Предохранительный элемент муфты

1719736 А 1 союз советскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК О 9) ( 5)3 Р 16 О 9/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Нижнеднепровский трубопрокатный завод им. Карла Либкнехта(54) ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ МУФТЬЩ Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в прокатном производстве для защиты от перегрузок элементов привода. Цель изобретения- повышение надежности срабатывания при сложном динамическом нагружении. Предохранительный элемент муфты выполнен в виде втулки 1 с центрально расположенным участком 2 2ослабленного сечения, образованным проточками 3 и 4 соответственно на наружной и внутренней поверхностях, поперечное сечение которых представляет полукруг с радиусами й и г. й не более чем в два с половиной раза и не менее, чем в два раза больше г. Э начение наружного диаметра бн ослабленного сечения (2) определяется по выражению дн - к бс, где К - коэффициент пропорциональности, В - 1,286 й 0,028; бс - значение диаметра сплошного кругового сечения, равнопрочного кольцевому сечению ослабленного участка, Такое выполнение повышает чистоту среза при разрушении, что обеспечивает более надежное срабатывание при заданном предельном крутящем моменте. Стойкость предохранительного элемента повышается за счет повышения выносливости при импульсных нагрузках.5 ил.40 Изобретение относится к прокатному производству, в частности к элементам для защиты от перегрузок оборудования линий прокатных станев, например пильгерстанов, и может бцть использовано в машиностроении в предохраиительных элементах соединений валов мвиин и механизмов в условиях повышенных динамических нагрузок.Известен предохранительный элемент муфты, выполненный в виде втулки с ослабленным овальным предохранительным сечением, образованным наклонной проточкой на наружной поверхности, поперечное сечение которой представляет полукруг. Такал конструкция дает возможность при разрушении ослабленного сечения получить наклонную поверхность, выполняющую роль кулачка-эксцентрика, перемещающего подвижную часть предохранительного элемента в заданное положение для отключения привода.Недостатками известного предохранительного элемента муфты является невозможность его применения в машинах с повышенными пульсирующими нагрузками (пильгерстанах) из-за образования в шлицевых соединениях вследствие неравномерного износа ступенчатых поверхностей, препятствующих осевому перемещению шлицевой части разрушенного элемента. В этом случае наклонная проточка образует "косой излом", который приводит к аварийной ситуации в линии стана.Наиболее близким к предлагаемому является предохранительный элемент муфты, выполненный в виде втулки с центрально расположенным участком ослабленного сечения, образованным проточками на наружной и внутренней поверхностях, поперечное сечение которых представляет полукруг. Предохранительный элемент выполнен в виде отливки и характеризуется нестабильностью механических свойств и значительной массой ( 2 т), Радиусполукруга проточек обычно составляет 6 мм. Этот предохранительный элемент муфты предусматривает простую замену ослабленного сплошного кругового сечения на равнопрочное кольцевое сечение для условий "чистого кручения" при соосно расположенных валах. Недостатком данного предохранительного элемента муфты является недостаточная надежность срабатывания при сложном динамическом погружении. Вызвано это тем, что при разрушении кольцевого сечения, у которого радиус внутренней проточки равен радиусу наружной проточки, форми 5 10 15 20 25 30 35 рование усталостных трещин может происходить произвольно, в результате чего в изломе могут образовываться выступы, которые затем приводят к осевым толчкам, вызывающим аварийную ситуацию в линии стана и повреждение элементов оборудования. Кроме того, известный предохранительный элемент не имеет конструктивных признаков, позволяющих получить оптимальные геометрические характеристики кольцевого ослабленного сечения, обладающего высокой стойкостью (выносливостью) при сложном динамическом нагружении в условиях наличия в сечении многоосевого напряженного состояния и значительных пульсирующих нагрузок, например, в линии главного привода пильгерстана при несоосности валов более 3 мм. Именно пульсирующие нагрузки как правило разрушают предохранительный элемент муфты, а не крутящий момент, по которому рассчитывается кольцевое ослабленное сечение.Цель изобретения - повышение надежности срабатывания при сложном динамическом нагружении.Поставленная цель достигается тем, что в предохранительном элементе муфты, выполненном в виде втулки с центрально расположенным участком ослабленного сечения, образованным проточками на наружной и внутренней поверхностях, поперечное сечение которых представляет полукруг, согласно изобретению радиус полукруга проточки на наружной поверхности не более чем в два с половиной раза и не менее чем в два раза больше радиуса полукруга проточки на внутренней поверхно-. сти, а значение наружного. диаметра ослабленного сечения определяется по выражению: бн = Мбс, где 1 - коэффициент пропорциональности, значение которого равно 1,286+ 0,028; дс- значение диаметра сплошного кругового сечения, равнопрочного кольцевому сечению ослабленного участка предохранительного элемента,Выполнение радиуса полукруга проточки на наружной поверхности не более чем в два с половиной раза и не менее чем вдва раза больше радиуса полукруга проточки на внутренней поверхности обеспечивает ориентированное Формирование усталостных напряжений в плоскости проточки, Это повышает чистоту излома и тем самым значительно снижает динамическое воздействие на соединяемые муфтой валы при разрушении предохранительного элемента и ведет к повышению надежности срабатывания последнего.Выполнение радиуса полукруга проточки на наружной поверхности более чем вдва с половиной раза больше радиуса полукруга. проточки на внутренней поверхностинецелесообразно в связи с тем, что хотя 5частично повышается стойкость, однакорезко снижается чистота излома ослабленного сечения.Выполнение радиуса полукруга проточки на наружной поверхности менее чем в 10два раза больше радиуса полукруга проточки на внутренней поверхности также нецелесообразно, так как хотя чистота изломаулучшается, однако снижается стойкостьослабленного сечения из-эа увеличения 15концентрации напряжений на наружной поверхности.Выбор значения наружного диаметра ослабленного сечения по выражениюбн -дс определен экспериментальным 20путем и позволяет обеспечить высокую стойкость (выносливость) кольцевого сечения ослабленного участка предохранительногоэлемента за счет оптимального выбора егонаружного и внутреннего диаметров, при сохранении постоянным значения момента сопротивления кручению,Выбранное номинальное значение коэффициента пропорциональности и пределы его отклонения, обоснованные 30расчетным путем и подтвержденные экспериментально, обеспечивают оптимальноезначение выносливости кольцевого сеченияослабленного участка предохранительногоэлемента при сложном динамическом на.- 35гружении, когда на него кроме крутящегомомента действуют изгибающий момент,возникающий от несоосности валов, перерезывающая сила и осевые нагрузки от перемещения маховика и других подвижных 40элементов в линии стана.При значении отклонения коэффициента пропорциональности ниже -0,028 не достигается достаточно равномерноераспределение касательных напряжений по 45стенке ослабленного кольцевого сечения ине обеспечивается высокая стойкость (выносливость) предохранительного элементапри импульсном нагружении. Это обьясняется тем, что в этом случае отношение среднего радиуса кольцевого сечения к толщинестенки небольшое (не более 5,63) и поэтомуне достигается перераспределение значений касательных напряжений, необходимоедля получения однородных условий деформаций ослабленного кольцевого сечения.При значении отклонения коэффициента пропорциональности выше+0,028 достигается более равномерное распределениепо стенке ослабленного кольцевого сечения касательных напряжений, так как отношение среднего радиуса кольцевого сечения ктолщине стенки возрастает(до 6,91 и более),но уменьшение толщины стенки и площадикольцевого сечения снижает стойкость (выносливость) предохранительного элементапри импульсном нагружении изгибающиммоментом и осевыми нагрузками.На фиг.1 изображен предохранительный элемент муфты с ослабленным кольцевым сечением, продольный разрез; на фиг.2- разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - вариантисполнения предохранительного элементамуфты, продольный разрез; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг,З; на фиг.5 - шлицевой валмуфты с предохранительным. элементом,Предохранительный элемент муфты выполнен в виде втулки 1(фиг.1 и 2) с центрально расположенным участком ослабленногосечения 2, образованным проточками 3 и 4соответственно на наружной и внутреннейповерхностях, поперечное сечение которыхпредставляет полукруг с радиусами й и г. Поторцам 5 и 6 втулки 1 выполнены фасонныеповерхности 7 и 8 для укладки сварного шва.Радиус Я полукруга проточки 3 на наружнойповерхности не более чем в два с половинойраза и не менее чем в два раза большерадиуса г полукруга проточки 4 на внутренней поверхности, Наружный диаметр бн ослабленного сечения втулки 1 определяют повыражению (1), а именнобн= дс,где 1 - коэффициент пропорциональности,значение которого равно 1,286 .0.028: бс -значение диаметра сплошного кругового сечения, равнопрочного кольцевому сечениюослабленного участка предохранительногоэлемента.Значения соотношения Я и г,а также ди бс определены как экспериментальным,так и расчетным путем.В варианте исполнения втулка 1 можетбыть снабжена специальными шлицами 9(фиг. 3 и 4), расположенными на ее наружной поверхности, Предохранительный элемент муфты (фиг.1 и 2) служит для заменыпредохранительного элемента муфты сосплошным круговым ослабленным сечением, широко применяемым в металлургии,например, на пильгерстанах 5 - 12 и имеющем шлицевые части,Сборку сварного варианта выполненияшлицевого вала муфты с предлагаемым предохранительным элементом осуществляютследующим образом,Сначала подготавливают шлицевые части 10 и 11 (фиг,5), Для этого может бытьиспользован штатный предохранительныйэлемент муфты с сплошным круговым ослабленным сечением, который предварительно разделяют (ломают) в ослабленном сечении и на его шлицевых частях 10 и 11 выполняют цапфы, диаметр которых соответствует внутреннему диаметру предохранительного элемента, а также выполняют фасонные поверхности цапфы для укладки сварных швов, ГЬсле этого на цапфы устанавливают предохранительный элемент в аиде втулки 1(фиг.фи соединяют сваркой, в результате чего образуется шлицевой вал с предлагаемым предохранительным элементом.В случае разрушения предохранительного элемента остатки сварного шва удаляют и устанавливают новый предохранительный элемент, который соединяют с шлицевыми частями сваркой. Количество замен предохранительных элементов для одной пары шлицевых частей 10 и 11 составляет 8-10 раз и ограничивается предельно допустимым износом оабочей поверхности шлицев.По сравнению с прототипом предлагаемйй предохранйтельный элемент муфты благодаря выбору оптимального соотношения размеров ослабленного кольцевого сечения обеспечивает надежность срабатывания при сложном динамическом нагружении путем улучшения чистоты среза при разрушении, а также за счет повышения выносливости сечения к импульсным нагрузкам. Это позволявт повысить стойкость предохранительного элемента в 3 раза и увеличить производительность прокатного 5 стана за счет уменьшения количества простоев на замену предохранительного элемента.Формула изобретения Предохранительный элемент муфты, 10 выполненный в виде втулки с центральнорасположенным участком ослабленного сечения, образованным проточками на наружной и внутренней поверхностях, поперечное сечение которых представляет 15 собой полукруг,отличающийся тем,что, с целью повышения надежности срабатывания при сложном динамическом нагружении, радиус полукруга проточки на наружной поверхности не более чем в два с 20 половиной раза и не менее, чем в два разабольше радиуса полукруга проточки на внутренней поверхности, а значение наружного диаметра ослабленного сечения определяется по выражению25 бибсгде К - коэффициент пропорциональности, значение которого равно 1,286 + 0,028;бс - значение диаметра сплошного кругового сечения, равнопрочного кольцевому 30 сечению ослабленного участка предохранительного элемента.Редактор Ю.Середа Техре Корректор Т.ПалийЗакаэ 786ЙНИИПИ Гос Тираж Подписноеударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН ИЗОЗ 5, Москва, Ж, Раущская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Пате " Уатент, г. жгород, ул,Гагарина, 10