RU2127375C1

RU2127375C1 - Flexible shaft

Info

Publication number: RU2127375C1
Application number: RU98109660A
Authority: RU
Inventors: Д.М. Баширов; А.В. Комиссаров; В.П. Кузнецов
Original assignee: Баширов Джафар Мухаррянович; Комиссаров Александр Викторович; Кузнецов Вячеслав Петрович
Priority date: 1998-05-28
Filing date: 1998-05-28
Publication date: 1999-03-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; transport engineering; automobiles, tractors, street cars. SUBSTANCE: shaft has driving and driven shafts with flanges and one pack of diaphragms, minimum. Diaphragms are connected in pairs in series to each other to flanges of driving and driven shaft by means of connecting unit. These units are made in form of contact threaded members with head and spacer bushings. Each connecting unit has spring washers arranged at both sides from diaphragms. EFFECT: increased flexibility of shaft. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к общему машиностроению и может быть использовано в автомобилях, тракторах, трамваях для передачи крутящего момента при размещении одного агрегата относительно другого на некотором расстоянии. The invention relates to general engineering and can be used in cars, tractors, trams for transmitting torque when placing one unit relative to another at a certain distance.

Известны устройства для передачи крутящего момента под названием карданные передачи ( В.А. Родичев, Г.И. Родичева "Тракторы и автомобили", Москва, "Высшая школа", 1982 г., глава XI 51 с. 159-162, рис. 95). Простая карданная передача состоит из карданных шарниров и вала. Валы карданной передачи изготовлены из тонкостенных стальных труб, на концах к трубе приварены вилки карданных шарниров. Карданные передачи с жесткими карданными шарнирами состоят из закрепленных на валах двух вилок и шарнирно соединяющей их крестовины, установленной в ушках вилок на игольчатых подшипниках. На шлифованные шипы крестовины надевают подшипники и закрепляют в проушинах вилок стопорными пластинами или кольцами. Сальниковое уплотнение препятствует вытеканию из подшипника масла. Каждый карданный вал необходимо балансировать на специальном станке. Known devices for transmitting torque called cardan transmissions (V.A. Rodichev, G.I. Rodicheva "Tractors and cars", Moscow, "Higher school", 1982, chapter XI 51 pp. 159-162, Fig. 95). A simple cardan drive consists of cardan joints and a shaft. Cardan shafts are made of thin-walled steel pipes, forks of cardan joints are welded to the pipe ends. Cardan drives with rigid cardan joints consist of two forks fixed to the shafts and a crosspiece hinged to them mounted in the ears of the forks on needle bearings. Bearings are put on the polished spikes of the crosspiece and secured in the eyelets of the forks with retaining plates or rings. The packing gland prevents oil from escaping from the bearing. Each driveshaft must be balanced on a special machine.

Однако такие конструкции довольно сложны дорогостоящи в изготовлении, необходимость использования смазки ухудшает экологию. However, such designs are rather complicated and expensive to manufacture; the need to use a lubricant affects the environment.

Известны также устройства для передачи крутящего момента от одного вала другому (" Компенсирующая муфта", патент РФ N 2068126, МПК F 16 D 3/52). Муфта состоит из двух полумуфт, связанных пакетом кольцеобразных дисков(диафрагм), последовательно соединенных друг с другом через контактные элементы, расположенные на торцах каждой пары смежных дисков(диафрагм). Контактные элементы выполнены в виде двух втулок, установленных как максимум в трех местах в отверстия пары смежных дисков (диафрагм) через промежуточное кольцо и жестко связывающих эту пару посредством резьбы на концах втулок. На своих противоположных сторонах втулки снабжены соосными проточкой и фиксирующим пальцем с головкой, которые подвижно взаимодействуют соответственно с головкой фиксирующего пальца и проточкой, образуя непрерывные цепочки взаимодействия. Also known devices for transmitting torque from one shaft to another ("Compensating coupling", RF patent N 2068126, IPC F 16 D 3/52). The coupling consists of two half-couplings connected by a package of ring-shaped disks (diaphragms), connected in series with each other through contact elements located at the ends of each pair of adjacent disks (diaphragms). Contact elements are made in the form of two bushings installed at a maximum of three places in the holes of a pair of adjacent discs (diaphragms) through an intermediate ring and rigidly connecting this pair by means of threads at the ends of the bushings. On its opposite sides, the bushings are equipped with a coaxial groove and a fixing finger with a head, which moveably interact with the head of the fixing finger and the groove, respectively, forming continuous interaction chains.

Однако в компенсационной муфте отсутствует устройство, фиксирующее осевое перемещение дисков (диафрагм) при растяжении вдоль продольной оси, что не позволяет передавать большие крутящие моменты. Такое устройство нетехнологично при сборке, так как затруднены выставки необходимых зазоров и предохранение от самоотвинчивания фиксирующего элемента. However, in the compensation sleeve there is no device that fixes the axial movement of the disks (diaphragms) during tension along the longitudinal axis, which does not allow transmitting large torques. Such a device is not technologically advanced during assembly, since it is difficult to exhibit the necessary clearances and to prevent the locking element from self-unscrewing.

Технической задачей, решаемой данным изобретением, является увеличение эластичности вала путем обеспечения фиксированного осевого перемещения при растяжении за счет упругой деформации дополнительно введенных рессорных шайб. The technical problem solved by this invention is to increase the elasticity of the shaft by providing a fixed axial displacement during tension due to the elastic deformation of the additionally introduced spring washers.

Указанная задача решается тем, что соединительный узел снабжен рессорными шайбами, расположенными с обоих сторон диафрагм, толщина рессорной шайбы меньше толщины диафрагмы как минимум на 30 %. Наружный диаметр рессорных шайб превышает диаметр головки резьбового соединения, внутренний же диаметр совпадает с диаметром диафрагм. Между двумя пакетами диафрагм размещен промежуточный вал с фланцами для крепления с крайними диафрагмами пакета. This problem is solved in that the connecting unit is equipped with spring washers located on both sides of the diaphragms, the thickness of the spring washer is less than the thickness of the diaphragm by at least 30%. The outer diameter of the spring washers exceeds the diameter of the head of the threaded connection, while the inner diameter coincides with the diameter of the diaphragms. An intermediate shaft with flanges for fastening with the extreme diaphragms of the bag is placed between two packages of diaphragms.

Именно использование рессорных шайб в устройстве позволяет за счет возникающих упругих деформаций обеспечить эластичность валу и использовать его для передачи крутящего момента до 1000 Нм. It is the use of spring washers in the device that, due to the occurring elastic deformations, allows the shaft to be elastic and used to transmit torque up to 1000 Nm.

Сущность изобретения поясняется чертежами. The invention is illustrated by drawings.

Фиг. 1. Вид вала эластичного с сечением 1/4 одной из компенсационных муфт. FIG. 1. A view of an elastic shaft with a cross section of 1/4 of one of the expansion joints.

Фиг. 2. Сечение А-А фиг. 1. FIG. 2. Section AA of FIG. 1.

Фиг. З. Сечение Б-Б фиг. 2. FIG. Z. Section BB of FIG. 2.

Фиг. 4. Распорная втулка 14 по фиг. 1 (увеличено). FIG. 4. The spacer sleeve 14 of FIG. 1 (increased).

Устройство состоит из ведущего и ведомого вала 1 и 2, двух компенсационных муфт 3 и 4 и промежуточного вала 5. Ведущий и ведомый валы 1 и 2 выполнены в виде трубы с приваренными к ней фланцами 6 и 7. Промежуточный вал 5 выполнен также в виде трубы с приваренными к ней в торцах фланцами 8 и 9. Диаметр трубы промежуточного вала 5, а также ведущего и ведомого валов 1 и 2, диаметр и толщина фланцев 6, 7, 8, 9 выбираются расчетным путем в зависимости от области применения и конструкции объекта, в котором они используются. The device consists of a driving and driven shaft 1 and 2, two expansion joints 3 and 4 and an intermediate shaft 5. The driving and driven shafts 1 and 2 are made in the form of a pipe with flanges 6 and 7 welded to it. The intermediate shaft 5 is also made in the form of a pipe with flanges 8 and 9 welded to it at the ends; the diameter of the pipe of the intermediate shaft 5, as well as the driving and driven shafts 1 and 2, the diameter and thickness of the flanges 6, 7, 8, 9 are selected by calculation, depending on the area of application and the design of the object, in which they are used.

Компенсационные муфты 3 и 4 состоят из набора диафрагм 10, изготовленных из пружинной стали с термообработкой и имеющих кольцеобразную форму. В диафрагмах 10 предусмотрены отверстия для осуществления соединения их между собой последовательно посредством соединительного узла 11. Отверстия разнесены равномерно по окружности диафрагмы 10. Отверстия парные и диаметрально противоположные. Минимальное количество отверстий равно четырем. Количество отверстий, а значит и соединительных узлов, зависит от передаваемого момента. Чем больше количество отверстий, тем больший крутящий момент можно передать, тем меньше можно компенсировать перекос. The expansion joints 3 and 4 consist of a set of diaphragms 10 made of heat-treated spring steel and having an annular shape. Openings are provided in the diaphragms 10 for connecting them in series by means of the connecting unit 11. The holes are spaced evenly around the circumference of the diaphragm 10. The holes are paired and diametrically opposite. The minimum number of holes is four. The number of holes, and hence the connecting nodes, depends on the transmitted moment. The larger the number of holes, the greater the torque that can be transmitted, the less distortion can be compensated.

На чертежах представлено устройство, в котором каждая диафрагма 10 имеет четыре отверстия и соответственно соединительных узла 11. The drawings show a device in which each diaphragm 10 has four holes and, accordingly, the connecting node 11.

Два диаметрально расположенных соединительных узла 11 размещаются на внутреннем диске 6 ведущего фланца 1. Two diametrically located connecting nodes 11 are placed on the inner disk 6 of the drive flange 1.

Следующие два соединительных узла 11 смещены на 90 градусов и соединяются с соседней диафрагмой 10 и т. д. Последняя диафрагма 10 соединяется с фланцами 8 промежуточного вала 5. The next two connecting nodes 11 are offset by 90 degrees and are connected to the adjacent diaphragm 10, etc. The last diaphragm 10 is connected to the flanges 8 of the intermediate shaft 5.

Аналогично происходит соединение компенсационной муфты 4 с фланцем 7 ведомого вала 2. Similarly, the compensation coupling 4 is connected to the flange 7 of the driven shaft 2.

Соединительный узел 11 состоит из болтов 12, гаек 13 и распорных втулок 14. Затяжка болтов производится с максимальным моментом, который определяется диаметром и шагом резьбы с последующим кернением резьбового соединения с целью предохранения от самоотвинчивания. The connecting unit 11 consists of bolts 12, nuts 13 and spacer sleeves 14. The bolts are tightened with a maximum torque, which is determined by the diameter and pitch of the thread, followed by tearing of the threaded connection in order to prevent self-unscrewing.

В местах соединения, с обеих сторон диафрагм 10 установлены рессорные шайбы 15, изготовленные из пружинной стали с термообработкой. At the joints, on both sides of the diaphragms 10, spring washers 15 are installed, made of spring steel with heat treatment.

При деформациях, возникающих при работе эластичного вала, диафрагмы 10 в контакте с рессорными шайбами 15 работают как рессоры. Размер рессорных шайб 15 по толщине должен быть как минимум на 30% меньше толщины диафрагм 10. Оптимальное соотношение составляет 1:2. Внутренний диаметр рессорных шайб совпадает с внутренним диаметром диафрагм, а наружный превышает диаметр головки резьбового соединения. Каждая диафрагма 10 позволяет компенсировать перекос от 3 до 5 градусов. With deformations arising from the operation of the elastic shaft, the diaphragms 10 in contact with the spring washers 15 work as springs. The size of the spring washers 15 in thickness should be at least 30% less than the thickness of the diaphragms 10. The optimal ratio is 1: 2. The inner diameter of the spring washers coincides with the inner diameter of the diaphragms, and the outer exceeds the diameter of the head of the threaded connection. Each diaphragm 10 allows you to compensate for the bias from 3 to 5 degrees.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При вращении ведущего вала 1 крутящий момент передается через фланец 6 диафрагмам 10 компенсационной муфты 3 по цепочке взаимодействия через соединительные узлы 11, затем через фланец 8 промежуточному валу и посредством фланца 9 диафрагмам 10 компенсационной муфты 4 по цепочке взаимодействия через соединительные узлы 11 и затем диску 7 ведомого вала 2. When the drive shaft 1 rotates, torque is transmitted through the flange 6 to the diaphragms 10 of the expansion joint 3 through the interaction chain through the connecting nodes 11, then through the flange 8 of the intermediate shaft and through the flange 9 to the diaphragms 10 of the expansion joint 4 through the interaction chain through the connecting nodes 11 and then to the disk 7 driven shaft 2.

По сравнению с прототипом устройство обеспечивает фиксированное осевое перемещение при растяжении за счет упругой деформации дополнительно введенных рессорных шайб, что позволяет использовать устройство взамен карданных валов для передачи значительных крутящих моментов (до 10000 Нм), что может быть использовано для трамваев, тракторов и т. д. Устройство по сравнению с карданными валами дает большие преимущества, т.к. отсутствует трение скольжения, а следовательно нет необходимости смазки. Compared with the prototype, the device provides a fixed axial displacement under tension due to the elastic deformation of the additionally introduced spring washers, which allows the device to be used instead of cardan shafts to transmit significant torques (up to 10,000 Nm), which can be used for trams, tractors, etc. . The device in comparison with cardan shafts gives big advantages since there is no sliding friction, and therefore there is no need for lubrication.

Claims

1. An elastic shaft comprising a drive and driven shafts with flanges and at least one package of diaphragms connected in pairs in series with each other and with the flanges of the drive and driven shafts by means of connecting nodes in the form of contact threaded elements with a head and spacer sleeves, characterized in that the connecting the unit is equipped with spring washers located on both sides of the diaphragms.

2. The device according to claim 1, characterized in that the thickness of the spring washer is less than the thickness of the diaphragm by at least 30%, the outer diameter of the spring washers exceeds the diameter of the head of the threaded connection, and the inner diameter coincides with the diameter of the diaphragms.

3. The device according to claim 1, characterized in that between the two packages of diaphragms placed an intermediate shaft with flanges for mounting with the extreme diaphragms of the package.