RU2463494C1

RU2463494C1 - Gear coupling

Info

Publication number: RU2463494C1
Application number: RU2011119542/11A
Authority: RU
Inventors: Галина Сергеевна Бдулева (RU); Галина Сергеевна Бдулева; Яхия Зиннатович Гузельбаев (RU); Яхия Зиннатович Гузельбаев; Валерий Адельзянович Залялов (RU); Валерий Адельзянович Залялов; Александр Петрович Харитонов (RU); Александр Петрович Харитонов
Priority date: 2011-05-16
Filing date: 2011-05-16
Publication date: 2012-10-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: gear coupling comprises sleeves with outer ring gears fitted on drive and driven shafts, and idle shaft with cages fitted on its ends coaxially with sleeves. Mating ring gear is arranged on inner side of every said cage to engage with ring gear of appropriate sleeve. Side surfaces of teeth of sleeves and cages represent segments of cylindrical surfaces with balls arranged there between to roll therein, there sizes mating those of clearances between opposite side surfaces of sleeve and cage teeth. Limit rings are arranged on both sides of ring gears with clearance and jointed with cages and sleeves to cover gearing zone on end faces.

EFFECT: reduced losses caused by friction, higher power output and device efficiency.

4 dwg

Description

Изобретение относится к общему машиностроению и может быть использовано при проектировании трансмиссий для передачи крутящего момента в машинах разного назначения.The invention relates to general mechanical engineering and can be used in the design of transmissions for transmitting torque in machines for various purposes.

В технике известны и широко применяются жесткие компенсирующие муфты, допускающие, в небольших пределах, продольные, поперечные и угловые смещения одного вала относительно другого на небольшую величину за счет относительного перемещения жестких металлических деталей муфты. К таким муфтам относится зубчатая муфта, содержащая втулки с наружными зубчатыми венцами, установленные на ведущем и ведомом валах, и обойму, перекрывающую втулки, на оконечностях которой с внутренней стороны образованы ответные зубчатые венцы, входящие в зацепление с зубчатыми венцами втулок. Обычно зубья выполняют эвольвентного профиля. Поверхности наружных зубьев втулок на окружности выступов обтачивают по сфере, форма боковых поверхностей прямолинейная или бочкообразная (см., например, книгу В.Б.Шнеппа «Конструкция и расчет центробежных компрессорных машин»; Издательство «Машиностроение», г.Москва, 1995 г. ББК 31.76 Шн76 УДК621.515, раздел 5, подраздел 5.1, «Соединительные муфты» стр.205-208).Hard compensating couplings are known and widely used in the art, allowing, to a small extent, longitudinal, transverse and angular displacements of one shaft relative to another by a small amount due to the relative movement of the rigid metal parts of the coupling. Such couplings include a gear coupling containing bushings with external gear crowns mounted on the drive and driven shafts, and a clip overlapping the bushes, at the ends of which reciprocal gear crowns are engaged, which mesh with the gear crowns of the bushings. Typically, the teeth perform an involute profile. The surfaces of the outer teeth of the bushings on the circumference of the protrusions are machined around a sphere, the shape of the side surfaces is rectilinear or barrel-shaped (see, for example, the book by VB Shnepp “Design and Calculation of Centrifugal Compressor Machines”; Mashinostroenie Publishing House, Moscow, 1995 BBC 31.76 Shn76 UDC621.515, section 5, subsection 5.1, “Couplings” p.205-208).

Недостатком известной муфты является то, что при несоосности валов в процессе работы зубья испытывают переменные контактные и изгибные напряжения, а также скольжение, возникающее между рабочими, контактирующими поверхностями зубьев муфты, что приводит к износу, нагреву и потере мощности. В данном случае присутствует необходимость интенсивной подачи смазки к трущимся поверхностям.A disadvantage of the known coupling is that when the shafts are misaligned during operation, the teeth experience alternating contact and bending stresses, as well as sliding that occurs between the working, contacting surfaces of the teeth of the coupling, which leads to wear, heating and loss of power. In this case, there is a need for an intensive supply of lubricant to rubbing surfaces.

Техническим результатом изобретения является уменьшение потерь на трение, исключение необходимости интенсивной подачи смазки к трущимся поверхностям, увеличение мощности, повышение КПД устройства.The technical result of the invention is to reduce friction losses, eliminating the need for intensive supply of lubricant to rubbing surfaces, increasing power, increasing the efficiency of the device.

Технический результат изобретения достигается благодаря тому, что зубчатая муфта для передачи вращения содержит втулки с наружными зубчатыми венцами, установленные на ведущем и ведомом валах, и промежуточный вал, на концах которого закреплены обоймы, коаксиально втулкам, с внутренней стороны каждой обоймы образован ответный зубчатый венец, входящий в зацепление с зубчатым венцом соответствующей втулки, при этом боковые поверхности зубьев втулок и обойм выполнены в виде сегментов цилиндрической поверхности, между которыми установлены с возможностью качения шарики с размерами, соответствующими размерам зазоров между противолежащими боковыми поверхностями зубьев втулок и обойм, а по обеим сторонам зубчатых венцов установлены с зазором по отношению к венцам ограничительные кольца, скрепленные с обоймами и втулками, перекрывающие с торцов зону зубчатого зацепления.The technical result of the invention is achieved due to the fact that the gear coupling for transmitting rotation contains bushings with external gear crowns mounted on the drive and driven shafts, and an intermediate shaft, at the ends of which the clips are fixed, coaxially to the bushings, a counter gear ring is formed on the inside of each clip, which engages with the gear rim of the corresponding sleeve, while the side surfaces of the teeth of the bushings and clips are made in the form of segments of a cylindrical surface, between which are installed with the possibility of rolling balls with dimensions corresponding to the dimensions of the gaps between the opposite lateral surfaces of the teeth of the bushings and cages, and on both sides of the gear rims, restrictive rings are mounted with a gap in relation to the rims, fastened to the rims and bushings, overlapping the gearing zone from the ends.

Сущность устройства поясняется чертежами, где на фиг.1 показано предлагаемое устройство в продольном разрезе; на фиг.2 показано место зубчатого зацепления втулки и обоймы, разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 показано место соединения зубьев втулки с зубьями обоймы посредством шариков, разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 показано место соединения зубьев втулки с зубьями обоймы при взаимном смещении частей муфты в процессе работы в условиях перекоса валов, также разрез Б-Б на фиг.2.The essence of the device is illustrated by drawings, where figure 1 shows the proposed device in longitudinal section; figure 2 shows the place of gearing of the sleeve and cage, section aa in figure 1; figure 3 shows the junction of the teeth of the sleeve with the teeth of the casing by means of balls, section BB in figure 2; figure 4 shows the junction of the teeth of the sleeve with the teeth of the cage with the mutual displacement of the parts of the coupling during operation in the conditions of skew shaft, also a section BB in figure 2.

Зубчатая муфта содержит установленные на ведущем и ведомом валах 1 и 2 втулки 3, на наружной поверхности которых имеются зубчатые венцы 4. Коаксиально втулкам 3, перекрывая их, установлены соединенные промежуточным валом 14 обоймы 5, на оконечностях которых с внутренней стороны образованы ответные зубчатые венцы 6, входящие в зацепление с зубчатыми венцами 4 втулок 3 (фиг.1). Опорные боковые поверхности 7 и 8 соответственно зубьев 9 втулок 3 и зубьев 10 обойм 5 выполнены в виде сегментов цилиндрической поверхности радиусом D/2, при этом между опорными поверхностями 7 и 8 установлены с возможностью качения шарики 11, выполненные из твердого и упругого материала, например стали (фиг.2). Каждый шарик 11 имеет диаметр D, который соответствует зазору S между противолежащими опорными поверхностями 7 и 8 зубьев 9 и 10 соответственно (фиг.3).The gear coupling contains bushings 3 mounted on the driving and driven shafts 1 and 2, on the outer surface of which there are gear rims 4. Coaxially to the bushings 3, blocking them, are installed the yokes 5 connected by the intermediate shaft 14, on the ends of which mating gears 6 are formed on the inside. entering into engagement with the gear rims 4 of the bushings 3 (figure 1). The supporting side surfaces 7 and 8, respectively, of the teeth 9 of the bushings 3 and the teeth 10 of the yokes 5 are made in the form of segments of a cylindrical surface of radius D / 2, while balls 11 made of hard and elastic material are mounted between the supporting surfaces 7 and 8 with the possibility of rolling, for example steel (figure 2). Each ball 11 has a diameter D, which corresponds to the gap S between the opposing supporting surfaces 7 and 8 of the teeth 9 and 10, respectively (figure 3).

По обеим сторонам зубчатых венцов 4 и 6 установлены с зазором S₁ по отношению к венцам 4, 6 ограничительные кольца 12 и 13, при этом каждое ограничительное кольцо 12 закреплено на торце соответствующей обоймы 5, а каждое ограничительное кольцо 13 закреплено на соответствующей втулке 3 (фиг.1).On both sides of the gear crowns 4 and 6, restrictive rings 12 and 13 are installed with a gap S ₁ relative to the crowns 4, 6, with each restrictive ring 12 fixed to the end of the corresponding holder 5, and each restrictive ring 13 fixed to the corresponding sleeve 3 ( figure 1).

Преимущества предложенного устройства заключаются в следующем:The advantages of the proposed device are as follows:

- при взаимодействии рабочих частей зубчатой муфты в процессе работы в зубчатом соединении полностью исключено трение скольжения за счет введения шариков 11. Перемещение частей зубчатой муфты осуществляется через катящиеся шарики 11, что на порядок уменьшает силы трения, а следовательно, и потери энергии на их преодоление;- during the interaction of the working parts of the gear coupling during operation in the gear connection, sliding friction due to the introduction of balls 11 is completely excluded. Moving the parts of the gear coupling is carried out through rolling balls 11, which reduces the friction forces by an order of magnitude and, consequently, the energy loss to overcome them;

- существенно уменьшается износ деталей зубчатого зацепления, отпадает необходимость подачи интенсивной смазки к трущимся поверхностям, уменьшается нагрев частей муфты;- significantly reduces wear of gearing parts, there is no need to supply intensive lubrication to rubbing surfaces, the heating of coupling parts is reduced;

- появляется возможность упрощения технологии обработки профилей зубчатых венцов, их эвольвентных профилей с приданием «бочкообразности», вместо этих сложных поверхностей вводится обработка простейших форм - цилиндрических образующих зубьев 9 и 10.- it becomes possible to simplify the processing technology of gear rim profiles, their involute profiles with giving a “barrel-shaped”, instead of these complex surfaces is introduced the processing of the simplest forms - cylindrical forming teeth 9 and 10.

Ограничительные кольца 12 и 13, установленные с зазором S₁ и закрепленные соответственно с обоймой 5 и с втулками 3, не препятствуют вращению частей муфты в процессе работы и предотвращают выпадение шариков 11 из зоны зацепления зубьев 9 и 10.The restrictive rings 12 and 13, installed with a gap S ₁ and secured respectively with the yoke 5 and with the bushings 3, do not interfere with the rotation of the coupling parts during operation and prevent the balls 11 from falling out of the meshing zone of the teeth 9 and 10.

Предложенное устройство обладает повышенным КПД, поскольку трение скольжения в частях муфты исключено, а присутствует трение качения. Существенно уменьшается износ деталей муфты и отпадает необходимость подачи интенсивной смазки к трущимся поверхностям деталей муфты.The proposed device has increased efficiency, since sliding friction in the parts of the coupling is excluded, and rolling friction is present. The wear of the coupling parts is significantly reduced and there is no need to supply intensive lubrication to the rubbing surfaces of the coupling parts.

Claims

A gear coupling for transmitting rotation, comprising bushings with external gear crowns mounted on the drive and driven shafts, and an intermediate shaft, at the ends of which the clips are fixed, coaxially to the bushings, a counter gear is formed on the inside of each clip, which engages with the corresponding gear ring bushings, characterized in that the lateral surfaces of the teeth of the bushings and clips are made in the form of segments of a cylindrical surface, between which balls with dimensions are installed with the possibility of rolling, respectively Enikeev size of gaps between the opposed side surfaces of the teeth of the sleeves and yokes, and on both sides of toothings installed with a gap relative to the crown restrictive rings fastened to collars and sleeves overlapping ends with toothing zone.