МУФТА СВОБОДНОГО ХОДА Российский патент 1994 года по МПК F16D41/06 

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение в приводах пуска двигателя автомобиля, в гидротрансформаторах, в рыбообрабатывающих машинах и др.

Известна муфта свободного хода, содержащая внутреннюю полумуфту, выполненную с круговой клиновой канавкой, наружную полумуфту с криволинейными пазами и подпружиненные клинья, расположенные в пазах и взаимодействующие своими клиновыми выступами с клиновой канавкой внутренней полумуфты.

Недостатком этой муфты является то, что при работе наблюдается пробуксовка механизма из-за реализации малых по величине коэффициентов трения скольжения на рабочих поверхностях, в результате снижается их надежность и долговечность работы.

В качестве прототипа выбрана муфта свободного хода, содержащая наружную полумуфту с эксцентричными рабочими вырезами (пазами), внутреннюю полумуфту с наружными мелкомодульными храповыми зубьями и эксцентричных клиньев, выполненных по внутренней цилиндрической поверхности с мелкомодульными храповыми зубьями того же модуля и шага, что и зубья внутренней полумуфты. В широкой части клина выполнен паз с установленным в нем ступенчатым роликом, подпружиненным к рабочим поверхностям.

Недостатком этой муфты является то, что она сложна по конструкции и трудоемка в изготовлении.

Цель изобретения - повышение надежности работы и упрощение конструкции муфты.

Это достигается тем, что два клина выполнены с дуговыми радиальными выступами на внутренней поверхности. Касательные, проведенные к цилиндрическим поверхностям выступов, в точке их пересечения с радиальными взаимообращенными гранями на каждом клине, расположены под углом β≅ 20^о к оси симметрии расположения выступов.

В предлагаемом техническом решении обеспечивается получение призматического (клинового) сопряжения под углом 2 β, при котором реализуется приведенный коэффициент трения f_пр= , что повышает надежность заклинивания муфты и обеспечивает легкость расклинивания за счет возможности увеличения предельного угла заклинивания. Величина предельного угла заклинивания α определяется
tgα≅ (1)
Выбор угла β≅20^о позволяет согласно формуле (1) обеспечить надежность работы муфты. При β > 20^о величина угла заклинивания α уменьшается, что может привести к нерасклиниванию муфты, а значит к снижению надежности работы муфты.

Такое конструктивное выполнение клиньев позволяет повысить надежность заклинивания муфты, а также получить надежное фрикционное сцепление внутренней полумуфты с дуговыми выступами клиньев, что повышает надежность работы муфты при упрощении ее конструкции.

На фиг. 1 показан вид на описываемую муфту с торца без крышки; на фиг. 2 - расчетная схема муфты.

Муфта свободного хода состоит из внутренней полумуфты 1 с наружной цилиндрической поверхностью 2, наружной полумуфты 3, выполненной с эксцентриковыми пазами 4, смещенными относительно центра на величину эксцентриситета е, эксцентриковых клиньев 5 с дуговыми выступами 6 по концам, расположенные под углом пружин 7.

Муфта работает следующим образом. При повороте внутренней полумуфты относительно наружной против часовой стрелки эксцентриковые клинья 5 дуговыми выступами 6 контактируют с цилиндрической поверхностью 2 полумуфты, за счет поджатия пружиной 7 происходит поворот клиньев 5 в пазах 4 полумуфты 3 до их заклинивания с полумуфтами и передаче вращающего момента.

При увеличении частоты вращения наружной полумуфты 3 против часовой стрелки клинья 5 смещаются в эксцентриковых пазах 4, сжимая пружины 7, при этом выходят из контакта дуговые выступы 6 клиньев 5 с цилиндрической поверхностью 2 внутренней полумуфты 1 до их полного разъединения (расклинивания). Полная бесконтактность рабочих поверхностей 2 полумуфты 1 и дуговых выступов 6 клиньев 5 произойдет при определенной угловой скорости наружной полумуфты 3, когда под действием центробежной силы клинья будут прижиматься в широкую часть эксцентрикового паза 4, при этом пружина 7 будет сжата.

На фиг. 2 представлена расчетная схема муфты, где использованы следующие обозначения:
2 β - угол клина, образованного между дуговыми выступами;
β - угол, определяющий длину дугового выступа;
е - величина эксцентриситета эксцентрика;
r - радиус эксцентрика;
R - радиус внутренней полумуфты;
ρ- радиус-вектор эксцентрика при ϕ= 90^о;
f₁ и f₂ - коэффициенты трения скольжения в контакте эксцентрика и клина; внутренней полумуфты с дуговыми выступами и клина.

П р и м е р. Эксцентрик выполнен радиусом r = 20 мм, эксцентриситетом е = 2,5 мм, радиус внутренней полумуфты R = 15 мм, толщина стенки клина l = 6 мм, угол β = 15^о, коэффициенты трения f₁ = f₂ = 0,15.

Величина предельного угла заклинивания
tgα≅ = = = 0,181 где K= R/ρ= 15/20,3= 0,74
α = 10^о30^l.

При этом угол 2 β клина, образуемого в контакте дуговых выступов клиньев и цилиндрической поверхности внутренней полумуфты, принимался равным 30^о. Исходя из полученных данных, определяют параметры клиновых пазов в наружной полумуфте.

Предложенная муфта свободного хода обладает более высокой надежностью в работе, простотой и технологичностью конструкции. Надежность в работе обеспечивается равномерностью распределения нагрузки по дуговым выступам.

Использование: область машиностроения, например в приводах пуска двигателя автомобиля, в гидротрансформаторах. Сущность изобретения: полумуфта 1 выполнена с цилиндрической рабочей поверхностью, охватывающая ее полумуфта 3 - с рабочими эксцентрично расположенными участками на внутренней поверхности. Клинья 5 выполнены с дуговыми радиальными выступами 6, касательные к взаимообращенным граням которых расположены под углом ≅ 20к оси симметрии расположения выступов. При увеличении частоты врашения против часовой стрелки полумуфты 3 выступы 6 клиньев выходят из контакта с цилиндрической поверхностью полумуфты 1. В конструкции обеспечивается равномерное распределение нагрузки по дуговым выступам. 2 ил.

МУФТА СВОБОДНОГО ХОДА, содержащая две концентрично установленные полумуфты и клинья, внутренняя полумуфта выполнена с цилиндрической рабочей поверхностью, а на обращенной к ней поверхности другой полумуфты выполнены расположенные с эксцентриситетом участки рабочих поверхностей, клинья размещены между полумуфтами с возможностью контакта с их рабочими поверхностями, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения конструкции, клинья выполнены с дуговыми радиальными выступами на внутренней поверхности, касательные к цилиндрическим поверхностям выступов в точке их пересечения с радиальными взаимообращенными гранями на каждом клине расположены под углом β ≅ 20^o к оси симметрии расположения выступов.