ОБГОННАЯ КУЛАЧКОВАЯ МУФТА Российский патент 1994 года по МПК F16D41/04 

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к авиационным газотурбинным двигателям (ГТД).

Известна обгонная кулачковая муфта, например, для соединения ротора воздушно-турбинного стартера с ротором авиационного ГТД, содержащая установленные в корпусе на соединяемых валах ведущую и ведомую полумуфты с торцовыми кулачками. Ведущая полумуфта выполнена составной из втулки и охватывающей ее обоймы, связанной с валом посредством шлицев с возможностью ограниченного относительного поворота. Втулка связана с валом посредством шлицев, а с обоймой - посредством винтового соединения и подпружинена относительно вала. Муфта содержит также тормозное устройство ведущей полумуфты.

Недостатком этой муфты является возможность нерасцепления полумуфт после запуска ГТД и выключения стартера при заклинивании по какой-либо причине ведущей полумуфты на валу (например, вследствие попадания посторонних частиц между посадочными поверхностями ведущей полумуфты и вала). При этом запустившийся ГТД, увеличивая частоту вращения своего ротора, через нерасцепившиеся полумуфты вращает ротор стартера, также увеличивая частоту его вращения до недопустимо высокой, нерасчетной, при которой диск ротора стартера разрывается. После этого разлетающиеся осколки ротора стартера пробивают корпуса стартера и двигателя, создавая аварийную ситуацию.

Это снижает надежность стартера и безопасность эксплуатации двигателя.

Целью изобретения является повышение надежности путем гарантированного расцепления кулачков полумуфт.

Это достигается тем, что муфта дополнительно снабжена промежуточным корпусом в форме стакана, установленным посредством подшипника концентрично ведомой полумуфте, и дополнительной пружиной, размещенной между дном промежуточного корпуса и ведомой полумуфтой, которая установлена в промежуточном корпусе с возможностью осевого перемещения.

На фиг. 1 изображена кулачковая обгонная муфта, продольный разрез; на фиг. 2 - вид сбоку на кулачки сцепленных полумуфт.

Обгонная кулачковая муфта содержит установленные в корпусе 1 на соединяемых валах ведущую 2 и ведомую 3 полумуфты с торцовыми кулачками 4. Ведущая полумуфта 2 выполнена составной из втулки 5 и охватывающей ее обоймы 6. Последняя связана с валом 7 посредством шлицев 8 с возможностью ограниченного относительного поворота, например, с помощью срезанных через одну шлиц 8. Втулка 5 связана с валом 7 посредством шлицев 9, выполненных на центральной втулке 10, жестко закрепленной в отверстии вала 2. Втулка 5 связана с обоймой 6 посредством винтового соединения 11, содержащего, например, три радиальных штифта 13, равномерно запрессованных по окружности обоймы 6 и входящих в винтовые пазы втулки 5. Тормозное устройство 14 ведущей полумуфты 2 состоит, например, из тормозного кольца 15, жестко закрепленного на обойме 6, контактирующих с ним тормозных колодок 16, установленных в гнездах неподвижного сепаратора 17 и прижатых к кольцу 15 браслетной пружиной 18. Муфта снабжена промежуточным корпусом 19 в форме стакана, установленным посредством подшипника 20 концентрично ведомой полумуфте 3, и дополнительной пружиной 21, размещенной между дном промежуточного корпуса 19 и ведомой полумуфтой 3, которая установлена в промежуточном корпусе 19 с возможностью осевого перемещения. В осевом направлении полумуфта 3 зафиксирована в корпусе 19 разрезным кольцом 22. Шлицами 23 полумуфта 3 соединена с выходным валом муфты, например валом коробки передач двигателя.

Муфта работает следующим образом.

При включении стартера ротор его, начав вращаться, передает вращение центральной втулке 10 и далее через шлицевое соединение втулке 5, которая винтовыми пазами через штифты 13 выдвигает подторможенную тормозным устройством 14 обойму 6 в сторону ведомой полумуфты 3. При этом обойма 6 поворачивается на валу 7 до упора по шлицам 8 (в пределах дуги окружности, соответствующей одной срезанной шлице). После этого ведущая полумуфта начинает вращаться вместе с валом 7, вращая через сцепившиеся рабочими сторонами кулачки 4 ведомую полумуфту 3 и через нее посредством кинематической цепи ротор ГТД. После запуска ГТД и выключения стартера частота вращения ротора двигателя продолжает увеличиваться. Полумуфта 3, постоянно соединенная с валом ротора ГТД, начинает обгонять ведущую полумуфту 2, и ее кулачки скошенной тыльной стороной давят при этом на тыльную сторону кулачков ведущей полумуфты, выталкивая эти кулачки из зацепления. При появлении сильных ударов кулачков полумуфт энергия ударов амортизируется пружиной 21 ведомой полумуфты 3, которая при этом смещается от ведущей полумуфты внутрь промежуточного корпуса 19.

В случае заклинивания ведущей полумуфты 2 на валу 7 по какой-либо причине и невозможности по этой причине расцепления полумуфт смещением ведущей полумуфты 2 обгоняющая ведомая полумуфта 3 сама смещается в осевом направлении внутрь корпуса 19, сжимая пружину 21. При этом кулачки 4 полумуфт будут непрерывно соударяться, но ротор стартера не будет разгоняться до аварийной частоты вращения, а остановится без разрушения диска. Износятся только кулачки полумуфт, но аварийная ситуация не возникнет.

Использование: воздушно-турбинные стартеры для авиационных ГТД. Цель: повышение надежности путем гарантированного расцепления кулачков полумуфт после запуска двигателя. Сущность изобретения: обгонная муфта, содержащая установленные в корпусе на соединяемых валах ведущую и ведомую полумуфты с торцовыми кулачками, причем ведущая полумуфта выполнена составной из втулки и охватывающей ее обоймы, связанной с валом посредством шлицев с возможностью ограниченного относительного поворота, а втулка связана с валом посредством шлицев и с обоймой - посредством винтового соединения, и тормозное устройство ведущей полумуфты, дополнительно снабжена промежуточным корпусом в форме стакана, установленным посредством подшипника концентрично ведомой полумуфте, и пружиной, размещенной между дном промежуточного корпуса и ведомой полумуфтой, установленной в промежуточном корпусе с возможностью осевого перемещения. 2 ил.

ОБГОННАЯ КУЛАЧКОВАЯ МУФТА, содержащая установленные в корпусе на соединяемых валах ведущую и ведомую полумуфты с торцевыми кулачками, ведущая полумуфта выполнена составной из втулки и охватывающей ее обоймы, обойма связана с валом посредством шлицев с возможностью ограниченного относительного поворота, втулка связана с валом посредством шлицев и с обоймой посредством винтового соединения, а также тормозное устройство ведущей полумуфты, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения гарантированного расцепления кулачков полумуфт, она снабжена промежуточным корпусом в виде стакана, установленным посредством подшипника концентрично с ведомой полумуфтой, и дополнительной пружиной, размещенной между дном промежуточного корпуса и ведомой полумуфтой, которая установлена в промежуточном корпусе с возможностью осевого перемещения.