RU2453743C1

RU2453743C1 - Coupling

Info

Publication number: RU2453743C1
Application number: RU2011104416/11A
Authority: RU
Inventors: Яхия Зиннатович Гузельбаев (RU); Яхия Зиннатович Гузельбаев; Валерий Адельзянович Залялов (RU); Валерий Адельзянович Залялов
Priority date: 2011-02-08
Filing date: 2011-02-08
Publication date: 2012-06-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: articulated coupling consists of two flanges of half-couplings arranged with clearance between their end surfaces. Said flanges are articulated by, at least, two pairs of linkages arranged regularly along the circle and, pairwise, opposite each other. Said half-couplings are aligned by ball hinge with its center located at intersection of half-coupling axes. Ball hinge is made up of spherical recess made on one half-coupling and spherical tip arranged on other half-coupling and spring loaded toward spherical recess. Every linkage represents a parallelogram mechanism with identical distance between hinge axis. Said parallelogram mechanism is articulated with half-couplings by two cylindrical hinges and two intermediate ball hinges. Note here that centers of all said hinges are located in one plane.

EFFECT: reduced disbalance and vibration, smaller sizes, compensated distance variation between aligned half-couplings.

4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к общему машиностроению и может быть использовано при проектировании соединительных муфт для передачи вращательного движения с одного вала на другой.The invention relates to general engineering and can be used in the design of couplings for transmitting rotational motion from one shaft to another.

Известна малогабаритная шарнирная муфта, устройство которой представляет собой полумуфты, насаживаемые на концы валов и оканчивающиеся вилками. Полумуфты соединяются между собой промежуточным звеном (крестовиной). Эта муфта обеспечивает передачу крутящего момента с одной полумуфты на другую в условиях перекоса соединяемых валов (см. Справочник по муфтам, авторов B.C.Полякова, И.Д.Барбаш, О.А.Ряховского, второе издание, г.Ленинград, "Машиностроение", Ленинградское отделение, 1979 г. ББК34.445я2; П54; УДК 621.825 (031), с.41, раздел "Малогабаритные шарнирные муфты", тип Б - сдвоенная муфта, рис.11.31, с.42).A small-sized articulated clutch is known, the device of which is a half coupling, mounted on the ends of the shafts and ending with forks. The coupling halves are interconnected by an intermediate link (cross). This coupling provides the transmission of torque from one coupling half to another in conditions of skewing of the connected shafts (see. Coupling manual, authors BCPolyakova, I.D. Barbash, O.A. Ryakhovsky, second edition, Leningrad, "Engineering", Leningrad branch, 1979 BBK34.445ya2; P54; UDC 621.825 (031), p.41, section “Small-sized articulated couplings”, type B - double coupling, fig. 11.31, p. 42).

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является муфта, в которой фланцы ведущего и ведомого валов соединены тремя парами звеньев, расположенных равномерно по окружности. Каждое звено с соответствующем фланцем соединено посредством двух шарниров, а между собой звенья в каждой паре соединены шаровыми шарнирами (см. патент РФ №2149290, F16D 3/16).The closest analogue to the claimed object is a coupling in which the flanges of the drive and driven shafts are connected by three pairs of links located evenly around the circumference. Each link with the corresponding flange is connected by two hinges, and the links in each pair are connected by ball joints (see RF patent No. 2149290, F16D 3/16).

Недостатки известных устройств заключаются в следующем.The disadvantages of the known devices are as follows.

1. Отсутствует центровка одной полумуфты относительно другой, что может привести к дисбалансу и повышенной вибрации, особенно при высокой частоте вращения валов.1. There is no alignment of one coupling half relative to the other, which can lead to imbalance and increased vibration, especially at high shaft speeds.

2. В случае перекоса валов звенья в каждой паре известного устройства принимают различное положение по окружности (угол их наклона между собой имеют различное значение), при этом расстояние от центра массы каждой пары звена до точки пресечения осей валов неодинаково, следовательно, появляется дисбаланс, заложенный в самом устройстве.2. In the case of skew shaft distortion, the links in each pair of the known device take a different circumferential position (the angle of inclination between them have different values), while the distance from the center of mass of each link pair to the point of suppression of the shaft axes is not the same, therefore, an imbalance inherent in the device itself.

В предлагаемом устройстве этот недостаток исключен тем, что в каждом узле соединения фланцев предусмотрены не два звена, а четыре, соединенных шарнирно и образующих, при виде в профиль, ромб или квадрат. В случае перекоса два звена складываются или распрямляются во внешнюю сторону оси муфты, поэтому центр массы звеньев в каждом узле соединения фланцев остается неизменным и дисбаланса не происходит.In the proposed device, this drawback is eliminated by the fact that in each node of the connection of the flanges there are not two links, but four, connected articulated and forming, when viewed in profile, a rhombus or square. In the event of a skew, the two links are folded or straightened to the outside of the coupling axis, so the center of mass of the links at each flange joint remains unchanged and no imbalance occurs.

3. Компенсация изменения осевого расстояния между полумуфтами из-за температурных деформаций предусмотрена за счет возможности взаимного поворота звеньев в каждой паре.3. Compensation for changes in the axial distance between the coupling halves due to temperature deformations is provided due to the possibility of mutual rotation of the links in each pair.

Задача, решаемая изобретением, заключается в обеспечении центрирования относительно друг друга присоединяемых полумуфт, а также в равномерном распределении силового воздействия от крутящего момента по периметру полумуфт.The problem solved by the invention is to provide centering relative to each other of the connected coupling halves, as well as to evenly distribute the force effect from the torque around the circumference of the coupling halves.

Техническим результатом является уменьшение дисбаланса и вибрации при работе, уменьшение габаритных размеров муфты, а также компенсация изменения расстояния вдоль оси между полумуфтами при сохранении центровки.The technical result is to reduce the imbalance and vibration during operation, reduce the overall dimensions of the coupling, as well as compensate for changes in the distance along the axis between the coupling halves while maintaining alignment.

Технический результат изобретения достигается за счет того, что известная шарнирная муфта, в которой фланцы полумуфт, расположенных с зазором между их торцевыми поверхностями, соединены, по меньшей мере, двумя парами шарнирных узлов, равномерно расположенных по окружности и попарно напротив друг друга, согласно изменению, полумуфты центрированы относительно друг друга посредством шарового шарнира, центр которого лежит в точке пересечения осей полумуфт, при этом шаровой шарнир образован сферическим наконечником, смонтированным на одной полумуфте, и поджат пружиной к сферическому углублению на другой полумуфте. Каждый из шарнирных узлов представляет собой параллелограммный механизм с одинаковыми расстояниями между осями шарниров, соединенный с полумуфтами двумя своими цилиндрическими шарнирами, а два промежуточных шарнира параллелограммного механизма являются шаровыми, причем центры всех шаровых шарниров лежат в одной плоскости. При этом сферический наконечник центрирующего шарового шарнира закреплен в сферическом углублении посредством накидной гайки, установленной на резьбе, выполненной на выступе полумуфты, в котором выполнено сферическое углубление. А каждый цилиндрический шарнир параллелограммных механизмов выполнен в виде оси, установленной в проушинах, выполненной на фланце соответствующей полумуфты и ориентированной перпендикулярно относительно оси полумуфты. При этом каждый шаровой шарнир параллелограммного механизма содержит сферическую головку и резьбовой стержень, соединенный по резьбе с одним соответствующим звеном, а сферическая головка, установлена и закреплена с возможностью поворота в сферическом гнезде на оконечности другого соответствующего звена.The technical result of the invention is achieved due to the fact that the known articulated coupling, in which the flanges of the coupling halves located with a gap between their end surfaces, are connected by at least two pairs of articulated nodes uniformly spaced around the circumference and pairwise opposite each other, according to the change, coupling halves are centered relative to each other by means of a ball joint, the center of which lies at the intersection of the axes of the coupling halves, while the ball joint is formed by a spherical tip mounted on one coupling half, and spring tightened to a spherical recess on the other coupling half. Each of the hinge assemblies is a parallelogram mechanism with the same distances between the hinge axes, connected to the coupling halves by two cylindrical hinges, and the two intermediate hinges of the parallelogram mechanism are spherical, with the centers of all the ball joints lying in the same plane. In this case, the spherical tip of the centering ball joint is fixed in the spherical recess by means of a union nut mounted on a thread made on the protrusion of the coupling half in which the spherical recess is made. And each cylindrical hinge of parallelogram mechanisms is made in the form of an axis installed in the eyes, made on the flange of the corresponding coupling half and oriented perpendicular to the axis of the coupling half. Moreover, each ball joint of the parallelogram mechanism contains a spherical head and a threaded rod connected by thread to one corresponding link, and the spherical head is mounted and secured with the possibility of rotation in the spherical socket at the tip of the other corresponding link.

Сущность изобретения поясняется чертежами, гдеThe invention is illustrated by drawings, where

- на фиг.1 изображен продольный разрез предлагаемой шарнирной муфты;- figure 1 shows a longitudinal section of the proposed articulated coupling;

- на фиг.2 изображен поперечный разрез полумуфты 2 предлагаемой шарнирной муфты с видом на соединение полумуфт (разрез Б-Б на фиг.1);- figure 2 shows a transverse section of the coupling half 2 of the proposed articulated coupling with a view of the connection of the coupling (section BB in figure 1);

- на фиг.3 изображена предлагаемая шарнирная муфта с угловым перекосом а полумуфт 1 и 2;- figure 3 shows the proposed articulated coupling with an angular skew and the coupling 1 and 2;

- на фиг.4 схематично изображена комбинация полумуфт 1 и 2 с промежуточным валом 29 для компенсации поперечного смещения h соединяемых валов.- figure 4 schematically shows a combination of coupling halves 1 and 2 with an intermediate shaft 29 to compensate for the lateral displacement h of the connected shafts.

Предлагаемая шарнирная муфта (фиг.1) состоит из двух полумуфт 1 и 2, имеющих фланцы 3, расположенные с зазором L и выполненных в виде втулки или вала. Полумуфты 1 и 2 центрированы относительно друг друга посредством шарового шарнира, центр которого лежит в точке пересечения осей 4, 5, 6 полумуфт 1, 2, при этом шаровой шарнир образован сферическим углублением (выточкой) 7, выполненной на полумуфте 1, и установленным в нем сферическим наконечником 8 с направляющей 9, установленной подвижно на другой полумуфте 2. Сферический наконечник 8 поджат пружиной 10 к сферическому углублению 7 и закреплен в нем посредством накидной гайки 11, установленной на резьбе, выполненной на выступе полумуфты 1.The proposed articulated coupling (Fig. 1) consists of two coupling halves 1 and 2 having flanges 3 located with a clearance L and made in the form of a sleeve or shaft. The coupling halves 1 and 2 are centered relative to each other by means of a ball joint, the center of which lies at the intersection of the axes 4, 5, 6 of the coupling halves 1, 2, while the ball joint is formed by a spherical recess (groove) 7, made on the coupling half, and installed therein a spherical tip 8 with a guide 9 mounted movably on the other half-coupling 2. The spherical tip 8 is spring-loaded 10 to the spherical recess 7 and secured therein with a union nut 11 mounted on a thread made on the protrusion of the half-coupling 1.

Фланцы 3 соединены, по меньшей мере, двумя парами шарнирных узлов, расположенных попарно напротив друг друга равномерно по окружности. Каждый из шарнирных узлов представляет собой параллелограммный механизм. Каждый цилиндрический шарнир параллелограммных механизмов выполнен в виде оси 12 (фиг.2), установленной в проушинах 13 соответствующей вилки 14 (фиг.1), выполненной на фланце 3 соответствующей полумуфты 1, 2. При этом оси 15 отверстий проушин 13 ориентированы в тангенциальном направлении, перпендикулярно осям 4 и 5 соответствующих полумуфт 1 и 2. Каждая пара противолежащих вилок 14 соединена осями 12 с двумя промежуточными звеньями 16 и 17, каждое из которых состоит из двух частей 18 и 19 одинаковой длины l, соединенных между собой шаровым шарниром 20 (фиг.2) под углом α₁, меньше 180° таким образом, что их четыре части 18, 19 образуют ромб или квадрат при виде в профиль (фиг.1). Каждый шаровой шарнир 20 параллелограммного механизма содержит соединенный с одним соответствующим звеном 18 резьбовой стержень 21 со сферической головкой 22, установленной в сферическом гнезде с отверстием на оконечности другого соответствующего звена 19 и поджатой к нему, с возможностью углового разворота, резьбовой заглушкой 23, а резьбовой стержень 21 шарнира 20 пропущен в отверстие гнезда и ввинчен в резьбовое отверстие 24 оконечности другой части 18 промежуточного звена и застопорен со свободной стороны контргайкой 25, причем все центры сферических головок 22 шарниров 20 расположены в одной плоскости 6 (фиг.1), проходящей через центр сферического наконечника 8 шарового шарнира.Flanges 3 are connected by at least two pairs of hinge assemblies arranged in pairs opposite each other uniformly around the circumference. Each of the hinge nodes is a parallelogram mechanism. Each cylindrical hinge of the parallelogram mechanisms is made in the form of an axis 12 (FIG. 2) installed in the eyes 13 of the corresponding fork 14 (FIG. 1), made on the flange 3 of the corresponding coupling half 1, 2. In this case, the axes 15 of the holes of the eyes 13 are oriented in the tangential direction perpendicular to axes 4 and 5 of the corresponding coupling halves 1 and 2. Each pair of opposing forks 14 is connected by axles 12 to two intermediate links 16 and 17, each of which consists of two parts 18 and 19 of the same length l, interconnected by a ball joint 20 (Fig. .2) p d angle α ₁ less than 180 ° so that their four parts 18, 19 form a rhombus or a square when viewed in profile (Figure 1). Each ball joint 20 of the parallelogram mechanism comprises a threaded rod 21 connected to one corresponding link 18 with a spherical head 22 mounted in a spherical socket with an aperture at the tip of the other corresponding link 19 and pushed to it, with the possibility of an angular turn, with a threaded plug 23, and a threaded rod 21 of the hinge 20 is passed into the hole of the socket and screwed into the threaded hole 24 of the tip of the other part 18 of the intermediate link and locked from the free side by the lock nut 25, and all the centers of the The spherical heads 22 of the joints 20 are located in one plane 6 (FIG. 1) passing through the center of the spherical tip 8 of the ball joint.

Подготовка устройства к работе.Preparing the device for work.

1. На оконечности ведущего и ведомого вала насаживают полумуфты 1 и 2, обеспечивают между торцами полумуфт зазор L (фиг.1), при этом предварительно в центральное отверстие полумуфты 2 устанавливают пружину 10 и сферический наконечник 8 с направляющей 9. Сферический наконечник 8 шарнира вводят в полусферическое гнездо 7 и закрепляют гайкой 11 с обеспечением подвижности, после чего производят контровку гайки.1. Half-couplings 1 and 2 are inserted at the end of the drive and output shaft, a clearance L is provided between the ends of the half-couplings (Fig. 1), and a spring 10 and a spherical tip 8 with a guide 9 are installed in the central hole of the half-coupling 2. The spherical tip 8 of the hinge is inserted into a hemispherical socket 7 and secured with a nut 11 to ensure mobility, after which the nuts are checked.

2. Полумуфты 1 и 2 устанавливают так, чтобы проушины 13 вилок 14 попарно расположились против друг друга. После этого производят сборку частей звеньев 18, 19, соединяя их с полумуфтами 1 и 2 осями (фиг.2) 12.2. The coupling halves 1 and 2 are installed so that the eyes 13 of the forks 14 are arranged in pairs opposite each other. After this, the parts of the links 18, 19 are assembled, connecting them with the coupling halves 1 and 2 of the axes (Fig. 2) 12.

3. Сборку частей звеньев 18, 19 между собой производят установкой шарниров вначале тех, которые обращены соединительными оконечностями в сторону осей полумуфт, образуя нижний пояс. Оконечности звеньев 18, 19 совмещают, устанавливают сферическую головку 22 в полусферическое гнездо оконечности звена 19 (фиг.2), пропуская резьбовой стержень 21 в отверстие гнезда, и ввинчивают его в резьбовое отверстие 24 звена 18, используя гнездо 26 для инструмента, до тех пор пока сферическая головка 22 не придет в контакт со сферическим гнездом, после чего в резьбовое отверстие звена 19 ввинчивают резьбовую заглушку 23, с обеспечением углового разворота шарнира, используя для инструмента квадратный выступ 27. Свободный конец резьбового стержня 21 контрят гайкой 25, удерживая стержень отверткой, вводимой в прорезь 28.3. Assembling the parts of the links 18, 19 between themselves is done by installing hinges at the beginning of those that are facing with the connecting ends towards the axes of the coupling halves, forming the lower belt. The ends of the links 18, 19 are combined, the spherical head 22 is installed in the hemispherical socket of the tip of the link 19 (Fig. 2), passing the threaded rod 21 into the hole of the socket, and screwed into the threaded hole 24 of the link 18, using the socket 26 for the tool, until until the spherical head 22 comes into contact with the spherical socket, after which the threaded plug 23 is screwed into the threaded hole of the link 19, ensuring the angular rotation of the hinge using a square protrusion 27 for the tool. The free end of the threaded rod 21 counter nut 25, holding the rod with a screwdriver inserted into the slot 28.

После сборки частей звеньев 18, 19 нижнего пояса производят сборку остальных звеньев 18, 19, которые образуют верхний пояс. Сборку производят в порядке, приведенном в п.3.After the assembly of parts of the links 18, 19 of the lower belt, the remaining links 18, 19 are assembled, which form the upper belt. Assembly is carried out in the manner described in paragraph 3.

Сборка муфты завершена и готова к работе. Предлагаемая шарнирная муфта способна передавать вращение с одного вала на другой при перекосе валов под углом α до 15°. В случае, когда необходимо компенсировать, кроме перекоса валов, поперечное смещение h, используют промежуточный вал 29 (фиг.4), соединяемый с полумуфтами 1 и 2.The coupling assembly is completed and ready to go. The proposed articulated coupling is capable of transmitting rotation from one shaft to another when the shaft is skewed at an angle α of up to 15 °. In the case when it is necessary to compensate, in addition to the skew of the shafts, the lateral displacement h, use the intermediate shaft 29 (figure 4), connected to the coupling halves 1 and 2.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В случае, когда полумуфты 1 и 2 установлены с перекосом относительно друг друга под углом α (фиг.3) части звеньев 18 и 19 верхнего и нижнего пояса, при повороте полумуфт на 180°, поворачиваются вокруг осей 12 (фиг.2), меняя угол наклона между собой с α₂ на α₃, при этом одновременно происходит изменение углового расположения звеньев 18, 19 в другой плоскости, от 0 до угла α.In the case when the coupling halves 1 and 2 are mounted skewed relative to each other at an angle α (Fig. 3), parts of the links 18 and 19 of the upper and lower chords, when the coupling halves are rotated 180 °, rotate around the axes 12 (Fig. 2), changing the angle of inclination between themselves from α ₂ to α ₃ , while simultaneously changing the angular location of the links 18, 19 in another plane, from 0 to the angle α.

Это сложное взаимное угловое смещение оконечностей звеньев 18, 19 компенсируется шаровым шарниром 20 (фиг.2, 3).This complex mutual angular displacement of the extremities of the links 18, 19 is compensated by a ball joint 20 (Fig.2, 3).

В случае изменения расстояния между полумуфтами 1 и 2 из-за температурных деформаций, возникающих при эксплуатации, например в компрессорных установках, предлагаемое устройство компенсирует его за счет подвижки в осевом направлении сферического наконечника 8, направляющая 9 которого телескопически соединена с полумуфтой 2, а части звеньев 18 и 19 отслеживают это перемещение изменением угла α₁ (фиг.1).In the event of a change in the distance between the coupling halves 1 and 2 due to thermal deformations that occur during operation, for example in compressor installations, the proposed device compensates for it by axial movement of the spherical tip 8, the guide 9 of which is telescopically connected to the coupling half 2, and parts of the links 18 and 19 track this movement by changing the angle α ₁ (FIG. 1).

Положительный эффект предлагаемого устройства заключается в следующем.The positive effect of the proposed device is as follows.

1. Предусмотрена центровка присоединяемых полумуфт, что позволяет свести к минимуму дисбаланс и появление вибрации при работе, в особенности при высоких скоростях вращения.1. The alignment of the coupling halves is provided, which minimizes the imbalance and the appearance of vibration during operation, especially at high rotation speeds.

2. Передача крутящего момента с одного вала на другой производится не одной вилкой, как в известном устройстве, а многими, равномерно расположенными по периметрам фланцев соответствующих полумуфт, что является предпочтительней, так как передаваемое силовое воздействие распределяется равномерно по периметру полумуфт, позволяя сократить габаритные размеры муфты.2. The transmission of torque from one shaft to another is carried out not by one fork, as in the known device, but by many, evenly spaced around the perimeters of the flanges of the corresponding coupling halves, which is preferable, since the transmitted force is distributed evenly around the perimeter of the coupling halves, allowing to reduce overall dimensions couplings.

3. Предусмотрена компенсация изменения расстояния вдоль оси между полумуфтами, возникающее из-за температурных деформаций при эксплуатации, например компрессорных установок при сохранении центровки.3. Compensation is provided for changes in the distance along the axis between the coupling halves, arising due to temperature deformations during operation, for example, compressor units while maintaining alignment.

Предлагаемое устройство сложнее известного, однако достигаемый положительный эффект заслуживает, по нашему мнению, рассмотрения целесообразности его применения при упомянутых условиях эксплуатации. Отмечается небольшое число наименований деталей, соединяющих полумуфты, а их количество определяется величиной передаваемого крутящего момента.The proposed device is more complex than the known one, however, the achieved positive effect deserves, in our opinion, consideration of the appropriateness of its use under the mentioned operating conditions. There is a small number of items that connect the coupling halves, and their number is determined by the amount of transmitted torque.

Claims

1. A swivel coupling, in which the flanges of the coupling halves located with a gap between their end surfaces are connected by at least two pairs of hinge assemblies located uniformly around the circumference and pairwise opposite each other, characterized in that the coupling halves are centered relative to each other by means of a ball the hinge, the center of which lies at the intersection of the axes of the coupling halves, while the ball joint is formed by a spherical recess made on one coupling half and installed in it with a spherical tip mounted on the other coupling half, and spring-tightened to the spherical recess, each of the hinge assemblies is a parallelogram mechanism with the same distances between the hinge axes, connected to the coupling halves by two cylindrical hinges, and two intermediate hinges of the parallelogram mechanism are spherical, with the centers of all the ball joints lying in one plane.

2. The coupling according to claim 1, characterized in that the spherical tip of the centering ball joint is fixed in the spherical recess by means of a union nut mounted on a thread made on the protrusion of the coupling half in which the spherical recess is made.

3. The coupling according to claim 1, characterized in that each cylindrical hinge of the parallelogram mechanisms is made in the form of an axis installed in the eyes, made on the flange of the corresponding coupling half and oriented perpendicular to the axis of the coupling half.

4. The coupling according to claim 1, characterized in that each ball joint of the parallelogram mechanism comprises a spherical head and a threaded rod connected by thread to one corresponding link, and the spherical head is mounted and secured to rotate in a spherical socket at the tip of another corresponding link.