МУФТА СВОБОДНОГО ХОДА Российский патент 1995 года по МПК F16D41/20 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для соединения валов и элементов механизмов для передачи крутящего момента в заданном направлении и разобщения валов при превышении скорости ведомого звена скорости ведущего звена.

Известна муфта свободного хода, содержащая ведущий и ведомый элементы, в виде ступицы и охватывающей ее с радиальным зазором обоймы. В зазоре установлена винтовая пружина, направление навивки которой противоположно вращению ведущего звена, упирающаяся одним концом в бурт, выполненный на ступице.

Недостатком данной муфты является невысокая нагрузочная способность.

Для повышения нагрузочной способности в муфте свободного хода, содержащей ведущий и ведомый элементы, расположенные концентрично с радиальным зазором один относительно другого, установленную в зазоре винтовую пружину с упором одного ее конца в бурт на внутреннем элементе, на наружной поверхности которого выполнена ходовая резьба с трапецеидальным профилем, направление навивки и поперечное сечение витка винтовой пружины соответствует форме профиля винтовой канавки резьбы, средний диаметр резьбы равен среднему диаметру пружины, которая размещена в винтовой канавке с возможностью взаимодействия с наружным элементом.

На фиг.1 изображена муфта, продольный разрез; на фиг.2 исходное положение первого витка пружины; на фиг.3 заклиненное положение первого витка пружины.

Муфта содержит наружное звено в виде обоймы 1, установленной концентрично и с радиальным зазором по отношению к внутреннему звену в виде ступицы 2, которая связана в окружном направлении с валом 3, например, посредством натяга или шпонки. Ступица фиксируется в осевом направлении шлицевыми гайками 4. В зазоре между обоймой 1 и ступицей 2 концентрично им установлен упругий элемент в виде винтовой пружины 5. На наружной поверхности ступицы 2 выполнена ходовая резьба 6 с трапецеидальным профилем. Поперечное сечение витков пружины 5 и направление ее навивки соответствует форме профиля винтовой канавки резьбы 6. Пружина установлена в канавке резьбы с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью обоймы 1.

Ступица 2 выполнена с буртом 7 для упора в него конца пружины 5. В зоне торцового соединения ступицы и обоймы расположено лабиринтное уплотнение 8 для предотвращения вытекания смазки, подаваемой в радиальный зазор по каналу 9. Обойма и ступица могут быть выполнены разъемными. На обойме 1 может быть установлено зубчатое колесо 10 для передачи крутящего момента. Средний диаметр резьбы D_ср равен среднему диаметру пружины 5. На торце пружины 5 выполнены гнезда 11 под монтажный инструмент.

Муфта работает следующим образом.

От зубчатого колеса 10, являющегося ведущим звеном, через обойму 1 и пружину 5 крутящий момент передается на ступицу 2. Для обеспечения этого режима работы необходимо предварительно произвести заклинивание первого витка пружины 5 по поверхности обоймы 1. При действии крутящего момента со стороны торцового ключа на пружину 5 обеспечивается выборка бокового и радиального зазоров в резьбе ступицы 2 (бокового полностью, радиального частично). Дальнейшая компенсация радиального зазора Δ _рад происходит во время опрокидывания витка (витков) при затяжке пружины 5. В процессе нагружения обоймы 1 (ведущего звена) моментом Т имеет место изгибающее действие обоймы 1 на виток пружины 5 (фиг.2). При этом виток под действием нагрузки Р занимает новое положение.

Радиальные перемещения витка при отсутствии зазора (после выборки его) вызывают деформацию поверхности обоймы 1. Величина этой деформации соответствует прессовой посадке. Эта посадка имеет место на 1/4 части наружной поверхности первого витка пружины 5. Сила, необходимая для заклинивания первого витка пружины, превышает расклинивающую силу, поэтому при вращении ступицы в режиме обгона достаточно легко происходит расклинивание витка.

Подача смазки производится перед началом работы через подводной канал 9 циклически (по аналогии с подшипниками скольжения) с целью поддержания жидкостного режима трения при свободном вращении обоймы 1 и ступицы 2.

Эффект заклинивания пружины 5 при вращении ведущего звена обоймы в направлении, обратном свивке его (или ступицы по направлению свивки), определяет работоспособность муфты. Результаты проведенных аналитических исследований показывают, что с увеличением момента на обойме 1 (соответственно силы Р на фиг.3) увеличивается величина перемещений (деформаций обоймы 1), т.е. увеличивается нагрузочная способность муфты. При этом заклинивание витка имеет место практически на одной четвертой части его наружной поверхности заклинивание происходит практически мгновенно. При частоте вращения ведущего звена n=1000 об/мин время срабатывания муфты средних размеров составляет сотые доли секунды.

Следствием практически мгновенного срабатывания муфты может являться резкое повышение температуры контактных деталей и снижение работоспособности передающих валов (кроме гибких валов).

При ведущем звене ступице 2 направление вращения совпадает с направлением навивки пружины 5. Длина поверхности контакта пружины с обоймой, а также величина зазора между наружной повеpхностью пружины и обоймой зависят от величины крутящего момента на ведущем звене.

Изобретение может быть использовано для соединения валов и элементов механизмов для передачи крутящего момента в заданном направлении и разобщения валов при превышении скорости ведомого звена скорости ведущего звена. Сущность изобретения: между обоймой 1 и ступицей 2 расположена винтовая пружина 5. Пружина размещена в винтовой канавке в виде ходовой резьбы 6 на ступице. Профиль канавки и пружины трапецеидальный. Торец пружины упирается в бурт 7. При затяжке пружины осевым усилием ее первый виток заклинивается между ступицей и обоймой, обеспечивая передачу крутящего момента. Средний диаметр пружины равен среднему диаметру винтовой канавки. 3 ил.

МУФТА СВОБОДНОГО ХОДА, содержащая ведущий и ведомый элементы, расположенные концентрично с радиальным зазором относительно друг друга, установленную в зазоре винтовую пружину с упором одного ее конца в бурт на внутреннем элементе, отличающаяся тем, что на наружной поверхности внутреннего элемента выполнена ходовая резьба с трапецеидальным профилем, направление навивки и поперечное сечение витка винтовой пружины соответствуют форме профиля винтовой канавки резьбы, средний диаметр резьбы равен среднему диаметру пружины, которая размещена в винтовой канавке с возможностью взаимодействия с наружным элементом.