РОЗДІЛ 2
ТЕОРЕТИЧНЕ ОБҐРУНТУВАННЯ КОНСТРУКТИВНО-СИЛОВИХ ПАРАМЕТРІВ ПРУЖНО-КОМПЕНСУЮЧИХ МУФТ
2.1. Синтез схем конструктивного виконання пружно-компенсуючих муфт
Кожна конструктивна особливість компенсуючої муфти, незалежно від загального компонування її складових чи розміщення робочих пар контакту має відповідне призначення, що спрямоване на покращення функціонально-експлуатаційних показників пристрою. В результаті проведеного аналізу конструкцій компенсуючих муфт виявлена перспектива розробки пристроїв з пружно-гвинтовими та кульковими елементами та поєднання їх експлуатаційних властивостей. Оскільки поєднання пружних та демпфуючих характеристик пружин з високою якістю обробки і твердістю поверхневого шару тіл кочення, забезпечить таким конструкціям муфт значний ресурс, відповідну навантажувальну здатність та високі компенсаційні властивості при різноманітних експлуатаційних режимах. Використання структурно-схемного синтезу забезпечить вибір найбільш раціональних схем з умови покращення експлуатаційних характеристик компенсуючих муфт.
Завдання такого проектування з використанням синтезованого моделювання полягає в пошуку і створенні оптимальних конструкцій компенсуючих муфт на основі вибору структурної схеми механізму, що відповідає максимуму чи мінімуму цільової функції якості.
Зокрема задаючись метою підвищення навантажувальної здатності пружно-компенсуючої муфти, окрім традиційного технологічного підходу, що полягає в збільшенні кількості пружних елементів, можна провести комбінування спіралей різноманітних перерізів, варіюючи при цьому їх розміщення, кріплення та форму. Такий конструктивний підхід може суттєво вплинути на підвищення технологічності пристрою та надати йому додаткові демпфуючі властивості за рахунок енергоємності конструкції. Комбінування функцій компенсуючих муфт із запобіжними, при забезпеченні мінімізації за масою та габаритними розмірами, дасть змогу отримати багатофункціональні технологічні пристрої, що є суттєвим фактором у приводах обмежених за габаритами.
Підвищення навантажувальної здатності при радіальному розміщенні елементів зачеплення пружина-кулька-паз, окрім підбору співвідношення глибини посадочного паза до діаметра кульки, можна досягти збільшенням кількості пар зачеплення. Тобто збільшенням як периметричного розміщення контактуючих елементів, так і застосуванням багаторядних структур. Підвищення пружних властивостей можна здійснити відповідним введенням в конструкцію додаткових пружин, які сумісно діють на тіла кочення як в радіальному так і в осьовому напрямках.
Виконання пружно-компенсуючої муфти у вигляді півмуфт з'єднаних гвинтовим пружним елементом відоме давно і має практичне застосування, але для підвищення навантажувальної та компенсаційної здатності та покращення демпфуючих властивостей такого пружного елемента можна використовувати комбінування кількості спіралей з певними поперечними перерізами та їх формами в осьовому напрямку. Оскільки енергоємність металевого пружного елемента в основному визначається зовнішнім тертям між поверхнями його складових, а спіралі круглого поперечного перерізу схильні до защемлення витків при їх контакті, то перспективу застосування мають пружини з плоскими поверхнями і якомога більшими площами контакту. Рекомендовані форми пружних елементів, їх розміщень, поперечних перерізів спіралей, а також схеми синтезованих конструкцій та комбінованих пружних елементів зведено у таблицю 2.1. Наведені лише найбільш типові варіанти виконання тому, що компонувальна схема компенсуючої муфти залежить від конкретних умов експлуатації. Шляхом системно-морфологічного синтезу можна розробити різні варіанти конструктивного виконання компенсуючих муфт, призначених як для практичного використання, так і для порівняльного аналізу.
Таблиця 2.1
Схеми синтезованих конструкцій компенсуючих муфт з осьовим та радіальним розміщенням пружних гвинтових елементів
Компонувальне виконання конструкцій компенсуючих муфт1) Гвинтовий елемент циліндричної форми2) Гвинтовий елемент у формі гіперболоїда3) Комбінований гвинтовий елемент 4) Комбінований гвинтовий елемент
Г - подібного перерізу5) Комбінований елемент
П - подібного і прямокутного перерізу6) Комбінований гвинтовий елемент
П - подібного перерізу7) Радіальне розміщення пари циліндрична пружина-кулька-паз8) Радіальне розміщення пари тарілчаста вита пружина-кулька-паз9) Радіальне розміщення швидкозмінної пари пружина-кулька-паз10) З регулюванням сили тиску пружини шайбами11) З регулюванням сили тиску пружини різьбовим з'єднанням12) З регулюванням сили тиску пружини
клинами
Продовження табл.2.1
13) З односторонніми "плаваючими" кульками14) З діагональними "плаваючими" кульками15) З центральними
"плаваючими" кульками16) З дворядним розміщенням пари пружина-кулька17) З подвійними контактуючими "плаваючими" кульками18) З різностороннім розміщенням подвійних "плаваючих" кульок19) З радіально-осьовою парою контакту20) З радіальною і осьовою парою контакту21) Здвоєна в радіальному напрямку
22) Здвоєна в осьовому напрямку, з обоймою23) Здвоєна в осьовому напрямку, без обойми 24) Здвоєна, з комбінова -
ним гвинтовим елементом Врахувавши особливості конструкцій компенсуючих муфт, розглянутих у підрозділі 1.2, було створено багатоваріантну структуру виконання пристроїв даного класу. Найпростіше виконання компенсуючої муфти з функціями запобіжної та радіальним розміщенням пари контакту показано на схемі 7. Дана конструкція також характеризується невеликими габаритними розмірами. Аналогічні властивості має конструкція згідно схеми 8, особливість виконання - застосовано гвинтові пружини тарілчастого типу. Перевагою такого технологічного заходу є підвищення точності спрацьовування в режимі запобіжної та можливість зменшення лінійних розмірів пружного елемента у порівнянні з традиційними циліндричними пружинами.
Вибір конкретного варіанту виконання повинен прийматися після по