Упругая муфта высокой податливости

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УПРУГАЯ МУФТА ВЫСОКОЙ ПОДАТЛИВОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Михайлов Валерий Валерианович Альгин Владимир Борисович Михайлова Ирина Валерьевна Коваленко Александр Владимирович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(57) Упругая муфта высокой податливости, содержащая две полумуфты, связанные между собой эпициклическим зубчатым механизмом с упругими элементами, образующими замкнутый контур, отличающаяся тем, что между полумуфтами установлен регулируемый ограничитель хода, выполненный, например, в виде винтового механизма, винт которого связан с одной полумуфтой, а гайка связана с другой полумуфтой.(56) 1. Поляков Муфты Конструкции и расчет / Поляков, И.Д. Барбаш. Под ред. В.В. Полякова.- 4-е изд., перераб. и доп.- Л. Машиностроение, 1979.- С. 101. 2. А.с. 1820063. Упругая муфта высокой податливости.- Опубл. 07.06.1993. 56052009.10.30 Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к конструкциям для плавного пуска механических приводов. Она также может быть использована в качестве механического накопителя (аккумулятора) или источника механической энергии в конструкциях нагружающих устройств испытательных стендов и тренажеров, а также в устройствах, требующих периодического поглощения и отдачи энергии. Обычно обеспечение плавного пуска машин достигается относительным поворотом ведущих и ведомых частей привода в начальный момент времени. Это обеспечивается введением упругих муфт. Известна конструкция обычной упругой муфты Спирофлекс 1. Муфта содержит две полумуфты, соединенные упругим элементом, выполненным в виде резинового диска. Его форма обусловливает постоянство касательных напряжений в материале при действии крутящего момента. Для повышения эксплуатационных свойств муфты упругий элемент выполнен таким образом, что при взаимном движении полумуфт остается некоторый осевой зазор. Упругий элемент устанавливают в предварительно напряженном состоянии. При значительном нагружении и сближении полумуфт их торцы входят в соприкосновение. Такое конструктивное исполнение способствует уменьшению напряжений упругого элемента при действии крутящего момента и повышает срок службы муфты. Недостатком конструкции является сравнительно невысокое быстродействие муфты из-за отсутствия регулирования хода муфты, обусловленного взаимным относительным перемещением полумуфт при передаче крутящего момента. Кроме того, указанная конструкция имеет относительно невысокую нагрузочную способность, лимитируемую прочностными свойствами материала упругого элемента и его конструкцией. Следует отметить невысокую чувствительность муфты по деформации, которая ограничена упругими свойствами и геометрией упругого элемента. Для устранения этих недостатков логичным будет выглядеть использование в конструкции последовательно расположенных идентичных упругих элементов, например спиральных пружин. Однако такая конструкция будет иметь значительные габариты, а ее нагрузочная способность, по аналогии с предыдущей конструкцией, будет также ограничена прочностными параметрами отдельно взятого упругого элемента. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является конструкция упругой муфты высокой податливости 2, которая принята в качестве прототипа. Упругая муфта высокой податливости содержит две полумуфты, связанные между собой эпициклическим зубчатым механизмом с упругими элементами, образующими замкнутый контур. Первая полумуфа связана с зубчатыми передачами замкнутого контура. Вторая полумуфта жестко связана с водилом (корпусом) эпициклического механизма. При передаче крутящего момента и вращении одной из полумуфт, крутящий момент одновременно передается на обе зубчатые пары эпициклического механизма. Из-за неодинакового поворота шестерен каждой зубчатой пары в замкнутом контуре возникает упругий реактивный крутящий момент, нарастание которого происходит до тех пор, пока момент на водиле (корпусе) не уравновесится внешним моментом сопротивления на другой полумуфте. Такая конструкция позволяет решать следующие задачи получать значительную величину относительного суммарного поворота полумуфт друг относительно друга (относительный угол закручивания может достигать нескольких тысяч поворотов) при этом становится возможным получать относительно небольшие перемещения самих силовых элементов замкнутого силового контура. Это позволяет использовать в качестве упругих элементов муфты зубчатые колеса и валы с высокими прочностными характеристиками и нагрузочной способностью. 2 56052009.10.30 Недостатком упругой муфты является невысокое ее быстродействие, обусловленное постоянным значительным перемещением полумуфт друг относительно друга для достижения крутящего момента требуемого уровня. Задачей настоящей полезной модели является повышение быстродействия упругой муфты высокой податливости. Поставленная задача решается тем, что в упругой муфте высокой податливости, содержащей две полумуфты, связанные между собой эпициклическим зубчатым механизмом с упругими элементами, образующими замкнутый контур, между полумуфтами установлен регулируемый ограничитель хода, выполненный, например, в виде винтового механизма, винт которого связан с одной полумуфтой, а гайка - с другой полумуфтой. Благодаря наличию указанных отличительных признаков, упругая муфта высокой податливости дополнительно приобретает возможность повысить свое быстродействие путем регулируемого ограничения перемещения полумуфт. Это позволяет исключить время хода полумуфт друг относительно друга для уровней передаваемых моментов незначительной величины. Тем не менее упругие свойства муфты будут по-прежнему сохраняться для более высоких значений нагрузки. На фиг. 1 представлена схема предлагаемой упругой муфты высокой податливости. На фиг. 2 представлены зоны регулирования хода полумуфт. Упругая муфта высокой податливости содержит две полумуфты 1 и 2. Полумуфта 1 и полумуфта 2 связаны между собой эпициклическим зубчатым механизмом, размещенным в корпусе 3, являющимся одновременным водилом эпициклического механизма. При этом корпус 3 закреплен неподвижно на полумуфте 2. Полумуфта 1 связана с шестернями 4, 5, которые в паре с шестернями 6 и 7, а также упругими торсионными валами 8 и 9, образуют упругий замкнутый контур. Между полумуфтами 1 и 2 установлен винтовой шариковый регулируемый ограничитель хода. При этом на полумуфте 1 смонтирован винт 10 с возможностью регулирования его осевого перемещения посредством регулируемых упоров 11. На полумуфте 2 (или корпусе 3) неподвижно закреплена гайка 12 винтового механизма. Повышение работоспособности устройства достигается применением между поверхностями винта и гайки кинематической связи в виде шариков 13. Между наружной торцевой поверхностью винта 10 и внутренней поверхностью гайки 12 установлена пружина 14. Для настройки и создания требуемого уровня момента нагружения служит трос 15. Муфта работает следующим образом. Крутящий момент, передаваемый упругой муфтой, задается внешней нагрузкой на полумуфте 2. При этом формируемый элементами 4-9 момент в замкнутом контуре непосредственно зависит от внешнего момента сопротивления и выбранного кинематического рассогласования зубчатых передач 4, 6 и 5, 7. При вращении полумуфты 1 крутящий момент передается на шестерни 4 и 5, которые,в свою очередь, вращают зубчатые колеса 6 и 7. Неравномерное движение этих зубчатых пар приводит к закручиванию торсионных валов 8 и 9. Это движение будет продолжаться до тех пор, пока крутящий момент на корпусе 3 не будет уравновешен внешним моментом сопротивления на полумуфте 2. При снятии внешней нагрузки на муфте элементы замкнутого контура 4-9 возвращаются в исходное положение под действием упругих сил торсионных валов 8 и 9. Как иллюстрирует фиг. 2, передача крутящих моментов различных уровней соответствует различным значениям относительного хода полумуфт. Если муфта настраивается на заданный минимальный момент срабатывания, то ему соответствуют зоныи . При эксплуатации конструкции в зоне значительных нагрузок (зона ) муфта теряет быстродействие при холостом прохождении зоны , соответствующей малым нагрузкам. Поэтому предлагается исключить зонупутем ограничения полного хода муфты. 3 56052009.10.30 Для настройки муфты на минимальный момент срабатывания изначально обеспечивают относительный ход полумуфт 1 и 2 заданной величины (см. фиг 2), производя нагружение муфты внешним моментом посредством троса 15. Минимальный момент срабатывания и соответствующий ему ход при разгрузке муфты определяют регулируемым упором 11, и тем самым фиксируя исходное положение винта 10 относительно полумуфты 1. При передаче муфтой крутящих моментов, значения которых ниже минимального момента срабатывания, исключается участок деформации муфты при малых нагрузках (зона) до минимального момента срабатывания. На этом участке муфта будет работать как неупругое звено. При передаче муфтой крутящих моментов, значения которых выше минимального момента срабатывания, муфта будет обладать упругими свойствами, поскольку винтовой механизм обеспечит полумуфтам 1 и 2 относительное перемещение друг относительно друга. При этом винт 10 свободно переместится от регулируемого упора 11 в сторону полумуфты 2. Возврат муфты в исходное состояние производится при относительном упругом раскручивании замкнутого силового контура, образованного зубчатыми колесами 4, 5, 6, 7 и торсионными валами 8, 9 в обратную сторону, а также под действие пружины 15. Это движение будет сопровождаться до момента соприкосновения винта 10 с регулируемым упором 11 полумуфты 1. Таким образом, применение упругой муфты высокой податливости позволяет повысить быстродействие муфты достичь регулирования динамических свойств, что особенно важно на неустановившихся режимах работы получить желаемый характер нарастания крутящего момента обеспечить регулирование относительного хода полумуфт и, следовательно, следящих свойств муфты. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4