ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МУФТА Российский патент 1996 года по МПК F16D43/14 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для передачи крутящих моментов.

Наиболее близкой к изобретению по совокупности признаков является центробежная муфта, содержащая концентричные одна другой ведущую и ведомую полумуфты, центробежные грузы в виде колодок с фрикционными накладками, связанных с ведущей полумуфтой посредством пластинчатых пружин, расположенных под углом к плоскости, содержащей ось муфты и ось симметрии колодки, и имеющих прямолинейный участок, примыкающий к ведущей полумуфте под тупым углом.

Недостатком известной муфты является низкая плавность включения.

Задача изобретения повышение плавности включения и выключения центробежной муфты.

Задача решается тем, что в центробежной муфте, содержащей концентричные одна другой ведущую и ведомую полумуфты, установленные с возможностью взаимодействия между собой посредством выполненных в виде центробежных грузов 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, пружины шарнирно соединены с ведущей полумуфтой и выполнены в виде двух симметричных относительно оси шарнира участков, каждый из которых соединен с колодкой.

На фиг. 1 изображена центробежная муфта, вид с торца; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 схема действия силовых факторов на колодки в процессе включения муфты.

Центробежная муфта содержит ведущую полумуфту 1, концентрично установленную и выполненную в виде барабана ведомую полумуфту 2. Центробежные грузы выполнены в виде колодок 3, снабженных прикрепленными к ним фрикционными накладками 4.

Пластинчатые пружины 5 шарнирно закреплены посредством роликов 6 на полумуфте 1, для чего в последней выполнены углубления под ролики, а на пружинах выполнен криволинейный участок, охватывающий ролики (фиг. 3). Прижатие пружин 5 к роликам 6 осуществляется прижимами 7, имеющими клиновидный участок, острие которого контактирует с пружинами (фиг. 3). Прижимы 7 прикреплены к полумуфте 1 (крепление не показано).

Пружины 5 имеют симметричную относительно оси шарнира форму и прямолинейные участки, к которым прикреплены (жестко или шарнирно) колодки 3. Прямолинейные участки расположены под углом α к плоскости, содержащей ось муфты и поперечную ось симметрии колодки 3 (фиг. 1). Сопряжение прямолинейных участков пружин 5 с криволинейным участком осуществляется посредством радиусных переходов (не показаны) под острым (показано сплошными линиями на фиг. 1) или тупым углом (показано штриховыми линиями).

Криволинейный участок пружин 5, охватывающий полумуфту 1, может непосредственно примыкать к последней, как показано на фиг. 3, или быть установленным с радиальным зазором по отношению к полумуфте.

Муфта работает следующим образом.

В процессе пуска на колодки 3 действуют центробежные силы F_ц и касательные силы инерции F_t.

Результирующие силы F, являющиеся геометрической суммой упомянутых сил, стремятся приблизить колодки 3 (верхнюю и нижнюю по фиг. 1 при вращении полумуфты 1 в направлении против часовой стрелки для прямолинейных участков пружин 5, показанных сплошными линиями) к внутренней цилиндрической поверхности ведомой полумуфты 2 и удалить колодки (левую и правую по фиг. 1) от названной поверхности. Под действием силы F (фиг. 4) происходит продольный изгиб прямолинейного участка пружины 5, примыкающего к верхней колодке 3, что сопровождается увеличением острого угла между прямолинейным и криволинейным участками пружины.

Одновременно с этим, действие силы F на левую колодку (фиг. 4) также приводит к продольному изгибу прямолинейного участка пружины 5, примыкающего к данной колодке, что сопровождается уменьшением острого угла между прямолинейным и криволинейным участками пружины. Кроме того, происходит изгиб криволинейного участка пружины 5 от места сопряжения левых прямолинейного и криволинейного участков до шарнира (точка С на фиг. 4) с увеличением радиуса изгиба криволинейного участка, т. е. с его распрямлением.

В данный период времени действие на левую часть пружины 5 упругого момента не передается на правую часть пружины, поскольку правая часть не изменяет своей формы (под действием упомянутого упругого момента) вследствие наличия, по меньшей мере, двух точек опоры правого участка пружины - защемления в шарнире (точка С на фиг.4) и контакта с полумуфтой 1 в зоне сопряжения прямолинейного и криволинейного участков. Поэтому траектория и закон перемещения верхней и нижней колодок 3 определяются упругими характеристиками примыкающих к ним прямолинейных участков пружин 5. Траектория и закон перемещения левой и правой колодок 3 определяются упругими характеристиками как примыкающих к ним прямолинейных участков пружин 5, так и примыкающих к прямолинейным участкам криволинейных участков пружин.

Рассматривая участки пружин 5, заключенные между точкой С (фиг. 4) и соответствующей колодкой 3, как консольные балки, устанавливаем, что участки пружин между точкой С и левой и правой (по фиг. 1) колодками имеют большую, чем симметричные им участки, длину (у участков пружин между точкой С и верхней и нижней колодками на изгиб работают только прямолинейные участки). Вследствие этого при равенстве действующих на колодки 3 сил F перемещение левой и правой колодок будет больше, чем верхней и нижней колодок, и они первыми вступают в контакт с внутренней цилиндрической поверхностью ведомой полумуфты 2, что происходит при частоте вращения ведущей полумуфты 1, меньше номинальной. При этом левая и правая колодки 3 с фрикционными накладками 4 будут передавать на полумуфту 2 определенный крутящий момент, меньший номинального.

При дальнейшем разгоне ведущей полумуфты 1 возрастает центробежная сила F_ц, действующая на колодки 3. Левая и правая колодки 3 не изменяют своего положения относительно пружин 5, а верхняя и нижняя колодки вследствие изменения направления вектора силы F продолжают перемещаться в направлении полумуфты 2 по другой траектории определяемой продольным изгибом как прямолинейного участка пружин 5, так и криволинейного участка, заключенного между точкой С и прямолинейным участком.

Упругий изгибающий момент, действующий на участки пружин 5, заключенные между шарнирами и верхней и нижней колодками 3, передается на участки пружин, расположенные по другую сторону от шарнира и имеющие по одной точке опоры С (термин "точка" принят условно, поскольку контакт пружин с шарнирами осуществляется по образующей роликов 6) вследствие продольного изгиба последних.

Вследствие этого взаимное влияние упругих изгибающих моментов, действующих на участки пружин 5, расположенные по обе стороны от шарнира, приводит к некоторому отжатию левой и правой колодок 3 от полумуфты 2, а также к уменьшению скорости перемещения верхней и нижней колодок к полумуфте 2. Это обеспечивает повышение плавности включения муфты при ее пуске.

Параметры пружин 5 (размеры поперечного сечения, длина прямолинейных и криволинейных участков, угол между последними и др.) выбираются в зависимости от закона изменения частоты вращения ведущей полумуфты 1, т. е. двигателя, а также от массы колодок 3 и фрикционных накладок 4.

На характер траектории движения колодок 3 при пуске оказывает влияние также наличие или отсутствие радиального зазора между полумуфтой 1 и пружинами 5 при отсутствии вращения. В начальный период пуска муфты при наличии упомянутого радиального зазора движение верхней и нижней колодок 3 несколько отличается от изложенного выше. В начальный период разгона полумуфты 1, когда частота вращения и, следовательно, сила F_z невелики, верхняя и нижняя колодки 3 смещаются под действием силы F_t в направлении, противоположном вектору линейной скорости, что приводит к изгибу криволинейных участков пружин 5, заключенных между шарнирами и соответствующими прямолинейными участками пружин. Вследствие этого происходит уменьшение до нуля радиальных зазоров и соответствующее этому приближение колодок 3 с полумуфте 1, чем обеспечивается увеличение времени включения верхней и нижней колодок.

При остановке вращения ведущей полумуфты 1 вектор сил F изменяет направление, в результате чего верхняя и нижняя колодки 3 остаются во включенном положении до тех пор, пока упругий момент пружин 5 не станет равным моменту силы F относительно точки С, после чего начинается отключение колодок с возвратом их в исходное положение, соответствующее показанному на фиг. 1.

Действие момента сил F относительно точек С левой и правой колодок 3 на пружины 5 будет удерживать эти колодки в течение некоторого времени при остановке вращения в том случае, если линия действия силы F на левую колодку ( фиг. 4) будет проходить (в течение этого времени) правее точки С. После уменьшения силы F_ц и, следовательно, силы F до определенной величины линия действия силы F будет проходить через точку С и колодка начнет возвращаться в исходное положение под действием упругого момента пружины 5. Указанное условие обеспечивается подбором массы элементов 3 и 4 и геометрических параметров пружин 5, в частности, длины прямолинейного участка. Это позволит повысить плавность отключения муфты при остановке вращения.

Использование изобретения позволит повысить плавность включения и выключения центробежной муфты.

Использование: в машиностроении для повышения плавности включения и отключения муфты. Сущность изобретения: концентричные одна другой ведущая 1 и ведомая 2 полумуфты установлены с возможностью взаимодействия одна с другой посредством центробежных колодок, закрепленных на симметричных относительно оси шарниров 7 пружинах 5, выполненных в виде пластин. В процессе пуска муфты действующие на верхнюю и нижнюю колодки 3 результирующие силы стремятся приблизить их к полумуфте 2, а левую и правую колодки 3 - удалить от полумуфты 2. По мере увеличения частоты вращения полумуфты 1 левая и правая колодки 3 приближаются к полумуфте 2, что приводит к изгибу соответствующих участков пружин 5 и к увеличению упругого момента, действующего на участки пружин 5, примыкающие к верхней и нижней колодкам 3. В результате этого повышается плавность включения муфты. 4 ил.

Центробежная муфта, содержащая концентричные одна другой ведущую и ведомую полумуфты, установленные с возможностью взаимодействия между собой посредством выполненных в виде центробежных грузов 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, отличающаяся тем, что пружины шарнирно соединены с ведущей полумуфтой и выполнены в виде двух симметричных относительно оси шарнира участков, каждый из которых соединен с колодкой.