RU2118722C1

RU2118722C1 - Device to convey forces to rotating shafts

Info

Publication number: RU2118722C1
Application number: RU96122413A
Authority: RU
Inventors: Е.В. Данилов; Н.Н. Рева; А.В. Болотов; А.Е. Борисов
Original assignee: Закрытое акционерное общество - научно-производственное предприятие "Морская техника"
Priority date: 1996-11-21
Filing date: 1996-11-21
Publication date: 1998-09-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; force transmission devices. SUBSTANCE: device has two flexible couplings, each consisting of first and second coupling members with hubs, and intermediate shaft installed in hubs of second coupling members between indicated flexible couplings, and first and second ball supports. Each ball support has ball segment and mating part. Ball segment of each ball support is installed on end face surface of corresponding first coupling member, and mating parts of each ball support are installed on shank parts of intermediate shaft. Centers of spheres described around ball segments of each ball support are located on axis of rotation of intermediate shaft. EFFECT: increased load capacity with preservation of distance between shaft ends at axial effort. 1 dwg

Description

Изобретение относится к судостроению и предназначено для обеспечения возможности передачи больших осевых усилий вращающимися валами, соединенными в условиях повышенной несоосности, радиального и углового смещения. Например, гребных и других валов подводных и надводных судов, а также в любой другой отрасли народного хозяйства. The invention relates to shipbuilding and is intended to enable the transmission of large axial forces by rotating shafts connected under conditions of increased misalignment, radial and angular displacement. For example, rowing and other shafts of submarine and surface ships, as well as in any other sector of the national economy.

Задачей изобретения является повышение нагрузочной способности и сохранение неизменным расстояния между концами соединенных валов при значительных осевых усилиях и крутящих моментах. Достигаемый технический результат состоит в обеспечении возможности передачи больших усилий вращающимся валом. The objective of the invention is to increase the load capacity and keep constant the distance between the ends of the connected shafts with significant axial forces and torques. Achievable technical result consists in providing the possibility of transmitting large forces by a rotating shaft.

Известна компенсирующая муфта (SU, а. с. N 706599, кл. F 16 D 3/48, 1979), содержащая две полумуфты, соединенные между собой пальцами, закрепленными в шаровых опорах. Между полумуфтами расположена распорная пружина. Одна из полумуфт установлена на валу с возможностью скольжения в шлицевом соединении. Данное устройство предназначено только для передачи крутящего момента и не может передавать осевые усилия через соединенные валы. При этом в зависимости от крутящего момента на ведущей полумуфте изменяется расстояние между полумуфтами за счет скольжения ведомой полумуфты в шлицевом соединении одного из валов. Known compensating coupling (SU, a.s. N 706599, class F 16 D 3/48, 1979), containing two coupling halves interconnected by fingers fixed in ball bearings. A spacer spring is located between the coupling halves. One of the coupling halves is mounted on the shaft with the possibility of sliding in a spline connection. This device is designed to transmit torque only and cannot transmit axial forces through connected shafts. In this case, depending on the torque on the leading coupling half, the distance between the coupling halves changes due to the sliding of the driven coupling half in the spline connection of one of the shafts.

Наиболее близким по технической сущности (прототип) является шарнирный вал (SU, а.с. N 214967, кл. F 16 D 3/26, 1968), который содержит две упругие муфты, состоящие каждая из двух полумуфт, соединенных резиновой шиной, встроенные в полумуфты шаровые опоры, состоящие из элемента в форме шарового слоя и ответного элемента. The closest in technical essence (prototype) is a joint shaft (SU, a.s. N 214967, class F 16 D 3/26, 1968), which contains two elastic couplings, each consisting of two coupling halves connected by a rubber tire, built-in in the coupling halves are ball bearings, consisting of an element in the form of a spherical layer and a reciprocal element.

Муфты соединены промежуточным валом, состоящим из двух частей, связанных шлицами. Ступицы внешних полумуфт, указанных упругих муфт, соединены соответственно с ведущим и ведомым элементами, а ступицы внутренних полумуфт установлены на концах промежуточного вала. Шаровые подшипники связаны с промежуточным валом и внешними полумуфтами. такое конструктивное выполнение вала позволяет гасить крутильные колебания при передаче больших крутящих моментов. Передача крутящего момента от одной внешней полумуфты к другой происходит через одну эластичную оболочку и внутреннюю полумуфту и эластичную оболочку. Шаровые подшипники устраняют осевые и радиальные смещения и воспринимают осевые усилия, которые появляются в результате закручивания эластичных оболочек. Эти усилия приводят к изменению расстояния между внутренними полумуфтами за счет смещения половин промежуточного вала по шлицам. Couplings are connected by an intermediate shaft, consisting of two parts connected by splines. The hubs of the outer coupling halves of these elastic couplings are connected respectively to the driving and driven elements, and the hubs of the inner coupling halves are mounted at the ends of the countershaft. Ball bearings are connected to the intermediate shaft and external coupling halves. Such a structural embodiment of the shaft allows damping torsional vibrations when transmitting large torques. The transmission of torque from one outer coupling half to another takes place through one elastic sheath and the inner half coupling and the elastic sheath. Ball bearings eliminate axial and radial displacements and absorb axial forces that result from twisting of elastic shells. These efforts lead to a change in the distance between the inner coupling halves due to the displacement of the halves of the intermediate shaft along the splines.

Недостатком указанной выше конструкции является то, что она становится неработоспособной при наличии внешних осевых усилий, во-первых, из-за наличия шлицевого соединения в промежуточном вале, во-вторых, шаровые подшипники не предназначены для передачи осевых усилий и при их наличии подшипники могут быть разрушены. The disadvantage of the above design is that it becomes inoperative in the presence of external axial forces, firstly, due to the presence of a spline connection in the intermediate shaft, and secondly, ball bearings are not designed to transmit axial forces and, if any, bearings may destroyed.

Сущность изобретения состоит в том, что в устройстве, содержащем две упругие муфты, каждая из которых содержит первую и вторую полумуфту со ступицами, и содержащем также промежуточный вал, установленный в ступицах вторых полумуфт между указанными упругими муфтами, первую и вторую шаровую опору, согласно изобретению каждая шаровая опора состоит из шарового сегмента и ответной части, при этом, указанный шаровой сегмент каждой шаровой опоры установлен на торцевой поверхности соответствующей первой полумуфты, а ответные части каждой шаровой опоры установлены на хвостовых частях промежуточного вала, причем центры сфер, описываемых вокруг шаровых сегментов каждой шаровой опоры, находятся на оси вращения промежуточного вала. The essence of the invention lies in the fact that in a device containing two elastic couplings, each of which contains a first and second coupling half with hubs, and also containing an intermediate shaft mounted in the hubs of the second coupling half between said elastic coupling, the first and second ball bearings, according to the invention each spherical bearing consists of a spherical segment and a counterpart, while the specified spherical segment of each spherical mount is mounted on the end surface of the corresponding first coupling half, and the counterparts of each spherical th bearings are mounted on the rear parts of the intermediate shaft, and the centers of the spheres described around the spherical segments of each ball bearing are located on the axis of rotation of the intermediate shaft.

Предлагаемое устройство представлено на чертеже и содержит две упругие муфты 1 и 2, каждая из которых состоит из двух полумуфт, внешних 3, 4 и внутренних 5, 6, выполненных из упругих элементов 7, 8 и 9, 10, связанных между собой по периферии и закрепленных на ступицах 13, 14 внутренних полумуфт 5, 6, между которыми установлен и закреплен промежуточный вал 15, хвостовые части которого имеют меньший диаметр по сравнению со средним и проходят через центральное отверстие ступиц 11, 12 во внутреннюю полость. На торцевой поверхности внутренней полости ступиц 11, 12 установлены сегменты шаровых опор 16, 17, а ответные части 18, 19 шаровых опор закреплены на хвостовых частях промежуточного вала 15 с помощью гаек 20, 21. При работе устройства, соединяющем ведомый и ведущий валы, крутящий момент передается упругими элементами 7, 8, 9, 10 и промежуточным валом 15. Осевое усилие P, действующее на ступицу 11, воздействует через шаровую опору 16, 18, промежуточный вал 15, шаровую опору 17, 19 на ступицу 12 и соответственно на вал, связанный с ней. При этом упругие элементы 7, 8, 9, 10 полумуфт 3, 4, 5, 6 не подвергаются воздействию осевых усилий, т.е. осевые усилия с ведущего вала на ведомый передаются без потерь, а расстояние между ведомым и ведущим валами остается неизменным. При вращении на соосных, с радиальным или угловым смещением валов упругие элементы 7, 8, 9, 10 полумуфт 3, 4, 5, 6 соответствующим образом деформируются (изгибаются), при этом, сегменты 16, 17 шаровых опор смещаются относительно ответных частей 18, 19, при этом осевые усилия передаются аналогично предыдущему примеру через шаровые опоры и промежуточный вал без воздействия на упругие элементы 7, 8, 9, 10 полумуфт 3, 4, 5, 6. The proposed device is presented in the drawing and contains two elastic couplings 1 and 2, each of which consists of two coupling halves, external 3, 4 and internal 5, 6, made of elastic elements 7, 8 and 9, 10, interconnected at the periphery and fixed on the hubs 13, 14 of the inner coupling halves 5, 6, between which an intermediate shaft 15 is mounted and fixed, the tail parts of which have a smaller diameter than the middle and pass through the central hole of the hubs 11, 12 into the inner cavity. On the end surface of the inner cavity of the hubs 11, 12, segments of the ball bearings 16, 17 are installed, and the counterparts 18, 19 of the ball bearings are mounted on the rear parts of the intermediate shaft 15 using nuts 20, 21. When the device connecting the driven and drive shafts is rotated the moment is transmitted by the elastic elements 7, 8, 9, 10 and the intermediate shaft 15. The axial force P acting on the hub 11 acts through the ball bearing 16, 18, the intermediate shaft 15, the ball bearing 17, 19 on the hub 12 and, accordingly, on the shaft, related to her. In this case, the elastic elements 7, 8, 9, 10 of the coupling halves 3, 4, 5, 6 are not subjected to axial forces, i.e. axial forces from the drive shaft to the follower are transmitted without loss, and the distance between the follower and drive shafts remains unchanged. When rotating on coaxial, with a radial or angular displacement of the shafts, the elastic elements 7, 8, 9, 10 of the coupling halves 3, 4, 5, 6 are accordingly deformed (bent), while the segments 16, 17 of the ball bearings are displaced relative to the mating parts 18, 19, while the axial forces are transmitted similarly to the previous example through ball bearings and the intermediate shaft without affecting the elastic elements 7, 8, 9, 10 of the coupling halves 3, 4, 5, 6.

Размеры шаровых опор и соответственно размеры ступицы внешней полумуфты определяются в зависимости от величины передаваемых осевых усилий, при этом для обеспечения нормальной работы устройства, при любых из размеров центр сферы шаровых опор должен располагаться на оси промежуточного вала. The dimensions of the ball bearings and, accordingly, the dimensions of the hub of the outer coupling half are determined depending on the magnitude of the transmitted axial forces, and to ensure the normal operation of the device, for any of the sizes, the center of the sphere of the ball bearings should be located on the axis of the intermediate shaft.

Claims

A device for transmitting forces by rotating shafts, comprising two elastic couplings, each of which contains a first and second coupling half with hubs, an intermediate shaft mounted in the hubs of the second coupling half between said elastic coupling, the first and second ball bearings, characterized in that each ball bearing consists from a spherical segment and a reciprocal part, wherein said spherical segment of each ball joint is mounted on the end surface of the corresponding first coupling half, and the counterparts of each ball joint are mounted on the rear parts of the intermediate shaft, and the centers of the spheres described around the spherical segments of each ball bearing are located on the axis of rotation of the intermediate shaft.