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

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

Известна предохранительная фрикционная муфта, содержащая две концентричные одна другой полумуфты, связанные посредством гибкого фрикционного элемента в виде ленты, нажимные пружины и 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 на поводках с возможностью перемещения в радиальном направлении и подпружиненные в указанном направлении, и ведомую полумуфту в виде барабана, охватывающую ведущую полумуфту (Известия ВУЗов. Машиностроение, 1971, N 4, с.43, рис.1).

Однако эта муфта обладает невысокой нагрузочной способностью.

Цель изобретения - повышение нагрузочной способности предохранительной фрикционной муфты.

Для этого в предохранительной фрикционной муфте, содержащей ведущую полумуфту с поводками, установленные на них с возможностью перемещения колодки с гибкими фрикционными элементами, поджатые посредством соосных с поводками нажимных пружин к внутренней поверхности концентрично установленной ведомой полумуфты, колодки соединены попарно и установлены симметрично относительно оси поводков под острыми углами друг к другу, при этом число колодок принято четным, а нажимные пружины расположены между ведущей полумуфтой и вершинами указанных углов.

На фиг.1 изображена предохранительная фрикционная муфта, общий вид; на фиг. 2 - расчетная схема.

Предохранительная фрикционная муфта содержит ведущую полумуфту 1 и выполненную в виде барабана ведомую полумуфту 2, установленную концентрично ведущей полумуфье. Полумуфты 1 и 2 связаны посредством гибких (упругих) фрикционных элементов 3 в виде лент, смонтированных на колодках 4. Крепление гибких фрикционных элементов 3 к колодкам 4 может быть шарнирным или жестким. На гибких фрикционных элементах 3 могут быть закреплены фрикционные накладки, увеличивающие сцепление их с ведомой полумуфтой 2.

Поводок 5 жестко закреплен на ведущей полумуфте 1 и выполнен в рассматриваемом примере в виде цилиндрического стержня. Колодки 4 соединены между собой жестко закрепленной на них бобышкой 6 и установлены симметрично относительно оси поводка 5 (горизонтальной оси) под острым углом друг к другу. Бобышка 6 установлена на поводке 5 с возможностью перемещения вдоль его оси.

Колодки 4 с гибкими фрикционными элементами 3 поджаты к внутренней поверхности ведомой полумуфты 2 посредством нажимной пружины 7, установленной соосно с поводком 5 между ведущей полумуфтой 1 и вершиной острого угла.

Муфта работает следующим образом.

Передача крутящего момента между полумуфтами 1 и 2 осуществляется за счет трения между гибкими фрикционными элементами 3 и внутренней поверхностью ведомой полумуфты 2. Окружное усилие передается на колодки 4 посредством поводка 5 через бобышку 6.

При вращении муфты, например, по часовой стрелке на набегающем (правом, фиг. 2) и сбегающем (левом) концах верхнего гибкого фрикционного элемента 3 возникают усилия Q₁ и Q₂. Одновременно с этим на набегающем (левом, фиг.2) и сбегающем (правом) концах нижнего гибкого фрикционного элемента 3 также возникают усилия Q₁ и Q₂ (при одинаковых углах обхвата α гибких фрикционных элементов). Разность между парами усилий Q₁ и Q₂определяет величину предельного крутящего момента, передаваемого муфтой.

Для определения величины предельного крутящего момента, передаваемого муфтой, рассмотрим равновесие колодок 4 как единой механической системы. Сумма моментов относительно оси вращения (фиг.2) дает 2R (Q₂ - Q₁) = T (1) где R - радиус внутренней поверхности ведомой полумуфты 2; T - предельный крутящий момент, передаваемый муфтой.

Сумма проекций всех сил на направление возможного перемещения колодок 4 (горизонтальная ось) запишется в следующем виде
Q₂sinγ-Q₁sinβ-Q₂sinβ+ +Q₁sinγ=F, (2) где β,γ - см. фиг.2 (γ>β);
F - сила сжатия пружины 7.

Усилия Q₂ и Q₁ связаны зависимостью Эйлера Q₂=Q₁e^fα , (3) где f - коэффициент трения между ведомой полумуфтой 2 и гибким фрикционным элементом 3.

Решая совместно уравнения (1-3), получают T = (4)
Сравнивая выражения для определения величины Т данной муфты и муфты-прототипа, видно что они отличаются первыми сомножителями в знаменателе (при одинаковом числе колодок). Для муфты-прототипа это sin α /2, для заявляемой муфты - разность sinγ - sin β .

Анализ показывает, что в предлагаемой муфте разность sin γ - sinβ может быть сколь угодно мала, это приводит к резкому увеличению Т. В муфте-прототипе величина sin α /2 может быть незначительной только при величине α , близкой к 2 π . Однако такой угол обхвата может быть получен лишь теоретически, поскольку при данной схеме прижатия гибкий фрикционный элемент теряет устойчивость и муфта становится неработоспособной. Кроме того, в муфте-прототипе практически невозможно достичь α=2(π-ω)<1^o вследствие технической сложности, тогда как в заявляемой муфте разность γ-β может быть сколь угодно мала.

Количество колодок 4 может быть большим, чем в рассматриваемом примере. Поскольку колодки 4 соединены попарно, их общее количество для образования пар выбирается четным.

Таким образом, при одинаковых общих параметрах (F, R, f, α ) предлагаемая муфта обладает более высокой нагрузочной способностью.

Сущность изобретения: ведущая 1 и концентрично установленная ведомая 2 полумуфты связаны посредством гибких фрикционных элементов 3, смонтированных на попарно соединенных колодках 4, установленных под острым углом друг к другу и к поводку 5, закрепленному на полумуфте 1. Соосно поводку 5, на который надета прикрепленная к колодке 4 бобышка 6, установлена нажимная пружина 7. Посредством пружины 7 между полумуфтой 2 и элементами 3 создается сила трения, за счет которой происходит передача крутящего момента между полумуфтами. 2 ил.

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ ФРИКЦИОННАЯ МУФТА, содержащая ведущую полумуфту с поводками, установленные на них с возможностью перемещения колодки с гибкими фрикционными элементами, поджатые посредством соосных с поводками нажимных пружин к внутренней поверхности концентрично установленной ведомой полумуфты, отличающаяся тем, что колодки соединены попарно и установлены симметрично относительно оси поводков под острыми углами одна к другой, при этом число колодок принято четным, а нажимные пружины расположены между ведущей полумуфтой и вершинами углов.