CZ2019764A3

CZ2019764A3 - Pružná hřídelová spojka

Info

Publication number: CZ2019764A3
Application number: CZ2019764A
Authority: CZ
Inventors: František POCHYLÝ; František prof. Ing Pochylý; Pavel Jandourek; Pavel Ing Jandourek
Original assignee: Vysoké Učení Technické V Brně
Priority date: 2019-12-12
Filing date: 2019-12-12
Publication date: 2021-03-17
Also published as: CZ308716B6

Abstract

Pružná hřídelová spojka pro spojení dvou koncových částí koaxiálně uložených rotujících dílů, zejména hřídelí přenášejících kroutící momenty sestává jednak buď z jednoho z polohovacího pásku (2) upevněného přes obě koncové části hřídelí (1) nebo ze dvou polohovacích pásků (2) upevněných samostatně na každé koncové části hřídele (1) a jednak z fixačního pásku (3) upevněného v dutině děleného pevného stahovacího kroužku (4) a překrývajícího plošně polohovací pásky (2). Matrice jak polohovacích pásků (2) tak fixačního pásku (3) jsou na vzájemně přiléhajících plochách opatřeny flexibilními záchytnými prvky tvořenými háčky nebo ozuby nebo trny nebo očky vytvářejícími spřažení formou suchého zipu.

Description

Pružná hřídelová spojka

Oblast techniky

Vynález se týká konstrukce pružné hřídelové spojky určené pro zajištění pružného spojení dvou rotorů nebo jiných rotujících dílů strojů, soustrojí či zařízení.

Dosavadní stav techniky

K pružnému propojování hřídelů nebo jiných rotujících dílů se používají různé druhy spojek, mezi jejichž kovové díly jsou vloženy pružné členy, jako jsou čepy nebo vložky, mající za úkol eliminovat možnou nesouosost rotorů a zároveň tlumit jejich torzní kmitání. Příklady konstrukcí těchto spojek jsou známé například ze spisů CZ 245204, CZ 248040, CZ 252149, CZ 229609, CZ 205017 nebo EP 1420182 či EP 2242938. Obecnou nevýhodou všech těchto spojek je vznik radiální síly, která způsobuje nadměrné kmitání zařízení. Příčinou tohoto jevu je nepřesnost výroby, takže na přenosu síly se v počátku podílí pouze jeden čep nebo pružná vložka. Tato nerovnováha setrvává i u delšího provozu zařízení. Další vážnou nevýhodou těchto pružných spojek jsou problémy s dynamickým vyvážením, zamezujícím vzniku nežádoucích vibrací. A konečně třetím neřešitelným problémem všech výše uvedených typů pružných spojek je jejich destrukce při přetížení. Kromě těchto druhů spojek jsou známy i speciální konstrukce, například spojka typu Periflex, která je opatřena spojitou pryžovou obručí, takže přenáší spojitý kroutící moment. Příklady provedení těchto spojek je možno najít na: siemens.com[online]. [cit.03.05.2014].FLENDER Standard Couplings nebo <https://www. automation, siemens. com/mcms/infocenter/dokumentencenter/md/ DocumcmtsuŽO^^

Standard Couplings ΕΝ 2011.pdf> nebo stromag.com.[online].[cit.O4.05,2014].GKN StromaG Periflex TT Top Torque Shaft Coupling nebo v . \ a \ 3 EN 012014.pdf>. Problémy jsou zde ale s dynamickou nevyvážeností a nutností provozu na nižších otáčkách. Další příklad provedení čelní pružné zubové spojky je uveden na www.adrese <http:ktr.com/en/products/rotex/standani/htm>. příklad pružné čepové spojky na www.adrese <hto://www.loveiovmc.conridiecouplirsghandboGÚpart 1 ,aspx>. pružné spojky s pružnou vložkou v publikaci: Konštruovanie, l.vyd. vZilině: Zilinská univerzita, 2009, s. 412-454, vysokoškolské učebnice, ISBN 978-80-8070-971-6.

Záměrem nového vynálezu je zjednodušit konstrukci pružných spojek a odstranit jejich základní nevýhody, tj. vznik radiální síly u všech druhů čepových pružných spojek a relativně nízké otáčky u obručových spojek, a přitom odstranit problémy s dynamickým vyvažováním všech dosud známých pružných spojek a jejich destrukce při přetížení. Tyto nedostatky je navrhováno odstranit technickým využitím principu suchého zipu, jehož aplikace jsou známy především z komerční sféry, a to například z obuvnictví nebo textilního průmyslu. Suchý zip však může mít i vyšší účinek v konstrukci strojů a technických prvků. Ze spisu DE 2534582 je známo spojení dvou koaxiálních nepohyblivých trubek, jejichž koncové části jsou opatřeny po obvodu polohovacími pásky, které jsou na trubkách nalepeny a které obsahují sady tvarovatelných háčků rozmístěných na jejich povrchu. Vlastní spoj je pak realizován pomocí stahovacího pásku, jehož šířka je součtem šířek obou polohovacích pásků a jehož povrch je opatřen sadou oček umožňujících zachycení za háčky polohovacích pásků. Tento stahovací pásek je pak v jednom či více závitech navinut na přes polohovací pásky. Rovněž bylo ve spise US 4930543 publikováno řešení překrytí spoje dvou koaxiálních nepohyblivých flexibilních hadic pomocí obalu, u jehož podélných hran jsou upevněny pásky opatřené háčky a očky na principu suchého zipu, které umožňují uzavření obalu, který pak chrání spoj proti poškození při manipulaci a před vniknutím vody či jiných nečistot. Obě citovaná řešení spojení mají společný nedostatek, a to poměrně malou tuhost v radiálním směru, tedy kolmo k ose spojovaných hřídelí, takže je není možno využít ke spojení například hřídelí přenášejících velké kroutící momenty. Konečně je známo řešení dle spisu GB 1239506, které rovněž

CZ 2019 - 764 A3 užívá princip suchého zipu, ale které je určeno pouze pro skupiny dílů namáhaných smykem. Jedná se však o speciální složitou konstrukci upevňovacích prvků, která je určena pro nepohyblivé části a není využitelná pro běžné použití při spojování dvou pohyblivých hřídelů.

Úkolem vynálezu je vytvořit nový druh pružné hřídelové spojky jednoduché konstrukce, umožňující přenos vysokých hodnot kroutícího momentu, a to jak pro statické, tak pro dynamické namáhání, a s vysokou tlumicí schopností a ochranou stroje proti přetížení nebo náhlému zabrzdění stroje.

Podstata vynálezu

Stanoveného cíle je dosaženo vynálezem, kterým je pružná hřídelová spojka pro spojení dvou koncových částí koaxiálně uložených rotujících dílů, zejména hřídelí přenášejících kroutící momenty, kde podstata vynálezu spočívá v tom, že spojka sestává jednak buď z jednoho z polohovacího pásku upevněného přes obě koncové části hřídelí nebo ze dvou polohovacích pásků upevněných samostatně na každé koncové části hřídele a jednak z fixačního pásku upevněného v dutině děleného pevného stahovacího kroužku a překrývajícího plošně polohovací pásky, přičemž matrice jak polohovacích pásků tak fixačního pásku jsou na vzájemně přiléhajících plochách opatřeny flexibilními záchytnými prvky tvořenými háčky nebo ozuby nebo tmy nebo očky vytvářejícími spřažení formou suchého zipu.

Ve výhodném provedení jsou polohovací pásky upevněny na obvodových plochách válcových nebo kuželových nákružků vytvořených na koncových částech hřídelí nebojsou upevněny jak na obvodových plochách, tak na čelních plochách válcových nákružků vytvořených na koncových částech hřídelí.

V optimálním případě jsou polohovací pásky na hřídelích a fixační pásky ve stahovacím kroužku buď připevněny mechanicky nebo nalepeny.

Vynálezem se dosahuje nového a vyššího účinku v tom, že spojka je jednoduché konstrukce, je málo citlivá na zachování souososti spojovaných hřídelí či rotorů, tlumí torzní kmity, zaručuje tichý chod spojované soustavy, finanční nároky na její výrobu jsou podstatně nižší ve srovnání s jinými pružnými spojkami, při překročení dovoleného kroutícího momentu spojka proklouzne bez vlastní destrukce a je možné její dynamické vyvážení.

Objasnění výkresů

Konkrétní příklady provedení vynálezu jsou schematicky znázorněny na připojených výkresech představujících schémata dle obr. 1 základního provedení spojky s použitím společného polohovacího pásku pro oba hřídele, obr. 2 alternativního provedení spojky s použitím samostatných polohovacích pásků pro každou hřídel, obr. 3 alternativního provedení spojky pro spojení hřídelí přenášejících velké kroutící momenty a opatřených v koncových částech válcovými nákružky, kde jsou fixační pásky upevněny na obvodových plochách nákružků, obr. 4 alternativního provedení spojky pro spojení hřídelí přenášejících velké kroutící momenty a opatřených v koncových částech válcovými nákružky, kde jsou polohovací pásky upevněny na obvodových i čelních plochách nákružků,

- 2 CZ 2019 - 764 A3 obr. 5 alternativního provedení spojky pro spojení hřídelí přenášejících velké kroutící momenty a opatřených v koncových částech kuželovými nákružky, kde jsou polohovací pásky upevněny na šikmých plochách nákružků, obr. 6 alternativního provedení spojky pro spojení hřídelí přenášejících velké kroutící momenty a opatřených v koncových částech v čelním i obvodovém směru suchými zipy, kde jejich matrice jsou upevněny na obvodových i čelních plochách a obr. 7 příčný řez provedením spojky z obr. 1 opatřené axiálně děleným stahovacím kroužkem.

Výkresy, které znázorňují představovaný vynález, a následně popsané příklady konkrétních provedení v žádném případě neomezují rozsah ochrany uvedený v definici, ale jen objasňují podstatu vynálezu.

Příklady uskutečnění vynálezu

Pružná spojka je v základním provedení znázorněném na obr. 1, určeném pro spojení dvou koaxiálně uložených válcových hřídelí 1, tvořena jedním polohovacím páskem 2 upevněným, například přilepeným, na koncových částech obvodových ploch tak, že tyto hřídele 1 jsou polohovacím páskem 2 spřaženy. Matrice polohovacího pásku 2 je opatřena na své vnější ploše neoznačenými flexibilními záchytnými prvky tvořenými háčky, ozuby, tmy nebo očky a je shora překryta fixačním páskem 3, jehož matrice je opatřena na ploše přiléhající k polohovacímu pásku 2 rovněž flexibilními záchytnými prvky, takže oba pásky 2, 3 jsou vzájemně spojeny formou tzv. suchého zipu. Fixační pásek 3 je přitom upevněn, buď mechanicky nebo nalepením, v dutině děleného pevného, s výhodou ocelového, stahovacího kroužku 4, čímž je vytvořeno pružné, ale zároveň i pevné, spojení hřídelů 1, přenášející jak normálovou, tak tangenciální sílu.

V alternativním provedení pružné spojky znázorněném na obr. 2 jsou koncové části hřídelí 1 opatřeny samostatnými polohovacími pásky 2 a jsou staženy společným fixačním páskem 3. Alternativní provedení pružné spojky pro hřídele 1 opatřené v koncových částech válcovými nákružky 11 a určené pro přenos velkých kroutících momentů je znázorněno na obr. 3, kdy polohovací pásky 2 jsou umístěny na obvodových plochách nákružků 11. Další možná konstrukční varianta pružné spojky pro přenos extrémně velkých kroutících momentů je znázorněna na obr. 4, kde jsou polohovací pásky 2 upevněny jak na obvodových plochách, tak na čelních plochách nákružků 11. Možné použití pružné spojky pro hřídele 1 opatřené kuželovými nákružky 11 je pak znázorněno na obr. 5. Případ realizace pružné spojky pro hřídele opatřené v koncových částech speciálně tvarovanými atypickými nákružky 11 je pak znázorněn na obr. 6, kde stahovací kroužek 4je připevněn pouze k jednomu z nákružků 11. Na obr. 7 je znázorněn příčný řez spojkou z obr. 1, z něhož je patrné axiální dělení stahovacího kroužku 4.

Průmyslová využitelnost

Pružná hřídelová spojka podle vynálezu je určena pro zajištění pružného spojení dvou hřídelí rotorů nebo jiných rotujících dílů strojů, soustrojí či zařízení přenášejících velké kroutící momenty.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Pružná hřídelová spojka pro spojení dvou koncových částí koaxiálně uložených rotujících dílů, zejména hřídelí přenášejících kroutící momenty, vyznačující se tím, že sestává jednak buď z jednoho z polohovacího pásku (2) upevněného přes obě koncové části hřídelí (1) nebo ze dvou polohovacích pásků (2) upevněných samostatně na každé koncové části hřídele (1) a jednak z fixačního pásku (3) upevněného v dutině děleného pevného stahovacího kroužku (4) a překrývajícího plošně polohovací pásky (2), přičemž matrice jak polohovacích pásků (2) tak fixačního pásku (3) jsou na vzájemně přiléhajících plochách opatřeny flexibilními záchytnými prvky tvořenými háčky nebo ozuby nebo tmy nebo očky vytvářejícími spřažení formou suchého zipu.
2. Pružná hřídelová spojka podle nároku 1, vyznačující se tím, že polohovací pásky (2) jsou upevněny na obvodových plochách válcových nebo kuželových nákružků (11) vytvořených na koncových částech hřídelí (1).
3. Pružná hřídelová spojka podle nároku 1, vyznačující se tím, že polohovací pásky (2) jsou upevněny jak na obvodových plochách, tak na čelních plochách válcových nákružků (11) vytvořených na koncových částech hřídelí (1).
4. Pružná hřídelová spojka podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že polohovací pásky (2) na hřídelích (1) a fixační pásky (3) ve stahovacím kroužku (4) jsou buď připevněny mechanicky nebo nalepeny.