МУФТА Российский патент 1995 года по МПК F16D7/08 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к механизмам передачи вращающего момента, и может быть использовано в приводах машин, передающих переменные моменты, в том числе с ударами, частыми пусками и остановками.

Известна муфта, содержащая две полумуфты, одна из которых имеет зубья, а другая выполнена с отверстиями, в которых расположены соединительные элементы, в виде тел качения, поджатые пружинами относительно резьбовых регулировочных элементов к опорным поверхностям зубьев первой полумуфты. При превышении допустимого крутящего момента происходит проворачивание первой полумуфты относительно второй и предохранение от возможных поломок механизмов.

Известная муфта не имеет возможности управления передаваемым крутящим моментом, ограниченные функциональные возможности в плане достижения требуемой податливости.

Задачей изобретения является создание муфты, обеспечивающей управление величиной передаваемого крутящего момента, дающей возможность получения требуемой податливости и регулирование номинальной передаваемой мощности.

Это обеспечивается тем, что в муфте, содержащей две полумуфты, первая из которых имеет зубья, а вторая выполнена с отверстиями, в которых расположены соединительные элементы, поджатые упругими элементами к опорным поверхностям зубьев первой полумуфты, а также средство регулирования усилия поджатия соединительных элементов, опорные поверхности зубьев профилированы и плавно сопряжены между собой, отверстия во второй полумуфте расположены случайно с угловым шагом, подчиняющимся равномерному закону распределения, а средство регулирования усилия поджатия упругих элементов выполнено управляемым.

На фиг.1 изображен вариант муфты с зубьями на цилиндрической поверхности; на фиг.2 узел I на фиг.1; на фиг.3 вариант выполнения зубьев на торцовой поверхности; на фиг.4 выполнение средств поджатия в виде поршней; на фиг.5-8 взаимное положение элементов муфты при срабатывании; на фиг.9 графическая характеристика изменения момента при изменении угла поворота.

На фиг.1 и 3 показаны два варианта конкретной реализации муфты с зубьями круглого профиля, отличающиеся расположением зубьев на первой полумуфте. Муфта содержит первую 1 и вторую 2 полумуфты, на ступице 3 первой полумуфты выполнены зубья 4, отверстия 5, выполненные во второй полумуфте. На пальцы 6 установлены сегменты 7, поджатые пружинами сжатия 8 относительно регулировочных винтов 9.

Муфта работает следующим образом.

Поток мощности от полумуфты 1 к полумуфте 2 передается, через ступицу 3, зубья 4, сегменты 7 и пружины 8.

Несущая способность такой муфты будет зависеть от ее геометрических размеров, количества m и профиля зубьев, количества n и расположения α упругих элементов (m 360^o β; n ≅ m; 0 ≅α| < 90^o, где β угловой шаг зубьев), предварительного натяжения пружин. Последнее обстоятельство позволяет обеспечить с помощью винтов 9 регулировку номинального передающего момента. Если же винты заменить поршнями 10, как показано на фиг.4, то можно получить управляемую муфту.

При возрастании передаваемого муфтой момента пружины сжимаются, благодаря чему возрастает жесткость муфты.

Схема работы пружин при круглых профилях зубьев показана на фиг.5-8: фиг. 5 соответствует нулевой нагрузке; на фиг.6 номинальной нагрузке; фиг.7, 8 максимальной нагрузке и началу прокрута.

Три фактора участвуют в формировании характеристики муфты: сила натяжения пружины F(ϕ), расположенные точки (А) контакта сегмента с опорной поверхностью (определяет распределение силы F(ϕ) и радиус R_A(ϕ) плечо силы F(ϕ), где ϕ угол поворота полумуфты 1 относительно полумуфты 2.

При изменении нагрузки все три фактора меняются. При этом соответствующим профилированием зубьев, сделав их круглого, овального, прямого и т.д. профиля, можно получить разные законы изменения F(ϕ) и R_A(ϕ), а следовательно, и передаваемого момента T(ϕ) f(F, R_A), т.е. разные характеристики муфты.

На фиг.9 приведена качественная характеристика муфты при круглом профиле опорных поверхностей, Т_н номинальный передаваемый момент, ϕ_max β. Видно, что вначале, при небольших углах, характеристика муфты линейна. При других профилях зубьев, например прямом, характеристика муфты нелинейна.

После поворота на угол ϕ_max упругий элемент меняет свое положение, переходя от одного зуба к другому, соседнему. Далее характеристика повторяется.

Таким образом, при перегрузках муфта, не разрушаясь и не размыкая потока мощности, проворачивается на целое число зубьев, то она является предохранительной с автоматическим восстановлением соединения.

Сказанное относится к постоянному угловому шагу отверстий во второй полумуфте. Если же эти отверстия располагать с шагом (β_i на фиг.4), изменяющимся случайно с равномерным законом распределения вероятности, то в каждый момент времени каждому из n упругих элементов на характеристике будет соответствовать своя точка A_i, i 1,2,n. Суммарная же по всем упругим элементам характеристика выровнится. Передаваемый крутящий момент T_Σ не будет зависеть от угла поворота, оставаясь зависимой от T_HΣ, т.е. от натяжения пружины.

Таким образом, плавно меняя натяжение пружины поршнями 10, можно управлять величиной передаваемого момента. В этом случае муфта используется как управляемая. При этом управлении положением поршней, а следовательно, и муфтой можно добиться разными способами. В этом случае это не принципиально. Можно, например, вторую полумуфту на фиг. 1 охватить дополнительным кольцом с управляемой длиной, по внутренней поверхности которого катились бы ролики, связанные с поршнями. Можно также для этой цели использовать гидравлический насос, вкачивающий под давлением жидкость в канал, образованный поверхностью второй полумуфты и П-образным каналом кольцом, плотно охватывающим эту полумуфту. Управление муфтой в этом случае осуществляется изменением давления жидкости и т.д.

Предложенная муфта обеспечивает достижение требуемой податливости, возможность регулирования номинального передаваемого момента, возможность ее использования как предохранительной или управляемой.

Сегменты 7 в муфтах могут быть заменены на шарики или ролики. В этом случае трение скольжения частично заменяется трением качения.

Использование: для передачи крутящего момента для предохранения от перегрузок при ударах, частых пусках и остановках. Сущность изобретения: одна из полумуфт выполнена в виде звездочки с полукруглыми зубьями. На другой полумуфте выполнены отверстия, в которых расположены соединительные элементы в виде шариков или роликов с закругленным торцом. Соединительные элементы поджаты к впадинам между зубьями звездочки относительно регулировочных элементов. Звездочка может быть как с торцовыми зубьями, так и с зубьями на цилиндрической поверхности. Отверстия под соединительные элементы расположены под углом к радиальной плоскости или к оси муфты случайно с угловым шагом, подчиняющимся равномерному закону распределения. Средство регулирования усилия поджатия выполнено управляемым. 9 ил.

МУФТА, содержащая две полумуфты, одна из которых имеет зубья, а вторая выполнена с отверстиями, в которых расположены соединительные элементы, поджатые упругими элементами к опорным поверхностям зубьев первой полумуфты, а также средство регулирования усилия поджатия соединительных элементов, отличающаяся тем, что опорные поверхности зубьев профилированы и плавно сопряжены между собой, отверстия во второй полумуфте расположены случайно с угловым шагом, подчиняющимся равномерному закону распределения, а средство регулирования усилия поджатия упругих элементов выполнено управляемым.