ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МУФТА Российский патент 1996 года по МПК F16D43/14 F16D7/02 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для передачи крутящего момента.

Известна центробежная муфта, содержащая концентрично расположенные ведущую и ведомую полумуфты, установленные с возможностью взаимодействия между собой посредством центробежных грузов, выполненных в виде колодок с фрикционными накладками, связанных с ведущей полумуфтой посредством пластинчатых пружин, расположенных под углом к плоскости, содержащей ось муфты и поперечную ось симметрии колодок и имеющих прямолинейный участок, примыкающий к ведущей полумуфты [1]
Недостатком известной муфты является низкая плавность включения и выключения.

Задача изобретения повышение плавности включения и выключения.

Для этого в центробежной муфте, содержащей концентрично расположенные ведущую и ведомую полумуфты, установленные с возможностью взаимодействия между собой посредством центробежных грузов, выполненных в виде колодок с фрикционными накладками, связанных с ведущей полумуфтой посредством пластинчатых пружин, расположенных под углом к плоскости, содержащей ось муфты и поперечную ось симметрии колодки и имеющих прямолинейный участок, примыкающий к ведущей полумуфте, пластинчатые пружины выполнены с дополнительным прямолинейным участком, расположенным под углом к плоскости вращения, профиль рабочей поверхности ведомой полумуфты и фрикционных накладок очерчен дугой окружности, величина радиуса которой выбирается из условия

где D наибольший диаметр рабочей поверхности ведомой полумуфты;
H расстояние от оси муфты до дополнительного прямолинейного участка пластинчатой пружины.

На фиг. 1 изображена центробежная муфта, вид с торца; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Центробежная муфта содержит ведущую полумуфту 1 и концентричную ей ведомую полумуфту 2. Центробежные грузы выполнены в виде колодок 3 с фрикционными накладками 4. Колодки 3 связаны с ведущей полумуфтой 1 посредством пластинчатых пружин 5, прикрепленных к полумуфте. Пружины 5 состоят из соединенных между собой основного 6 и дополнительного 7 прямолинейных участков. Основной и прямолинейный участки пружины примыкает к ведущей полумуфте 1 и расположен под острым углом к плоскости, содержащей ось муфты, и поперечную ось симметрии колодки 3. Дополнительный участок 7 расположен между колодкой 3 и основным прямолинейным участком 6 под углом к плоскости вращения муфты (плоскость вращения изображена штрихпунктирной горизонтальной линией на фиг. 2). На фиг. 1 колодки 3 с накладками 4 показаны условно не повернутыми.

Пружины 5 могут быть выполнены из одной заготовки, в этом случае прямолинейные участки образуются путем изгиба заготовки на 90^o, т. е. ее скручивания, либо быть составными, при этом прямолинейные участки соответствующим образом ориентируются один относительно другого и механически скрепляются между собой.

Профиль рабочей, т. е. внутренней поверхности ведомой полумуфты 2, очерчен дугой окружности (фиг.2), симметричной относительно плоскости вращения. Дугой окружности того же радиуса очерчен профиль фрикционных накладок 4. Величина радиуса выбирается из условия
.

Муфта работает следующим образом.

В процессе пуска на колодки 3 действует центробежная сила и тангенциальная сила инерции. При вращении ведущей полумуфты 1 в направлении против часовой стрелки (фиг. 1) колодки 3 смещаются под действием тангенциальной силы инерции в направлении, противоположном вращению.

Действие на колодки 3 центробежной силы приводит к изгибу дополнительных прямолинейных участков 7 пружины 5, сопровождающемуся поворотом колодок 3 в направлении против часовой стрелки (фиг. 2) относительно точки сопряжения основного и дополнительного прямолинейных участков. В результате этого уменьшается величина угла между продольной плоскостью симметрии колодок 3 и плоскостью вращения (фиг. 2).

Увеличивающаяся по мере нарастания частоты вращения ведущей полумуфты 1 центробежная сила колодок 3 изгибает основные прямолинейные участки 6 пружин 5, что приводит к уменьшению величины угла между прямолинейными участками осевой плоскостью муфты и к спиралевидному перемещению колодок в направлении к рабочей поверхности ведомой полумуфты 2. Одновременно с этим, продолжается изгиб дополнительных прямолинейных участков 7 пружин 5 и в момент времени, соответствующий достижению номинальной частоты вращения и полному включению муфты, продольная ось симметрии колодок 3 совмещается с плоскостью вращения, т. е. с плоскостью поперечной симметрии полумуфты 2. Это достигается путем назначения соответствующих параметров дополнительных прямолинейных участков 7 пружин 5 (площади поперечного сечения, длины, величины угла между плоскостью данного участка и продольной плоскостью симметрии колодок 3 и др.) с учетом величины, действующей в момент полного включения муфты, центробежной силы. Косвенное влияние оказывают и параметры основного прямолинейного участка.

В процессе включения муфты движение колодок 3 осуществляется одновременно в двух взаимно-перпендикулярных направлениях и длине результирующего перемещения увеличивается, что повышает плавность включения муфты.

Первоначальное положение колодок 3 (в невращающейся муфте) должно обеспечивать в процессе включения свободное их перемещение без сцепления с ведомой полумуфтой 2 до момента полного выключения, что необходимо в том случае, когда по условиям конструирования колодки 3 с накладками 4 выходят за осевой габарит ведомой полумуфты. Это обеспечивает свободный поворот колодок 3 в плоскости фиг. 2 без их упора в торец полумуфты 2 и зависит от изгибной жесткости основных и дополнительных прямолинейных участков пружин 5.

При отключении вращения ведущей полумуфты 1 колодки 3 под действием силы упругости основных прямолинейных участков пружин 5 стремятся переместиться в направлении, противоположном вращению. Этому препятствует сила трения между накладками 4 и полумуфтой 2, возникающая за счет действия на колодки 3 сил упругости дополнительных прямолинейных участков пружин 5. Действие на колодки 3 силы трения будет продолжаться до тех пор, пока колодки под действием силы упругости основных прямолинейных участков пружин 5 не повернутся относительно полумуфты 1 на угол, обеспечивающий выход накладок 4 из зацепления с полумуфтой 2.

Для реализации указанной последовательности действия элементов муфты при отключении вращения необходимо, чтобы радиус дуги окружности, очерчивающий профиль рабочей поверхности полумуфты 2 и накладок 4, были меньше радиуса поворота колодок 3 в плоскости фиг. 2, т. е. расстояния от точки сопряжения прямолинейных участков пружин 5 до рабочей поверхности ведомой полумуфты, измеренного в плоскости вращения. Данное условие выражается неравенством

где R радиус дуги окружности, очерчивающей профили рабочей поверхности полумуфты 2 и фрикционных накладок 4 (фиг. 2);
D наибольший диаметр рабочей поверхности ведомой полумуфты (измеренный в плоскости вращения);
H расстояние от оси муфты до дополнительного прямолинейного участка пружины 5 (точки сопряжения прямолинейных участков по фиг.2).

Выполнение указанного условия обеспечивает увеличение продолжительности процесса отключения муфты, т. е. плавность работы.

Несовпадение плоскости дополнительных прямолинейных участков пружин 5 с продольной плоскостью симметрии колодок 3, является обязательным при симметричном относительно плоскости вращения расположении профиля рабочей поверхности ведомой полумуфты 2, поскольку обеспечивает совпадение в момент полного включения муфты плоскости вращения с продольной плоскостью симметрии колодок. При невыполнении данного условия линия действия на колодку 3 центробежной силы в момент полного включения муфты должна находиться в плоскости дополнительного прямолинейного участка пружины 5, что является невозможным вследствие действия силы упругости указанного участка пружины, следовательно, невозможна и точная установка накладки 4 по профилю рабочей поверхности полумуфты 2.

При несимметричном относительно плоскости вращения профиле рабочей поверхности ведомой полумуфты 2 выполнение указанного условия не является обязательным.

Сущность изобретения: для повышения плавности включения и выключения муфты при передаче крутящего момента ведущая 1 и ведомая 2 полумуфты установлены концентрично одна относительно другой с возможностью взаимодействия между собой посредством центробежных колодок 3 с прикрепленными к ним фрикционными накладками 4. Колодки 3 связаны с полумуфтой 1 посредством пластинчатых пружин 5. Пружины 5 имеют два прямолинейных участка: основной 6 и дополнительный 7. Плоскости участков расположены перпендикулярно друг к другу. В процессе пуска и остановки вращения колодки муфты 3 совершают благодаря особой конструкции пружин 5 спиралеобразные движения между полумуфтами 1 и 2, что обеспечивает повышение плавности включения и отключения муфты. 2 ил.

Центробежная муфта, содержащая концентрично расположенные ведущую и ведомую полумуфты, установленные с возможностью взаимодействия между собой посредством центробежных грузов, выполненных в виде колодок с фрикционными накладками, связанных с ведущей полумуфтой посредством пластинчатых пружин, расположенных под углом к плоскости, содержащей ось полумуфты и поперечную ось симметрии колодок, и имеющих прямолинейный участок, примыкающей к ведущей полумуфте, отличающаяся тем, что пластинчатые пружины выполнены с дополнительным прямолинейном участком, расположенным под углом к плоскости вращения, профиль рабочей поверхности ведомой полумуфты и фрикционных накладок очерчен дугой окружности, величина радиуса которой выбирается из условия
R<D/2-H,
где D наибольший диаметр рабочей поверхности полумуфты;
H расстояние от оси муфты до дополнительного прямолинейного участка пластинчатой пружины.