RU2095654C1

RU2095654C1 - Compensation clutch

Info

Publication number: RU2095654C1
Application number: RU95109724A
Authority: RU
Original assignee: Медведев Вячеслав Петрович
Priority date: 1995-06-13
Filing date: 1995-06-13
Publication date: 1997-11-10
Also published as: RU95109724A

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: compensation clutch comprises a group of flat rods pivotally connected with the flat intermediate washer from both sides. The rods in each pair are parallel to each other. The pairs are perpendicular to each other. EFFECT: enhanced reliability. 11 dwg

Description

Изобретение относится к постоянным (не допускающим разъединения валов в процессе работы машины) компенсационным муфтам для передачи вращения от ведущего вала к ведомому при наличии небольшой несоосности этих валов. The invention relates to constant (not allowing the separation of the shafts during the operation of the machine) compensation couplings for transmitting rotation from the drive shaft to the follower if there is a slight misalignment of these shafts.

Преимущественное использование муфты предполагается в планетарно-эксцентриковых редукторах с внутренним зацеплением для передачи вращения от сателлита к выходному валу редуктора. The predominant use of the coupling is assumed in planetary-eccentric gearboxes with internal gearing to transmit rotation from the satellite to the output shaft of the gearbox.

Известна муфта, содержащая крестовину, по два симметрично установленных пальца с подшипниками одна пара на сателлите, другая на выходном валу. Каждая пара пальцев с подшипниками входит во взаимноперпендикулярные пазы на торцах крестовины [1]
Эта муфта позволяет снизить потери на трение за счет использования шариковых подшипников. Однако при достаточно больших угловых скоростях условия работы подшипников в колебательном режиме являются весьма неблагоприятными (частота движения наружных колец равна частоте вращения входного вала редуктора). Здесь сказывается инерционность шариков, сепаратора и наружных колец, что приводит к быстрому выходу подшипников из строя. Так, например, при вращении входного вала редуктора с частотой n=20000 об/мин, что характерно для большинства элеткробытовых приборов, использующих редукторы (например, мясорубки), применение упомянутых муфт категорически невозможно, и, следовательно, невозможно использование простых и дешевых планетарно-эксцентриковых редукторов. Кроме того, использование шарикоподшипников сильно удорожает муфту.A known clutch containing a cross, two symmetrically mounted fingers with bearings, one pair on the satellite, the other on the output shaft. Each pair of fingers with bearings is included in mutually perpendicular grooves at the ends of the cross [1]
This clutch reduces friction losses through the use of ball bearings. However, at sufficiently high angular velocities, the operating conditions of the bearings in the oscillatory mode are very unfavorable (the frequency of movement of the outer rings is equal to the frequency of rotation of the input shaft of the gearbox). The inertia of the balls, the cage and the outer rings is affected here, which leads to a quick failure of the bearings. So, for example, when the input shaft of the gearbox is rotated with a frequency of n = 20,000 rpm, which is typical for most household appliances using gearboxes (for example, meat grinders), the use of these couplings is categorically impossible, and therefore it is impossible to use simple and cheap planetary eccentric reducers. In addition, the use of ball bearings greatly increases the cost of the coupling.

Известна компенсационная муфта для соединения валов с параллельно смещенными осями [2] Данное решение является наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному решению. Known compensation coupling for connecting shafts with parallel displaced axes [2] This solution is the closest in technical essence and the achieved result to the proposed solution.

В шайбах, насаженных на концы соединяемых валов, имеются диаметральные впадины. Между шайбами свободно помещен диск, на обеих сторонах которого имеются диаметральные выступы, расположенные перпендикулярно друг другу и имеющие профиль, соответствующий профилю впадины на шайбах. Эта муфта может быть использована в кривошипно-эксцентриковых редукторах. The washers mounted on the ends of the connected shafts have diametrical depressions. A disc is freely placed between the washers, on both sides of which there are diametrical protrusions located perpendicular to each other and having a profile corresponding to the profile of the cavity on the washers. This coupling can be used in crank-eccentric gearboxes.

Недостатком ее является то, что в высокооборотных редукторах в ней велики потери на трение. Its disadvantage is that friction losses are high in high-speed gearboxes in it.

Техническим результатом изобретения является повышение КПД муфты путем снижения потерь на трение в ее элементах, упрощение конструкции путем исключения сложных дорогостоящих деталей и повышение надежности. The technical result of the invention is to increase the efficiency of the coupling by reducing friction losses in its elements, simplifying the design by eliminating complex expensive parts and increasing reliability.

Указанный технический результат достигается тем, что промежуточный элемент муфты выполнен в виде плоской шайбы, к которой с каждого торца шарнирно присоединена пара параллельных стержней равной длины, одна пара стержней перпендикулярна другой, а свободные концы каждой пары стержней шарнирно соединены с шайбами ведущего и ведомого валов. The specified technical result is achieved in that the intermediate element of the coupling is made in the form of a flat washer, to which a pair of parallel rods of equal length are pivotally attached to each end, one pair of rods is perpendicular to the other, and the free ends of each pair of rods are pivotally connected to the washers of the drive and driven shafts.

На фиг. 1 дан продольный разрез предлагаемой муфты; на фиг. 2 вид сбоку; на фиг. 3 вид с противоположной стороны; на фиг. 4 и 5 разрезы по шарнирам; на фиг. 6 схема муфты; на фиг. 7, 8, 9, 10 варианты выполнения промежуточного элемента; на фиг. 11 схема для определения относительного перемещения трущихся частей в шарнирах муфты. In FIG. 1 shows a longitudinal section of the proposed coupling; in FIG. 2 side view; in FIG. 3 view from the opposite side; in FIG. 4 and 5 sections along the hinges; in FIG. 6 clutch diagram; in FIG. 7, 8, 9, 10 embodiments of the intermediate element; in FIG. 11 is a diagram for determining the relative movement of the rubbing parts in the joints of the coupling.

Муфта состоит из промежуточного элемента 11, представляющего собой плоскую шайбу по вариантам на фиг. 7, 8, 9, 10 (вариант выполнения выбирается в зависимости от особенностей конструкции привода), с отверстиями в вершинах фигур, необходимых для шарнирного соединения с этой шайбой пары стержней 2, расположенных с одного торца шайбы, и пары стержней 3, расположенных с противоположного торца. Отрезки, соединяющие центры отверстий промежуточного элемента 1, образуют равнобедренный треугольник. Длины стержней в паре одинаковы. Длины пар стержней могут быть и не равны между собой. Тогда промежуточный элемент имеет две пары отверстий и линии центров отверстий для одной пары должны быть перпендикулярно линии центров отверстий для другой пары (это показано на схеме фиг. 6). Свободные концы стержней 2 и 3 присоединяются шарнирно к сателлиту 4 и фланцу 5, играющих роль ведущего и ведомого валов. Если муфта используется не в редукторе, а для соединения двух валов, то на последних выполняются шайбы, как и в описанном выше прототипе. The coupling consists of an intermediate element 11, which is a flat washer according to the variants of FIG. 7, 8, 9, 10 (the embodiment is selected depending on the design features of the drive), with holes in the vertices of the figures necessary for swiveling with this washer a pair of rods 2 located at one end of the washer and a pair of rods 3 located at the opposite end face. The segments connecting the centers of the holes of the intermediate element 1 form an isosceles triangle. The lengths of the rods in the pair are the same. The lengths of the pairs of rods may not be equal to each other. Then the intermediate element has two pairs of holes and the line of the centers of the holes for one pair should be perpendicular to the line of the centers of the holes for the other pair (this is shown in the diagram of Fig. 6). The free ends of the rods 2 and 3 are pivotally connected to the satellite 4 and the flange 5, playing the role of the leading and driven shafts. If the coupling is used not in the gearbox, but for connecting two shafts, then the washers are made on the latter, as in the prototype described above.

Муфта работает следующим образом. Продольная ось ведущего вала смещается относительно оси ведомого в двух взаимно-перпендикулярных направлениях (см. фиг. 6). Горизонтальная составляющая этого смещения парируется шарнирным параллелограммом, составленным из стержней 2, сателлита 4 и промежуточного элемента 1, вертикальная шарнирным параллелограммом, составленным из стержней 3, промежуточного элемента 1 и выходного вала 5. При этом отсутствует угловое перемещение валов, соединенных данной муфтой, т.к. среднее звено шарнирных параллелограммов (промежуточный элемент 1) не изменяет своего углового положения относительно оснований шарнирных параллелограммов звеньев 4 и 5. The coupling operates as follows. The longitudinal axis of the drive shaft is shifted relative to the axis of the driven in two mutually perpendicular directions (see Fig. 6). The horizontal component of this displacement is counterbalanced by a hinged parallelogram composed of rods 2, satellite 4 and an intermediate element 1, a vertical hinged parallelogram composed of rods 3, an intermediate element 1 and output shaft 5. There is no angular movement of the shafts connected by this coupling, t. to. the middle link of the articulated parallelograms (intermediate element 1) does not change its angular position relative to the bases of the articulated parallelograms of links 4 and 5.

Смещение l_n трущихся поверхностей одного шарнира меньше смещения трущихся элементов прототипа. В прототипе смещение равно величине l_a=2C, где C радиус (эксцентриситет) кривошипа редуктора. В предлагаемой муфте смещение l_n= 2C• r/R (см. фиг. 11), где r - радиус цапфы шарнира, R межцентровое расстояние стержня. Смещение происходит в восьми шарнирах предлагаемой муфты, а смещение в прототипе в четырех местах взаимодействия элементов муфты. Если принять размеры предлагаемой муфты и аналога одинаковыми, то получим суммарные перемещения для прототипа L_a=2C•4=8C, для предлагаемой муфты L_n=8l_n= 8•2C•r/R=16C•r/R.The offset l _{n of the} rubbing surfaces of one hinge is less than the offset of the rubbing elements of the prototype. In the prototype, the displacement is equal to l _a = 2C, where C is the radius (eccentricity) of the gear crank. In the proposed coupling, the displacement is l _n = 2C • r / R (see Fig. 11), where r is the radius of the hinge pin, R is the center distance of the rod. The displacement occurs in eight joints of the proposed coupling, and the displacement in the prototype in four places of interaction of the elements of the coupling. If we take the dimensions of the proposed clutch and analogue the same, we get the total displacement for the prototype L _a = 2C • 4 = 8C, for the proposed clutch L _n = 8l _n = 8 • 2C • r / R = 16C • r / R.

При r/R=0,1 L_n=16C•0,1=1,6C, т.е. работа сил трения в предлагаемой муфте происходит на пути в 8C/1,6C=5 раз меньшем, чем в прототипе при одинаковых условиях между взаимодействующими поверхностями. Следовательно, КПД предлагаемой муфты больше. Конструкция же ее более проста, т.к. проще детали ее составляющие, то есть она более дешева. Существенно также и то, что элементы трения более рассредоточены, чем у прототипа, и этим повышается стойкость муфты и ее надежность.When r / R = 0.1 L _n = 16C • 0.1 = 1.6C, i.e. the work of the friction forces in the proposed coupling occurs on a path 8C / 1.6C = 5 times less than in the prototype under the same conditions between interacting surfaces. Therefore, the efficiency of the proposed coupling is greater. Its construction is simpler, because its components are simpler, that is, it is cheaper. It is also significant that the friction elements are more dispersed than the prototype, and this increases the durability of the coupling and its reliability.

Все это позволяет использовать муфту в высокоскоростных редукторах. All this allows the use of the coupling in high speed gearboxes.

Claims

Compensation coupling containing washers mounted on drive and driven shafts, and an intermediate element placed between them in the form of a flat washer, characterized in that it is provided with pairs of rods of equal length, the rods in each of which are mounted parallel to each other and pivotally connected to the corresponding end face a flat washer, and the free ends of the rods of each pair are pivotally connected to the corresponding washer of the driving and driven shafts, while the pairs of rods are perpendicular to each other.