ПОРОШКОВАЯ СЦЕПНАЯ МУФТА Российский патент 2001 года по МПК F16D37/00 

Изобретение относится к сцепным коническим муфтам, позволяющим плавно соединять и разъединять валы в процессе их вращения, и может найти самое широкое применение в машиностроении и везде там, где используются подобные механизмы.

Предлагаемая порошковая муфта также может с успехом использоваться в качестве тормозного механизма.

Известные конические фрикционные муфты мало находят применение в технике и преимущественным образом используются для передачи вращающегося момента /или торможения/ с небольшими динамическими нагрузками /см. "Словарь-справочник по механизмам" Ф.М. Крайнева, Москва, Машиностроение, 1981 г., стр. 327/. Для увеличения силы трения к ведомым дискам приклепываются накладки из фрикционного материала.

Широкое применение в технике находят дисковые фрикционные муфты /см. там же, стр. 390/, но они также имеют эти же недостатки, т.е. используют также фрикционные накладки.

Известные фрикционные муфты /конические и дисковые/ включают в себя разъемный корпус с установленными соосно ведущим и ведомым валами, на которых установлены полумуфты /ведомая и ведущая/. Ведомая полумуфта связана с приводным механизмом.

Недостатками у известных фрикционных конических муфт является то, что у них мала площадь соприкасающихся поверхностей, что снижает силу трения и не позволяет их использовать при передаче вращательного момента с большими динамическими нагрузками.

Недостатками всех известных фрикционных муфт является сложность их конструкции, которые содержат для увеличения трения приклепанные накладки из фрикционного материала, которые при многократном соединении и разъединении полумуфт быстро изнашиваются. Замена накладок требует к себе большей профессиональной подготовки, что усложняет эксплуатацию таких муфт.

С целью повышения сил трения, упрощения конструкции и исключения фрикционных накладок предлагается совершенно иная по конструкции коническая сцепная муфта, использующая в качестве фрикционного материала, в местах соприкосновения рабочих поверхностей у полумуфт, фрикционный порошок /например, алюминиевую пудру/. Муфта включает в себя разъемный корпус с установленными соосно ведущим и ведомым валами, на одном из которых жестко закреплена ведущая полумуфта, а на другом - ведомая полумуфта. Ведомая полумуфта имеет возможность перемещаться вдоль оси вала и связана с приводным механизмом.

Конструктивной особенностью порошковой сцепной муфты является то, что полумуфты выполнены в виде дисков, на торцах которых выполнены несколько конических канавок /впадин/ и выступов, расположенных концентрично относительно друг друга, причем выступы и канавки ведущей полумуфты выполнены в обратной конфигурации выступам и канавкам ведомой полумуфты с таким расчетом, чтобы конические выступы ведущей полумуфты могли входить в канавки ведомой полумуфты и, наоборот, выступы ведомой полумуфты могли свободно входить в канавки ведущей полумуфты с возможностью вращаться относительно друг друга. Кроме того, торцевые поверхности обеих полумуфт разбиты /поделены/ на несколько секторов радиальными впадинами /выемками/, равномерно распределенными по окружности. Глубина радиальных впадин соответствует глубине концентрических канавок. На внешней окружной поверхности подвижной полумуфты выполнены несколько заборных канавок, расположенных под углом к оси вала и соединяющих радиальные полости с внешней, задисковой полостью. Между дисками, в полостях полумуфт, помещается фрикционный порошок. В качестве фрикционного порошка /заполнителя/ можно использовать вязкие, товотные нефтяные продукты /например, нигрол и т.п./ с примесями фрикционных порошков.

Сами полумуфты изготавливаются, наоборот, из более прочного материала.

На фиг. 1 показана порошковая муфта в поперечном сечении по А-А на фиг. 2.

На фиг. 2 показана порошковая муфта в продольном сечении по Б-Б на фиг. 1.

Порошковая сцепная муфта содержит разъемный корпус 1 и 2, жестко закрепленный на ведущем валу 3. Ведущая полумуфта выполнена за одно целое с корпусом. На торцевой поверхности диска /корпуса/ 1 выполнены несколько конусообразных канавок 4 /семь шт./, расположенных относительно друг друга концентрично и разделяющихся между собой концентрическими выступами 5 /семь шт. /. Торцевая поверхность с выступами разделена на сектора радиальными впадинами /выемками/ 6 /шесть шт./, равномерно распределенными по окружности /см. угол α показывает размер одной радиальной впадины на торце ведущей полумуфты, а угол β показывает размер радиальной впадины на торце ведомой полумуфты/.

Ведомая полумуфта выполнена в виде диска 7, жестко закрепленного на ведомом валу 8, которая имеет свободное вращение в полости корпуса 1 и 2 и имеет свободное перемещение вдоль оси вала 8 заодно с валом. Вал 8 связан с приводным механизмом /на фиг. не показано/. На торцевой поверхности диска 7 выполнены несколько конусообразных канавок 9 и выступов 10 /семь шт./, концентрично расположенных относительно друг друга и в обратной конфигурации выступам и канавкам, выполненным на торцевой поверхности ведущей полумуфты. Выступы 10 также поделены на сектора радиальными впадинами /угол β/.

На окружной поверхности диска 7 выполнены порошкосгонные канавки 11 /шесть шт./. Они соединяют внутренние полости 6 с наружной, задисковой полостью 12. Канавки 11 выполнены относительно оси вращения диска 7 под углом к оси и в сторону ее вращения /по часовой стрелке/.

Междисковые полости 6 заполняются порошком, а избыточный порошок 13 размещается в полости 12 между диском подвижной полумуфты и стенкой корпуса.

Порошковая сцепная муфта работает следующим образом.

На фиг. 2 показаны полумуфты в сцепленном положении. Это рабочее положение и вращение будет передоваться от ведущего вала на ведомый вал через сцепленные полумуфты, при этом корпус вместе с полумуфтами будет вращаться как одно целое звено. Для того чтобы полумуфты расцепились, необходимо вал 8 с полумуфтой 7 переместить в правую сторону до упора к стенке 2. При этом выступы 5 и 10 выйдут из впадин 4 и 9. В процессе перемещения полумуфты 7 в полостях 6 будет создаваться разрежение, а в полосте 12 - сжатие воздуха. В результате вращения корпуса 1 и 2 и избыточного воздуха в полости 12 порошок 13, находящийся в полости 12, переместится в полости 6 по каналам 11.

При нажатии на вал 8 в левую сторону вал с полумуфтой 7 переместиться в левую сторону, при этом образовавшиеся полости между дисками полумуфты будут сокращаться, а порошок сжиматься. Конусообразные выступы 5 и 10 будут входить во впадины 4 и 9 и будут воздействовать на порошок, который будет ими растаскиваться по всем канавкам и впадинам, перегоняя его из полостей 6 в другие полости по кругу вдоль узких конусообразных канавок 4 и 9, вовлекая в движение ведомую полумуфту. Избыточный порошок будет перегоняться обратно через канавки 11 в полость 12. При полном нажатии ведомой полумуфты оставшийся порошок зажмется между выступами 5 и 10 и за счет трения порошка вращение ведомого диска относительно ведущего диска прекратится и будут вращаться как одно целое звено. При динамических нагрузках и разного рода сопротивлениях вращению на выходном звене порошок способен уплотняться и позволять полумуфтам смягчить передачу вращательного момента.

Кроме фрикционных свойств порошка вращающий момент будет передоваться еще за счет возникновения компрессионных сил, возникающих в полостях между полумуфтами в процессе сокращения объемов у полостей 6. Когда радиальные полости 6 ведущего диска совместятся с радиальными полостями ведомого диска /см. положение полостей 6 на фиг. 1/, где угол α совместится с углом β, тогда полости 6 будут иметь максимальный объем, а когда выступы 10 закроют полости 6, тогда объем полостей будет наименьший. Таким образом, периодически то закрывая полости 6, то открывая их, выступы 10 также периодически будут то сжимать, то засасывать его из полости 12. В процессе сжатия порошка в полостях 6 будет возникать передача вращательного момента.

Поскольку алюминиевый порошок обладает высокими фрикционными свойствами, выступы одной полумуфты будут надежно удерживаться во впадинах и канавках другой полумуфты.

Для более плавной передачи вращательного момента от ведущей полумуфты на ведомую необходимо выполнить на одной из полумуфт радиальные полости с четным числом, а на другой полумуфте - нечетное, например 5 и 6, или радиальные полости на полумуфтах выполнить с разными по величине углами α и β.д

Изобретение относится к коническим сцепным муфтам, предназначенным для соединения валов, передающим вращающий момент благодаря силам трения между ведущей и ведомой полумуфтами. Порошковая сцепная муфта содержит разъемный корпус с установленными соосно валами, на которых жестко закреплены ведущая и ведомая полумуфты, последняя из которых связана с приводным механизмом. Полумуфты выполнены в виде дисков, на торцах которых выполнено несколько конических канавок и выступов, расположенных концентрично, канавки ведущей полумуфты выполнены в обратной конфигурации выступам и канавкам ведомой полумуфты с таким расчетом, чтобы выступы ведущей полумуфты могли входить в канавки ведомой полумуфты с возможностью вращения. Торцевые поверхности обеих полумуфт разбиты на несколько секторов радиальными впадинами, равномерно распределенными по окружности, глубина которых соответствует глубине концентрических канавок. На внешней окружной поверхности ведомой полумуфты выполнены заборные канавки, расположенные под углом к оси вала и соединяющие радиальные впадины с внешней задисковой полостью. Между дисками помещается фрикционный порошок. В результате повышается надежность, упрощается конструкция и исключаются фрикционные накладки. 2 ил.

Порошковая сцепная муфта, содержащая разъемный корпус с установленными соосно валами, на которых жестко закреплены ведущая и ведомая полумуфты, последняя из которых связана с приводным механизмом, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, упрощения конструкции и исключения фрикционных накладок, полумуфты выполнены в виде дисков, на торцах которых выполнено несколько конических канавок и выступов, расположенных относительно друг друга концентрично, причем выступы и канавки ведущей полумуфты выполнены в обратной конфигурации выступам и канавкам ведомой полумуфты с таким расчетом, чтобы выступы ведущей полумуфты могли входить в канавки ведомой полумуфты и, наоборот, выступы ведомой полумуфты могли входить в канавки ведущей полумуфты с возможностью свободного вращения, торцовые поверхности обеих полумуфт разбиты на несколько секторов радиальными впадинами, равномерно распределенными по окружности, глубина радиальных впадин соответствует глубине концентрических канавок, на внешней окружной поверхности ведомой полумуфты выполнено несколько заборных канавок, расположенных под углом к оси вала и соединяющих радиальные впадины с внешней задисковой полостью, между дисками в полостях полумуфт помещается фрикционный порошок.