ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ ФРИКЦИОННАЯ МУФТА Российский патент 1997 года по МПК F16D7/02 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для передачи крутящего момента ограниченной величины.

Известна предохранительная фрикционная муфта, содержащая ведущую и ведомую полумуфты, связанные фрикционным диском, отжимной и нажимной узлы. [1]
Недостатками известной муфты является сложность конструкции и ограниченная точность срабатывания.

Наиболее близкой к изобретению является предохранительная фрикционная муфта, содержащая ведущую и ведомую полумуфты, связанные посредством по меньшей мере одного фрикционного диска, отжимной узел и нажимной узел, включающий тела качения, размещенные в гнездах переменной глубины, выполненных в опорной втулке и нажимном диске [2]
Недостатком известной муфты является невысокая надежность, поскольку при вступлении в работу отжимного узла уменьшается усилие срабатывания нажимного узла, в результате чего происходит осевое смещение опорной втулки под действием силы пружины, что приводит к выключению отжимного узла.

Задачей изобретения является повышение надежности работы муфты путем стабилизации усилия срабатывания нажимного узла в переходный период.

Поставленная задача достигается тем, что в известной муфте рабочие поверхности гнезд переменной глубины выполнены в виде центрального и периферийного участков, причем величина угла между боковой поверхностью центрального участка и осевой плоскостью муфты, проходящей через центр соответствующего тела качения, определяется из соотношения

где α₁- величина угла между боковой поверхностью периферийного участка и осевой плоскостью муфты, проходящей через центр соответствующего тела качения.

На фиг. 1 изображена схема предохранительной муфты: на фиг.2 разрез A-A на фиг. 1.

Предохранительная фрикционная муфта содержит ведущую 1 и ведомую 2 полумуфты, связанные фрикционным диском 3, количество которых может варьироваться в зависимости от условий эксплуатации. Нажимной диск 4 установлен на ведущей полумуфте 1 с возможностью осевого перемещения и вращения.

Отжимной узел выполнен в виде шариков 5, размещенных в гнездах переменной глубины с зазором (фиг.2, левая часть) между жестко закрепленными на ведущей полумуфте 1 упором и нажимным 4 дисками.

Нажимной узел выполнен в виде шариков 6, размещенных в гнездах переменной глубины, выполненных в нажимном диске 4 и опорной втулке 7, связанной в окружном направлении с полумуфтой 1 посредством направляющей шпонки 8 и установленной с возможностью осевого перемещения. Шарики 6 размещены в гнездах переменной глубины без зазора (фиг.2).

Фрикционный диск 3 подпружинен к упорному диску посредством нажимного диска 4 пружиной 9, усилие которой может регулироваться гайкой 10, навинченной на резьбовой участок ступицы полумуфты 1.

Рабочие поверхности гнезд переменной глубины нажимного узла выполнены в виде смежных центрального и периферийного участков, величина угла между боковой поверхностью центрального участка и осевой плоскостью муфты, проходящей через центр соответствующего шарика 6, меньше величины аналогичного угла периферийного участка (фиг.2).

При передаче нагрузки, не превышающей номинальную, крутящий момент передается от полумуфты 1 на фрикционный диск 3 посредством упорного диска и от полумуфты 1 посредством шпонки 8, опорной втулки 7, шариков 6 и нажимного диска 4 на фрикционный диск 3.

Параметры нажимного узла (величина угла α радиус окружности, на которой расположены шарики 6 и др. ) выбираются такими, чтобы при передаче номинального крутящего момента при коэффициенте трения между дисками, равном его среднему (расчетному) значению, величина распорной силы на шариках 6 была равна сумме силы сжатия пружины 9 и силы трения в шпоночном соединении.

Вследствие этого опорная втулка 7 находится в состоянии равновесия, нажимной диск 4 также сохраняет состояние равновесия относительно полумуфты 1, а шарики 5 отжимного узла в указанный период времени крутящий момент не передают.

Следовательно, в данный период времени величина передаваемого крутящего момента прямо пропорциональна величине действительного коэффициента трения между фрикционными парами.

При наступлении перегрузки в условиях увеличения коэффициента трения происходит возрастание распорной силы на шариках 6, что приводит к перемещению вправо опорной втулки 7 и к повороту нажимного диска 4 относительно упорного диска полумуфты 1. В результате этого шарики 6 перемещаются на периферийные участки гнезд переменной глубины нажимного диска 4 и опорной втулки 7, а шарики 5 отжимного узла вступают в контакт с гнездами переменной глубины упорного и нажимного 4 дисков и начинают передавать крутящий момент. Следовательно, в данный период времени крутящий момент от полумуфты 1 на нажимной диск 4 передается как шариками 5, так и шариками 6, поэтому доля крутящего момента, передаваемого шарики 6, уменьшается.

Поскольку в данный период времени шарики 6 взаимодействуют с периферийными участками гнезд переменной глубины, имеющими больший угол давления a₁, распорная сила на шариках 6 остается постоянной и равной распорной силе в период взаимодействия шариков 6 с центральными участками гнезд переменной глубины. Поэтому равновесие опорной втулки 7 не нарушается, это не приводит к возврату элементов нажимного узла в исходное положение и повышает надежность работы муфты.

Длина центрального участка гнезда переменной глубин нажимного узла должна соответствовать (в окружном направлении) окружным зазорам между шариками 5 и соответствующими им гнездами переменной глубины с тем, чтобы обеспечить переход шариков 6 на периферийные участки гнезд либо в момент вступления шариков 5 в контакт с гнездами, либо несколько ранее.

Для обеспечения указанных условий необходимо выполнение определенного соотношения между величинами углов α и α₁ которое устанавливается из следующего: при вступлении в работу отжимного узла нажимной и отжимной узлы передают каждый по 1/2 крутящего момента на нажимном диске 4, т.е. крутящий момент, передаваемый нажимным узлом, уменьшается вдвое по сравнению с периодом, когда весь крутящий момент на нажимной диск передается нажимным узлом.

Распорная сила на шариках 6 в том случае, когда нажимной узел передает весь крутящий момент на нажимной диск 4, равна

где T крутящий момент на нажимном диске 4;
r радиус окружности, на которой расположены шарики 6;
α - величина угла между рабочей поверхностью центрального участка гнезда и осевой плоскостью муфты, проходящей через центр соответствующего тела качения.

Распорная сила на шариках 6 в том случае, когда крутящий момент на нажимной диск 4 передается отжимным и нажимным узлами, составляет

где T₁ крутящий момент, передаваемый нажимным узлом в указанный период времени,
α₁- величина угла для периферийного участка гнезда.

Согласно полученным выше условиям

тогда из выражений (1) и (2) следует

Для обеспечения возврата элементов муфты в исходное положение после остановки вращения необходимо выполнение условия

где R средний радиус трения фрикционных поверхностей;
f коэффициент трения между фрикционными поверхностями.

Изобретение позволяет повысить надежность работы муфты путем стабилизации усилия срабатывания нажимного узла в переходный период.

Использование: в машиностроении для передачи крутящего момента ограниченной величины. Сущность изобретения: ведущая 1 и ведомая 2 полумуфты связаны фрикционным диском 3. Нажимной диск 4 установлен на ведущей полумуфте с возможностью осевого перемещения. Отжимной и нажимной узел содержит тела качения, размещенные в гнездах переменной глубины. Рабочие поверхности гнезд выполнены в виде смежных центрального и периферийного участков. Величина угла между боковой и поверхностью центрального участка и осевой плоскостью муфты, проходящей через центр тела качения, определяется из определенного соотношения. 2 ил.

Предохранительная фрикционная муфта, содержащая ведущую и ведомую полумуфты, связанные посредством по меньшей мере одного фрикционного диска, отжимной узел и нажимной узел, включающий тела качения, размещенные в гнездах переменной глубины, выполненных в опорной втулке и нажимном диске, отличающаяся тем, что рабочие поверхности гнезд переменной глубины выполнены в виде смежных центрального и периферийного участков, величина угла между боковой поверхностью центрального участка и осевой плоскостью муфты, проходящей через центр соответствующего тела качения, определяется из соотношения

где α₁ - величина аналогичного угла между боковой поверхностью периферийного участка и осевой плоскостью муфты, проходящей через центр соответствующего тела качения.