Зубчатая муфта

(19) КЦ (11) (51) 5 Р 1603 18 ЕНИ ПАТЕНТУ Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам ОПИСАНИЕ ИЗО(57) Использование: может быть использовано вприводах различного оборудования для соединения валов с угловым перекосом осей. Сущностьизобретения: зубчатая муфта содержит насаженные на валы 1 и 2 зубчатые втулку 3 и обойму 4,входящие в зацепление, На внутренней зубчатой 2поверхности обоймы и на наружной зубчатой поверхности втулки выполнены кольцевые канавки 5 и 8, делящие поверхности на два соответствующих зубчатых венца 67 и 910. Размеры зубчатых венцов втулки и обоймы связаны с углом перекоса втулки в обойме и диаметром окружности выступов зубчатых венцов втулки или впадин обоймы определенными соотношениями. Кроме того, втулка 3 может быть выполнена в виде набора по меньшей мере двух втулок концентрично установленных друг в друге. Благодаря зацеплению.каждого из зубчатых вещов втулки только с одним зубчатым венцом обоймы каждый зуб обоих зубчатых венцов втулки испытывает нагрузку, проходя через одну зону нагружения также как и каждый эуб зубчатых венцов . обоймы 13 л. ф-лы 12 ил.2002 136 Составитель Г, Абрам Техред М. Моргента актор Л. Народная орректор А, Ко Заказ 3165 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 роизводственн тельский комбинат Патент". г. ужгород ул.Гагарина.Изобретение относится к машиностроению и касается усовершенствования конструкции зубчатой муфты. Наиболееэффективно изобретение может быть испОльэОвано в приводах различного Оборудования для соединения валов с угловымперекосом осей,Известна зубчатая муфта, содержащаявтулку с наружной зубчатой поверхностью ивходящую с ней в зацепление своей внутренней зубчатой поверхностью обойму (1),Недостатком такой конструкции является то, что для обеспечения возможности увеличения угла перекоса втулки в обойменеобходимо увеличить боковые зазоры в зацеплении. При этом увеличиваются нагрузки на зубья, уменьшается количествозубьев, участвующих в передаче усилий.Известна зубчатая муфта, содержащаявтулку с наружной зубчатой поверхностью ивходящую с ней в зацепление своей внутренней зубчатой поверхностью, разделенной кольцевой канавкой на два венца,обойму(2),Недостаток известной конструкции зубчатой Муфты заключается в том, что зубчатый венец втулки за определенное времяЪработы находится под нагрузкой вдвоебольшее количество циклов по продолжиГтельности, нежели зубчатые венцы обоймы. З 0Это снижает долговечность втулки муфты, аследовательно, и муфты в целом, Причиназаключается в том, по зубчатая втулка, имеющая один венец, входит в зацепление скаждым из двух зубчатых венцов обоймы, ЗБразделенных кольцевой канавкой, т,е, привращении муфты за один ее оборот каждыйзуб зубчатого венца втулки испытывает нагрузку в двух зонах нагружения, т,е, с каждым из зубчатых венцов обоймы, каждая из 40которых охватывает часть окружности венца втулки; а каждый зуб каждого зубчатоговенца обоймы нагружаешься теми же усилиями, но при прохождении только одной зоны,являющейся половинной частью зоны иагружения втулки,Другим недостатком указанной конструкции является ограничение возможностиуглового перекоса до величинц, определяемой размерами втулки и обоймы муфты, 50Целью изобретения является повышение долговечности муфты за счет равномерности распределения нагрузок междузубчатыми венцами втулки и обоймы иуменьшение вдвое продолжительности цикла нагружения зубьев зубчатой втулки,Целью изобретения является также увеличение угла перекоса зубчатой втулки вобойме эа пределы, определяемые заданными соотношениями, связывающими диаметр окружности выступов венцов втулки (или впадин обоймы) и угол перекоса с размерами венцов.Это достигается тем, что зубчатой муфте, содержащей насаженные на валы втулку с наружной зубчатой поверхностью и обойму, входящую с ней в зацепление своей внутренней зубчатой поверхностью, разделенной на два венца кольцевой канавкой, согласно изобретению на наружной поверхности втулки выполнена кольцевая канавка, делящая ее на два венца, каждый иэ которых одновременно входит в зацепление только с одним зубчатым венцом на внутренней поверхкости обоймы в диаметрально и противоположно расположенных зонах, симметричных относительно кинематического центра муфты, при этом размеры зубчатых венцов втулки и обоймы связаны с углом перекоса втулки в обойме и диаметром окружности выступов зубчатых венцов втулки(или впадин обоймы) следующими соотношениями:д з 1 п в= а(1+ соз в)+ Ь(1+ сов в)+ +2(с+ П)П+ Ь 1 соз ак аЬ зи в+2 Ь 2 1 - К - б 1 - соз в з 1 п вгде в - угол перекоса зубчатой втулки с охватывающей ее обоймой:д - диаметр окружности выступов зубчатых венцов втулки (или впадин обоймы) в среднем сечении зубьев;а 1 - расстояние междузубчатыми венцами втулки;с - расстояние с каждой стороны относительно кинематического центра муфты между наружным торцом зубчатого венца втулки и внутренним - обоймы при их соосном положении;П - перекрытие зуба втулки (обомы) торцовой внутренней плоскостью зуба обоймы (втулки) при угловом перекосе осей втулки и обоймы;п 2 - высота зуба обоймы;К - коэффициент условного наибольшего перекрытия по высоте зубьями втулки зубьев обоймы; 0 : К1,Кроме того, в зубчатрй муфте втулка выполнена в виде набора по меньшей мере двух концентрично установленных друг в друге зубчатых втулок, на наружной и внутренней поверхностях которых, кроме внутренней поверхности втулки. насаживаемой на вал, выполнены упомянутые кольцевые канавки,2002136 10 15 20 соединение валов, угол перекоса между которыми значительно превышает величину 30 П + Ь 1 соз ох а 1Такое конструктивное выполнение зубчатой муфты обеспечит равномерность распределения нагрузок между зубчатыми венцами втулки и зубчатыми венцами обоймы и уменьшение вдвое продолжительности цикла нагружения зубьев зубчатой втулки.Это достигается благодаря выполнению согласно формуле изобретения наружной зубчатой поверхности втулки. Вследствие этого при вращении муфты эа один ее оборот каждый зуб обоих зубчатых венцов втулки испытывает нагрузку, проходя каждый только через одну зону нагружения, также как и каждый зуб зубчатых венцов обоймы,Такая схема нагружения зубчатых венцов втулки и обоймы позволяет повысить долговечность втулки, а следовательно,муфты в целом.Выполнение зубчатых венцов втулки и обоймы с размерами, определяемыми предлагаемыми соотношениями, позволит повысить долговечность муфты при заданных углах перекоса соединяемых валов,При этом выполнение втулки муфты согласно п.2 формул ы позволит увеличить угол перекоса втулки в обойме, что обеспечит угла, определяемого упомянутыми выше соотношениями.На фиг,1 изображена зубчатая муфта, продольный разрез; на фиг,2 - зубчатая муфта с втулкой, выполненной в виде набора втулок (кинематические центры совмещены); на фиг.3 - то же (кинематические центры смещены); на фиг,4 - комплект из двух зубчатых муфт с параллельным смещением соединяемых валов (кинематические центры муфт смещены); на фиг,5 - схема . зацепления ближайших зубчатых венцов втулки и обоймы при перекосе и соосном их положении; на фиг,б - то же, при перекосе втулки и обоймы; на фиг.7 - схема зацепления зубчатых венцов втулки и обоймы, расположенных по разные стороны от кинематического центра; на фиг.8 - то же, с большим расстоянием (а 1) между зубчатыми венцами втулки и обоймы; на фиг.9 - зоны нагружения (Л и П) зубчатых венцов втулки и обоймы при их перекосе; на фиг.10 - эпюра распределения нагрузок на зубьях венцов втулки, в зоне Л; на фиг,11 - то же, в зоне П; на фиг.12 . - графики длительности нагружения каждого из зубьев каждого зубчатого венца втулки (обоймы) при передаче крутящего момента за один оборот муфты;а - то же, в зоне "Л"б - то же, в зоне "П" 35 40 45 50 55 в - то же, по всей делительной окружности с полным углом поворота р, равного 2 П,Зубчатая муфта содержит насаженные на вал 1 и 2, имеющие взаимное угловое смещение в относительно кинематического центра К, зубчатые втулки 3 и обойму 4, входящие в зацепление друг с другом, Выполненная на внутренней зубчатой поверхности обоймы 4 кольцевая канавка 5 делит ее на два зубчатых венца 6 и 7, а выполненная на наружной зубчатой поверхности втулки 3 канавка 8 делит ее на два зубчатых венца 9 и 10,Каждый из зубчатых венцов 9 и 10 втулки входит в зацепление только с одним, ближайшим к нему или расположенным с противоположной стороны от кинематического центра К, зубчатым венцом обоймы 4 в диаметрально и противоположно расположенных зонах, симметричных относительно. кинематического центра К: зубчатый венец 9 (или 10) зубчатой втулки 3 с зубчатым венцом 6 обоймы 4. При этом размеры зубчатых венцов втулки 3 и обоймы 4 связаны с углом перекоса в втулки в обойме и диаметром б делительной окружности зубчатых венцов 9 и 10 втулки и зубчатых венцов 6 и 7 обоймы 4 следующими соотношениями: б з 1 п в= а 1(1+ соз в)+ Ь 1(1+ соз в)+( 01 з 1 пв+2 П 2 1-К - б 1 - созв где в - угол перекоса зубчатой втулки в охватывающей ее обойме;б - диаметр окружности выступов зубчатых венцов втулки (или впадин обоймы) в среднем сечении зубьев;а 1 - расстояние между зубчатыми венцэми втулки;с - расстояние между наружным торцом зубчатого венца втулки и внутренним - обоймы при их соосном положении (с каждой стороны относительно кинематического центра муфты);П - . перекрытие зуба втулки (обоймы) торцовой внутренней плоскостью зуба обоймы (втулки) при угловом перекосе осей втулки и обоймы;Ьг - высота зуба обоймы;К - коэффициент условного наибол ьшего перекрытия по высоте зубьями втулки зубьев обоймы; 0 ( К1.Для удержания смазки в зоне ээцепления и предохранения ее от загряэнснип , 2002136торцовой стороны между обоймой 4 и ступицей втулки установлен узел 11 уплотнения,Втулка 3 может быть выполнена в виде набора по меньшей мере двух концентрично установленных друг в друге зубчатых вту лок 12 и 13, на наружной и внутренней поверхностях которых, кроме внутренней. поверхности втулки 13, насаживаемой на вал 1, выполнены упомянутые канавки, Оси втулок в наборе однснаправленно смещены 10 В плоскости расположения осей сОединяемых валов, Кинематические центры зубчатых пар (втулка-обойма, втулка-втулка) мокнут совпадать (фиг 2) или быть смещены (Фиг 3) 15Кроме того, соединение двух и более втулок в единый сборочный узел возможно использовать для соедлнения валов не только с угловым, но и с параллельным смещением валов (фиг.4). 20Устройство работает следующцм обра-, ЭОМ.При передаче крутящего момента зубчатал втулка 3, расположеннач с перекосом относительно обоймы 4 из-за смещения со . единяемых валов 1 и 2, передает с помощью зубчатых венцов 9 и 10 втулки З,усилие на зубья венцов 6 и 7 обоймы 4.При этом каждый иэ зубчатых венцов 9 и 10 втулки 3, например 9, входит в зацеп= 30 ление тблькО с одним из зубчатых венцОв 6 и 7 обоймы 4, ближайшим к нему (или удаленным от него), например с венцом 6,Б процессе вращения муфты за один ее оборот каждый зуб зубчатых венцов 9 и 10 35 испытывает нагрузку, прохоця через одну зону нагружения, также как л каждый зуб зубчатых венцов 6 и 7 обоймы 3, При этом в муФте имеются две зоны загрузок Л и П по одной зоне на каждом соответствующем 40 венце 9 и 10 (Фиг.9), Каждая из этих эон представляет собой часть делительной окружности, на которой располагаются точки приложения усилий контактирующих зубьев протяженностью а, А другая часть дели тельной окружности фпротяженностью 360 - С представляет собой зону разгрузки Л или П (фиг.10 и 11).Формула изобретения1. ЗУБЧАТАЯ МУФТА, содержащая насаженные на валы втулку снаружной зубчатой поверхностью и ОЪойму, входящую с ней в зацепление своей внутренней зубчатой поверхностью, разделенной на два 55 венца кольцевой канавкой, отличающаясятем, что на наружной поверхности втулки выполнена. кольцевая канавка, делящая ее на два венца, каждый из которых одновреПоэтому длительность нагружения каж-, дого из зубьев каждого зубчатого венца втулки (обоймы) составляет часть полного60 аоборота муфты: т = -и 2где и - число оборотов муфты, мин;а- длина дуги зоны нагрузок;г - время участия каждого зуба в передаче крутящего момента для зубчатого венца 9 втулки 3 и зубчатого венца 6 обоймы 4 и для зубчатого венца 10 втулки 3 и зубчатого венца 7 обоймы 4.Остальное время в течение каждого оборота муфты зубья втулки и обоймы не нагружены, поскольку они расположены в зонах Л и П разгрузки и проходят через них, а время одного оборота муфты составляет 1 об = (фиг.12 а и 12 б). Поскольку зоны60нагрузок для каждого из зубчатых венцов втулки (обоймы) сдвинуты друг относительно друга по делительной окружности на 180, такое же смещение в пространстве имеют и графики нагрузки различных зубчатых венцов (фиг,12 в),Однако время действия нагрузок для обеих зубчатых венцов (и продолжительность участка каждого иэ зубьев в передаче нагрузки), время начала и окончания взаимодействия зубьев для обеих зубчатых венцов совпадают (фиг.12 а).Предложенная зубчатая муфта по сравнению с известными позволяет повысить долговечность муфты за счет равномерного распределения нагрузок между зубчатыми венцами втулки и обоймы и уменьшения вдвое продолжительности цикла нагружения зубьев зубчатой втулки, а также увеличить угол перекоса втулки в обойме за пределы сверх величины угла, определяемые их размерами.(56) 1. Авторское свидетельство СССРМ 336443, кл. Е 16 О 3/18, 1972,Ф2. Авторское свидетельство СССРМ 709861, кл, Е 16 О 3/18, 1980.менно входит в зацепление только с однимзубчатым венцом на внутренней поверхностй Обоймы в диаметрально и противоположно расположенных зонах,симметричных относительно кинематического центра муфты, при этом размерызубчатых венцов втулки и обоймы связаныс углом перекоса втулки в обойме и диаметром окружности выступов зубчатыхвенцов втулки или впадин обоймы следуюЩИМИ СООТНОШЕНИЯМИ, 2002136 Об зпа = а(1 = созо) + Ь(1 +.созв) + 2(С + П),П +;ЬсозваЬ3 пм + 2 13 пв где а - угол перекоса зубчатой втулки в охватывающей ее обойме; б - диаметр окружности выступов зубчатых венцов втулки или впадин обоймы в среднем сечении зубьев; а 1- расстояние между зубчатыми венцами втулки; С - расстояние (с каждой стороны относительно кинематического центра муфты) между наружным торцом зубчатого венца втулки и внутренним - обоймы при их соосном положении;П - перекрытие зуба втулки (обоймы)торцевой внутренней плоскостью зуба обоймы (втулки) при угловом перекосе осей втулки и обоймы;Ь 2 - высота зуба обоймы;К - коэффициент условного наибольшегоперекрытия по высоте зубьями втулки зубьев обоймы, О ь К1.2.Муфта по п.1, отличающаяся тем, чтовтулка выполнена в виде набора по меньшей мере двух концентрично установленных одна в другой зубчатых втулок, на наружнрй и внутренней поверхностях ко торых, кроме внутренней поверхностивтулки, насаживаемой на вал, выполнены упомянутые кольцевые канавки.