Упругая предохранительная муфта

,80152 СПУБЛИК 4 Р 1607/О ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) УПРУГАЯ (57) Изобрете строению и пр узлов привода изобретения - способности и Муфта содержи ающую полуму стержней раз посредством сет двугран е с консолпередаче сесоюзноо и проель чной ткост охват ту ен упругих умуфте 1 уфта 2 актируетов. ьного о СССР1978,СССР1985. име ющи При ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельстР 634032, кл. Г 16 В 7/00,Авторское свидетельствоР 1310535, кл. Р 16 0 7/00 ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ МУФТАние относится к машиноедназначено для защиты от перегрузокповышение нагкрутильной жет полумуфту 1,фту 2, пакетымещенные в полухарей 5. Полумные упоры, коньным концом памоментов предел1523771 55 значения пакеты 4 стержней теряютустойчивость, изгибаются и сходят сграней упоров. Полумуфты свободнопрокручиваются одна относительно друИзобретение относится к машиностроению и предназначено для защитыузлов привода от перегрузок,Цель изобретения - повышение нагрузочной способности и крутильнойжесткости.На фиг.1 изображена муфта с местным разрезом, общий вид; на фиг.2разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - узелпакета стержней в момент потери пакетом устойчивости, разрез; на фиг,5то же, в момент схода пакета с упора;на фиг.б - то же, во время свободного хода муфты; на фиг.7 - расчетнаясхема пакета стержней в закритической области.Упругая предохранительная муфтасостоит из полумуфты 1 и полумуфты2. Полумуфта 1 охватывает полумуфту2 с зазорам и снабжена крышкой 3. Врадиальном зазоре между полумуфтой 1и полумуфтой 2 размещены пакеты 4 упругих стержней. Упругие стержни имеют вид прямоугольных пластин с выступами а со стороны шарнирно закрепляемого конца. Упругие стержни могутбыть плоскими или изогнутыми в поперечном сечении, т.е. могут иметьжелобчатую форму. В полумуфте 1 выполнены пазы с опорными поверхностямиб, взаимодействующими с торцовымиповерхностями пакетов стержней.В полумуфте 1 и в крышке 3 выполнены отверстия, в которых установлены сухари.5, имеющие угловые вырезы.В эти вырезы входят выступы а стержней.Таким образом осуществляется размещение пакетов 4 стержней в полумуфте 1, не препятствующее поворотустержней в опоре при изгибе, а такжепри свободном ходе муфты,Полумуфта 2 имеет упоры 6, выполненные двугранными, рабочая поверхность каждого из которых выполненав виде внутреннего двугранного угла.Грань в этого угла взаимодействует со свободной торцовой поверхностью гой. Пакеты стержней при срабатывании не накапливают больших запасов энергии, крутильная жесткость повышена. 7 ил.5 10пакета стержней, грань г - с боковойповерхностью пакета в плоскостиего наименьшей жесткости. Длина этойграни меньше половины длины пакета.15 Вне зависимости от точности изготовления стержни имеют некоторую начальную погибь, определяющую направлениевыпучивания при потере устойчивости.Пакеты стержней установлены так, что бы выпучивание происходило в сторонуграни г, т,е. стержни обращены начальным прогибом к этой грани, опираются консольным концом на нее. Гарантированное направление начального 25 прогиба может быть создано и усилиемпружины, действующей на боковую поверхность пакета, В данной конструкции в полумуфте 1 установлены пружины .7, которые поджимают пакеты стерж ней к упорам 6 полумуфты 2 и создают гарантированное направление начального прогиба стержней. Предохранительная муфта соединяет валы 8 и9 трансмиссии.МуФта работает следующим образом,При загрузке крутящим моментом наторцовые поверхности пакетов 4 упругих стержней действуют сжимающие усилия Р (фиг.4). При достижении нагруз"кой критического значения пакетыстержней теряют устойчивость и изгибаются.Упругая линия изгиба при этом имеет несимметричную 8-образную форму, 45 обусловленную действием силы тренияна торцовой поверхности пакета состороны грани в и реакции опоры Ксо стороны грани г, При дальнейшейдеформации пакета в закритическойобласти практически с постоянным усилием Р реакция К достигает следующего значения (фиг,4 и 7): где Г - наибольшая величина коэффициента трения скольжения(6) откуда Р = пО 1 1 йй,(7) между пакетами 4 стержнейи поверхностью в упора 61Ь - длина пакета (стержней);д - длина грания г упора5Е - модуль упругости материаластержней,1 - момент инерции сечения стержней;Ч - коэффициент приведенной длины.Соответствующее этой реакции К значение максимального прогиба пакета стержней У ,= е определяется следующими зависимостями: 15 1 Е ЕйяпцЕ /РЬ(1-а/Ь)(3)где Е - координата по длине пакета,соответствующая е (фиг,).При этом 5-образная форма изгиба 25стержней переходит в С-образную и торцовые поверхности стержней сходятс опорной грани в, обеспечивая свободный ход муфты (фиг.5 и 6). Очевидно, что длина грани г (размер Й) не 30должна превышать половину длины пакета, поскольку в противном случаепереход Б-образной формы изгиба вС-образную может произойти в сторону,противоположную грани г беэ хода сопорной грани в, и пакет стержней ока 35жется заклиненным.Нагрузочная способность муфты определяется продольной устойчивостьюпакета стержней. Величина критической силы при этом может быть весьмавелика, поскольку для обеспечениясвободного хода после срабатыванияне требуется большой величины прогиба в закритической области,Далее определяют на основанииуравнений (2) и (3) значения е, необходимые для срабатывания муфты, которые сравнительно невелики. Действительно, даже полагая 1=0,20,3,например, при й/Ь=0,3 в соответствиис (2) и (3) получают е=(0,0110,16)Ь,причем входящее в уравнения (2) и (3)в=0,558.При 1=0,20,3 и д/Ь=0,1 соответственно е=(0,0290,044)Ь, 4 =0,652.Уравнения (2) и (3) получены изследующих соображений,Поперечный прогиб стержней в закритической области на участке ОА (фиг.7) составит У=Сяхп - + -- , 0= Е (Ь-Й), (4) ЕТ УвЕ,с Ь рЬ где У - прогиб в точке перегибастержней;Е - координата по длине пакетастержней.Постоянную С определяют из условйяравенства нулю прогиба в точке А-Сяхп -- с- = АВ =И. (Ь-с 1 и Максимальная величина У с, ье отвечает координате Е+ - ИвдпЬ/йвп(Р -йфЬ)Сравним предлагаемую муфту и известную по нагрузочной способности, т.е. по предельному передаваемому моменту и по жесткости на начальном участке упругой характеристики, т.е. до достижения предельного передаваемого момента.Наибольшие передаваемые муфтами моменты при одинаковых габаритах, числе пакетов стержней, материале и конфигурации, определяются очевидно небольшими допускаемыми усилиями на каждый из пакетов. Например, в предлагаемой муфте это наибольшее значение Р при наибольшем прогибе е (фиг.4) из условий прочности составит:(12) 55 где и - число стержней в пакете,6 - допускаемое нормальноенапряжение для стержней,"Я - момент сопротивления сече 5ния стержня изгибу в плоскости наименьшей жесткости,Аналогичное значение наибольшегоусилия Р для муфт, у которых консольно закрепленные стержни длиной Ьподвержены поперечному изгибу,при прочих равных условиях составит: Отсюда Р/Р Ь/ЙГ ) 56, поскольку Е с 0,30,4, с (0,5 Ь (фиг.4). Крутильная жесткость предлагаемой муфты до достижения предельного момента постоянна и определяется продольной жесткостью С каждого пакета стержней на сжатие: где Е - модуль упругости материала фЬ,Ь - ширина и толщина поперечного сечения стержней. Изгибная жесткость равного пакетаконсольно защепленных стержней, еслипренебречь диссипативными силами,составит не более где Е - прогиб нагруженного силой1Р, конца защемленного пакета1 - момент инерции сечения стержня,Согласно (9) и (10) Например, для прямоугольного сече 50 ния стержней 1 ЬЬ /12 и в соответст 3 вии с (11)4 в = 400 в 900,СС, Ь даже при Ь/Ь=1015, а при большихотношениях Ь/й еще больше. Для стержней же с желобчатым круговым поперечным сечением с достаточной точностью 3( +э,- -) (13)Ь Ь 8 зи ь/2у,эФ где ю 6 - угол кругового сечения.1Даже наибольшее значение 1 для сечения в виде полукольцами=7) составит лС 21 Ь Ь- 35(15) С, 3(ц -8/Г) Ь Ь Следовательно, даже при Ь/Ь=1,52,С/С =80140, и с ростом Ь/Ь С/Свозрастает.Таким образом, жесткость предлагаемой муфты по меньшей мере на два порядка выше жесткости известной муфты.Поэтому пакеты стержней в изобретении не накапливают при срабатываниибольших запасов энергии. Это позволяет расширить область применения муфты на машины с высокими скоростями,большими маховыми массами и крутящимимоментами, а также на автоматическиемашины и агрегаты нри отсутствии непрерывного контроля за их работой.Иуфта может быть выполнена не толькаодносторонней (обгонной) но и двусторонней. Регулирование ее предельногомомента срабатывания возможно и засчет изменения количества стержней впакетах и за счет их поперечного сечения.Технико-зкономический эффект отприменения изобретения образуется засчет предотвращения аварий и простоевблагодаря обеспечению возможностирасширения области применения предлагаемой муфты на более мощные, высокоскоростные и автоматические машиныи агрегаты,формула изобретения Упругая предохранительная муфта, содержащая две полумуфты, на одной из которых консольно закреплены пакеты упругих стержней, а на другой полумуфте расположены упоры, контактирующие с боковыми поверхностями пакетов стержней, о т л и ч а ю щ а -я с я тем, что, с целью повьщениянагрузочной способности и крутильнойжесткости, пакеты упругих стержнейзакреплены на полумуфте шарнирно,упоры выполнены двчгранными, однаЯ-Я грань которых расположена перпендикулярно направлению пакетов и контактирует с торцом каждого пакета, другая совпадает с направлением расположения пакета стержней, а ее длинаменьше половины длины пакета,роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгоро Гагарина, 101 Заказ ВНИИПИ 022/36 Тираж 721 ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5