упругий кольцевой элемент соединительных муфт вращающихся валов
Классы МПК: | F16D3/78 в форме эластичного диска или плоского кольца, расположенного перпендикулярно оси полумуфт и скрепляемого с ними в чередующихся точках, например муфты Харди F16D3/74 изготовленными из резины или другого эластичного материала |
Автор(ы): | Марцынковський Васыль Сигизмундовыч (UA), Овсэйко Игор Викторович (UA), Юрко Володымыр Иванович (UA) |
Патентообладатель(и): | Марцынковський Васыль Сигизмундовыч (UA) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2007-04-18 публикация патента:
10.11.2009 |
Изобретение относится к машиностроению, в частности к муфтам с упругим кольцевым элементом. Муфта состоит из двух полумуфт, установленных и закрепленных неподвижно на концах соединяемых валов, двух пакетов упругих кольцевых элементов, прикрепленных к полумуфтам, и промежуточной втулки. Фланцы промежуточной втулки прикреплены к пакетам упругих кольцевых элементов. Муфта снабжена также промежуточным кольцом. Упругий кольцевой элемент содержит отверстия и вырезы в виде вогнутой дуги на наружных диаметрах. Соотношение наружного диаметра упругого элемента и диаметров расположения центров отверстий в упругом элементе соответствует выражению: dn/dr=1,15-1,35, где dn - наружный диаметр упругого элемента; dr - диаметр расположения центров отверстий в упругом элементе, при этом отношение диаметра расположения нижних точек вырезов в виде вогнутой дуги к диаметру расположения центров отверстий в упругом элементе соответствует выражению: dz/dr=1,0-2, где dz - диаметр расположения нижних точек вырезов в виде вогнутой дуги; при dz=dn-2 , где
- глубина выреза в виде вогнутой дуги относительно наружного диаметра упругого элемента. Решение направлено на повышение компенсирующих свойств, снижение жесткости и уменьшение массогабаритных параметров муфты. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.





Формула изобретения
1. Упругий кольцевой элемент соединительных муфт вращающихся валов с отверстиями и вырезами в виде вогнутой дуги на наружных диаметрах, отличающийся тем, что соотношение наружного диаметра упругого элемента и диаметров расположения центров отверстий в упругом элементе соответствует выражению:
dn /dr=1,15-1,35,
где dn - наружный диаметр упругого элемента;
dr - диаметр расположения центров отверстий в упругом элементе,
при этом отношение диаметра расположения нижних точек вырезов в виде вогнутой дуги к диаметру расположения центров отверстий в упругом элементе соответствует выражению:
dz/dr=1,0-2,
где dz - диаметр расположения нижних точек вырезов в виде вогнутой дуги,
при dz=dn -2 , где
- глубина выреза в виде вогнутой дуги относительно наружного диаметра упругого элемента.
2. Упругий элемент по п.1, отличающийся тем, что каждый вырез выполнен в виде дуги, которая в точках, расположенных симметрично относительно средней линии между двумя соседними отверстиями, касается двух условных окружностей, в свою очередь, касающихся наружного диаметра упругого элемента, причем центры этих условных окружностей совпадают с центрами соседних отверстий в упругом элементе.
3. Упругий элемент по п.2, отличающийся тем, что линии вырезов в виде вогнутой дуги плавно переходят в дуги окружностей, касающихся наружного диаметра.
4. Упругий элемент по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что в чередующихся вырезах на участках, работающих на сжатие, выполнены дополнительные соосные вырезы в виде вогнутой дуги, с соотношением диаметра расположения нижних точек дополнительного выреза в виде вогнутой дуги и диаметра расположения центров отверстий в упругом элементе, соответствующим выражению:
d 1/dr=0,8-1,0,
где dr - диаметр расположения центров отверстий в упругом элементе;
d 1 - диаметр расположения нижних точек дополнительного выреза в виде вогнутой дуги,
при этом соотношение радиуса дополнительного выреза в виде вогнутой дуги и радиуса базового выреза в виде вогнутой дуги соответствует выражению:
r/rpaz =0,5 0,7,
где r - радиус дополнительного выреза в виде вогнутой дуги;
rpaz - радиус базового выреза в виде вогнутой дуги.
Описание изобретения к патенту
Настоящее изобретение относится к машиностроению, в частности к упругим кольцевым элементам муфт для соединения вращающихся валов двигателей и рабочих машин.
Известен упругий кольцевой элемент, используемый в соединительной муфте, содержащей две полумуфты, два пакета указанных упругих кольцевых элементов с отверстиями под элементы крепления пакетов к полумуфтам, элементы крепления и промежуточную втулку, прикрепленную к пакетам упругих кольцевых элементов. [ГОСТ 26 455-85. Справочник по муфтам. Под ред. В.С.Полякова. Л.: Машиностроение, 1979, с.33].
Недостатком такой конструкции является повышенная жесткость упругих элементов, ограниченные компенсирующие свойства и завышенные массогабаритные параметры муфт, в которых они используются, обусловленные тем, что не все участки упругих элементов в равной степени нагружены в процессе работы.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является упругий кольцевой элемент, конструкция которого отличается от упомянутой выше, в частности, обеспечением возможности перехода на полосовой элемент соединительной муфты без изменения ее характеристик, а также созданием предпосылок для снижения массы муфты, за счет вырезов в виде вогнутой дуги на наружном диаметре элемента [Патент UA № 49964, F16D 3/78, F16C 33/04, опубликовано: 15.10.2002 г. Бюл. № 10, 2002 г.].
Однако конструкция прототипа не обеспечивает равномерного распределения напряжений в упругом элементе из-за необходимости создания условий для перехода на полосовой элемент, в соответствии с которыми предполагалось соблюдение симметрии упругого элемента относительно отрезка, соединяющего два смежных отверстия, и равенство радиуса вырезов в виде вогнутых дуг внутреннему радиусу упругого элемента. Такая форма упругого элемента не всегда оптимальна с точки зрения величины и характера распределения напряжений, возникающих в нем при работе муфты, следствием чего является неоптимальная (повышенная) жесткость и масса муфты и ухудшение ее компенсирующих свойств.
В основу изобретения поставлена задача создания конструкции такого упругого кольцевого элемента, которая позволила бы повысить компенсирующие свойства, снизить жесткость и уменьшить массогабаритные параметры муфты, при сохранении ее нагрузочной способности за счет оптимизации формы упругого элемента, обеспечивающей наиболее равномерное распределение напряжений от внешних силовых факторов в упругом элементе и, в конечном счете, повысить надежность работы муфты и соединяемого оборудования.
Поставленная задача решается тем, что в упругом кольцевом элементе соединительных муфт вращающихся валов с отверстиями и вырезами в виде вогнутой дуги на наружных диаметрах, согласно изобретению, соотношение наружного диаметра упругого элемента и диаметров расположения центров отверстий в упругом элементе соответствует выражению:
dn/dr=1,15-1,35,
где dn - наружный диаметр упругого элемента;
dr - диаметр расположения центров отверстий в упругом элементе, при этом отношение диаметра расположения нижних точек вырезов в виде вогнутой дуги к диаметру расположения центров отверстий в упругом элементе соответствует выражению:
dz/dr=1,0-2,0,
где d z - диаметр расположения нижних точек вырезов в виде вогнутой дуги,
при dz=dn-2 ,
где - глубина выреза в виде вогнутой дуги относительно наружного диаметра упругого элемента.
Каждый вырез может быть выполнен в виде дуги, которая в точках, расположенных симметрично относительно средней линии между двумя соседними отверстиями, касается двух условных окружностей, в свою очередь, касающихся наружного диаметра упругого элемента, причем, центры этих условных окружностей совпадают с центрами соседних отверстий в упругом элементе, при этом, линии вырезов в виде вогнутой дуги могут плавно переходить в дуги окружностей, касающихся наружного диаметра.
В чередующихся вырезах на участках упругого элемента, работающих на сжатие, могут быть выполнены дополнительные соосные вырезы в виде вогнутой дуги, с соотношением диаметра расположения нижних точек дополнительного выреза в виде вогнутой дуги и диаметра расположения центров отверстий в упругом элементе, соответствующим выражению:
d1/dr=0,8-1,0,
где dr - диаметр расположения центров отверстий в упругом элементе;
d1 - диаметр расположения нижних точек дополнительного выреза в виде вогнутой дуги;
при этом соотношение радиуса дополнительного выреза в виде вогнутой дуги и радиуса базового выреза в виде вогнутой дуги соответствует выражению:
r/r paz=0,5-0,7,
где r - радиус дополнительного выреза в виде вогнутой дуги;
rpaz - радиус базового выреза в виде вогнутой дуги.
Новыми существенными признаками, отличающими настоящее техническое решение от прототипа и аналогов из уровня техники, являются предложенные конфигурации упругих элементов и соотношения геометрических размеров вырезов в виде вогнутых дуг и соответствующих параметров кольцевого упругого элемента:
- соотношение наружного диаметра упругого элемента и диаметров расположения центров отверстий в упругом элементе соответствует выражению dn/d r=1,15-35, где dn - наружный диаметр упругого элемента, dr - диаметр расположения центров отверстий в упругом элементе;
- отношение диаметра расположения нижних точек вырезов в виде вогнутой дуги к диаметру расположения центров отверстий в упругом элементе соответствует выражению dz/dr=1,0-2,0, где dz - диаметр расположения нижних точек вырезов в виде вогнутой дуги, при d z=dn-2 , где
- глубина выреза в виде вогнутой дуги относительно наружного диаметра упругого элемента; оба соотношения получены в результате оптимизационных расчетов, в которых оба параметра (наружный диаметр упругого элемента и глубина выреза) рассматривались одновременно, и невыполнение указанных соотношений приведет к снижению прочностных и компенсирующих свойств муфты, повышению ее жесткости и массы;
- каждый вырез может быть выполнен в виде дуги, которая в точках, расположенных симметрично относительно средней линии между двумя соседними отверстиями, касается двух условных окружностей, в свою очередь, касающихся наружного диаметра упругого элемента, причем центры этих условных окружностей совпадают с центрами соседних отверстий в упругом элементе; кроме того, линии вырезов в виде вогнутой дуги могут плавно переходить в дуги окружностей, касающихся наружного диаметра; такая конфигурация обеспечивает решение поставленной задачи за счет алгоритма геометрического построения, при котором достигается соответствие геометрических параметров упругого элемента приведенным выше соотношениям, причем плавный переход линий вырезов в виде вогнутой дуги в дуги окружностей, касающихся наружного диаметра, особо целесообразен для высокооборотных муфт, т.к. позволяет уменьшить вентиляционные потери мощности в муфте, за счет чего повысить ее кпд и долговечность;
- в чередующихся вырезах на участках упругого элемента, работающих на сжатие, могут быть выполнены дополнительные соосные вырезы в виде вогнутой дуги, которые, в частности, также целесообразны в высокооборотных муфтах (при частоте вращения n 10000 об/мин), где они позволяют усилить эффект, получаемый с помощью приведенных выше соотношений для базовых вырезов, то есть еще в большей степени уменьшить массу муфты, повысить ее компенсирующие свойства и снизить жесткость;
- соотношение диаметра расположения нижних точек дополнительного выреза в виде вогнутой дуги и диаметра расположения центров отверстий в упругом элементе соответствует d1/dr=0,8-1,0, где dr - диаметр расположения центров отверстий в упругом элементе, d1 - диаметр расположения нижних точек дополнительного выреза в виде вогнутой дуги;
- соотношение радиуса дополнительного выреза в виде вогнутой дуги и радиуса базового выреза в виде вогнутой дуги соответствует выражению r/rpaz=0,5-0,7, где r - радиус дополнительного выреза в виде вогнутой дуги, rpaz - радиус базового выреза в виде вогнутой дуги. Так же, как и для базовых вырезов, оба соотношения получены в результате оптимизационных расчетов, в которых оба параметра (радиус и глубина дополнительного выреза) рассматривались одновременно. Невыполнение указанных соотношений приведет в первую очередь к снижению прочностных характеристик муфты и возникновению угрозы ее преждевременного выхода из строя, а также к неполучению желаемого эффекта - повышения компенсирующих свойств муфты и снижения ее жесткости.
Таким образом, раскрытые существенные признаки, отличающие заявленное техническое решение от аналогов и прототипа из уровня техники, являются новыми и соответствующими критерию изобретательского уровня, ввиду неочевидности специалисту средней квалификации. При этом они необходимы и достаточны для достижения положительного эффекта, то есть поставленной технической задачи.
Сущность изобретения поясняется чертежами:
на Фиг.1 показан продольный разрез примера конкретного выполнения муфты с двумя пакетами упругих кольцевых элементов, соответствующих заявляемому изобретению;
на Фиг.2 - упругий кольцевой элемент, выполненный в соответствии с изобретением;
на Фиг.3 - пример выполнения упругого кольцевого элемента на Фиг.2 в соответствии с п.2 формулы изобретения;
на Фиг.4 - пример выполнения упругого кольцевого элемента на Фиг.3 в соответствии с п.3 формулы изобретения;
на Фиг.5 - пример выполнения упругого кольцевого элемента в соответствии с п.4 формулы изобретения.
Муфта (Фиг.1) состоит из двух полумуфт 1, установленных и закрепленных неподвижно на концах соединяемых валов, двух пакетов упругих кольцевых элементов 2, прикрепленных к полумуфтам 1, и промежуточной втулки 3, фланцы которой прикреплены к пакетам упругих кольцевых элементов 2. Муфта снабжена промежуточным кольцом 4. На наружном диаметре кольцевого элемента (Фиг.2) выполнены вогнутые дуги. В конкретном примере выполнения соотношение наружного диаметра dn упругого элемента и диаметров dr расположения центров отверстий в упругом элементе равно 1,2, а отношение диаметра dz расположения нижних точек вырезов в виде вогнутой дуги к диаметру dr расположения центров отверстий в упругом элементе равно 1,03. Каждый вырез (Фиг.3) при соблюдении указанных выше соотношений параметров может быть выполнен в виде дуги, которая в точках, расположенных симметрично относительно средней линии между двумя соседними отверстиями, касается двух условных окружностей, в свою очередь, касающихся наружного диаметра упругого элемента, причем центры этих условных окружностей совпадают с центрами соседних отверстий в упругом элементе. Кроме того, при тех же параметрах, Фиг.4, линии вырезов в виде вогнутой дуги могут плавно переходить в дуги окружностей, касающихся наружного диаметра. Кроме того, в чередующихся вырезах упругого элемента (Фиг.5) при соблюдении указанных выше условий на участках упругого элемента, работающих на сжатие, могут быть выполнены дополнительные соосные вырезы в виде вогнутой дуги с соотношением в конкретном примере выполнения диаметра d1 расположения нижних точек дополнительного выреза в виде вогнутой дуги и диаметра dr расположения центров отверстий в упругом элементе, равным 0,95, при этом соотношение радиуса r дополнительного выреза в виде вогнутой дуги и радиуса rpaz базового выреза в виде вогнутой дуги может быть равно 0,5.
Муфта с заявляемыми упругими кольцевыми элементами работает следующим образом. При вращении одного из валов крутящий момент передается на полумуфту 1, закрепленную на его конце, и далее на прикрепленное к фланцу этой полумуфты промежуточное кольцо 4, затем на пакет упругих элементов 2 и на прикрепленную к этому пакету промежуточную втулку 3. С помощью болтового соединения крутящий момент передается посредством второго пакета упругих элементов 2 на второе промежуточное кольцо 4, вторую полумуфту 1 и далее - на ведомый вал, сообщая ему обороты с преодолением рабочего момента сопротивления.
Класс F16D3/78 в форме эластичного диска или плоского кольца, расположенного перпендикулярно оси полумуфт и скрепляемого с ними в чередующихся точках, например муфты Харди
компенсационная муфта тягового привода локомотива - патент 2527254 (27.08.2014) | ![]() |
вращательное упругое соединение и способ его изготовления - патент 2493449 (20.09.2013) | ![]() |
компенсирующая муфта - патент 2445525 (20.03.2012) | ![]() |
упругий пакет - патент 2435081 (27.11.2011) | ![]() |
муфта упругая - патент 2416044 (10.04.2011) | ![]() |
упругий кольцевой элемент соединительных муфт вращающихся валов - патент 2389919 (20.05.2010) | ![]() |
компенсирующая муфта привода - патент 2347121 (20.02.2009) | ![]() |
трансмиссия электрозапуска - патент 2329417 (20.07.2008) | ![]() |
гибкая муфта для валов - патент 2309305 (27.10.2007) | ![]() |
оболочка резинокордная для высокоэластичной муфты - патент 2300674 (10.06.2007) | ![]() |
Класс F16D3/74 изготовленными из резины или другого эластичного материала
компенсирующая сдвоенная дисковая муфта для насосного агрегата - патент 2484325 (10.06.2013) | ![]() |
упругий элемент для высокоэластичных муфт - патент 2455538 (10.07.2012) | ![]() |
упругая оболочка для высокоэластичной муфты - патент 2442037 (10.02.2012) | ![]() |
зубчатая втулочная гибкая муфта для соединения валов - патент 2418212 (10.05.2011) | ![]() |
упругая муфта - патент 2416745 (20.04.2011) | ![]() |
упругая муфта - патент 2405987 (10.12.2010) | ![]() |
узел клапана - патент 2403483 (10.11.2010) | ![]() |
виброизолирующая муфта - патент 2389920 (20.05.2010) | ![]() |
упругий кольцевой элемент соединительных муфт вращающихся валов - патент 2389919 (20.05.2010) | ![]() |
муфта амортизирующая - патент 2352831 (20.04.2009) | ![]() |