ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ФРИКЦИОННАЯ МУФТА-ТОРМОЗ Российский патент 1995 года по МПК F16D27/04 F16D67/02 

Изобретение относится к области машиностроения и может найти применение в областях техники, где требуется периодическое сцепление и торможение кинематических линий по заранее составленной программе или вручную с пульта управления.

Известна электромагнитная муфта, содержащая неподвижный магнитопровод с обмоткой на неподвижной оси и установленные на этой оси полумуфту с возможностью вращения и подпружиненный якорь с возможностью вращения и осевого перемещения.

Якорь и полумуфта установлены на неподвижной оси, что уменьшает величину их несоосности, но не исключает ее полностью, к тому же подшипники якоря и полумуфты постоянно вращаются при передаче момента. Перемещение якоря и полумуфты (сердечника) относительно друг друга в радиальном направлении к валу из-за имеющихся несоосностей на каждый оборот увеличивает износ, снижает надежность и КПД.

Наиболее близким к изобретению техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является электромагнитная фрикционная муфта-тормоз, содержащая ведущую полумуфту с фрикционным диском, ведомую полумуфту со встроенным электромагнитом, закрепленный на станине упорный диск тормоза, подпружиненные тормозной диск и нажимной диск муфты, связанные между собой и с ведомой полумуфтой посредством пальцев.

В прототипе фрикционная прокладка с ведущей полумуфтой и нажимной диск ведомой полумуфты установлены на разных валах в станине, поэтому при передаче момента из-за имеющихся несоосностей между ведущей и ведомой полумуфтами за каждый оборот происходит взаимное перемещение в радиальном направлении к валу на величину их несоосности, что снижает надежность работы и уменьшает величину передаваемого момента, т.е. уменьшается КПД. Суммарные потери могут быть по отношению к передаваемой мощности значительными, так как муфты с одной парой трения применяются в маломощных приводах и устанавливаются для уменьшения ее габаритов в зоне высоких оборотов привода.

Цель изобретения - повышение надежности и КПД.

Указанная цель достигается тем, что якорь выполнен в виде диска со ступицей, размещенного на ведомом валу между сердечником и станиной с фиксацией в окружном направлении посредством шариков, сердечник установлен неподвижно в осевом направлении на концевом участке ведомого вала посредством концентрично расположенных немагнитной втулки и подшипников, при этом ведущая полумуфта и втулка выполнены с торцевыми зубьями, а между подшипником сердечника и пружинами якоря установлено упорное кольцо.

При передаче момента с вращением, когда якорь магнитным полем прижат к сердечнику, они вращаются как одно целое с валом и соответственно нет их относительного перемещения в радиальном направлении к валу, при этом подшипники под сердечником не вращаются. В результате исключены потери на трение между якорем и сердечником, исключены потери на вращение подшипников, что существенно повышает КПД.

Отсутствие относительного перемещения из-за имеющихся несоосностей якоря и сердечника при передаче момента во время вращения ведомого вала снижает износ пары трения, повышает долговечность и надежность работы муфты повышается КПД.

Установка подшипников в сердечнике через немагнитную втулку существенно снижает величину паразитного магнитного потока, проходящего через подшипники и уменьшающего осевую силу магнита, что сокращает расход электрической энергии на питание магнита, повышает КПД муфты в целом, снижает намагниченность продуктов износа в подшипниках, которые легче выводятся из зоны беговых дорожек подшипников.

Сопоставительный анализ предлагаемого технического решения с аналогичными техническими решениями, известными из патентной литературы и других источников, показывает, что новая совокупность существенных признаков предложения обеспечивает получение новых свойств, не совпадающих со свойствами известных решений, т. е. предлагаемое техническое решение обладает существенными отличиями по сравнению с существующими решениями.

На чертеже изображена описываемая электромагнитная фрикционная муфта-тормоз.

Электромагнитная фрикционная муфта-тормоз содержит якорь 1, размещенный на ведомом валу 2 между сцепляемой поверхностью 3 сердечника 4 и тормозным диском 5 станины 6 с установленным на ней магнитопроводом 7 с катушкой 8 кольцевого электромагнита.

Якорь 1 размещен на ведомом валу 2 с возможностью осевого перемещения в пределах зазора 9 с фиксацией в окружном направлении посредством шариков 10, расположенных в пазах 11 ведомого вала 2 и пазах 12 якоря 1. Якорь 1 выполнен в виде диска со ступицей с осевыми каналами 13 для пружин и подпружинен к тормозному диску 5 пружинами 14, взаимодействующими с упорным кольцом 15, установленным в контакте с подшипниками 16 сердечника 4.

Сердечник 4 установлен неподвижно в осевом направлении на концевом участке ведомого вала 2 посредством концентрично расположенных подшипников 16 и немагнитной втулки 17, при этом втулка 17 и ведущая полумуфта 18 выполнены с торцевыми зубьями 19 и 20, установленными с возможностью сопряжения между ними.

При отсутствии напряжения в катушке 8 кольцевого электромагнита якорь 1 прижат пружинами 14 к тормозному диску 5 и ведомый вал 2 заторможен посредством шариков 10, расположенных в пазах 11 ведомого вала 2 и пазах 12 якоря 1. Между якорем 1 и сердечником 4 имеется исходный зазор 9.

Электромагнитная фрикционная муфта-тормоз работает следующим образом.

При подаче напряжения на катушку 8 кольцевого электромагнита якорь 1 под воздействием магнитного поля, сжимая пружины 14, притягивается и сцепляется силой фрикционного трения с сердечником 4 кольцевого электромагнита и одновременно отходит от тормозного диска 5 на шариках 10 по пазам 11 ведомого вала 2, который растормаживается и приводится во вращение сердечником 4. Вращение последнего обеспечивается через немагнитную втулку 17 от ведущей полумуфты 18 посредством торцевых зубьев 19 и 20.

При передаче момента якорь 1 и сердечник 4 сцеплены между собой силой фрикционного трения и образуют одно целое с ведомым валом 2, соответственно они неподвижны в радиальном направлении относительно друг друга, при этом блокируются и подшипники 16, т.е. в них отсутствует взаимное вращение наружных и внутренних колец.

После снятия напряжения в катушке 8 кольцевого электромагнита магнитное поле исчезает, якорь 1, перемещаясь на шариках 10, прижимается пружинами 14 к тормозному диску 5 и ведомый вал 2 затормаживается. Сердечник 4 вращается на подшипниках 16 и для его остановки требуется остановка ведущей полумуфты 18.

Совместное расположение якоря и сердечника на ведомом валу, их неподвижность относительно друг друга при передаче момента и вращении ведомого вала исключают потери на трение между собой и потери на трение в неподвижных подшипниках, что вместе взятое повышает КПД и надежность из-за отсутствия износа при передаче момента в паре якорь-сердечник.

Установка подшипников в сердечнике через немагнитную втулку существенно снижает величину паразитного магнитного потока, уменьшающего осевую силу кольцевого магнита, что сокращает расход электроэнергии на питание магнита и повышает КПД муфты в целом, а также снижает намагниченность продуктов износа в подшипниках, которые легче выводятся из зоны беговых дорожек подшипников.

Сущность изобретения: муфта-тормоз содержит соосно расположенные ведущую и ведомую полумуфты и расположенный между ними электромагнит с сердечником. Электромагнит расположен на одном валу с ведомой полумуфтой. Вал выполнен двухступенчатым. На большей ступени вала размещена ведомая полумуфта и якорь. Якорь выполнен в виде диска со ступицей, размещенной на валу посредством шариков. Сердечник смонтирован на валу неподвижно в окружном направлении посредством концентрично расположенных втулки и подшипников. Втулка и ведущая полумуфта выполнены с торцевыми зубьями, сопряженными между собой. Втулка может быть выполнена из материала с немагнитными свойствами. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ФРИКЦИОННАЯ МУФТА-ТОРМОЗ, содержащая соосно расположенные ведущую полумуфту и ведомую полумуфту с якорем и с элементами их крепления на соответствующих валах, кольцевой электромагнит, сердечник, связанный с ведомой полумуфтой, и фрикционное тормозное кольцо, размещенное между якорем и станиной, при этом якорь подпружинен в осевом направлении, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и КПД, якорь выполнен в виде диска со ступицей, размещенного на ведомом валу между сердечником и тормозным кольцом станины с фиксацией в окружном направлении посредством шариков, сердечник установлен неподвижно в осевом направлении на концевом участке ведомого вала посредством концентрично расположенных втулки и подшипников, при этом ведущая полумуфта и втулка выполнены с торцевыми зубьями, установленными с возможностью сопряжения между собой. 2. Муфта-тормоз по п.1, отличающаяся тем, что между подшипником и пружиной установлено упорное кольцо в контакте с ними. 3. Муфта-тормоз по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что втулка выполнена из материала с немагнитными свойствами.