УПРУГОИНЕРЦИОННАЯ ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МУФТА Российский патент 1998 года по МПК F16D43/14 

Изобретение относится к машиностроению, а именно применяется для передачи вращающего момента между валами.

Известна центробежная муфта (SU, авт.свид. N 1344985, кл. F 16 D 43/18, 1987), включающая ведущую и ведомую полумуфты и центробежный механизм, выполненный в виде двуплечих коромысел с грузами, которые изогнуты в зоне их соединения с валом, диск в зоне соединения с валом выполнен с выемкой, а шарнир соединения коромысла с валом расположен в точке пересечения плоскости наклона диска с осью вала.

Конструкция муфты позволяет повысить коэффициент полезного действия муфты за счет снижения потерь при относительном вращении полумуфт, но не обеспечивает плавность пуска и снижение ударных нагрузок.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является маятниковая упруго-инерционная центробежная муфта (SU, авт.свид. N 176158, кл. F 16 D 43/18, 1966).

Муфта включает ведущую полумуфту, на диске которой шарнирно закреплены рычаги маятников, и ведомую полумуфту с упорным элементом для рычагов маятников, причем упорный элемент выполнен в виде жестко закрепленных на диске ведомой полумуфты пальцев, на которые опираются хвостовики рычагов маятников. Конструкция муфты позволяет частично повысить плавность пуска, но не обеспечивает реальное снижение пусковых токов и нагрузки на двигатель, а также снижение ударных нагрузок, что существенно снижает надежность работы привода.

Задачей изобретения является повышение плавности пуска и снижение ударных нагрузок при работе привода. Решение поставленной задачи достигается за счет того, что в упругоинерционной центробежной муфте, включающей ведущую и ведомую полумуфты, с размещенными между ними симметрично относительно оси вращения муфты центробежными рычажными механизмами, шарнирно соединенными с ведущей полумуфтой с помощью пальцев, жестко закрепленных на диске ведущей полумуфты, согласно изобретению каждый центробежный рычажный механизм включает двухплечий рычаг, свободно посаженный одним концом на упомянутый палец ведущей полумуфты, второй рычаг, свободно посаженный на пальце, жестко закрепленном на диске ведомой полумуфты, и соединительный палец, жестко закрепленный в отверстии вилки второго рычага, причем двухплечий рычаг свободно посажен на соединительном пальце, а на консольной части двухплечего рычага установлен груз с возможностью продольного перемещения и фиксации указанного груза на двухплечем рычаге, при этом упомянутые рычаги дополнительно связаны между собой пружиной растяжения.

Кроме того, фиксация груза на консольной части двухплечего рычага производится с помощью стопорного винта.

На фиг. 1 изображена муфта, вид сбоку; на фиг. 2 муфта, сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - кинематическая схема муфты; на фиг. 4 - схема приложения сил; на фиг. 5 - схема приложения крутящих моментов.

Муфта включает центробежные рычажные механизмы, симметрично установленные относительно оси вращения и выполненные в виде пятизвенников с двумя степенями свободы (фиг. 1-5).

Муфта содержит (фиг. 1,2) ведущий диск 1, с помощью шпонки 2 установленный на приводном валу 3. В отверстии диска жестко закреплен палец 4, на который свободно посажен двухплечий рычаг 5. Этот рычаг также свободно посажен на пальце 6, жестко закрепленном в отверстиях вилки рычага 7. Рычаг 7 в свою очередь свободно посажен на пальце 8, жестко установленном в отверстии ведомого диска 9, который с помощью шпонки 10 соединен с ведомым валом 11.

На цилиндрическом плече 12 двухплечего рычага 5 крепится с возможностью продольного перемещения груз 13, фиксируемый с помощью винта 14.

Рычаги 5 и 7 снабжены соответственно выступами 15,16 с отверстиями, в которые входят концы пружины 17, работающей на растяжение.

Каждый центробежный рычажный механизм (фиг. 3-5) представляет собой шарнирный пятизвенник ОВСДО с двумя степенями подвижности со звеньями ОВ, ВС, СД, ДО, имеющих соответственно длины l₁, l₂, l₃ и l₄.

Шарнир О₁ расположен на ведущей полумуфте, а шарнир О₂ на ведомой, причем шарниры О₁ и О₂ расположены на одной оси, обозначенной на фиг. 1,2,4,5 буквой О.

Муфта работает следующим образом. При пуске вместе с приводным валом 3 начинает вращаться ведущий диск 1 в направлении, указанном стрелками (фиг. 1,2). С помощью пальцев 4 и рычагом 5 осуществляется воздействие на рычаги 7, которые в свою очередь воздействуют на пальцы 8, передавая тем самым крутящий момент меньше момента сопротивления М на ведомом валу 11, вал 11 остается неподвижным, а рычаги 5 и 7 поворачиваются так, что углы между ними увеличиваются.

После пуска, по мере роста скорости ведомого диска 9, центробежные силы инерции Р начинают уменьшать углы, и при установившемся движении крутящий момент обеспечивается только за их счет, так как деформации пружин 17 становятся равными их начальным деформациям.

Если при пуске моменты сопротивления достигают величин больших, чем можно обеспечить крутящий момент за счет сил инерции и сил упругости, то предусмотрен жесткий режим работы муфты, когда угол достигает значения 180^o, и за счет того, что l₁ > l₂ и l₁ + l₄ > l₂ + l₃, рычажный механизм ОВСДО принимает форму жесткого треугольника ОВ₁Д (фиг.5). При этом скорость вращения ведущего диска 1 и ведомого диска 9 одинаковы.

Поясним принцип работы муфты на ее кинематической схеме (фиг. 2-3). При отсутствии пружины 17 и груза 13 и наличии начального момента сопротивления М_с на ведомой полумуфте звено ОД будет оставаться неподвижным до тех пор, пока звено ОВ₁ не повернется на угол, при котором звенья ДС и СВ расположатся вдоль одной прямой ДВ₁. При этом произойдет удар, после чего звенья ОВ и ОД будут вращаться с одинаковой скоростью. Для исключения удара установлена пружина 17 и груз 13. В начальный момент при вращении звена ОВ по часовой стрелке возникает сила инерции Р₁, направленная вверх, так как при неподвижном звене ОД и вращении звена ОВ груз 13 начнет смещаться вниз, создавая дополнительный центробежный момент М_цб на звене ОД, направленный против момента сопротивления М_с.

Пружина 17 также препятствует увеличению угла ДВС, и за счет ее воздействия на звенья ДС и СВ на звене ОД возникает момент от действия пружины М_пр, направленный противоположно моменту сопротивления М_с.

До тех пор, пока скорость ведомой полумуфты мала, вращающий момент передает пружина 17. По мере увеличения скорости вращения звена ОД основную роль в передаче вращающего момента от звена ОВ к звену ОД начнет играть центробежная сила Р_цб от груза 13, которая будет смягчать толчки нагрузки на ведомой полумуфте. Этому будет способствовать и пружина 17.

За счет подбора жесткости пружины 17 и массы груза 13 пятизвенник не переходит в положение ОДС₁В₁О, что позволяет полностью исключить возможность удара и обеспечивает плавный разгон муфты.

Плавность пуска обеспечивается за счет того, что возможная разность углов поворота ведущего и ведомого дисков составляет порядка 90^o, что при небольшой разности их скоростей обеспечивает отсутствие ударных нагрузок. Кроме того, в начальный период пуска двигатель работает практически без нагрузки, что приводит к уменьшению пусковых токов и увеличивает надежность привода.

Основным назначением разработанной конструкции муфты является ее использование в мощных высокоскоростных приводах для передачи больших вращающих моментов. Муфта включает в себя ведущую и ведомую полумуфты, с размещенными между ними, симметрично относительно оси вращения муфты, центробежными рычажными механизмами, шарнирно соединенными с ведущей полумуфтой с помощью пальцев, жестко закрепленных на диске ведущей полумуфты, при этом каждый центробежный рычажный механизм включает в себя двуплечевой рычаг, свободно посаженный одним концом на упомянутый палец ведущей полумуфты, второй рычаг, свободно посаженный на пальце, жестко закрепленном на диске ведомой полумуфты, и соединительный палец, жестко закрепленный в отверстии вилки второго рычага, причем двуплечий рычаг свободно посажен на соединительном пальце, а на консольной части двуплечего рычага установлен груз с возможностью продольного перемещения и фиксации указанного груза на двуплечем рычаге, при этом упомянутые рычаги дополнительно связаны между собой пружиной растяжения. Разработанная конструкция муфты позволяет существенно повысить надежность и долговечность работы приводов за счет повышения плавности пуска и снижения ударных нагрузок при работе привода. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Упругоинерционная центробежная муфта, включающая в себя ведущую и ведомую полумуфты, с размещенными между ними, симметрично относительно оси вращения муфты, центробежными рычажными механизмами, шарнирно соединенными с ведущей полумуфтой с помощью пальцев, жестко закрепленных на диске ведущей полумуфты, отличающаяся тем, что каждый центробежный рычажный механизм включает в себя двуплечий рычаг, свободно посаженный одним концом на упомянутый палец ведущей полумуфты, второй рычаг, свободно посаженный на пальце, жестко закрепленном на диске ведомой полумуфты, и соединительный палец, жестко закрепленный в отверстии вилки второго рычага, причем двуплечий рычаг свободно посажен на соединительном пальце, а на консольной части двуплечего рычага установлен груз с возможностью продольного перемещения и фиксации указанного груза на двуплечем рычаге, при этом упомянутые рычаги дополнительно связаны между собой пружиной растяжения. 2. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что фиксация груза на консольной части двуплечего рычага производится с помощью стопорного винта.