СЕКТОРНАЯ МУФТА СВОБОДНОГО ХОДА Российский патент 2006 года по МПК F16D41/06 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в импульсных бесступенчатых передачах и трансмиссиях.

Известна клиновая муфта свободного хода, содержащая наружную и внутреннюю полумуфты и расположенные между ними подпружиненные заклинивающие элементы, выполненные из двух входящих одна в другую частей, соприкасающихся между собой по цилиндрической поверхности. [Авторское свидетельство СССР №309175, кл. F 16 D 41/06, 1971].

При использовании такой муфты в импульсной бесступенчатой передаче внутренняя муфта, на которой расположены подпружиненные заклинивающие элементы, совершает возвратно-вращательное (колебательное) движение, что ведет к большим динамическим нагрузкам, снижающим долговечность передачи. Кроме того, при совпадении собственной частоты колебаний подпружиненных заклинивающих элементов с частотой нагружений (колебаний) внутренней муфты возникает резонанс, приводящий к аварийной ситуации и к потере работоспособности.

Известна также секторная муфта свободного хода [Патент РФ №2113642, кл. F 16 D 41/06, 1998], содержащая наружную и внутреннюю обоймы и ряд равномерно расположенных между ними подпружиненных механизмов заклинивания, а каждый механизм заклинивания выполнен в виде двуплечего рычага, на котором шарнирно установлен сектор, контактирующий с внутренней поверхностью наружной обоймы с возможностью скольжения по ней, а конец первого плеча этого рычага контактирует с поверхностью внутренней обоймы, имеющей участки криволинейной поверхности, а конец второго плеча связан с внутренней обоймой посредством серьги.

При использовании такой муфты в импульсной бесступенчатой передаче внутренняя обойма, на которой расположены подпружиненные механизмы заклинивания, совершает возвратно-вращательное (колебательное) движение, что ведет к большим динамическим нагрузкам и к снижению долговечности передачи и муфты. При совпадении собственной частоты колебаний подпружиненных механизмов заклинивания с частотой нагружений (колебаний) возникает резонанс. Это ограничивает допустимую частоту нагружений муфты. Шарнирное соединение сектора с двуплечим рычагом обеспечивает самоустановку сектора относительно наружной обоймы лишь при сравнительно небольшой ширине сектора. Отметим, что следует применять самоустанавливающиеся механизмы, так как они имеют большую надежность и долговечность и меньшую точность изготовления звеньев ([Решетов Л.Н. Самоустанавливающиеся механизмы: Справочник. - 2-е изд., перераб. и доп. - М., Машиностроение, 1985. - 272 с.], с.6-8).

При большой ширине сектора (в случае передачи большой мощности) ось шарнирного соединения сектора за счет погрешностей изготовления не параллельна оси наружной обоймы, что ведет лишь к частичной самоустановке сектора и неравномерному распределению давления по контактирующим поверхностям и, следовательно, к снижению нагрузочной способности и долговечности. Кроме того, отсутствие полной самоустановки сектора не позволяет выполнить контактирующие поверхности в форме клина. Клиновая форма контактирующих поверхностей позволяет в несколько раз повысить нагрузочную способность фрикционных передач ([Иванов М.Н. Детали машин. Учебник для вузов. М., Высшая школа, 1964. - 498 с.], с.159). Это справедливо и для секторной муфты свободного хода, так как передача крутящего момента с одной обоймы на другую реализуется силами трения.

Целью изобретения является повышение допустимой частоты нагружений секторной муфты свободного хода, повышение ее долговечности и нагрузочной способности.

Поставленная цель достигается тем, что секторная муфта свободного хода содержит внутреннюю обойму, наружную обойму 2 и ряд равномерно расположенных между ними подпружиненных механизмов заклинивания, а каждый механизм заклинивания выполнен в виде рычага, сектора, пружины, за счет действия которой упомянутый сектор контактирует с обоймой с возможностью скольжения по ней, причем этот сектор шарнирно соединен с упомянутым рычагом, а внутренняя обойма выполнена в виде диска со ступицей, наружная обойма выполнена в виде двух частей, соединенных жестко между собой, и одна часть подвижно с возможностью вращения установлена на ступице диска внутренней обоймы, а рычаг выполнен в виде двух одинаковых частей, установленных по разные стороны относительно диска внутренней обоймы, и каждая часть рычага расположена между частью наружной обоймы и торцом диска внутренней обоймы, причем один конец рычага шарнирно соединен с сектором, контактирующим с наружной поверхностью диска внутренней обоймы, а другой конец рычага шарнирно соединен с наружной обоймой. Шарнирное соединение рычага с сектором имеет бочкообразную ось.

На чертежах показана предлагаемая секторная муфта свободного хода: фиг.1 - поперечный разрез муфты; фиг.2 - продольный разрез А-А фиг.1; фиг.3 - шарнирное соединение сектора с рычагом; фиг.4 - сектор с клиновой формой контактирующих поверхностей.

Муфта (фиг.1, фиг.2) имеет внутреннюю обойму 1, выполненную в виде диска со ступицей, наружную обойму 2, выполненную в виде двух частей а и б цилиндрической формы, расположенных снаружи муфты по разные стороны относительно внутренней обоймы 1. Часть а жестко соединяется с валом 3, на который устанавливается муфта, часть б подвижно установлена на ступице диска внутренней обоймы с возможностью вращения относительно нее. Части а и б наружной обоймы 3 жестко соединены болтами 4. Возможны два варианта установки внутренней обоймы 1:1) внутренняя обойма подвижно устанавливается на валу 3 (фиг.2); 2) наружная обойма снабжается ступицей, на которой подвижно (с возможностью вращения) устанавливается внутренняя обойма (на чертежах этот вариант не указан). В первом варианте немного сокращается радиальный габарит муфты, во втором - осевой габарит муфты. Между частями а и б наружной обоймы 2 и торцами диска внутренней обоймы 1 (фиг.2) установлены одинаковые части в и г каждого рычага 5, один конец которого шарнирно соединен с наружной обоймой 2 посредством оси 6. Между частями а и б наружной обоймы на болтах 4 установлены распорные втулки 7, исключающие зажим частей в и г рычага 5. Другой конец каждого рычага 5 шарнирно соединен посредством оси 8 с сектором 9 (фиг.1, фиг.2), который контактирует с наружной поверхностью внутренней обоймы 1 с возможностью скольжения по ней за счет поджима каждого рычага 5 пружиной сжатия 10, расположенной между рычагом 5 и упором 11, установленным на наружной ступице 2. Шарнирное соединение рычага 5 с сектором 9 может быть выполнено в двух вариантах: 1) ось шарнирного соединения цилиндрической формы (фиг.2); 2) ось шарнирного соединения имеет бочкообразную форму (фиг.3). Первый вариант следует применять при сравнительно небольшой ширине сектора 9, имеющего цилиндрическую контактирующую поверхность с внутренней обоймой 1 (фиг.1). При бочкообразной форме оси шарнирного соединения (фиг.3) сектор 9 при контакте с наружной поверхностью внутренней обоймы 1 может самоустанавливаться относительно нее за счет поворота относительно осей X, Y, Z и осевого перемещения вдоль оси Х за счет зазора Δ. Это позволяет применить сектор 9 клиновой формы (фиг.4), контактирующий с клиновой канавкой внутренней обоймы 1. Вариант бочкообразной формы оси применим также при цилиндрической поверхности сектора 3, в особенности при большой его ширине.

Муфта работает следующим образом. Так как каждый сектор 9 (фиг.1) контактирует с наружной поверхностью внутренней обоймы 1 за счет действия пружины 10, то при вращении против часовой стрелки внутренней обоймы 1 относительно наружной обоймы 2 возникающие силы трения затягивают сектор 9 на наружную поверхность внутренней обоймы, что обеспечивается тем, что сектор 9 шарнирно соединен с наружной обоймой 2 и имеет возможность поворота относительно нее. Возникающие силы трения исключают скольжение сектора 9 относительно внутренней обоймы 1, т.е. происходит самоторможение (заклинивание) (см., например, [Турпаев А.И. Самотормозящие механизмы. Изд. 2-е перераб. и доп. М., Машиностроение, 1976. - 208 с.], и наружная и внутренняя обоймы соединяются в единое целое. При вращении внутренней обоймы 1 относительно наружной обоймы 2 по часовой стрелке сектор 9 скользит по наружной поверхности внутренней обоймы 1. При возвратно-вращательном (колебательном) движении внутренней обоймы 1, что имеет место в импульсных передачах, наружная обойма 2 совершает непрерывное вращательное движение против часовой стрелки. Так как механизмы заклинивания расположены на наружной обойме 2, то его звенья (сектор 9, рычаг 5) не нагружаются инерционными (динамическими) силами, что повышает допустимую частоту нагружений. Динамические нагрузки, действующие на внутреннюю обойму, незначительны ввиду малой ее инерционности (малый момент инерции относительно оси вращения).

Отметим, что если механизмы заклинивания расположены на внутренней обойме, то возникают значительные динамические нагрузки, действующие на звенья механизмов заклинивания, а также на звенья преобразующего механизма импульсной передачи, сообщающего внутренней муфте возвратно-вращательное движение. Это снижает долговечность, нагрузочную способность и допустимую частоту нагружений муфты.

Предлагаемая конструкция муфты свободного хода имеет более высокую допустимую частоту нагружений и долговечность за счет снижения динамических нагрузок. Самоустановка сектора позволяет применить сектор клиновой формы и в несколько раз повысить нагрузочную способность муфты.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в импульсных бесступенчатых передачах и трансмиссиях. Устройство содержит внутреннюю обойму, наружную обойму и ряд равномерно расположенных между ними подпружиненных механизмов заклинивания, а каждый механизм заклинивания имеет рычаг, сектор, пружину, за счет действия которой сектор контактирует с обоймой с возможностью скольжения по ней, причем сектор шарнирно соединен с рычагом. Внутренняя обойма выполнена в виде диска со ступицей, а наружная обойма выполнена в виде двух частей, соединенных жестко между собой. Рычаг выполнен в виде двух одинаковых частей, установленных по разные стороны относительно диска внутренней обоймы. Один конец рычага шарнирно соединен с сектором, контактирующим с наружной поверхностью диска внутренней обоймы, а другой конец рычага шарнирно соединен с наружной обоймой. Шарнирное соединение рычага с сектором может иметь бочкообразную ось. Технический результат заключается в повышении допустимой частоты нагружений муфты, повышении ее долговечности и нагрузочной способности. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Секторная муфта свободного хода, содержащая внутреннюю обойму, наружную обойму и ряд равномерно расположенных между ними подпружиненных механизмов заклинивания, каждый механизм заклинивания выполнен в виде рычага, сектора, пружины, за счет действия которой упомянутый сектор контактирует с обоймой с возможностью скольжения по ней, причем этот сектор шарнирно соединен с упомянутым рычагом, отличающаяся тем, что внутренняя обойма выполнена в виде диска со ступицей, наружная обойма выполнена в виде двух частей, соединенных жестко между собой, и одна часть подвижно с возможностью вращения установлена на ступице диска внутренней обоймы, а рычаг выполнен в виде двух одинаковых частей, установленных по разные стороны относительно диска внутренней обоймы, и каждая часть рычага расположена между частью наружной обоймы и торцом диска внутренней обоймы, причем один конец рычага шарнирно соединен с сектором, контактирующим с наружной поверхностью диска внутренней обоймы, а другой конец рычага шарнирно соединен с наружной обоймой.2. Секторная муфта свободного хода по п.1, отличающаяся тем, что шарнирное соединение рычага с сектором имеет бочкообразную ось.