Узел соединения валов

сОюз сОветскихСОЦИАЛИСТИЧЕ СКИХРЕСПУБЛИК 5)с Е 16 О 41/04 ЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМУ ретеимущнымстен Изо нию, пр зотурби Изве пример тера с содержа виде со соединя лумуфт полуму и охаатьрот щий осно емых с тор фта вь вающ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ ВАЛОВ(57) Использование: в авиадвигателестроении, в стартерах для запуска газотурбинныхдвигателей. Сущность изобретения: муфтасостоит из ведущей 1 и ведомой 2 полумуфтс торцев ли кулачками 3 одинакового профиля. Тормозное устройство состоит из жестко закрепленного на корпусе тормозногобарабана 13 и тормозных элементов, выполненных я виде центробежных грузиков 15. подпружиненных к барабану 13, Грузики 15 установлены на осях 16 в гнездах сепаратора 17, установленного на ведущей полумуфте 1, Второй тормозной барабан 19 жестко закреплен на ведомой полумуфте 2 с возние относится к машиностроеественно к авиационным гадвигателям (ГТД).угол соединения валов, наа воздушно-турбинного стар- ором авиационного ГТД, обгонную кулачковую муфту в установленных в корпусе на валах ведущей и ведомой поцевыми кулачками. Ведущая полнена составной из втулки ей ее обоймы. Обойма связаО 1762 О 25 А 1 можностью взаимодействия с центробежными грузиками 15. При включении пслу" муфты 1 грузики 15 поджаты к тормозному барабану 13, что при перемещении ведущей полумуфты 1 в сторону ведомой полумуфты 2 обеспечивает зацепление кулачков 3 обеих полумуфт и препятствует из разьединению до набора заданной частоты вращения ведомой полумуфты 2. После набора заданной частоты вращения грузики 15 за счет центообежной силы отходят от тормозного барабана, что позволяет ведущей полумуфте 2 беспрепятственно выходить из зацепления с полумуфтой 2. При включен 1 ли ведущей полумуфты 1 при вращающейся полулуфте 2 сцепление кулачков 3 не произойдет до тех пор, пока их скорости вращения не выравняются. При этом грузики 15 поджимаются к наружному тормозному барабану 19, Происходит выравнивание угловых скоростей ведущей 1 и ведомой 2 полумуфт и происходит безударное сцепление кулачков 3 обеих полумуфт, 1 з,п,фль, 4 ил,на с валом посредством шлицев с возможностью ограниченного относительного окружного перемещения, Втулка связана с валом посредством шлицев, а с обоймой - посредством винтового соединения и подпружинена относительно вала тарельчатыми пружинами,Узел содержит также тормозное устройство ведущей полумуфты, выполненное в виде тормозного барабана, жестко установленного на обойме, и подпоужиненных тор. мозных элементов в виде сухарей, 17 б 2025радиально расположенных снаружи барабана в отверстиях неподвижного сепаратора, с воэможностью взаимодействия с наружной поверхностью тормозного барабана,Ведущая полумуфта постоянно падтооможена тормозным устройством, Поэтому она не может перемещаться в продольном направлении при неработающем стартере, что исключает контакт кулачков полумуфт на работающем двигателе.При запуске ГТД, после включения стартера и поворота его ротора, подторможенная ведущая полумуфта, отставая от вала стартера, перемещается винтовым соединением в продольном направлении и сцепляется с ведомой полумуфтой. после чего начинает вращать ротор двигателя.После выключения стартера кулачки обгоняющей ведомой полумуфты скошенной тыльной стороной давят, на скошенную тыльную сторону кулачков ведущей полу- муфты и выталкивают их из зацепления. При этом ударные нагрузки снижаются за счет возможности осевого смещения ведущей полумуфты при сжатии тарельчатых пружин. Поскольку ведущая полумуфта всегда подторможена, то она, "отставая" от выбегающего ротора стартера, перемещается винтовым соединением в сторону вращающейся с большей частотой полумуфты. В результате происходит удар кулачков полу- муфт и ведущая полумуфта снова выталкивается ведомой полумуфтой. Такие соударения кулачков полумуфты происходят до полной остановки ротора стартера. Это вызывает износ кулачков полумуфт и соответствующее уменьшение долговечности муфты.Другой недостаток такой муфты - ударное сцепление кулачков полумуфт при стар- терном запуске двигателя свращающимся ротором авторотирующего двигателя (" встречный" запуск двигателя).Целью изобретения является повышение долговечности путем снижения износа кулачков на малой частоте вращения,Еще одна цель изобретения - уменьшение ударных нагрузок на кулачки при вращающейся ведомой полумуфте.Это достигается тем, что обгонная кулачковая муфта в виде соосно установленных в корпусе на соединяемых валах ведущей и ведомой полумуфт с торцевыми кулачками, причем ведущая полумуфта выполнена составной иэ втулки и охватывающей ее обоймы, обойма связана с валом посредством шлицев с возможностью ограниченного относительного окружного перемещения, втулка связана с валом20 посредством шлицев д с обоймой - посред. ством вин товото соединения и подпружинена относительно вала, а также тормозное устройство ведущей полумуфты, выполненное в виде тормозного барабана и подпружиненных тормозных элементов, установленных с возможностью взаимодействия с наружной поверхностью тормозного барабана, снабжена сепаратором, жестко закрепленным на обойме, тормозной барабан закреплен на корпусе, а тормозные элементы выполнены в виде центробежныхгрузиков и закреплены в сепараторе с возможностью поворота,Узел соединения валов может бысть снабжен дополнительным тормозным барабаном. закрепленным на ведомой полумуфте концентрично первому барабану, с возможностью взаимодействия центробе н ных грузиков с его внутренней поверхно.стью.На фиг.1 изображен продольный разрез угла соединения валов авиационного Г ГД; на фиг.2 - частичный поперечный разрез А-Л на фиг,1; на фиг,З - продольный разрезс дополнительным тормозным барабаномна фиг,4 - частичный поперечныи разрез по шлицевому соединению обоймы ведущеиполумуфты с ведущим взлом.Узел соединения валов содержит обгонную кула чковую муфту в виде соосно установленных в корпусе 1 на соединяемых валах ведущей 2 и ведомой. 3 полумуфт с торцевыми, кулачками 4 одинакового профиля. Ведущая полумуфта 2 выполнена составной из втулки 5 и охватывающей ее обоймы 6, Обойма б связана с ведущим валом 7посредством шлицев 8 с возможностью ограниченного относительного окружного пе 40 ремещения, например, с помощью срезанных через одну шлиц 8 (см, фиг.4).Втулка 5 связана с валом 7 посредством шлицев 9, выполненных в хвостовике 10, жестко закрепленном внутри вала 7. С обоймой б втулка 5 связана посредством винтового соединения 11 и подпружинена относительно вала 7, например тарельчатыми пружинами 12, Винтовое соединение 11 продольного перемещения ведущей полу- муфты. 2 содержит три винтовые канавки прямоугольного поперечного сечения и входящие в них три ответных винтовых выстура втулки 5.Тормозное устройство ведущей полумуфты 2 выполнено в виде тормозного бара.бана 13 и подпружиненных пружинами 14 тормозных элементов в виде центробежных грузиков 15, закрепленных в сепараторе 1 б с воэможностью поворота на осях 17 и взаимодействия с наружной поверхностью тор-ные грузики 15. Кроме того, ее удерживает 25 30 мозного барабана 13. Сепаратор 16 жестко закреплен на обойме 6, а тормозной барабан 13 закреплен на корпусе 1,Узел соединения валов может быть снабжен дополнительным тормозным барабаном 18, закрепленным на ведомой полу- муфте 3 концентрично барабану 13, с возможностью взаимодействия центробеж,ных грузиков 15 с внутренней поверхностью барабана 18,Узел соединения валов работает следующим образом.Для запуска ГТД подается сжатый воздух на воздушную турбину стартера, ротор которой начинает поворачиваться, Вращение от ротора турбины передается на вал 7, хвостовик 10 и втулку 5, Выступы соединения 11 на втулке 5, перемещаясь по винтовым канавкам обоймы 6, перемещают ее в сторону неподвижной ведомой полумуфты 3, так как ведущая полумуфта 2 в начальный момент не поворачивается ввиду того, что она подторможена через тормозной барабан 13, к которому прижаты подпружиненот поворота в начальный момент собственный момент инерции,При продольном перемещении ведущей полумуфты 2 ее кулачки 4 входят в зацепление с кулачками неподвижной ведомой полумуфты 3, Такое выдвижение полумуфты 2 продолжается до упора рабочих сторон силовых шлиц 8 вала 7 и ведущей полумуфты 2. После этого крутящий момент передается от вала 7 на ведущую полумуфту 2, затем через торцовые кулачки 4 на ведомую полумуфту 3, кинематически соединенную с ротором ГТД, который начинает вращаться,При достижении заданной частоты вращения ведущей полумуфты (например, 300 об/мин) центробежная сила грузиков 15 сжимает пружины 14 и грузики "отрываются" от тормозного барабана 13, поворачиваясь на осях 17. Расторможенная ведущая полумуфта 2 остается в сцеплении с ведомой полумуфтой 3 эа счет трения в шлицах 8 и кулачках 4 полумуфт.При разгоне стартера момент инерции полумуфты 2 также продолжает отжимать ее в сторону ведомой полумуфты 3,После запуска двигателя выключается подача сжатого воздуха на турбину стартера и его ротор замедляет вращение, вращаясь по инерции. Ведущая полумуфта 2 начинает "отставать" от ведомой полумуфты 3, При этом кулачки 4 ведомой полумуфты 3 скошенной тыльной стороной давят на скошенную сторону соответствующих кулачков ведущей полумуфты 2 и выталкивают по 5 10 15 20 35 40 45 50 55 следнюю в продольном направлении иэ зацепления с ведомой полумуфтой 3.Так как грузики 15 отжаты от тормозного барабана 13 центробежной силой, то ведущая полумуфта 2, стремясь под действием момента инерции обогнать останавливающийся ротор стартера, винтовыми канавками обойма 6 поворачивается на выступах втулки 5. При этом она смещается от ведомой полумуфты 3, Такое смещение продолжается до момента упора нерабочих сторон шлиц 8 полумуфты и вала 7. После этого ведущая полумуфта 2 "выбегает" вместе с ротором стартера. Кулачки 4 полумуфт не контактируют между собой.В конце "выбега" ротора стартера пружины 14, преодолевая уменьшающуюся центробежную силу грузиков 15, прижимают последние к поверхности тормозного барабана 13, Подторможенная ведущая полумуфта 2 перемещается в сторону ведомой полумуфты 2 до контакта кулачков 4 полумуфт, Но такие соударения неопасны, так как сила ударов на малой скорости вращения незначительна. Кроме того, сила ударов кулачков ограничена силой затяжки тарельчатых пружин 12, позволяющих ведущей полумуфте 2 смещаться по шлицам 9 хвостовика 10, амортизируя тем самым силу ударов кулачков полумуфт.При неподвижной ведущей полумуфте 2 сила трения подпружиненных грузиков 15 о поверхность тормозного барабана 13 удерживает ее от продольного смещения, предотвращая тем самым контакт ее кулачков с кулачками постоянно вращающейся при работе двигателя ведомой полумуфты 3,При стартерном запуске авторотирующего ротора ГТД, после включения стартера ведущая полумуфта 2, как описано выше, выдвигается винтовым соединением 11 в сторону ведомой полумуфты 3, Поскольку скорость ведомой полумуфты 3 больше скорости ведущей полумуфты 2, то ведомая полумуфта 3 скошенной тыльной стороной кулачков 4 выталкивает ведущую полумуфту 2, не давая ей войти в зацепление, При этом ведущая полумуфта 2 под действием распрямляющихся тарельчатых пружин 12 и за счет работы винтового соединения 11, при подтормаживании ведущей полумуфты (а после срабатывания грузиков 15 и эа счет момента инерции), вновь стремится в сторону ведомой полумуфты 3.Такие перемещения ведущей полумуфты 2 с соударениями кулачков 4 полумуфт продолжаются до тех пор, пока скорость ведущей полумуфты 2 в момент очередного контакта кулачков 4 не сравняется со скоростью ведомой полумуфты 3 или не превысит1762025 1 б 7 ее, Мгновенное выравнивание скоростей при сцеплении полумуфт 2 и 3 может вызвать значительный ударный момент, воспринимаемый трансмиссией.При наличии второго, наружного. тормозного барабана 18 соударения кулачков 4 будут продолжаться только до скорости, при которой грузики 15 под действием центробежной силы отойдут от барабана 13 и прижмутся к барабану 18, вращающемуся вместе с ведомой полумуфтой 3. При скорости вращения ведомой полумуфты 3, превышающей скорость вала 4, ведущая полумуфта 2, увлекаемая барабаном 18, стремится обогнать вал 7 и смещается при этом с помощью винтового соединения 11 в сторону от ведомой полумуфты 3 до упора нерабочих сторон шлиц 8, после чего вращается со скоростью вала 7, проскальзывая по барабану 18 грузиками 15, Кулачки 4 полу- муфт 2 и 3 уже не соударяются друг с другом.В момент начала обгона валом 7 ведомой полумуфты 3 и связанной с ней, посредством барабана 18 и грузиков 15, ведущей полумуфты 2, последняя с помощью винтового соединения 11 перемещается в сторону ведомой полумуфты 3 и входит с ней в зацепление, Поскольку при этом скорости полумуфт отличаются незначительно, зацепление происходит практически безударно,Формула изобретения 1. Узел соединения валов, содержащий обгонную кулачковую муфту в виде соосно установленных в корпусе на соединяемых валах ведущей и ведомой полумуфт с торцевыми кулачками, ведущая полумуфта выполнена составной из втулки и охватывающей 5 ее обоймы, обойма связана с валом посредством шлицев с возможностью ограниченного относительного окружного перемещения, втулка связана с валом посредством шлицев, а с обоймой - посредст вом винтового соединения и подпружиненаотносительно вала, а также тормозное устройство ведущей полумуфты, выполненное в виде тормозного барабана и подпружиненных тормозных элементов, установлен ных с возможностью взаимодействия снаружной поверхностью тормозного барабана, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения долговечности за счет снижения износа кулачков на малой частоте враще ния, она снабжена сепаратором, жестко закрепленным на обойме, тормозной барабан закреплен на корпусе, а тормозные элементы выполнены в виде центробежных грузиков и закреплены в сепараторе с воз можностью поворота.2, Узел по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью уменьшения ударных нагрузок на кулачки при вращающейся ведомой полу- муфте, он снабжен дополнительным тор мозным барабаном, закрепленным наведомой полумуфте концентричнс первому, с возможностью взаимодействия центробежных грузиков с его внутренней поверхностью.176 .0."5 Корректор С,гис актор Н.Сильняги Тираж Подписноеенного комитега по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 13035. москва,Ж, Раушская наб, 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г, ужгород, ул,Гагарина,аз 324 б ВНИИПИ Госуд оставитель В,Блиноехред М,Моргентал 3