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Perfectionnements aux accouplements élastiques.
La présente invention se rapnorte à ur. accouplement élastique destiné à la transmission d'énergie d'un arbre à un autre. Ce Genre de transmission entre deux arbres présente fréquemment des difficultés, quand la rotation de l'un des arbres, ou des deux, présente un cert&in ca- ractère d'irrégularité. Cette circonstance, en particulier, a souvent pour résultats qua la liaison mécanique entre les arbres est exposée à une usure intense ou à des ten- sions exagérée et Que des oscillations nuisibles peuvent se Droduire.
Pour remédier à ces inconvénients, on a proposé les accouplements dits "élastiques" dont le but est d'absor- ber les chocs résultant de l'irrégularité de la rotation et de réduire la période de vibration naturelle de tout le système constitué par les arbres et les masses qui tournent avec ceux-ci, y compris les organes d'accouplemnnt
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Mais dans de nombreux cas, ces accouplements ne sont pas à l'usage, montrés satisfaisants, car on n'avait pas di- mensionné leurs éléments dans les proportions correctes, les unes par rapport aux autres. Par exemple, il n'a pas été possible, jusqu'à présent, d'entraîner de façon sa- tisfaisante une machine rotative au moyen de l'arbre prin- cipal d'un moteur marin à combustio- interne.
L'objet de l'invention est la constitution d'un accouplement sa- tisfaisant, basé sur le fait d'expérience que la période de vibration naturelle ne dépend que des valeurs du cou- ple transmis, du moment d'inertie totale et de l'angle de torsion de l'accouplement.
Soient Mn le couple normal transmis par l'accouple- ment en question et GD2 le moment d'inertie totale des masses mises en mouvement au moyen dudit accouplement on suppose que 'le moteur d'entraînement a un moment d'inertie infiniment (infiniment) grand
On est l'angle de torsion du couplage sous l'action du couple Mn et ne est la période de vibration naturel- le de la machine en trainée par l'intermédiaire de l'accou- plement, c'est-à-dire la période propre d'une vibration dont le noeud est situé dans l'élément de couplage relié au moteur d'entraînement.
La période de vibration naturelle ne estreliée aux trots-valeurs M , GD2 etOn par la relati on: n n2 = a. M e
On GD dans laquelle a est une constante,
Comme le coupleest connu, on doit, pour réduire le nombre de vibrations, faire GD2 ou On grands. Mais on constate que l'augmentation du moment d'inertie présente de nombreuses difficultés, en particulier dans les machi- nes à rotation rapide, tandis que ion de l'an- gle de torsion du couplage est susceptible de donner de @
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bons résultats.
C'est pour quoi,tardif, que, dans les accouplements élastiques antérieurement connus, l'angle de torsion était faible, conformément à l'invention, on emploiera au con- traire un accouplement d'angle normal de torsion très su-. périeur à ceux des dits accouplements antérieur ement con- nus. Toutefois, l'angle normal de torsion n'est pas le plus grand angle de torsion dont l'accouplement est sus- ceptible; en effet, pour des raisons pratiques, l'accou- plement doit être construit de telle sorte que son angle maximum de torsion soit prèsque double de l'angle normal de torsion. Conformément à l'invention, le couplage sera construit de manière à nouvoir assumer un angle de tor- sion d'au moins 10 de différence d'avec la position nor- male (position de renos).
L'invention pose ainsi les conditions d'un mode de construction entièrement nouveau et particulier, car le grand angle de torsion nrecrit nécessite l'emploi de longs ressorts de faible rigidité. Pour des raisons d'encombre- ment, ceux-ci seront de préférence, disposés dans un bâti s'étendant sur toute la périphérie du dispositif d'ac- couplement.
L'invention est encore caractérisée par des moyens particuliers de fixation et de guidage des ressorts, car les organes de butée des ressorts doivent occuper le plus- petit espace possible le long de la périphérie. Enfin il y a à urévoir des organes d'arrêt, en combinaison avec un couplage de friction, car les ressorts à faible rigi- dité ne pourraient résister au couple important suscep- tible de ne produire au démarrage.
Un dispositif conforme à l'invention est rerrésenté, à titre d'exemple non limitatif, aux dessins joints, par- mis lesquels la figure 1 est ure coupe longitudinale d'une forme de construction conforme à l'invention, la moitié supérieure de cette coupe étant pratiquée selon la li-
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gns n de la fig. 2 et la moitié inféricure selon la ligne 1 de la mené. figure.
La figure 2 est une coupe transversale dont la moi- tié supérieure a été pratiquée selon la lig@e c - d de la figure 1 et la moitié inférieure, selon la ligne a -b de la même figure.
Dans la forme de construction renrésentée, un bâti 3 contenant l'accouplement est fixé sur un arbre 1, au moyen d'une clavette 2. L'intérieur du bâti )forme un espace annulaire 4, de section pratiquement circulaire.
Cet espace est garni par les deux ressorts à boudins 5, dont les extrémités font pression sur les appuis de res- sort 6, qui, à leur tour, pressent sur deux butées '/' et8, en forme de coins, dont la partie 8 s'ajuste, avec un faible jeu, dans un évidement correspondant de la piè ce 7 (voir figure 1). Les ressorts 5 sont munis de sabots de maintien ou de support qui servent à guider l'enroule- ment du ressort à l'intérieur de l'espace annulaire 4.
La butée 7 est reliée, par un boulon et des écrous 9, a- vec le bâti 3 et la butée 8 est reliée rigidement à un organe annulaire de couplage 10 et munie d'un nombre con venable de projections 18, par exemple trois, qui corres- pondent à des projections analogues 19, sur lebâti 3.
L'organe de couplage 10 comporte en outre, deux surfaces de couplage coniques 11, qui agissent en liaison avec dss surfaces de couplage correspondantes sur deux éléments de couplage 12, fixés rigidement, au moyen d'une clé 13, sur une roue à chaîne-galle 14, susceptible de rota- tion autour de l'arbre 1. Les deux organes de couplage 12 sont maintenus ensemble au moyen d'un certain nombre de boulons 15a, avec écrous 16, et ils sont pressés con- tre les surfaces de couplage 11, au moyen des ressorts 15, entre les écrous 16 et 1'organe de counlage 12,qui peut glisser sur le boulon 15a. La compression des ressorts peut être réglée par ajustement de l'écrou 16.
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Pendant la rotation de l'arbre 1, la pression se transmet par l'intermédiaire du bâti 3 et de l'organe de butée en coin, aux ressorts 5 et, par suite de la compression de ceux-ci un déplacement a lieu entre les butée 8, la pre- mière passant au dessus de la seconde. Ceci est cause que chacur des appuis de ressorts 6, fixés à l'extrémité des ressorts 5 s'appuie sur une seule des butées 7 et 8, de telle sorte que la pression est transmise par chaque ressort de l'une des butées 7 - l'une des butées 8.
Com- me l'éloignement dos butées l'une de l'autre peut avoir lieu dans l'un ou ±'autre sens, le système d'accouplement est efficace pour l'un ou l'autre des sens de rotation de l' arbre. Conformément à l'invention, les ressorts 5 ont une rigidité très faible, de manière à ce qu'ils per- mettent à l'accouplement de prendre un grand angle de tor- sion. On arrive ainsi à ce que le système tournant, y compris l'accouplement ait une fréquence de vibration naturelle qui, même à des vitesses très au dessous de la normale, n'entre pas en résonnance avec les impulsions qui provoquent la vibration.
Les projections 18, 19, qui correspondent les unes aux autres, servent à conserver dans les limites raisonnables le déplacement angulaire mutuel de l'organe d'accouplement 10 et du bâti 3 et, par suite l'effort exercé sur les ressorts. 5.
Les organes d'accouplement 10 et 12, qui coopèrent l'un avec l'autre, sont pressés l'un contre l'autre de manière telle que, pendant le fonctionnement normal, il ne se produise aucun glissement. Le glissement n'aura @eu que si, durant le démarrage ou le stoppage de la machine, lors du passage aux vitesses pour lesquelles il se pro- duit des phénomènes de résonnar.ce, des vibrations de torsion s'amorcent, donnant lieu à des efforts supérieurs à celui pour lequel est réglé 1'accouplement à friction.
Dans le cas d'un tel glissement entre les faces 11 de l'or- gane d'accouplementIO et les faces correspondantes de l'or-
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gane d'accouplement 12, une vertaine quantité du travail des vibrations est absorbée et l'effetnuisible des vibra- tions de torsion est ainsi élimité.
L'invention, n'est, bien entendu, pas limité à la for- me de réalisation décrite et représentée à titre d'exem- ple et on pourra apporter à la dite forme de réalisation toutes les modifications loisibles à l'homme de l'art, sans pour cela, sortir de l'espritde l'invertion.
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Improvements to elastic couplings.
The present invention relates to ur. elastic coupling intended for the transmission of energy from one shaft to another. This kind of transmission between two shafts frequently presents difficulties, when the rotation of one of the shafts, or of both, presents a certain character of irregularity. This circumstance, in particular, often results in the mechanical connection between the shafts being exposed to severe wear or exaggerated stress and that harmful oscillations may occur.
To remedy these drawbacks, so-called "elastic" couplings have been proposed, the purpose of which is to absorb the shocks resulting from the irregularity of the rotation and to reduce the period of natural vibration of the entire system constituted by the shafts. and the masses which rotate with them, including the coupling members
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But in many cases, these couplings are not in use, shown to be satisfactory, because their elements had not been dimensioned in the correct proportions, with respect to each other. For example, it has heretofore not been possible to drive a rotary machine satisfactorily by means of the main shaft of a marine internal fuel engine.
The object of the invention is the constitution of a satisfactory coupling, based on the fact of experience that the period of natural vibration depends only on the values of the torque transmitted, on the total moment of inertia and on the torque angle of the coupling.
Let Mn be the normal torque transmitted by the coupling in question and GD2 be the total moment of inertia of the masses set in motion by means of said coupling, it is assumed that 'the drive motor has an infinitely (infinitely) moment of inertia. tall
We are the angle of torsion of the coupling under the action of the torque Mn and ne is the period of natural vibration of the machine being dragged through the coupling, that is to say the natural period of a vibration, the node of which is located in the coupling element connected to the drive motor.
The period of natural vibration is not related to the trot-values M, GD2 and On by the relati on: n n2 = a. M e
We GD in which a is a constant,
As the torque is known, we must, to reduce the number of vibrations, make GD2 or On large. However, it can be seen that increasing the moment of inertia presents many difficulties, especially in machines with rapid rotation, while the increase in the torque angle of the coupling is liable to give @
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good results.
This is why, belatedly, that, in the previously known elastic couplings, the angle of torsion was low, according to the invention, on the contrary, a coupling of very high normal angle of torsion will be employed. greater than those of said previously known couplings. However, the normal angle of torsion is not the greatest angle of torsion which coupling is likely; indeed, for practical reasons, the coupling must be constructed so that its maximum angle of torsion is almost double the normal angle of torsion. According to the invention, the coupling will be constructed so as to again assume a twist angle of at least 10 difference from the normal position (renos position).
The invention thus sets the conditions for an entirely new and particular mode of construction, since the large torsion angle nrecrit requires the use of long springs of low rigidity. For reasons of space, these will preferably be arranged in a frame extending over the entire periphery of the coupling device.
The invention is further characterized by particular means for fixing and guiding the springs, since the stop members of the springs must occupy the smallest possible space along the periphery. Finally, there is a need for stopping members, in combination with a friction coupling, because the low stiffness springs could not withstand the large torque which may not be produced on starting.
A device according to the invention is shown, by way of nonlimiting example, in the accompanying drawings, in which FIG. 1 is a longitudinal section of a form of construction according to the invention, the upper half of this cut being made according to the
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gns n of fig. 2 and the lower half along line 1 of the led. figure.
Figure 2 is a cross section of which the upper half has been taken along line c - d of Figure 1 and the lower half along line a -b of the same figure.
In the form of construction shown, a frame 3 containing the coupling is fixed to a shaft 1 by means of a key 2. The interior of the frame) forms an annular space 4, of practically circular section.
This space is filled by the two coil springs 5, the ends of which press on the spring supports 6, which, in turn, press on two wedge-shaped stops '/' and 8, part of which 8 fits, with a slight clearance, in a corresponding recess of part 7 (see figure 1). The springs 5 are provided with retaining or support shoes which serve to guide the winding of the spring inside the annular space 4.
The stop 7 is connected, by a bolt and nuts 9, with the frame 3 and the stop 8 is rigidly connected to an annular coupling member 10 and provided with a suitable number of projections 18, for example three, which correspond to similar projections 19, on the frame 3.
The coupling member 10 further comprises two conical coupling surfaces 11, which act in conjunction with corresponding coupling surfaces on two coupling elements 12, rigidly fixed, by means of a key 13, on a chain wheel -galle 14, capable of rotation around the shaft 1. The two coupling members 12 are held together by means of a number of bolts 15a, with nuts 16, and they are pressed against the surfaces of coupling 11, by means of the springs 15, between the nuts 16 and the counlage member 12, which can slide on the bolt 15a. The compression of the springs can be adjusted by adjusting the nut 16.
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During the rotation of the shaft 1, the pressure is transmitted via the frame 3 and the wedge stop member, to the springs 5 and, as a result of the compression of these, a displacement takes place between the stop 8, the first passing above the second. This is because each of the spring supports 6, fixed to the end of the springs 5, rests on only one of the stops 7 and 8, so that the pressure is transmitted by each spring of one of the stops 7 - one of the stops 8.
As the removal of the stops from one another can take place in either direction, the coupling system is effective for either direction of rotation of the motor. tree. In accordance with the invention, the springs 5 have a very low rigidity, so that they allow the coupling to assume a large twist angle. This ensures that the rotating system, including the coupling, has a natural frequency of vibration which, even at speeds far below normal, does not resonate with the impulses which cause the vibration.
The projections 18, 19, which correspond to each other, serve to keep within reasonable limits the mutual angular displacement of the coupling member 10 and the frame 3 and, consequently, the force exerted on the springs. 5.
The coupling members 10 and 12, which cooperate with each other, are pressed against each other in such a way that during normal operation no slippage occurs. Slippage will only have occurred if, during starting or stopping the machine, when changing to speeds for which resonance phenomena occur, torsional vibrations are initiated, giving rise to forces greater than that for which the friction clutch is set.
In the case of such a sliding between the faces 11 of the coupling member IO and the corresponding faces of the member
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coupling shaft 12, a substantial amount of the work of the vibrations is absorbed and the harmful effect of the torsional vibrations is thus eliminated.
The invention is, of course, not limited to the embodiment described and shown by way of example and it is possible to make to said embodiment all the modifications available to those skilled in the art. art, without leaving the spirit of inversion.