УПРАВЛЯЕМАЯ СЦЕПНАЯ МУФТА Российский патент 1997 года по МПК F16D11/04 

Предложение относится к элементам обеспечения кинематической связи в различных кинематических цепях передачи рабочего движения.

Предложение может быть использовано для включения кинематической цепи, торможения и переключения в различных рабочих машинах: станках, автомашинах и других производственных агрегатах.

Управляемые сцепные муфты выполняются различным образом: механические магнитные, фрикционные, которые также относятся к механическим. При этом каждый класс муфт как для сцепления для передачи рабочего движения, так и для торможения. Это зависит от крепления одной из соединяемых частей муфты. [1]
Классы муфт подробно рассмотрены в [2]
Известные сцепные управляемые муфты, части которых соединяются за счет трения в радиальных элементах соединения или по плоскости дисков [2]
Недостатками таких муфт следует считать:
энерговыделение за счет трения, что приводит к росту температуры и требует охлаждения,
интенсивный износ трущихся элементов соединения, что снижает их долговечность,
проскальзывание при соединении может достигать значительного угла, что не всегда возможно по условиям работы рабочей машины.

Известна управляемая сцепная муфта, содержащая соединенную в угловом направлении и свободно установленную на валу части, элементы соединения на указанных частях, и привод взаимного перемещения элементов соединения, причем элементы соединения выполнены в виде кулачков с пазами и выступами, которые сопрягаются при соединении муфты [2]
Недостатками такой муфты следует считать:
невозможность соединения муфты в неподвижном состоянии, т.к. выступающий кулачек упрется с большой степенью вероятности в выступающий кулачек ответной части,
большие сложности соединения при вращении одной из частей с повышенной скоростью, т.к. момент совпадения впадины и выступа кулачка с учетом зазора очень мал по времени,
при включении будет наблюдаться удар первого рода, который представляется графически ступенчатым приложением нагрузки, что приведет к перегрузке всех элементов кинематической цепи с возможным разрушением их.

Задачей предложения является устранение указанных недостатков, а именно:
включение при значительных скоростях,
включение при неподвижном положении частей муфты,
амортизация ударной нагрузки при включении муфты.

Поставленная задача достигается тем, что элементы соединения выполнены в виде размещенных на различных частях радиальных выступов и подпружиненных штырей на радиальных штангах, причем штанги оснащены амортизаторами, а взаимное расположение выступов и штырей обеспечивает одновременное сцепление не менее половины указанных, элементов, причем это достигается равномерным размещением выступов по углу и размещение штырей двумя группами, каждая из которых расположена через двойной угол выступов, а сами группы сдвинуты относительно друг друга на половину угла расположения выступов, при этом амортизаторы выполнены в виде плоских пружин, расположенных между радиальными штангами, а сами штанги соединены со ступицей шарнирно посредством оси.

На фиг. 1 и 3 упрощенно представлена управляемая сцепная муфта.

На фиг. 1 представлен вид сбоку на муфту при ее отсоединенном положении; на фиг. 2 вид по А-А на части муфты, которая свободно сопряжена с валом в угловом направлении; на фиг. 3 вид по Б-Б на части муфты, которая соединена в угловом направлении.

Муфта содержит часть 1, которая соединена с валом 2 шпоночным соединением или шлицевым. Часть 1 способна перемещаться от привода 3 вдоль вала. Показан только выходной элемент привода 3, часть 1 имеет ступицу 4, на которой закреплена шестерня 5 с широким зубом, который обеспечивает ее зацепление с шестерней 6 кинематической цепи. Часть 1 снабжена штангами 7 со штырями 8, которые имеют пружину 9 и упор 10. Штанги 7 соединены со ступицей 4 шарнирно через ось 11, а между штангами 7 размещены плоские пружины 12, которые закреплены на ступице 4 удерживают штангу 7 в ее расчетном положении. Показано 4 штанги 7 и они расположены попарно через 180^o, а каждая пара сдвинута на 45^o. Каждая пара штанг 7 образует группу. Таким образом, показаны две группы, которые сдвинуты на 45^o между собой. Вторая часть муфты 13 свободно соединена с валом 2 м способна оставаться неподвижной при вращении вала 2. Часть 13 имеет шестерню 14, которая соединена с кинематической цепью шестерней 15. Вал 2 имеет упор 16. На части 13 выполнены выступы 17, которые равномерно расположены по окружности (через 90^o в данном случае).

Действует муфта следующим образом.

Для включения муфты приводом 3 перемешают часть 1 вправо в направлении к части 13. При этом какая-либо группа штырей 8 попадает между выступами 17. Это произойдет и при неподвижном вале 2 и при его вращении.

Другая группа штырей 8 либо также попадает между выступами 17, либо упрется в них и утопится, преодолевая пружину 9. Если вал 2 подвижен, то и вторая группа штырей 8 западет между выступами 17, однако момент будет передаваться одной группой штырей 8. При отключении муфты ее часть 1 подается приводом 3 влево и штыри 8 группы, которая находится в зацеплении выходят из контакта с выступами 17 и часть 13 перестает передавать рабочий момент на шестерню 15.

Необходимо сделать следующие замечания.

1. Представлен случай, когда муфта разрывает кинематическую цепь между шестернями 6 и 15, однако, возможно использование муфты и для торможения. В этом случае часть 13 закрепляется на корпусе рабочей машины.

2. При зацеплении на ходу будет срабатывать амортизатор: после контакта группы штырей с выступами 17 момент инерции будет погашен за счет изгиба плоских пружин 12. Если момент инерции велик, то в контакт с выступами 17 войдет на короткое время вторая группа штырей и передаваемый момент резко возрастет.

3. Рационально в каждой группе иметь по три штыря 8, чтобы на вал 2 не передавался изгибающий момент. Вообще групп может быть более двух для передачи повышенных крутящих моментов. И в этом случае каждая группа штырей 8 должна иметь сдвиг относительно равномерно расположенных выступов 17, равный углу между выступами 17 деленному на число групп.

Например, для 6 выступов 17 нужно две группы по три штыря в каждой группе. В каждой группе штыри размещены через 120^o, а группы сдвинуты между собой на 30^o. Это наиболее оптимальное размещение, т.к. будут передавать момент три штыря, которые размещены через 120^o.

4. Муфта позволяет компенсировать несоосность валов, если соединяются соосные валы. Муфта также позволяет компенсировать осевое смещение валов во время работы. Плоские пружины 12 играют роль рессор и позволяют передавать значительные моменты с компенсацией колебания момента сопротивления на выходе рабочей машины, что очень важно для повышения надежности и долговечности рабочей машины.

Таким образом, техническое решение позволяет достигнуть все поставленные цели: включение на ходу и при неподвижном положении при амортизации ударной нагрузки.

5. В качестве амортизаторов могут быть использованы сами штанги 7. Однако это менее предпочтительное техническое эквивалентное решение, хотя и упрощает конструкцию.

6. Штанги могут иметь ограничители углового перемещения, которые могут быть закреплены на ступице 4.

7. Для облегчения рассоединения частей муфты концы штырей 8 и боковые стороны выступов 17 могут быть выполнены с уклоном для муфт, которые предназначены для передачи значительных моментов и отсутствует возможность снижения рабочего момента на выходном звене машины.

Таким образом, техническое решение позволяет достигнуть все поставленные цели, а именно:
производить включение при неподвижном состоянии частей муфты,
снижать ударную нагрузку при включении муфты как за счет амортизатора, так и за счет одновременного сцепления не менее половины штырей с выступами,
использовать муфту в различных рабочих машинах народного хозяйства.

Использование: в машиностроении для передачи рабочего движения. Сущность: соединительные элементы муфты выполнены в виде выступов и подпружиненных штырей на штангах с амортизатором, причем штанги размещены таким образом, что обеспечивается одновременное сцепление не менее половины штырей с радиальными выступами другой части муфты. 2 з.п. ф-лы. 3 ил.

1. Управляемая сцепная муфта, содержащая соединенную в угловом направлении и свободно установленные на валу части с элементами соединения на указанных частях и привод взаимного перемещения частей с элементами соединения, отличающаяся тем, что элементы соединения выполнены в виде размещенных на различных частях радиальных выступов и подпружиненных штырей на радиальных штангах с угловыми амортизаторами, а взаимное расположение выступов и штырей обеспечивает одновременное взаимодействие не менее половины указанных элементов. 2. Муфта по п.1, отличающаяся тем, что выступы размещены равномерно по углу, а штыри расположены двумя группами, в каждой из которых штыри размещены через двойные углы размещения выступов, а сами группы сдвинуты по углу на половину угла между выступами. 3. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что угловые амортизаторы штанг со штырями выполнены в виде плоских пружин, которые закреплены на ступице, а штанги снабжены шарнирным соединением со ступицей, выполненным в виде оси на ступице и проушины на штанге.