ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ МУФТА СЦЕПЛЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК F16D7/04 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к средствам для защиты машин и механизмов от перегрузки.

Известна предохранительная муфта, в которой применяется система рычагов с пружиной сжатия для автоматического отключения муфты при перегрузке, а включение производится вручную [1].

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является кулачковая предохранительная муфта [2], содержащая установленные в обойме полумуфты с торцовыми кулачками. Обойма расположена на ведущем валу на многозаходной с укрупненным шагом резьбе. В обойме выполнены окна, через которые посредством сухарей ведомая полумуфта, сидящая подвижно на шлицах ведомого вала, взаимодействует с отводкой. Ведущая полумуфта установлена также подвижно в осевом направлении на направляющих, выполненных на внутренней поверхности обоймы. Начальное включение муфты осуществляется передвижением ведомой полумуфты отводкой до полного ввода ее в зацепление с ведущей полумуфтой. Далее происходит самовращение обоймы (вместе с полумуфтами), что вызывает навинчивание ее хвостовика на ведущий вал, сжимая установленную поверх хвостика пружину до упора, чем завершается плавное включение муфты. Выполнение кулачков полумуфт в профиле трапецеидальной формы способствует автоматическому расцеплению их при превышении крутящего момента от номинального расчетного подобно другим существующим типам кулачковых предохранительных муфт.

Недостатки известной муфты следующие:
необходимость постоянного вмешательства персонала для повторных ее включений (перемещения отводки) препятствует широкому ее применению;
наличие больших изгибающих напряжений между сцепляющимися кулачками, особенно в момент их расцепления, вызывает применение дорогих высококачественных марок сталей и смазочных материалов, что отражается на стоимости ее изготовления и эксплуатации;
не исключено неполное включение сцепляющихся кулачков вследствие недоведения отводки до упора.

Целью изобретения является обеспечение автоматизации и повышение надежности включения кулачков после срабатывания.

Это достигается тем, что муфта снабжена кареткой с канавками, средством ее подпружинивания и двуплечим рычагом, обойма установлена на ведомом валу посредством подшипникового узла с возможностью одностороннего вращения, ведомая полумуфта связана с ведомым валом посредством пружины кручения, каретка установлена в направляющих, выполненных на внутренней поверхности обоймы, гайка резьбового механизма жестко соединена с ведомым валом, а винт соединен с двуплечим рычагом, концы которого установлены с возможностью ограничения осевого перемещения в канавках каретки, средство подпружинивания каретки выполнено в виде телескопических толкателей, шарнирно соединенных в общей точке со стойкой, жестко закрепленной в обойме.

Предложенная конструкция муфты обеспечивает наряду с автоматизацией ее включения и выключения передачу большей мощности за счет практически мгновенного ввода в зацепление кулачков, способствующего более полному соприкосновению и исключению трения между сцепляющимися кулачками (т.е., увеличивается площадь соприкосновения сцепляющихся кулачков) полумуфт, что снижает их износ и деформацию, особенно при частых включениях.

На фиг. 1 приведена кинематическая схема муфты во включенном состоянии; на фиг. 2 - то же, в выключенном состоянии.

Муфта сцепления состоит из ведущей полумуфты 1, установленной на ведущем валу 2, и ведомой полумуфты 3, размещенных в обойме 4 муфты.

Устройство сцепления полумуфт выполнено в виде кулачка 5, установленного на ведущей полумуфте, и кулачка 6 на ползуне 7, перемещающегося в направляющих 8 ведомой полумуфты 3, последовательно и параллельно которым расположена каретка 9, перемещающаяся в соответствующих направляющих 10 обоймы 4. Выступы каретки 9, образующие паз 11, ограничивают движение ползуна 7 с его выступом 12. На торце обоймы 4 установлен корпус 13, в котором размещена бабина 14, жестко связанная с ведомым валом 15, и пружина кручения 16, закрепленная одним концом в корпусе 13, а другим - с бабиной 14 через пальцевые соединения 17 и служащая для автоматического включения муфты.

Отключение и включение муфты обеспечивается при помощи приводной гайки 18, установленной в центре вращения полумуфты 3 и взаимодействующей с направляющим элементом в виде винта 19, соосно закрепленного на двуплечем рычаге 20. Через свои поводки 21 рычаг 20 перемещается в канавках 22, выполненных в каретке 9.

Для обеспечения надежности включения в муфте установлен механизм, состоящий из подпружиненных толкателей 23, связанных одним концом с кареткой 9 через шарниры 24, а в общей точке - со стойкой 25 через шарнир 26. Причем стойка 25 установлена в обойме 4 жестко, относительно нее толкатели 23 могут принимать крайние левое и правое положения. Зубчатый венец 27, установленный на корпусе 13, взаимодействует с подпружиненной храповой собачкой 28, обеспечивающей одностороннее вращение обоймы 4. Обойма 4 с корпусом 13, ведущий 2 и ведомый 15 валы установлены на соосных подшипниковых узлах 29 и 30. Жесткость конструкции каретки 9 обеспечивается перемычками 31.

Устройство работает следующим образом.

Ведущая полумуфта 1 передает крутящий момент ведомой полумуфте 3 при помощи кулачков 5 и 6, находящихся в рабочем состоянии в зацеплении (фиг. 1). При перегрузке (стопорении) ведомого вала 15 вместе с ним останавливается бабина 14 и гайка 18, а обойма 4 с его корпусом 13 продолжает вращаться, вследствие чего винт 19 вворачивается в гайку 18. Поступательное движение винта 19 передается двуплечему рычагу 20, а через него - поводкам 21, передвигающимся до упора в канавках 22, после чего в движение приходит каретка 9.

Под действием толкающей силы пружин толкатели 23 резко переместят каретку 9 в сторону ведомого вала 15 и увлекут ползун 7, а вместе с ним и ведомую полумуфту 3, в результате кулачки 5 и 6 расцепляются мгновенно. Муфта отключилась (фиг. 2). Одновременно происходит навивание пружины 16 на бабину 14, за счет чего накапливается некоторая потенциальная энергия. Обратное раскручивание обоймы 4, вызываемое реакцией пружины 16, предотвращается при помощи стопорного устройства 27 и 28.

Автоматическое включение муфты происходит после растормаживания ведомого вала 15, который начинает вращаться за счет энергии раскручивания пружины 16. При этом гайка 18 будет отворачиваться, а винт 19 отодвигаться от нее и через рычаг 20, поводки 21 каретка 9, преодолевая сопротивление пружины толкателя 23 ( у которого шарнир 24 переходит в крайнее правое положение), и введет ползун 7, а с ним и кулачки 5 и 6 в зацепление.

Мощность передаваемого крутящего момента определяется мощностью силы раскручивания пружины 16.

Предлагаемая конструкция предохранительной муфты обладает следующими преимуществами:
отпадает необходимость присутствия обслуживающего персонала при частых технологически необходимых остановках исполнительного механизма;
возможность широкого ее применения в трансмиссиях, экономически и технологически целесообразных случаях, когда необходимо передавать вращательное движение от одного мощного источника вращения, например ветродвигателя или гидротурбины, большому ряду одновременно функционируемых маломощных исполнительных механизмов, имеющих разнообразный характер (режим) работ, как периодический (цикличный), так и бесперебойный (ритмичный);
возможность ее применения в качестве аккумулятора вращательного движения;
процесс ее включения и выключения протекает бесшумно, мягко и плавно, что способствует полному исключению резкой перегрузки или ударной нагрузки, возникающих между сцепляющимися элементами полумуфт.

Данная автоматическая муфта незаменима для применения в параллельной дополнительной трансмиссии силовой передачи от ВОМ трактора на силовую систему привода исполнительного механизма сцепляемого агрегата, например высевающего аппарата хлопковой или кукурузной сеялки, когда основной привод исполнительного механизма осуществляется от транспортного колеса агрегата и мощность этой передачи окажется недостаточной в связи с пробуксовкой ходового колеса с приводной звездочкой (при слабом его сцеплении с почвой).

Использование: изобретение может быть использовано как средство защиты механизмов и машин при перегрузке. Сущность изобретения: на валу 2 в обойме 4 закреплена полумуфта 1. Полумуфта 3 установлена на ползуне 7 в направляющих 8. Последовательно с ползуном 7 установлена каретка 9 в направляющих 10. На каретке выполнены канавки 22 для перемещения поводков 21 двуплечего рычага 20, в центре которого закреплен винт 19, взаимодействующий с гайкой 18 в бобине 14, установленной на валу 15 и связанной с обоймой 4 пружиной кручения 16. Каретку 9 прижимают к обойме 4 подпружиненные телескопические толкатели 23, связанные шарнирами 26 со стойкой 25 на обойме 4. Оборотное вращение обоймы 4 фиксируется храповой собачкой 28. Включается муфта вращением ведомого вала 15, раскручиваемого пружиной 16. В гайку 18 вворачивается винт 19, перемещается вдоль оси и через рычаг 20 и поводки 21, преодолевая силу пружины толкателя 23, перемещает каретку 9. Ползун 7 введет полумуфты 1 и 3 в зацепление. 2 ил.

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ МУФТА СЦЕПЛЕНИЯ, содержащая обойму, охватывающую установленные на соединяемых валах две кулачковые полумуфты, ведомая полумуфта установлена в направляющих с возможностью осевого перемещения посредством резьбового механизма, отличающаяся тем, что муфта снабжена кареткой с канавками, средством ее подпружинивания и двуплечим рычагом, обойма установлена на ведомом валу с возможностью одностороннего вращения, ведомая полумуфта связана с ведомым валом посредством пружины кручения, каретка установлена в направляющих, выполненных в обойме, гайка резьбового механизма жестко соединена с ведомым валом, а винт - с двуплечим рычагом, концы которого установлены с возможностью ограниченного осевого перемещения в канавках каретки, средство подпружинивания каретки выполнено в виде телескопических толкателей, шарнирно соединенных в общей точке со стойкой, жестко закрепленной в обойме.