 21. При работе устройства, соединяющем ведомый и ведущий валы, крутящий момент передается упругими элементами 7, 8, 9, 10 и промежуточным валом 15. Осевое усилие P, действующее на ступицу 11, воздействует через шаровую опору 16, 18, промежуточный вал 15, шаровую опору 17, 19 на ступицу 12 и соответственно на вал, связанный с ней. При этом упругие элементы 7, 8, 9, 10 полумуфт 3, 4, 5, 6 не подвергаются воздействию осевых усилий, т.е. осевые усилия с ведущего вала на ведомый передаются без потерь, а расстояние между ведомым и ведущим валами остается неизменным. При вращении на соосных, с радиальным или угловым смещением валов упругие элементы 7, 8, 9, 10 полумуфт 3, 4, 5, 6 соответствующим образом деформируются (изгибаются), при этом, сегменты 16, 17 шаровых опор смещаются относительно ответных частей 18, 19, при этом осевые усилия передаются аналогично предыдущему примеру через шаровые опоры и промежуточный вал без воздействия на упругие элементы 7, 8, 9, 10 полумуфт 3, 4, 5, 6.

Размеры шаровых опор и соответственно размеры ступицы внешней полумуфты определяются в зависимости от величины передаваемых осевых усилий, при этом для обеспечения нормальной работы устройства, при любых из размеров центр сферы шаровых опор должен располагаться на оси промежуточного вала.