RU2152544C1

RU2152544C1 - Device for imparting shaft-to-shaft rotation

Info

Publication number: RU2152544C1
Application number: RU98122301A
Authority: RU
Inventors: А.Г. Захаров; В.Г. Будусов; Ю.П. Мягких; Г.Ф. Кислицын
Original assignee: Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра"
Priority date: 1998-12-07
Filing date: 1998-12-07
Publication date: 2000-07-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering, particularly, coupling of rotating shafts. SUBSTANCE: device has intermediate shaft with membrane couplings at ends and longitudinal oscillation damper in the form of roller rigidly connected to external hub of one of couplings. Novelty of device is in that roller is coupled to intermediate shaft by means of two springs installed on roller in compressed state. Flange rigidly connected to intermediate shaft and provided with hole for passage of roller is clamped between springs. EFFECT: considerable unloading of coupling membranes. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к соединению газотурбинного двигателя и нагнетателя в газоперекачивающих агрегатах (ГПА), с использованием гибких мембран (дисков) для компенсации перекосов и смещений соединяемых валов. The invention relates to the field of engineering, in particular to the connection of a gas turbine engine and a supercharger in gas pumping units (GPU), using flexible membranes (disks) to compensate for distortions and displacements of the connected shafts.

Известно устройство для передачи вращения между валами (см. Экспресс-информацию "Детали машин" М. 1994 N 2 стр. 2 - 9), содержащее промежуточную гильзу (вал), на концах которой расположены мембранные (одинарные или двойные) муфты, представляющие собой две соосные ступицы, связанные тонкой шайбой. A device is known for transmitting rotation between shafts (see Express information "Machine parts" M. 1994 N 2 p. 2 - 9), containing an intermediate sleeve (shaft), at the ends of which are membrane (single or double) couplings, which are two coaxial hubs connected by a thin washer.

Недостатком данного устройства является то, что при перекосе или смещении соединяемых валов во вращающихся мембранах возникают знакопеременные напряжения, которые, вследствие неоднородного распределения жесткости и массы по телу мембраны, приводят к возникновению осевых колебаний промежуточного вала, создающих опасность разрушения устройства при резонансном совпадении частот вынужденных и собственных колебаний устройства. The disadvantage of this device is that when the shaft is skewed or displaced in the rotating membranes, alternating stresses arise, which, due to the inhomogeneous distribution of stiffness and mass over the membrane body, lead to the appearance of axial vibrations of the intermediate shaft, creating a risk of destruction of the device when the frequencies of the forced and natural vibrations of the device.

Данный недостаток устранен в устройстве для передачи вращения между валами, выбранном в качестве прототипа (см. Апанасенко А.И., Крившич Н.Г., Федоренко Н.Д. "Монтаж, испытания и эксплуатация газоперекачивающих агрегатов в блочно-контейнерном исполнении" Л. Недра, 1991, стр. 96 рис. 9). This disadvantage is eliminated in the device for transmitting rotation between the shafts, selected as a prototype (see Apanasenko A.I., Krivshich N.G., Fedorenko N.D. "Installation, testing and operation of gas-pumping units in a block-container version" L Nedra, 1991, p. 96 (Fig. 9).

Это достигается тем, что указанное устройство снабжено демпфером осевых колебаний, выполненном в виде валика, жестко скрепленного с наружной ступицей мембранной муфты и соединяющего ее с промежуточным валом. This is achieved by the fact that the specified device is equipped with an axial vibration damper made in the form of a roller rigidly fastened to the outer hub of the membrane coupling and connecting it to the intermediate shaft.

Жесткое соединение валика с наружной ступицей и промежуточным валом в прототипе конструктивно осуществляется через промежуточный фланец и втулку. Жесткий демпфер удерживает гибкую мембрану от продольных перемещений (в том числе и от изменения температуры), предотвращая тем самым возникновение колебаний промежуточного вала в продольном направлении. The rigid connection of the roller with the outer hub and the intermediate shaft in the prototype is structurally carried out through the intermediate flange and the sleeve. A rigid damper keeps the flexible membrane from longitudinal displacements (including temperature changes), thereby preventing the appearance of oscillations of the intermediate shaft in the longitudinal direction.

Недостаток известной конструкции заключается в следующем: в случае установки мембранных муфт на обоих концах промежуточного вала компенсация его температурной деформации при работе производится за счет предварительной осевой растяжки устройства на величину теплового расширения промежуточного вала за счет деформации гибких мембран. При этом промежуточный вал удерживается от смещения в продольном направлении усилием сдеформированных мембран. После выхода ГПА на установившийся режим промежуточный вал удлиняется и гибкие мембраны муфт возвращаются в несдеформированное (нейтральное) положение, освобождая промежуточный вал от демпфирующих осевых усилий. В случае установки на устройство для передачи вращения между валами, содержащее две мембранные муфты, демпфера продольных колебаний, описанного в прототипе, последний исключает возможность одной из муфт демпфироваться в осевом направлении. Всю предварительную растяжку устройства, в этом случае, должна обеспечивать только одна (вторая) муфта, которая оказывается перегруженной. Для снижения уровня напряжений в гибкой мембране требуется увеличение ее диаметра, что затрудняет размещение и монтаж устройства для передачи вращения между валами внутри ГПА. A disadvantage of the known design is as follows: in the case of installing membrane couplings at both ends of the intermediate shaft, the compensation of its thermal deformation during operation is carried out by preliminary axial stretching of the device by the thermal expansion of the intermediate shaft due to the deformation of the flexible membranes. In this case, the intermediate shaft is kept from being displaced in the longitudinal direction by the force of deformed membranes. After the GPU reaches the steady state, the intermediate shaft lengthens and the flexible membranes of the couplings return to the non-deformed (neutral) position, freeing the intermediate shaft from axial damping forces. In the case of installation on a device for transmitting rotation between shafts containing two membrane couplings, a longitudinal vibration damper described in the prototype, the latter eliminates the possibility of one of the couplings to be axially damped. The entire preliminary stretching of the device, in this case, should be provided only by one (second) coupling, which is overloaded. To reduce the stress level in the flexible membrane, an increase in its diameter is required, which complicates the placement and installation of the device for transmitting rotation between the shafts inside the GPU.

Технической задачей данного изобретения является устранение указанного недостатка прототипа. Технический результат достигается тем, что в предлагаемом устройстве валик демпфера продольных колебаний соединен с промежуточным валом с помощью двух пружин, установленных на валик в поджатом состоянии, между которыми зажат фланец, жестко соединенный с промежуточным валом и имеющий отверстие для прохода валика. The technical task of the invention is to remedy this drawback of the prototype. The technical result is achieved by the fact that in the proposed device, the longitudinal vibration damper roller is connected to the intermediate shaft using two springs mounted on the roller in a pressed state, between which a flange is clamped, rigidly connected to the intermediate shaft and having an opening for passage of the roller.

На чертеже показано предлагаемое устройство для передачи вращения между валами. Устройство состоит из промежуточного вала 1 с двойными мембранными муфтами, установленными на его концах. Двойная мембранная муфта состоит из ступиц 2 и 3, гибких мембран 4 и 5, соединительного кольца 6. С наружной ступицей 3 жестко соединен демпфер продольных колебаний, состоящий из валика 7, фланца 8 и пружин 9, поджатых гайкой 10. Фланец 8 соединен с промежуточным валом 1. The drawing shows the proposed device for transmitting rotation between the shafts. The device consists of an intermediate shaft 1 with double membrane couplings mounted on its ends. The double membrane coupling consists of hubs 2 and 3, flexible membranes 4 and 5, a connecting ring 6. A longitudinal vibration damper consisting of a roller 7, a flange 8 and springs 9, pressed by a nut 10 is rigidly connected to the outer hub 3. The flange 8 is connected to the intermediate shaft 1.

При сборке пружины сжимаются гайкой 10 до тех пор, пока мембраны 4 и 5 не установятся в нейтральное положение (параллельно друг другу). При этом перемещение наружной ступицы 3 относительно промежуточного вала 1 ограничено усилием сжатия пружины. Требуемая величина усилия поджатия обеспечивается выбором жесткости пружин и их длины в свободном состоянии. During assembly, the springs are compressed by nut 10 until membranes 4 and 5 are set to neutral (parallel to each other). The movement of the outer hub 3 relative to the intermediate shaft 1 is limited by the compression force of the spring. The required amount of preload force is provided by the choice of spring stiffness and their free length.

Перед установкой устройства стыкуемые валы двигателя и нагнетателя выставляются соосно друг другу на расстояние между стыковочными торцами (на фиг. не показано) больше длины устройства на величину температурной деформации. При пристыковке наружных ступиц устройства к соединяемым валам устройство удлиняется за счет деформации гибких мембран обеих муфт на величину температурной деформации. Before installing the device, the mating shafts of the engine and the supercharger are aligned with each other at a distance between the mating ends (not shown in FIG.) Greater than the length of the device by the amount of thermal deformation. When docking the outer hubs of the device to the connected shafts, the device lengthens due to the deformation of the flexible membranes of both couplings by the amount of temperature deformation.

Мембраны муфты, с которой связано демпфирующее устройство, будут сдеформированы на меньшую величину, чем мембраны свободной муфты, так как часть растягивающего усилия воспринимается сжатой пружиной 9. При этом сжатие пружины 9 изменяется за счет перемещения фланца 8 относительно валика 7. The membranes of the clutch to which the damping device is connected will be deformed by a smaller amount than the membranes of the free clutch, since part of the tensile force is absorbed by the compressed spring 9. In this case, the compression of the spring 9 changes due to the movement of the flange 8 relative to the roller 7.

В процессе работы устройства промежуточный вал удлиняется, и гибкие мембраны обеих муфт занимают нейтральное (параллельно друг другу) положение. Пружины 9 занимают первоначальное положение и сохраняют первоначальное усилие своего сжатия, препятствующее перемещению промежуточного вала относительно наружной ступицы муфты от усилий, возникающих в гибких мембранах при перекосе или несоосности соединяемых валов двигателя и нагнетателя относительно друг друга. During operation of the device, the intermediate shaft lengthens, and the flexible membranes of both couplings occupy a neutral (parallel to each other) position. The springs 9 occupy their original position and retain their initial compression force, which prevents the intermediate shaft from moving relative to the outer hub of the coupling from the forces arising in the flexible membranes during misalignment or misalignment of the connected motor and supercharger shafts relative to each other.

В предлагаемом устройстве для передачи вращения между валами муфты могут быть выполнены как с двойными, так и с одинарными мембранами. Сущность работы демпфера продольных колебаний при этом не изменяется. Двойные мембранные муфты обладают большей способностью компенсировать перекосы и несоосности соединяемых валов при меньших радиальных габаритах. In the proposed device for transmitting rotation between the shafts of the coupling can be made with both double and single membranes. The essence of the longitudinal vibration damper does not change. Double membrane couplings have a greater ability to compensate for distortions and misalignments of the connected shafts with smaller radial dimensions.

Таким образом, предлагаемое устройство для передачи вращения между валами устраняет указанные выше недостатки, а именно дает возможность использовать гибкие свойства мембран обеих муфт, при первоначальной растяжке устройства для его соединения со стыкуемыми валами двигателя и нагнетателя. Совместная деформация мембран обеих муфт позволит получить нагружение в мембранах только на короткий период работы ГПА, а также позволит уменьшить размеры муфт. Thus, the proposed device for transmitting rotation between the shafts eliminates the above disadvantages, namely, it makes it possible to use the flexible properties of the membranes of both couplings during the initial stretching of the device for its connection with the mating shafts of the engine and the supercharger. The joint deformation of the membranes of both couplings will allow to obtain loading in the membranes only for a short period of GPU operation, and will also reduce the size of the couplings.

Claims

A device for transmitting rotation between shafts, comprising an intermediate shaft with membrane couplings at the ends and a longitudinal vibration damper in the form of a roller rigidly fastened to the outer hub of one of the couplings and connecting it to the intermediate shaft, characterized in that the roller in it is connected to the intermediate shaft with using two springs mounted on the roller in a preloaded state, between which a flange is clamped, rigidly connected to the intermediate shaft and having an opening for the passage of the roller.