RU2473827C1

RU2473827C1 - Articulated coupling

Info

Publication number: RU2473827C1
Application number: RU2011141523/11A
Authority: RU
Inventors: Юрий Викторович Алексюнин; Андрей Павлович Еранов; Валерий Адельзянович Залялов; Игорь Васильевич Ферафонтов
Priority date: 2011-10-13
Filing date: 2011-10-13
Publication date: 2013-01-27

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: articulated coupling comprises drive and driven shafts. Driven shaft end is composed of spherical tip while drive shaft end is shaped to spherical seat embracing spherical tip and clearance to accommodate transitional elements. Spherical seat consists of two parts divided by diametral split point in plane perpendicular to drive shaft axis and interconnected by fastener. Said transitional elements are composed of four spherical segments interconnected by said surfaces. Spherical tip stays in contact with inner surfaces of segments to slide thereon while outer surfaces of segments stay in contact with spherical seat inner surface to slide thereon in skewing of shafts. One pair of opposite segments is articulated with spherical tip while another pair of opposite segments is articulated with spherical seat.

EFFECT: transfer of increased torques.

4 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к общему машиностроению и может быть использовано при проектировании соединительных муфт при передаче вращательного движения в условиях перекоса соединяемых валов до 40°.The invention relates to general engineering and can be used in the design of couplings when transmitting rotational motion in the conditions of skew of the connected shafts to 40 °.

Известна соединительная шарнирная муфта, содержащая два вала, конец первого вала выполнен в виде сферического наконечника, а конец второго вала - в виде сферического гнезда, охватывающего сферический наконечник с зазором, в котором установлены переходные элементы в виде шариков, размещенных в канавках наконечника и гнезда (см., например, справочник «Детали машин», том 1, изд. «Машиностроение», Москва, 1968 г., раздел «Муфты»). Данная муфта обеспечивает равенство угловых скоростей валов при изменяющемся угле между их геометрическими осями за счет размещения шариков всегда в биссекторной плоскости. Такие муфты способны передавать вращательное движение соединяемых валов при взаимном перекосе до 40°.A known articulated coupling containing two shafts, the end of the first shaft is made in the form of a spherical tip, and the end of the second shaft is made in the form of a spherical socket, covering a spherical tip with a gap, in which there are transition elements in the form of balls placed in the grooves of the tip and socket ( see, for example, the reference book “Machine Details”, volume 1, publishing house “Engineering, Moscow, 1968, section“ Couplings ”). This coupling ensures the equality of the angular velocities of the shafts with a changing angle between their geometric axes due to the placement of the balls always in the bisector plane. Such couplings are capable of transmitting the rotational movement of the connected shafts with mutual skew up to 40 °.

Однако данное устройство обладает недостатками, заключающимися в следующем:However, this device has the disadvantages of the following:

- концы соединяемых валов сцентрированы неудовлетворительно, т.к. их взаимное положение определяется двумя шариками, расположенными в канавках, в диаметральной плоскости сферического наконечника и сферического гнезда, что может явиться причиной появления дисбаланса и повышенной вибрации при высоких оборотах муфты;- the ends of the connected shafts are concentrated unsatisfactorily, because their relative position is determined by two balls located in the grooves, in the diametrical plane of the spherical tip and the spherical socket, which may cause an imbalance and increased vibration at high speeds of the coupling;

- использование в качестве промежуточного звена, между соединяемыми валами, двух шариков приводит к значительным контактным напряжениям в местах их опор, в направляющих канавках, что не позволяет передавать большие крутящие моменты.- the use of two balls as an intermediate link between the connected shafts leads to significant contact stresses in the places of their supports, in the guide grooves, which does not allow the transmission of large torques.

Техническим результатом изобретения является устранение перечисленных недостатков.The technical result of the invention is to remedy these shortcomings.

Технический результат изобретения достигается за счет того, что шарнирная муфта содержит два вала, конец первого вала выполнен в виде сферического наконечника, а конец второго вала - в виде сферического гнезда, охватывающего сферический наконечник с зазором, в котором установлены переходные элементы, причем сферическое гнездо выполнено из двух частей, разделенных диаметральным разъемом в плоскости, перпендикулярной оси второго вала, и связанных между собой посредством крепежного элемента, переходные элементы выполнены в виде четырех сферических сегментов, сопряженных между собой боковыми поверхностями, при этом сферический наконечник контактирует с внутренними поверхностями сегментов с возможностью скольжения по ним, а внешние поверхности сегментов контактируют с внутренней поверхностью сферического гнезда с возможностью скольжения по ней при перекосе валов, причем одна пара противолежащих сегментов шарнирно связана со сферическим наконечником, а другая пара противолежащих сегментов шарнирно связана со сферическим гнездом.The technical result of the invention is achieved due to the fact that the articulated coupling contains two shafts, the end of the first shaft is made in the form of a spherical tip, and the end of the second shaft is made in the form of a spherical socket, covering a spherical tip with a gap in which transition elements are installed, and the spherical socket is made of two parts separated by a diametrical connector in a plane perpendicular to the axis of the second shaft and interconnected by means of a fastening element, the transition elements are made in the form of four spherical segments, interconnected by lateral surfaces, while the spherical tip contacts the inner surfaces of the segments with the possibility of sliding along them, and the outer surfaces of the segments contact the inner surface of the spherical nest with the possibility of sliding along it when the shaft is skewed, with one pair of opposite segments articulated with a spherical tip, and another pair of opposite segments pivotally connected to a spherical nest.

Кроме того, одна из частей сферического гнезда может иметь выступ в зоне разъема, входящий в ответное ему углубление, выполненное на другой части сферического гнезда.In addition, one of the parts of the spherical socket may have a protrusion in the area of the connector, included in the corresponding recess, made on the other part of the spherical socket.

Крепежный элемент, связывающий части сферического гнезда, может быть выполнен, например, в виде накидной гайки.The fastener connecting the parts of the spherical socket can be made, for example, in the form of a union nut.

Кроме того, шарнирные связи сегментов соответственно со сферическим наконечником и сферическим гнездом могут быть выполнены в виде цилиндрических шпонок, оси которых лежат в плоскости разъема частей сферического гнезда при совпадении осей валов, при этом оси соответствующих пар шпонок взаимно перпендикулярны и пересекаются с осью муфты.In addition, the hinged connections of the segments, respectively, with the spherical tip and the spherical socket can be made in the form of cylindrical dowels, the axes of which lie in the plane of the connector of the parts of the spherical socket with the shaft axes coinciding, while the axes of the corresponding pairs of dowels are mutually perpendicular and intersect with the axis of the coupling.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показано предлагаемое устройство в продольном разрезе; на фиг.2 показано предлагаемое устройство в поперечном разрезе А-А на фиг.1; на фиг.3 показан разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 показан разрез В-В на фиг.2; на фиг.5 показано предлагаемое устройство в аксонометрическом изображении с местным вырывом ¹/₄ части.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows the proposed device in longitudinal section; figure 2 shows the proposed device in cross section aa in figure 1; figure 3 shows a section bB in figure 1; figure 4 shows a section bb in figure 2; 5 shows the proposed device in perspective view with broken away local ^_fourth portion.

Шарнирная соединительная муфта содержит два шарнирно соединенных между собой вала 1 и 2 (ведомый и ведущий). Конец первого вала 1 выполнен в виде сферического наконечника 3, а конец второго вала 2 выполнен в виде сферического гнезда 4, концентрично охватывающего наконечник 3 с зазором 5. Гнездо 4 выполнено из двух частей 6 и 7, разделенных диаметральным разъемом 8 в плоскости, перпендикулярной оси вала 2. Части 6 и 7 сцентрированы между собой посредством выступа 9, выполненного на части 6 гнезда 4, входящего в ответное ему углубление 10, выполненное на части 7 гнезда 4. При этом части 6 и 7 связаны между собой посредством крепежного элемента 11, выполненного, например, в виде накидной гайки.The swivel coupling contains two pivotally connected to each other shaft 1 and 2 (driven and leading). The end of the first shaft 1 is made in the form of a spherical tip 3, and the end of the second shaft 2 is made in the form of a spherical socket 4 concentrically covering the tip 3 with a gap 5. Socket 4 is made of two parts 6 and 7, separated by a diametrical connector 8 in a plane perpendicular to the axis shaft 2. Parts 6 and 7 are centered among themselves by means of a protrusion 9 made on part 6 of socket 4, which is included in its recess 10, made on part 7 of socket 4. Moreover, parts 6 and 7 are interconnected by means of a fastening element 11 made nap Imer, in the form of a cap nut.

В зазоре 5 между наконечником 3 и внутренней поверхностью гнезда 4 установлены переходные элементы, выполненные в виде двух пар противолежащих сегментов 12, 13 сферической формы, сопряженных между собой боковыми поверхностями, образуя, таким образом, кольцевой пояс, ось которого совпадает с осью муфты. Наконечник 3 своей поверхностью контактирует с внутренними поверхностями сегментов 12, 13 с возможностью скольжения по ним, а внешние поверхности сегментов 12, 13 контактируют с внутренней поверхностью гнезда 4 с возможностью скольжения по ней при перекосе валов 1, 2.In the gap 5 between the tip 3 and the inner surface of the socket 4 there are transition elements made in the form of two pairs of opposite segments 12, 13 of a spherical shape, interconnected by side surfaces, thus forming an annular belt, the axis of which coincides with the axis of the coupling. The tip 3 with its surface is in contact with the inner surfaces of the segments 12, 13 with the possibility of sliding along them, and the outer surfaces of the segments 12, 13 are in contact with the inner surface of the socket 4 with the possibility of sliding along it when the shaft 1, 2 is skewed.

Одна пара противолежащих сегментов 12 шарнирно связана с наконечником 3, а другая пара противолежащих сегментов 13 шарнирно связана с гнездом 4, при этом шарнирные связи сегментов 12, 13 соответственно с наконечником 3 и гнездом 4 выполнены в виде цилиндрических шпонок 14. Оси соответствующих пар шпонок 14 взаимно перпендикулярны, пересекаются с осью муфты и лежат в плоскости разъема 8 частей 6, 7 гнезда 4 при совпадении осей валов 1, 2.One pair of opposite segments 12 is pivotally connected to the tip 3, and the other pair of opposite segments 13 is pivotally connected to the socket 4, while the hinged connections of the segments 12, 13, respectively, with the tip 3 and socket 4 are made in the form of cylindrical keys 14. The axes of the corresponding pairs of keys 14 mutually perpendicular, intersect with the axis of the coupling and lie in the plane of the connector 8 parts 6, 7 of the socket 4 with the coincidence of the axes of the shafts 1, 2.

Работает устройство следующим образом.The device operates as follows.

Передача вращательного движения с вала 2 (ведущего вала) на вал 1 (ведомый вал) осуществляется посредством четырех сферических сегментов 12, 13 (фиг.2), соединенных попарно со сферическим гнездом 4 вала 2 и сферическим наконечником 3 вала 1. Крутящий момент на валу 2, преобразуясь в пару сил, через первую пару шарниров 14 передает силовое воздействие на сегменты 13, которые боковыми поверхностями воздействуют на сегменты 12 и через вторую пару шарниров 14 на сферический наконечник 3 вала 1.The rotation movement is transmitted from the shaft 2 (drive shaft) to the shaft 1 (driven shaft) by means of four spherical segments 12, 13 (Fig. 2), connected in pairs with the spherical socket 4 of the shaft 2 and the spherical tip 3 of the shaft 1. Torque on the shaft 2, transforming into a pair of forces, through the first pair of hinges 14 transmits a force to the segments 13, which act on the segments 12 by their lateral surfaces and through the second pair of hinges 14 to the spherical tip 3 of the shaft 1.

Предлагаемая муфта обеспечивает центровку соединяемых валов за счет посадки наконечника 3 в гнезде 4 через сегменты 12, 13, причем центровка валов 1, 2 не нарушается при их возможных взаимных угловых смещениях.The proposed coupling provides the alignment of the connected shafts by landing the tip 3 in the socket 4 through segments 12, 13, and the alignment of the shafts 1, 2 is not violated with their possible mutual angular displacements.

Компенсация угловых смещений валов 1, 2 осуществляется следующим образом.Compensation of the angular displacements of the shafts 1, 2 is as follows.

Предположим, что вал 1 переместился по направлению оси У (фиг.5), при этом наконечник 3 поворачивается вокруг оси 15 (фиг.2, 5) на вторых шарнирах и скользит по сопрягаемой поверхности сегментов 12, 13.Suppose that the shaft 1 has moved in the direction of the Y axis (FIG. 5), while the tip 3 rotates around the axis 15 (FIGS. 2, 5) on the second hinges and slides along the mating surface of the segments 12, 13.

В случае когда вал 1 отклоняется по направлению оси X, происходит поворот наконечника 3 вместе с сегментами 12, 13 вокруг оси 16 на первых шарнирах, при этом происходит проскальзывание сегментов 12, 13 по сопрягаемой поверхности гнезда 4.In the case when the shaft 1 deviates in the direction of the X axis, the tip 3 rotates together with the segments 12, 13 around the axis 16 on the first hinges, and the segments 12, 13 slip along the mating surface of the socket 4.

Другие промежуточные угловые смещения вала 1 раскладываются на составляющие по осям Х и У, механизм компенсации которых раскрыт выше.Other intermediate angular displacements of the shaft 1 are decomposed into components along the X and Y axes, the compensation mechanism of which is disclosed above.

Предлагаемое устройство позволяет осуществлять передачу значительных по величине крутящих моментов, так как имеет развитые контактирующие поверхности переходных элементов.The proposed device allows the transmission of significant magnitudes of torque, as it has developed contact surfaces of the transition elements.

С учетом того, что в процессе работы муфты в условиях перекоса соединяемых валов происходит проскальзывание сегментов 12, 13 относительно сферического наконечника 3 и сферического гнезда 4, целесообразно для снижения трения изготавливать сегменты 12, 13 из бронзы или наносить антифрикционное покрытие.Considering the fact that during the operation of the coupling under skew of the connected shafts, the segments 12, 13 slip over the spherical tip 3 and the spherical socket 4, it is advisable to make segments 12, 13 of bronze or to apply an antifriction coating to reduce friction.

Claims

1. A swivel coupling containing two shafts, the end of the first shaft is made in the form of a spherical tip, and the end of the second shaft is in the form of a spherical socket, covering a spherical tip with a gap in which transition elements are installed, characterized in that the spherical socket is made of two parts , separated by a diametrical connector in a plane perpendicular to the axis of the second shaft, and interconnected by means of a fastening element, the transition elements are made in the form of four spherical segments mating with each other lateral surfaces, while the spherical tip contacts the inner surfaces of the segments with the possibility of sliding along them, and the outer surfaces of the segments contact the inner surface of the spherical nest with the possibility of sliding along it when the shaft is skewed, with one pair of opposite segments pivotally connected to the spherical tip, and the other a pair of opposite segments is pivotally connected to a spherical nest.

2. The coupling according to claim 1, characterized in that one of the parts of the spherical socket has a protrusion in the area of the connector, included in the corresponding recess, made on the other part of the spherical socket.

3. The coupling according to claim 1, characterized in that the fastening element is made in the form of a union nut.

4. The coupling according to claim 1, characterized in that the hinged connections of the segments respectively with the spherical tip and the spherical socket are made in the form of cylindrical dowels, the axes of which, when the shaft axes coincide, lie in the plane of the connector of the parts of the spherical socket, while the axes of the corresponding pairs of dowels are mutually perpendicular and intersect with the axis of the coupling.