ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ ФРИКЦИОННАЯ МУФТА Российский патент 1994 года по МПК F16D7/02 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для передачи крутящих моментов ограниченной величины.

Известна предохранительная фрикционная муфта, содержащая две концентричные одна другой полумуфты, связанные посредством гибкой фрикционной ленты, нажимные пружины, а также узел стабилизации крутящего момента (авт.св. N 1428862, кл. F 16 D 7/02, 1986).

Муфта имеет сложную конструкцию.

Наиболее близкой к предлагаемой является предохранительная фрикционная муфта, содержащая ведущую полумуфту с поводками, колодки с гибкими фрикционными элементами, установленные с возможностью перемещения в радиальном направлении на поводках и подпружиненные в указанном направлении, и ведомую полумуфту в виде барабана, охватывающую ведущую полумуфту (Известия ВУЗов. Машиностроение, 1971, N 4, с. 43, рис. 1).

Недостатками этой муфты являются невысокая нагрузочная способность и ограниченная точность срабатывания.

Цель изобретения - повышение нагрузочной способности и точности срабатывания предохранительной фрикционной муфты.

Для этого предохранительная фрикционная муфта, содержащая ведущую полумуфту с поводками, установленные на них с возможностью перемещения колодки с гибкими фрикционными элементами, поджатые посредством основных нажимных пружин к внутренней поверхности ведомой полумуфты, снабжена установленными соосно основным и дополнительными поводками, установленными на них с возможностью перемещения дополнительными колодками и нажимными пружинами, при этом поводки расположены тангенциально, а усилие нажимной пружины, расположенной со стороны набегающего конца гибкого фрикционного элемента, превышает усилие нажимной пружины, расположенной со стороны сбегающего конца.

На фиг. 1 изображен общий вид предохранительной фрикционной муфты; на фиг. 2 - расчетная схема.

Предохранительная фрикционная муфта содержит ведущую полумуфту 1 и установленную концентрично ей ведомую полумуфту 2, выполненную в виде барабана. Связь между полумуфтами 1 и 2 осуществляется гибкими фрикционными элементами (лентами) 3, к концам которых прикреплены колодки 4, надетые на поводки 5. Поводки 5 закреплены в полумуфте 1 и расположены тангенциально. Колодки 4 могут быть прикреплены к гибким фрикционным элементам 3 жестко или шарнирно (при больших углах обхвата).

Гибкие фрикционные элементы 3 поджаты к внутренней поверхности ведомой полумуфты 2 посредством нажимных пружин 6, причем усилие сжатия одной пружины превышает усилие сжатия другой пружины (по отношению к одному и тому же гибкому фрикционному элементу).

Колодки 4 имеют возможность перемещения вдоль оси поводков 5. В каждой паре тангенциально расположенных поводков 5 последние установлены соосно друг другу.

Муфта работает следующим образом.

При передаче крутящего момента между полумуфтами 1 и 2 в направлении по часовой стрелке на набегающем конце гибкого фрикционного элемента 3 возникает сила Q₁, на сбегающем конце - сила Q₂. Для определения величины предельного крутящего момента, передаваемого муфтой, рассмотрим равновесие гибкого фрикционного элемента 3, например правого (фиг. 1). На фиг. 2 изображен гибкий фрикционный элемент 3, повернутый на 90^о против часовой стрелки по отношению к изображенному на фиг. 1.

В соответствии с указанным направлением вращения муфты правый конец гибкого фрикционного элемента 3 является набегающим, левый конец - сбегающим.

Сумма моментов сил относительно оси вращения муфты дает F₂·H-F₁·H+Q₂·R-Q₁·R= (1) где F₁, F₂ - соответственно силы сжатия пружин 6;
Н - расстояние от оси поводков 5 до оси вращения муфты;
R - радиус внутренней поверхности ведомой полумуфты 2;
Т - крутящий момент, передаваемый муфтой;
i - число гибких фрикционных элементов 3.

Сумма проекций всех сил на горизонтальную ось (фиг. 2) запишется в следующем виде F₂+Q₂cos = F₁+Q₁cos (2) где α - угол обхвата гибкого фрикционного элемента 3.

Учитывая, что усилия на сбегающем и набегающем концах гибкого фрикционного элемента 3 связаны зависимостью Эйлера Q₂=Q₁l^fα, (3) где f - коэффициент трения между ведомой полумуфтой 2 и гибким фрикционным элементом 3, решая совместно (1-3), находим
T=(F₁-F₂)i - H или, учитывая, что
Н=R cos α /2, T=(F₁-F₂)iR (4)
Анализ выражения (4) показывает, что
1. Предельный крутящий момент Т муфты не зависит от величины коэффициента трения f. Следовательно, коэффициент точности срабатывания муфты равен 1. При этом необходимо отметить, что зависимость Эйлера (3) является лишь приблизительной и точность срабатывания известных муфт, в частности для муфты-аналога, равная 1, может быть достигнута лишь теоретически, поскольку в конечной зависимости для определения величин Т и К_т имеются сомножители e^fα, не отражающие объективно соотношение между усилиями Q₁ и Q₂.

В приведенных расчетах в формулах (1) и (2) усилия Q₁ и Q₂представлены в одинаковой форме, т. е. в виде разности Q₂-Q₁, поэтому даже приблизительный характер зависимости между ними не отражается на величине расчетной точности срабатывания муфты.

2. При величине α , близкой к π , знаменатель в (4) становится весьма малым, что приводит к резкому увеличению Т и позволяет повысить нагрузочную способность муфты.

Величина одного из усилий пружин 6 (F₁ или F₂) определяется из выражения (4) при заданных значениях Т, i, R, α, при предварительном выборе F₁ или F₂. Из (4) следует, что F₁ > F₂.

При α>π муфта выполняется с одним гибким фрикционным элементом 3, либо с двумя либо с несколькими элементами, причем в последнем случае они должны быть смещены один относительно другого в осевом направлении.

Использование изобретения позволяет повысить нагрузочную способность и точность срабатывания предохранительной фрикционной муфты.

Сущность изобретения: на ведущей полумуфте 1 закреплены поводки 5, на которых установлены с возможностью перемещения колодки 4 с гибкими фрикционными элементами 3, поджатыми нажимными пружинами 6 к внутренней поверхности ведомой полумуфты 2. Поводки смонтированы тангенциально и соосно друг другу. Передача крутящего момента между полумуфтами 1 и 2 осуществляется за счет трения между полумуфтой 2 и элементами 3, благодаря чему обеспечивается взаимное уравновешивание усилий пружин 6 и усилий, возникающих на набегающем и сбегающем концах элементов 3. 2 ил.

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ ФРИКЦИОННАЯ МУФТА, содержащая ведущую полумуфту с поводками, установленные на них с возможностью перемещения колодки с гибкими фрикционными элементами, поджатые посредством основных нажимных пружин к внутренней поверхности ведомой полумуфты, отличающаяся тем, что она снабжена установленными соосно с основными дополнительными поводками, установленными на них с возможностью перемещения дополнительными колодками и нажимными пружинами, при этом поводки расположены тангенциально, а усилие нажимной пружины, расположенной со стороны набегающего конца гибкого фрикционного элемента, превышает усилие нажимной пружины, расположенной со стороны сбегающего конца.