СЕКТОРНАЯ МУФТА СВОБОДНОГО ХОДА Российский патент 2006 года по МПК F16D41/69 

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, сопрягающихся между собой по цилиндрической поверхности. Одна часть заклинивающего элемента, контактирующая с наружной полумуфтой, имеет клиновую поверхность, а другая часть, контактирующая с внутренней полумуфтой, очерчена по спирали Архимеда [Авторское свидетельство СССР №309175, кл. F 16 D 41/06, 1971]. В такой муфте усилие, действующее на поверхность, очерченную по спирали Архимеда, оказывает выталкивающее действие на заклинивающий элемент, что ведет к нарушению условия самозаклинивания и неработоспособности муфты. Сопряжение частей заклинивающих элементов по цилиндрической поверхности обеспечивает самоустановку этих элементов лишь при условии, что ось контактирующих цилиндрических поверхностей параллельна совпадающим осям полумуфт. За счет погрешностей изготовления эти оси не параллельны и в продольном сечении самоустановку обеспечить невозможно, в особенности при клиновом исполнении контактирующих поверхностей наружной полумуфты и заклинивающего элемента. Это ведет к перекосу клинового заклинивающего элемента относительно наружной полумуфты и, следовательно, к неравномерному распределению зон контакта и давления, к потере работоспособности клиновой муфты свободного хода.

Известна также секторная муфта свободного хода [Патент РФ №2113642, кл. F 16 D 41/06, 1998 (прототип)], 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. Недостатком такой конструкции является сложность (многозвенность) конструкции. Шарнирное соединение сектора с двуплечим рычагом обеспечивает самоустановку сектора относительно наружной обоймы лишь при сравнительно небольшой ширине сектора (размер сектора в продольном сечении муфты). 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. Кроме того, отсутствие полной самоустановки сектора не позволяет выполнить контактирующие поверхности в форме клина. Клиновая форма контактирующих поверхностей позволяет в несколько раз увеличить приведенный коэффициент трения и, следовательно, увеличить нагрузочную способность (передача крутящего момента с одной обоймы на другую реализуется силами трения).

Целью изобретения является создание секторной муфты свободного хода более простой конструкции и повышение нагрузочной способности муфты.

Поставленная цель достигается тем, что секторная муфта свободного хода содержит наружную обойму, внутреннюю обойму 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 внутренней поверхностью наружной обоймы с возможностью скольжения по ней, причем этот сектор шарнирно соединен с упомянутым рычагом, а внутренняя обойма выполнена в виде жестко соединенных двух дисков, между которыми расположен рычаг, и один конец рычага шарнирно соединен с сектором, а другой конец рычага шарнирно соединен с внутренней обоймой. Шарнирное соединение рычага с сектором выполнено в виде сферического соединения.

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

На валу 1 (фиг.1, 2) неподвижно установлена наружная обойма 2, снабженная ступицей. Внутренняя обойма состоит из дисков 3 и 4, жестко соединенных болтами 5 и подвижно установленных на ступице наружной обоймы 2. Между дисками 3 и 4 расположены рычаги 6 и распорная втулка 7, исключающая зажим рычагов 6 между дисками 3 и 4 при их соединении болтами 5. Один конец каждого рычага 6 шарнирно соединен с дисками 3 и 4 внутренней обоймы, причем осью шарнирного соединения является болт 5, а другой конец шарнирно соединен с сектором 8, контактирующим с внутренней поверхностью наружной обоймы 2 за счет действия пружины сжатия 9. Положение каждого рычага 6 фиксируется упором 10, а относительное осевое положение внутренней и наружной обойм - упорами 11. Шарнирное соединение рычага 6 с сектором 8 может быть выполнено различными способами. Один из способов - шарнирное соединение рычага 6 с сектором 8 посредством цилиндрической оси 12. Такое соединение следует применять при сравнительно небольшой ширине сектора. В этом случае равномерное распределение давления по рабочей (контактирующей) поверхности сектора 8 обеспечивается соответствующей точностью изготовления деталей муфты и самоустановки сектора за счет зазоров в шарнирном соединении. При большой ширине сектора 8 (при передаче муфтой больших крутящих моментов) для обеспечения его самоустановки относительно внутренней поверхности наружной обоймы 2 с целью равномерного распределения давления по рабочей поверхности сектора 8 следует применять другое шарнирное соединение - сферическое соединение (фиг.3), которое имеет более высокую нагрузочную способность по сравнению с шарнирным соединением с цилиндрической осью. Сферическое соединение, обеспечивающее полную самоустановку сектора 8, позволяет применить клиновидную форму рабочих поверхностей сектора 8 (фиг.4), что позволяет значительно увеличить приведенный коэффициент трения ([Юдин В.А., Петрокас Л.В. Теория механизмов и машин. Учеб. пособие для втузов. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., "Высшая школа", 1977. - 527 с.], с.318):

где f - коэффициент трения,

β - угол наклона грани клина.

Величина β должна быть больше угла трения во избежание самоторможения сектора 8 при расклинивании муфты. Принимая β=12...15°, имеем f_пр=4,8...3,86. Для фрикционных передач, к которым можно отнести и секторную муфту свободного хода, примерно в четыре раза можно увеличить передаваемый крутящий момент ([Иванов М.Н. Детали машин. Учебник для вузов. М., "Высшая школа", 1964. - 498 с.], клиноременные передачи - с.158-159; фрикционные передачи и вариаторы - с.169-182). Отношение основания клина к его высоте следует принять равным 0,62, соответствующим пропорции золотого сечения ([Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. М., "Наука", 1980. - 976 с.], с.207). При клиновой форме сектора исключается необходимость в упоре 11. Для дополнительного увеличения коэффициента трения рабочие поверхности сектора 8 следует снабдить профильными канавками, обеспечивающими выдавливание смазки из зоны контакта при заклинивании муфты (на чертежах не указаны).

Муфта работает следующим образом.

При вращении внутренней обоймы, содержащей диски 3 и 4, относительно наружной обоймы 2 против часовой стрелки сектор 8 поджат подпружиненным рычагом 6 к внутренней поверхности наружной обоймы 2. Возникающие за счет самоторможения силы соединяют обе обоймы в единое целое, так как при самоторможении скольжение сектора 8 по внутренней поверхности наружной обоймы 2 исключается (заклинивание муфты). При вращении внутренней обоймы по часовой стрелке сектор 8 скользит по внутренней поверхности наружной обоймы 2. При возвратно-вращательном (колебательном) движении внутренней обоймы, что имеет место в импульсных передачах, наружная обойма 2 совершает непрерывное вращательное движение. При колебательном движении внутренней обоймы поворот рычага 6 за счет действия сил инерции ограничен упором 10. Отметим, что роль упора рычага 6 может выполнять распорная втулка 7 и при большой частоте включений внутренней обоймы для снижения динамических нагрузок целесообразно покрыть распорную втулку 7 слоем резины (резиновая втулка, привулканизованная резина).

Предлагаемая секторная муфта свободного хода имеет более простую конструкцию по сравнению с прототипом [Патент РФ №2113642, кл. F 16 D 41/06, 1998]: меньшее число звеньев механизма заклинивания, на внутренней обойме отсутствуют участки с криволинейной поверхностью. Сферическое соединение рычага 6 с сектором 8 позволяет применить клиновую форму рабочих поверхностей обоймы и сектора и в несколько раз повысить нагрузочную способность муфты, при этом за счет увеличения приведенного коэффициента трения расширяется зона самоторможения, увеличиваются компоновочные возможности при проектировании секторных муфт свободного хода.

Изобретение относится к машиностроению. Секторная муфта свободного хода содержит наружную обойму 2, внутреннюю обойму 3 и ряд равномерно расположенных между ними подпружиненных механизмов заклинивания, а каждый механизм заклинивания имеет рычаг 6, сектор 8, пружину 9, за счет действия которой сектор 8 контактирует с внутренней поверхностью наружной обоймы 2 с возможностью скольжения по ней, причем сектор 8 шарнирно соединен с рычагом 6. Внутренняя обойма выполнена в виде жестко соединенных двух дисков, между которыми расположен рычаг 6, и один конец рычага 6 шарнирно соединен с сектором 8, а другой конец рычага 6 шарнирно соединен с внутренней обоймой. Шарнирное соединение рычага 6 с сектором 8 может быть выполнено в виде сферического соединения. Техническим результатом является упрощение конструкции и повышение ее нагрузочной способности. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Секторная муфта свободного хода, содержащая наружную обойму, внутреннюю обойму 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 внутренней поверхностью наружной обоймы с возможностью скольжения по ней, причем этот сектор шарнирно соединен с упомянутым рычагом, отличающаяся тем, что внутренняя обойма выполнена в виде жестко соединенных двух дисков, между которыми расположен рычаг, и один конец рычага шарнирно соединен с сектором, а другой конец рычага шарнирно соединен с внутренней обоймой.2. Секторная муфта свободного хода по п.1, отличающаяся тем, что шарнирное соединение рычага с сектором выполнено в виде сферического соединения.