МУФТА-ТОРМОЗ Российский патент 2000 года по МПК F16D67/04 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к муфтам-тормозам механических прессов и других кузнечно-прессовых машин.

Известна принятая в качестве аналога муфта-тормоз (см. авт. свид. СССР N 398794, кл. F 16 D 67/04 с приоритетом от 03.01.1972 г.), содержащая ступицу, кинематически связанный с ней пневмоцилиндр, корпус которого установлен на ступице через шлицевое соединение или шпонки с возможностью изменения положения относительно ступицы с последующей фиксацией, и корпус пневмоцилиндра имеет кольцевую полость, в которой установлен с возможностью перемещения уплотненный манжетами поршень, ведомые диски муфты и тормоза, тормозные пружины, установленные на корпусе пневмоцилиндра, подвижные в осевом направлении ведущие фрикционные диски муфты и тормоза с элементами трения, устройство регулировки зазора между ведомыми и ведущими дисками в муфте и тормозе по мере износа фрикционных элементов, состоящими из пакетов регулировочных мерных кольцевых шайб.

Недостатками известной муфты-тормоз по авт. свид. СССР N 398794 являются ее низкий срок службы по причине большого количества ведомых деталей и их высокой металлоемкости конструкции узла включения, а следовательно, и большого момента инерции разгоняемых и тормозимых деталей узла включения в период его работы.

Далее, расположение поршня пневмоцилиндра внутри узла трения ухудшает условия эксплуатации из-за труднодоступности вышедших из строя его манжетных уплотнений, что требует необходимости полной разборки узла и съема пневмоцилиндра для замены изношенных манжетных уплотнений поршня при эксплуатации муфты-тормоз по авт. свид. СССР N 398794.

Одновременно, расположение тормозных пружин на небольшом радиусе от центральной осевой линии узла включения также не позволяет обеспечить высокую величину тормозного момента, так как на этом радиусе возможно установить по диаметру не более 5-6 пружин, что значительно уменьшает надежность, безопасность и срок службы известной муфты-тормоз.

Кроме того, устройство регулировки зазора между ведомыми и ведущими дисками в муфте и тормозе по мере износа фрикционных элементов, выполненное в виде установленных на ступице цилиндра пакетов регулировочных шайб и мерных штифтов, проходящих через сквозные отверстия в основании цилиндра, отличается сложностью своего технического исполнения (сверление целого ряда высокоточных отверстий в основании корпуса пневмоцилиндра, изготовление мерных штифтов, выполнение в основании корпуса специальных лунок для установки пакетов мерных шайб и их фиксация проволокой с телом основания корпуса после установки), что усложняет конструкцию муфты-тормоз и ухудшает условия ее обслуживания при эксплуатации.

Известна также принятая в качестве аналога муфта-тормоз (см. патент РФ N 2025600, кл. F 16 D 67/04 с приоритетом от 01.08.1991 г.), содержащая ступицу, кинематически связанный с ней пневмоцилиндр, корпус которого установлен на ступице через шлицевое соединение или шпонки с возможностью изменения положения относительно ступицы с последующей фиксацией, и корпус пневмоцилиндра имеет кольцевую полость, открытую со стороны наружного торца муфты-тормоза, в которой установлен с возможностью перемещения уплотненный манжетами поршень, образующий наружную торцевую поверхность муфты-тормоза, ведомые диски муфты и тормоза, тормозные пружины, установленные на корпусе пневмоцилиндра, подвижные в осевом направлении ведущие фрикционные диски муфты и тормоза с элементами трения, устройство регулировки зазора между ведомыми и ведущими дисками в муфте и тормозе по мере износа фрикционных элементов.

В данном узле включения крепление ведомого - опорного диска тормоза производится своей нижней частью на ступице при помощи винтов. Учитывая, что все усилие тормозных пружин замыкается при отключении пневмоцилиндра в самой верхней части вышеуказанного диска, а значит на максимально удаленном расстоянии от осевой линии муфты-тормоз, то на расположенные на большом плече от зоны приложения нагрузки крепежные винты ведомого - опорного диска тормоза воздействует максимальный изгибающий момент с периодом его цикличности 30-60 колебаний в минуту при одиночных включениях работы, например, механического пресса или другой машины. Последнее приводит к смятию резьбы крепежных винтов и знакопеременному отклонению от первоначально установленной вертикальной плоскости опорного диска тормоза в период работы узла муфты-тормоз, что уменьшает срок службы фрикционных элементов, винтов-соединения опорного диска тормоза со ступицей и всего узла включения в целом.

Известная муфта-тормоз по патенту РФ N 2025600 имеет высокую металлоемкость и большой момент инерции разгоняемых и тормозимых масс ведомых деталей узла трения в связи с тем, что корпус пневмоцилиндра и его поршень имеют очень большие диаметры, которые даже превышают верхний диаметр фрикционных элементов ведущих дисков узла включения. Поэтому данный фактор повышает энергозатраты на разгон и торможение ведомой части муфты-тормоз, приводит к увеличению температуры в зоне трения и уменьшает срок службы фрикционных элементов, что снижает длительность работы всего узла включения в период его эксплуатации.

Кроме того, выполнение устройства регулировки зазоров между ведомыми и ведущими дисками в муфте и тормозе по мере износа фрикционных элементов в виде небольшой по диаметру регулировочной втулки с наружной резьбой, установленной своим внутренним сквозным отверстием на меньшем диаметре ступицы и взаимодействующей с одной стороны с основанием корпуса пневмоцилиндра, а с другой стороны - с телом резьбовой контргайки, снижает срок службы муфты-тормоз, так как в результате частых знакопеременных нагрузок (30-60 в минуту) при одиночных включениях узла трения, усилие пневмоцилиндра, передаваемое через его основание на резьбовые соединения регулировочной втулки и контргайки, сминает их резьбу и разбалтывает крепежное соединение устройства регулировки, что сокращает срок службы и надежность его работы, а следовательно, и всего узла включения.

Известна также принятая в качестве ближайшего аналога муфта-тормоз (см. патент РФ N 2111389, кл. F 16 D 67/04 с приоритетом от 10.08.1993 г.), содержащая ступицу, кинематически связанный с ней пневмоцилиндр, корпус которого установлен на ступице через шлицевое соединение или шпонки с возможностью изменения положения относительно ступицы с последующей фиксацией, и корпус пневмоцилиндра имеет кольцевую полость, открытую со стороны наружного торца муфты-тормоза, в которой установлен с возможностью перемещения уплотненный манжетами поршень, образующий наружную торцевую поверхность муфты-тормоза, ведомые диски муфты и тормоза, тормозные пружины, установленные на корпусе пневмоцилиндра, подвижные в осевом направлении ведущие фрикционные диски муфты и тормоза с элементами трения, устройство регулировки зазора между ведомыми и ведущими дисками в муфте и тормозе по мере износа фрикционных элементов.

Данная муфта-тормоз имеет такие же недостатки, как и конструкция муфты-тормоз по патенту РФ N 2025600.

Кроме того, устройство регулировки зазора между ведомыми и ведущими дисками в известной муфте и тормозе, выполненное в виде резьбовых регулировочных втулок с расположенными в них шпильками с контргайками, которые взаимодействуют с опорным диском и основанием составного пневмоцилиндра муфты-тормоза с возможностью (фиксации положения втулок, отличается сложностью своей конструкции: необходимость наличия опорного диска с выполненными в нем сквозными резьбовыми отверстиями, равномерно расположенными по диаметру тела диска; наличие регулировочных мерных втулок с наружной резьбой и внутренними сквозными гладкими отверстиями; наличие шпилек с двухсторонними резьбовыми концами, один конец каждого из которых ввернут в глухое резьбовое отверстие в основании корпуса пневмоциндра, а на другом конце шпилек навернута контргайка.

Рассмотренная выше конструкция устройства регулировки зазора между ведомыми и ведущими дисками в муфте-тормозе по мере износа фрикционных элементов в процессе их эксплуатации усложняет узел включения, повышает его металлоемкость, увеличивает габариты узла по ширине и затрудняет обслуживание узла трения при его работе в производственных условиях.

Технический результат изобретения - упрощение конструкции, уменьшение ее металлоемкости, момента инерции и габарита по ширине, повышение срока службы и улучшение условий обслуживания при эксплуатации.

Для достижения технического результата в муфте-тормоз, содержащей ступицу, кинематически связанный с ней пневмоцилиндр, корпус которого установлен на ступице через шлицевое соединение или шпонки с возможностью изменения положения относительно ступицы с последующей фиксацией, и корпус пневмоцилиндра имеет кольцевую полость, открытую со стороны наружного торца муфты-тормоза, в которой установлен с возможностью перемещения уплотненный манжетами поршень, образующий наружную торцевую поверхность муфты-тормоза, ведомые диски муфты и тормоза, тормозные пружины, установленные на корпусе пневмоцилиндра, подвижные в осевом направлении ведущие фрикционные диски муфты и тормоза с элементами трения, устройство регулировки зазора между ведомыми и ведущими дисками в муфте и тормозе по мере износа фрикционных элементов, состоящими из пакетов регулировочных мерных кольцевых шайб, пневмоцилииндр по своему наружному диаметру выполнен в виде двух вертикально расположенных и параллельных между собой, жестко связанных друг с другом перемычками (ребрами) дисков, которые образуют опорные диски муфты и тормоза и между ними выполнены в теле корпуса пневмоцилиндра вертикальные сквозные вентиляционные пазы для прохода воздуха, при этом под дисками в теле корпуса пневмоцилиндра выполнены сквозные горизонтальные отверстия и в них установлены направляющие втулки, в которых размещены с возможностью возвратно-поступательного перемещения силовые пальцы, несущие на одном конце ведомый нажимной диск муфты, а на своем другом конце несущие ведомый нажимной диск тормоза-поршень, и последние, охватывая с двух сторон корпус пневмоцилиндра, взаимодействуют с его опорными дисками муфты и тормоза, при этом между опорными дисками и нажимными ведомыми дисками муфты и тормоза расположены ведущие фрикционные диски муфты-тормоз с элементами трения, причем нажимной диск муфты не связан со ступицей, а нажимной диск тормоза является одновременно и поршнем пневмоцилиндра муфты-тормоз, при этом устройство регулировки зазоров между ведомыми и ведущими дисками в муфте и тормозе по мере износа фрикционных элементов выполнено в виде установленного на меньшем по диаметру резьбовом конце каждого силового пальца пакета регулировочных мерных кольцевых шайб, расположенных в открытой торцевой полости, охватывающей их специальной резьбовой регулировочной гайкой со сквозными пазами, выполненными по окружности ее большего диаметра, и специальная регулировочная гайка взаимодействует с контргайкой, установленной на том же резьбовом конце каждого силового пальца.

Данные существенные признаки и принципиально новые технические решения, изложенные в формуле изобретения, проявляют технические свойства, неизвестные как в принятом ближайшем аналоге, так и ни в одном из известных объектов, осуществляя достижение намеченного технического результата изобретения - упрощение конструкции муфты-тормоз, уменьшение ее металлоемкости, момента инерции и габарита по ширине, повышение срока службы и улучшение условий обслуживания при эксплуатации.

Указанные в формуле изобретения новые существенные признаки отвечают критерию "существенные отличия".

На фиг.1 изображена предлагаемая муфта-тормоз в разрезе; на фиг.2 изображено место I фиг.1.

Муфта-тормоз состоит из ступицы 1 с кинематически связанным с ней пневмо- цилиндром 2, который жестко установлен на этой ступице при помощи шлицев 3 и винтов 4, ввернутых в выполненные в основании пневмоцилиндра 2 глухие резьбовые отверстия и связывающие пневмоцилиндр с кольцом 5, взаимодействующим жестко посредством винтов 6 со ступицей 1.

Пневмоцилиндр 2 состоит из корпуса 7 с размещенным в его открытой наружной кольцевой полости 8 подвижным поршнем 9 с возможностью его регулируемого положения и уплотненного с помощью манжет 10 и 11.

Пневмоцилиндр 2 по своему наружному диаметру выполнен в виде двух вертикально расположенных и параллельных между собой, жестко связанных друг с другом перемычками (ребрами) 12 двух дисков, которые образуют опорный диск 13 муфты и опорный диск 14 тормоза. При этом, в теле корпуса 7 пневмоцилиндра 2 между опорным диском 13 муфты и опорным диском 14 тормоза выполнены вертикальные сквозные вентиляционные пазы 15 для прохода охлаждающего воздуха.

Кроме того, под дисками 13 и 14 в теле корпуса 7 пневмоцилиндра 2 выполнены сквозные горизонтальные отверстия и в них установлены направляющие втулки 16, в которых размещены с возможностью возвратно-поступательного перемещения силовые пальцы 17. На одном конце пальцев 17 установлен ведомый нажимной диск 18 муфты, а на другом конце пальцев 17 установлен ведомый нажимной диск 19 тормоза-поршень.

Между опорным диском 13 муфты и ведомым нажимным диском 18 размещен ведущий фрикционный диск 20 муфты с фрикционными элементами 21. Ведущий диск 20 соединяется с приводной частью машины, например, с помощью пальцев подвижно в осевом направлении (на чертеже не показаны).

Между опорным диском 14 тормоза и ведомым нажимным диском 19 размещен ведущий фрикционный диск 22 тормоза с фрикционными элементами 23. Ведущий диск 22 соединяется со станиной машины, например, через пальцы, неподвижно в радиальном и подвижно в осевом направлениях (на чертеже не показаны).

При этом, нажимной диск 18 муфты (кольцо) не связан со ступицей 1, а нажимной диск 19 тормоза является одновременно и поршнем 9 пневмоцилиндра 2 муфты-тормоз. В ступице 1 выполнены вертикальные сквозные каналы 24 для подведения сжатого воздуха в полость 8 пневмоцилиндра 2.

Тормозные пружины 25 установлены в стаканах 26, размещенных в сквозных отверстиях ведомого нажимного диска 18 муфты, непосредственно под фрикционными элементами 21 ведущего фрикционного диска 20 муфты. Вместе с тем, тормозные пружины 25 взаимодействуют с одной стороны с днищем стаканов 26, а с другой стороны они взаимодействуют с торцом фланца полых втулок 27, установленных жестко на корпусе 7 пневмоцилиндра 2.

Устройство регулировки зазоров между ведомыми дисками 13, 14, 18 и 19 и ведущими дисками 20 и 22 в муфте и тормозе по мере износа фрикционных элементов 21 и 23 во время работы узла включения, выполнено в виде установленного на меньшем по диаметру резьбовом конце 28 каждого силового пальца 17 пакета регулировочных мерных кольцевых шайб 29.

Каждый пакет регулировочных шайб 29 расположен в открытой торцевой полости 30, охватывающей их специальной резьбовой регулировочной гайкой 31 со сквозными пазами 32, предназначенными для визуального осмотра регулировочных шайб 29 в период их установки и регулировки узла включения. Данные пазы 32 выполнены по окружности большего диаметра специальной гайки 31, которая взаимодействует с контргайкой 33, установленной на том же резьбовом конце 28 каждого силового пальца 17.

Муфта-тормоз работает следующим образом.

При подаче по команде сжатого воздуха из сети через вертикальные сквозные каналы 24 в воздушную полость 8 пневмоцилиндра 2, поршень 9 перемещается в осевом направлении вправо (см. фиг. 1), и в результате этого, своим действием через ведомый нажимной диск 19 тормоза на специальные гайки 31 с контргайками 33 и далее через силовые пальцы 17 на ведомый нажимной диск 18 муфты производит сжатие тормозных пружин 25.

При этом диск 19 отходит от фрикционных элементов 23 ведущего фрикционного диска 22 (тормоз растормаживается), а затем диск 18, продолжая двигаться вправо, прижимает ведущий фрикционный диск 20 с фрикционными элементами 21 к опорному диску 13 (включается муфта).

При выхлопе сжатого воздуха из полости 8 пневмоцилиндра 2 в атмосферу, тормозные пружины 25, воздействуя на днище стаканов 26 ведомого нажимного диска 18, отводят последний от фрикционных элементов 21 ведущего диска 20 муфты (муфта выключается) и прижимают ведомый нажимной диск 19 к фрикционным элементам 23 ведущего диска 22 и к опорному диску 14 тормоза (включается тормоз), и ведомые части муфты-тормоз и привода машины затормаживаются и прекращают свое вращение.

Далее весь цикл работы при включении муфты-тормоз повторяется вновь.

По мере износа в процессе работы пакета фрикционных элементов 21 и 23 узла муфты-тормоза производится регулировка величины зазоров между дисками 13, 14, 18, 19, 20 и 22 узла включения.

Для этого откручивается контргайка 33 и специальная гайка 31, а затем снимается с резьбового конца 28 силового пальца 17 нужное количество регулировочных шайб 29.

Далее закручивают специальную гайку 31 до контакта ее внутренних торцевых поверхностей с поверхностью регулировочной шайбы 29 и наружной торцевой поверхностью нажимного диска 19 тормоза-поршня, а затем закручивают контргайку 33. Таким же образом выполняют последовательно регулировку на всех остальных пальцах 17. В результате чего уменьшается зазор между фрикционными элементами трения и дисками муфты-тормоза на требуемую величину.

Технический результат и экономический эффект при внедрении изобретения достигаются в результате новых технических решений в конструкции муфты-тормоз в виде пневмоцилиндра, выполненного по своему наружному диаметру из двух вертикально расположенных и параллельных между собой, жестко связанных друг с другом перемычками (ребрами) дисков, образующих опорные диски муфты и тормоза, при этом под этими дисками в теле корпуса пневмоцилиндра выполнены сквозные горизонтальные отверстия, в которых в направляющих втулках установлены подвижные силовые пальцы, несущие на одном конце ведомый нажимной диск муфты, а на своем другом конце несущие ведомьй нажимной диск тормоза-поршень, охватывая при этом с двух сторон корпус пневмоцилиндра с опорными дисками и взаимодействуя с ведущими дисками муфты и тормоза с фрикционными элементами. При этом нажимной диск муфты не связан со ступицей, а нажимной диск тормоза является одновременно и поршнем пневмоцилиндра муфты-тормоз.

Данные новые технические решения обеспечивают совершенствование и упрощение конструкции муфты-тормоз, уменьшают ее металлоемкость, момент инерции и габарит по ширине и повышают срок ее службы.

Кроме того, получение требуемого технического результата достигается также путем установки на меньшем по диаметру резьбовом конце каждого силового пальца пакета регулировочных мерных кольцевых шайб, расположенных в открытой торцевой полости, охватывающей их специальной резьбовой регулировочной гайкой со сквозными пазами, выполненными по окружности ее большего диаметра, и специальная регулировочная гайка взаимодействует с контргайкой, установленной на том же резьбовом конце каждого силового пальца, что улучшает условия обслуживания муфты-тормоз при ее эксплуатации в производственных условиях, так как не требует разборки ведомых и ведущих деталей узла включения.

Использование: в машиностроении. Сущность: управляющий работой муфты-тормоз пневмоцилиндр выполнен по своему наружному диаметру из двух вертикально расположенных и параллельных между собой, жестко связанных друг с другом перемычками (ребрами) двух дисков, которые образуют опорный диск муфты и опорный диск тормоза. Далее под дисками и в теле корпуса пневмоцилиндра выполнены сквозные горизонтальные отверстия. В них установлены направляющие втулки, в которых установлены с возможностью возвратно-поступательного перемещения силовые пальцы, несущие на одном конце ведомый нажимной диск муфты, а на другом конце - ведомый нажимной диск тормоза. При этом, нажимной диск (кольцо) муфты не связан со ступицей узла включения, а нажимной диск тормоза является одновременно и поршнем пневмоцилиндра муфты-тормоз. Одновременно устройство регулировки узла трения выполнено в виде установленных на меньшем по диаметру резьбовом конце каждого силового пальца пакета регулировочных мерных кольцевых шайб, размещенных в специальных гайках, которые взаимодействуют с диском и контргайкой. Технический результат: упрощение конструкции муфты-тормоз, уменьшение ее металлоемкости, момента инерции и габарита по ширине, повышение срока службы и улучшение условий обслуживания при эксплуатации. 2 ил.

Муфта-тормоз, содержащая ступицу, кинематически связанный с ней пневмоцилиндр, корпус которого установлен на ступице через шлицевое соединение или шпонки с возможностью изменения положения относительно ступицы с последующей фиксацией, и корпус пневмоцилиндра имеет кольцевую полость, открытую со стороны наружного торца муфты-тормоза, в которой установлен с возможностью перемещения уплотненный манжетами поршень, образующий наружную торцевую поверхность муфты-тормоза, ведомые диски муфты и тормоза, тормозные пружины, установленные на корпусе пневмоцилиндра, подвижные в осевом направлении ведущие фрикционные диски муфты и тормоза с элементами трения, устройство регулировки зазора между ведомыми и ведущими дисками в муфте и тормозе по мере износа фрикционных элементов, состоящим из пакетов регулировочных мерных кольцевых шайб, отличающаяся тем, что пневмоцилиндр по своему наружному диаметру выполнен в виде двух вертикально расположенных и параллельных между собой, жестко связанных друг с другом перемычками (ребрами) дисков, которые образуют опорные диски муфты и тормоза и между ними выполнены в теле корпуса пневмоцилиндра вертикальные сквозные вентиляционные пазы для прохода воздуха, при этом под дисками в теле корпуса пневмоцилиндра выполнены сквозные горизонтальные отверстия и в них установлены направляющие втулки, в которых размещены с возможностью возвратно-поступательного перемещения силовые пальцы, несущие на одном конце ведомый нажимной диск муфты (кольцо), а на своем другом конце несущие ведомый нажимной диск тормоза-поршень и, последние, охватывая с двух сторон корпус пневмоцилиндра, взаимодействуют с его опорными дисками муфты и тормоза, при этом между опорными дисками и нажимными ведомыми дисками муфты и тормоза расположены ведущие фрикционные диски муфты-тормоз с элементами трения, причем нажимной диск (кольцо) муфты не связан со ступицей, а нажимной диск тормоза является одновременно и поршнем пневмоцилиндра муфты-тормоз, устройство регулировки зазоров между ведомыми и ведущими дисками в муфте и тормозе по мере износа фрикционных элементов, выполнено в виде установленного на меньшем по диаметру резьбовом конце каждого силового пальца пакета регулировочных мерных кольцевых шайб, расположенных в открытой торцевой полости, охватывающей их специальной резьбовой регулировочной гайке со сквозными пазами, выполненными по окружности ее большего диаметра, и специальная регулировочная гайка взаимодействует с контргайкой, установленной на том же резьбовом конце каждого силового пальца.