ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МУФТА Российский патент 1994 года по МПК F16D43/18 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано на различных видах транспорта для плавного разгона, а также в устройствах и механизмах для безударного включения валов.

Известна центробежная муфта, содержащая ведущую полумуфту в виде ступицы с установленными в ней с возможностью радиального перемещения нажимными элементами с цилиндрической рабочей частью, ведомую полумуфту в виде охватывающего ступицу барабана и установленной в нем в контакте с нажимными элементами жесткой эллипсоидной обоймой.

Муфта работает следующим образом.

При вращении ведущей полумуфты нажимные элементы обкатываются цилиндрической рабочей частью внутри эллипсоидной обоймы и создают на ней и жестко связанном с ней барабане крутящий момент в зависимости от нагрузки, т.е. муфта работает как прогрессивный импульсивный вариатор.

Недостатком известной центробежной муфты является то, что нажимные элементы ведущей полумуфты начинают воздействовать на ведомую полумуфту сразу же, от начала ее вращения, тогда как эффективная работа муфты начинается при значительном редуктировании угловой скорости, в сотни и более раз.

Известна также центробежная муфта, содержащая ведущую полумуфту в виде ступицы с установленными в ней с возможностью радиального перемещения нажимными элементами с цилиндрической рабочей частью, ведомую полумуфту в виде охватывающего ступицу барабана, установленное в барабане в контакте с нажимными элементами упругое промежуточное кольцо и упругие элементы, расположенные между кольцом и барабаном, выполненные в виде эластичных камер и заполненные рабочей средой под давлением.

Известная центробежная муфта работает следующим образом.

Ведущая полумуфта вращается с постоянным числом оборотов. Нажимные элементы обкатываются цилиндрической рабочей частью внутри кольца и не создают на нем и жестко связанном с ним посредством привулканизированных камер барабане. При перепускании рабочей среды из одной пары камер в другую форма промежуточного упругого кольца плавно преобразуется в эллипс, и нажимные элементы начинают создавать на нем и барабане крутящий момент в зависимости от нагрузки. При выравнивании давления во всех эластичных камерах кольцо принимает исходную форму - окружность, и муфта выключается.

Недостатками известной центробежной муфты являются: сложность сборной конструкции нажимного элемента; низкая стабилизация промежуточного кольца внутри барабана; труднодостижимое из-за перепускания на ходу рабочей среды из одной пары камер в другую включение муфты в необходимом интервале частот вращения ведущей полумуфты.

Целью изобретения является повышение надежности и долговечности, а также обеспечение включения муфты в необходимом интервале частот вращения ведущей полумуфты.

Поставленная цель достигается тем, что центробежная муфта, содержащая ведущую полумуфту в виде ступицы с установленными в ней с возможностью радиального перемещения нажимными элементами с цилиндрической рабочей частью , ведомую полумуфту в виде охватывающего ступицу барабана, установленное в контакте с нажимными элементами упругое промежуточное кольцо и упругие элементы, расположенные между кольцом и барабаном, снабжена установленной соосно основной по меньшей мере одной дополнительной ступицей с нажимными элементами, дополнительным промежуточным кольцом и электромагнитами; нажимные элементы выполнены в виде плунжеров, а барабан выполнен с диаметрально расположенными направляющими, электромагниты размещены между барабаном и кольцами, которые расположены в направляющих с возможностью симметричного относительно оси муфты смещения в противоположные относительно друг друга стороны.

Сердечники электромагнитов выполнены в виде постоянных магнитов.

Рабочая часть каждого плунжера выполнена полой и заполнена материалом, удельная плотность которого выше удельной плотности материала плунжера. Полость барабана частично заполнена антифрикционным мелкодисперсным порошком. В дополнение к основной цели подразумевалось также обеспечение высокой технологичности изготовления муфты в серийном производстве.

На фиг. 1 изображен общий вид центробежной муфты с торца, в нерабочем положении; на фиг.2 - то же, в рабочем положении; на фиг.3 - вид на муфту сбоку с частичным вырезом.

Предложенная центробежная муфта содержит ведущую полумуфту, выполненную в виде свободнопосаженных на шлицованный вал 1 двух ступиц 2 с плунжерами 3, цилиндрическая рабочая часть которых выполнена полой и залита свинцом 4; ведомая полумуфта выполнена в виде двух колец 5, установленных в барабане 6 по направляющим 7 с возможностью симметричного относительно оси муфты смещения в противоположные относительно друг друга стороны, для чего каждое из колец снабжено сегментом 8, утопленным в седле 9; на внешней стороне барабана находятся колпаки 10, под которыми свободно уложены резиновые подушки 11, диаметрально противоположно им находятся регулировочные винты 12 и электромагниты, состоящие из постоянных магнитов 13 и обмоток возбуждения 14, плюс обмоток выведен на контактное кольцо 15. Направляющие 7, седла 9 сегментов 8 и колпаки 10 жестко скреплены с барабаном 6 электросваркой. Сегменты 8 жестко скреплены с кольцами 5 контактной сваркой. Постоянные магниты 13 выполнены из самарий-кобальтового сплава. Таблетки из такого сплава, будучи миниатюрными, обладают высокой магнитной энергией. Обмотки электромагнитов, резиновые подушки приклеены изнутри к барабану. В муфту через специальное отверстие (которое можно предусмотреть в конструкции) или перед установкой второй торцовой крышки насыпают графитовую пудру в количестве 7-10% объема внутренней ее полости. Регулировочными винтами 12 кольцам 5 задается небольшое смещение в противоположных направлениях относительно друг друга и оси муфты.

Центробежная муфта работает следующим образом.

До заданного числа оборотов ведущей полумуфты, определяемого усилием притяжения колец 5 постоянными магнитами 13, плунжеры 3 скользят по внутренней поверхности колец 5, занимающих в барабане 6 слегка смещенное положение относительно оси муфты, и создают на них исчезающе малый крутящий момент и незначительное усилие сдвига к стенкам барабана 6, которое компенсируется притяжением постоянных магнитов 13 либо электромагнитов, если обмотки возбуждения 14 включены. При достижении ведущей полумуфтой заданного числа оборотов нарастающие центробежные силы плунжеров 3 сдвигают кольца 5 от оси муфты в противоположных направлениях относительно друг друга. Они давят на резиновые подушки 11 и безударно прижимаются к стенкам барабана 6. В этом случае кольца 5 занимают относительно оси муфты эксцентричное положение, и плунжеры 3 создают на них и жестко связанно с ними барабане 6 с ведомым валом максимально крутящий момент, плавно раскручивая в зависимости от нагрузки ведомую полумуфту. Графитовая пудра активно перемешивается внутри муфты и выполняет роль смазки. При снижении числа оборотов ведущей полумуфты ниже порогового значения резиновые подушки 11 отжимают кольца 5 к середине барабана 6, где их притягивают постоянные магниты 13 или, если обмотки 14 включены, - электромагниты. Кольца 5 занимают исходное, центральное, положение, и муфта оказывается включенной. Меняя величину тока в обмотках 14 возбуждения электpомагнитов, можно плавно регулировать пороговую частоту вращения ведущей полумуфты в широких пределах. Такая возможность особенно необходима в процессе стендовых испытаний, доводки муфты и калибровки пороговых значений включения муфты. В предложенной центробежной муфте привлекают, прежде всего, близкие к идеальным условиям скольжения плунжеров. И в центральном, и в эксцентричном положении колец они скользят в окружности. В каждом из колец плунжеры активно воздействуют в зоне давления, равной не менее "П". За один оборот плунжеры передают в двух кольцах энергию на "2П", что равносильно соединению в одну двух муфт прототипа. К тому же, в конструкциях различных машин бывает необходимо вытянуть трансмиссию в длину. Установка на единый шлицованный вал нескольких ступиц в ведущей полумуфте и колец в ведомой удовлетворит таким требованиям. Плунжеры вместо сборных роликов изготавливаются методом литья. Их прочность и долговечность как единой детали не вызывает сомнений.

Использование: в транспортных средствах для плавного их разгона, а также в устройствах и механизмах для безударного включения. Сущность изобретения: муфта состоит из ведущих ступиц 2 с плунжерами 3 и ведомого барабана 6. Между барабаном 6 и ступицами 2 размещены кольца 5, поджатые к плунжерам 3. Перед работой посредством регулировочных винтов 8 кольцам 5 задается смещение в противоположные стороны. При вращении плунжеры 3 воздействуют на кольца 5, обеспечивая их фрикционную связь с барабаном 6. Плунжеры 3 могут быть выполнены полыми и заполнены свинцом. Полость барабана 6 заполняется графитовым порошком. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МУФТА, содержащая ведущую полумуфту в виде ступицы с установленными в ней с возможностью радиального перемещения нажимными элементами с цилиндрической рабочей частью, ведомую полумуфту в виде охватывающего ступицу барабана, установленное в барабане в контакте с нажимными элементами промежуточное кольцо и упругие элементы, расположенные между кольцом и барабаном, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности, а также обеспечения включения муфты в необходимом интервале частот вращения, она снабжена установленной соосно с основной по меньшей мере одной дополнительной ступицей с нажимными элементами, дополнительным промежуточным кольцом и электромагнитами, нажимные элементы выполнены в виде плунжеров, а барабан выполнен с диаметрально расположенными направляющими, электромагниты размещены между барабаном и кольцами, которые расположены в направляющих с возможностью симметричного относительно оси муфты смещения в противоположные относительно друг друга стороны. 2. Муфта по п.1, отличающаяся тем, что сердечники электромагнитов выполнены в виде постоянных магнитов. 3. Муфта по п.1, отличающаяся тем, что рабочая часть каждого плунжера выполнена полой и заполнена материалом, удельная плотность которого выше удельной плотности материала плунжера. 4. Муфта по п.1, отличающаяся тем, что полость барабана частично заполнена антифрикционным мелкодисперсным порошком.