МУФТА Российский патент 2007 года по МПК F16D43/20 F16D19/00 F16D9/00 F16D11/00 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в приводах тяжело нагруженных машин, агрегатов и станков, например в металлопрокатных станках, в качестве передач одностороннего действия.

Известна упругая муфта, содержащая концентрично расположенные внутреннюю и наружную полумуфты и размещенные между ними пружины, оси которых параллельны оси муфты, в которой каждый виток пружины имеет неподвижное соединение в точках касания с внутренней и наружной полумуфтами (RU, свидетельство полезной модели №3015. М. кл.⁶ F16D 3/52. Упругая муфта / М.Н.Максимов, Л.И.Кондратьева, Н.М.Крушинская, Е.Н.Скворцова (RU). - Заявка №95114119/20; Заявлено 04.08. 1995; Опубл. 16.10.1996, Бюл. №10 // Изобретения. Полезные модели. - 1996. - №10).

К недостаткам описанной муфты, несмотря на некоторую подвижность внутренней и наружной полумуфт, относятся ограниченные функциональные возможности и невозможность их разъединения при критических нагрузках.

Известна зубчатая компенсирующая муфта, выполненная в виде сопряженных зубчатых колес с одинаковым числом внешних и внутренних зубьев или в виде трех сопряженных деталей: ведущей и ведомой полумуфт с промежуточного звена в виде втулки с внутренними зубьями (см., например, А.Ф.Крайнев. Словарь-справочник по механизмам. - М.: Машиностроение, 1987. - 2-е изд., перераб. и доп. - 560 с., ил. - С.125, рис.а и б).

К недостаткам описанной зубчатой муфты относится невозможность безаварийного разъединения ведомого зубчатого колеса при критических нагрузках.

Известна также зубчатая сцепная муфта, выполненная в виде зубчатой пары внутреннего зацепления с одинаковым числом зубьев обоих колес, установленных с возможностью осевого перемещения колес, при этом для облегчения включения муфты зубья на колесах выполнены выступающими через один или через несколько зубьев таким образом, чтобы исключить возможность торцевого упора выступающих зубьев (там же, стр.126, схема).

К недостаткам описанной зубчатой сцепной муфты относится то, что после разъединения полумуфт необходимо вмешательство человека для приведения их в рабочее состояние.

Наиболее близким аналогом к заявленному объекту относится муфта свободного хода, содержащая внутреннюю и наружную обоймы и установленные между ними тела заклинивания в виде расположенных под углом к нормам обоймы упругих стержней, одни концы которых неподвижно закреплены в одной из обойм, а другие расположены в контакте с поверхностью другой обоймы, в которой концы упругих стержней, расположенные в контакте с обоймой, очерчены радиусом, равным радиусу поверхности этой обоймы, а угол наклона осей стержней к нормам обоймы в зоне их контакта не превышает угол трения (RU, патент №2079745 С1. МПК⁶ F16D 41/07. Муфта свободного хода / М.Н.Максимов, Л.И.Кондратьева, Н.М.Крушинская, Е.Н.Скворцова (RU). - Заявка №95119608/25; Заявлено 21.11. 1995; Опубл. 20.05.1997, Бюл. №14 // Изобретения. Полезные модели. - 1997. - №14).

К недостаткам описанной муфты свободного хода относится невозможность разрыва потока мощности в приводе ведомой полумуфты при критических нагрузках.

Сущность заявленного изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - разрыв потока мощности в приводе ведомой полумуфты при критических нагрузках и быстродействие муфты в рабочее состояние при снятии критической нагрузки.

Технический результат - передача больших крутящих моментов, высокая эксплуатационная надежность муфты, увеличение быстродействия и срока службы.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной муфте, содержащей внутреннюю и наружную обоймы и установленные между ними тела заклинивания в виде расположенных под углом к обоймам упругих стержней, одни концы которых неподвижно закреплены в одной из обойм, а другие расположены в контакте с поверхностью другой обоймы, согласно изобретения, наружная обойма выполнена в виде полого цилиндра со стопорными кольцами в его полости на концевых участках, установленная в полости наружной обоймы с возможностью поворота и осевого перемещения между стопорными кольцами внутренняя обойма выполнена в виде двух гильз, взаимно сопряженных торцевыми участками, при этом между торцами крайней гильз в каплеобразных выемках тангенциально установлена, по меньшей мере, пара толкателей, торцы которых сопряжены с поверхностями каплеобразных выемок на торцах крайней и внутренней гильз, и ведущей и ведомой полумуфт, установленных в полости крайней и внутренней гильз и сопряженных с ними внешними зубьями ведущей и ведомой полумуфт и внутренними зубьями крайней и внутренней гильз, размещенная в полости наружной обоймы крайняя гильза внутренней обоймы сопряжена со стопорным кольцом и зубьями ведущей полумуфты, а внутренняя гильза внутренней обоймы посредством упорного кольца сопряжена с незакрепленными концами упругих стержней и с зубьями ведомой полумуфты, снабженный возможностью закручивания в цилиндрической полости наружной обоймы каждый упругий стержень выполнен в виде пластины, второй конец которой размещен в пазах направляющего кольца, при этом указанные пазы выполнены под углом к образующей поверхности цилиндрической полости внешней обоймы, вторые концы упругих стержней сопряжены с упорным кольцом, размещенным за направляющим кольцом и рядом со вторым стопорным кольцом, при этом длина каждого указанного выше толкателя больше ширины зубьев полумуфты; торцы каждого толкателя выполнены со сферическими поверхностями, при этом радиус этих сфер равен радиусу сферы в каплеобразной выемке на торцах крайней и внутренней гильз.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 показан диаметральный разрез муфты: крайняя и внутренняя гильзы внутренней обоймы сопряжены под воздействием предварительно напряженных упругих стержней.

На фиг.2 - то же при критической нагрузке, внутренняя гильза толкателями смещена вправо с зубьев ведомой полумуфты.

На фиг.3 - сечение А-А на фиг.1, положение толкателя в каплеобразных выемках на торцевых участках крайней и внутренней гильз внутренней обоймы.

На фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.2, положение толкателя в каплеобразных выемках на торцевых участках крайней и внутренней гильз внутренней обоймы при передаче критической нагрузки.

На фиг.5 - сечение В-В на фиг.1, положение сопряженных крайней гильзы, толкателей, внутренней гильзы, упорных колец по концам упругих стержней и направляющего кольца, зафиксированных стопорными кольцами в полости наружной обоймы.

На фиг.6 - сечение Г-Г на фиг.2, положения сопрягаемых крайней гильзы, толкателей гильзы, упорных колец, упругих стержней, размещенных под нагрузкой при передаче критической величины крутящего момента с ведущей полумуфты на ведомую полумуфту.

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем.

Муфта (см. фиг.1 и 2) содержит внутреннюю обойму 1 и наружную обойму 2 и установленные между ними тела заклинивания в виде расположенных под углом к обоймам 1 и 2 упругих стержней 3. Концы 4 стержней 3 неподвижно закреплены в обойме 2. Другие концы 5 стержней 3 расположены в контакте с поверхностью другой обоймы 1.

Наружная обойма 2 выполнена в виде полого цилиндра со стопорными кольцами 6 и 7 в его полости на концевых участках. Внутренняя полость наружной обоймы 2 подвержена механической обработке. Стопорные кольца 6 и 7 с полостью наружной обоймы 2 размещены по скользящей посадке и зафиксированы на концевых участках штифтами, размещаемыми в отверстиях 8 и 9 стопорных колец 6, 7 и обоймы 2, а также зафиксированы известными средствами крепления 10.

Установленная в полости наружной обоймы 2 с возможностью поворота вокруг оси симметрии муфты и осевого перемещения между стопорными кольцами 6 и 7 внутренняя обойма 1 выполнена в виде двух соосных гильз 11 и 12. Гильзы 11 и 12 в полости наружной обоймы 2 смонтированы по скользящей посадке. Гильзы 11 и 12 взаимно сопряжены торцевыми участками 13 и 14. Между торцевыми участками 13 и 14 крайней 11 и внутренней 12 гильз в каплеобразных выемках 15 тангенциально установлена, по меньшей мере, пара толкателей 16 (см. фиг.3 и 4). Крайняя гильза 11 и внутренняя гильза 12 имеют одинаковую конструкцию и взаимозаменяемы. Торцы 18 и 19 толкателей 16 сопряжены с поверхностями каплеобразных выемок 15 на торцевых участках 13 и 14 крайней и внутренней гильз 11 и 12. Торцы 18 и 19 каждого толкателя 16 выполнены со сферическими поверхностями. Радиус этих сфер равен радиусу сферы R в каплеобразной выемке 15 на торцевых участках 13 и 14 крайней гильзы 11 и внутренней гильзы 12 (см. фиг.3).

Внутреннюю обойму 1 дополняют зубчатые ведущая полумуфта 20 и ведомая полумуфта 21. Полумуфты 20 и 21 установлены в полости крайней гильзы 11 и внутренней гильзы 12. Полумуфты 20 и 21 сопряжены с гильзами 11 и 12 внешними зубьями 22 и 23 ведущей полумуфты 20 и ведомой полумуфты 21, соответственно и внутренними зубьями 24 и 25 крайней гильзы 11 и внутренней гильзы 12. Размещенная в полости наружной обоймы 2 крайняя гильза 11 внутренней обоймы 1 сопряжена со стопорным кольцом 6 и с зубьями 22 ведущей полумуфты 20. Внутренняя гильза 12 внутренней обоймы 1 посредством упорного кольца 26 сопряжена с незакрепленными концами 5 упругих стержней 3 и с зубьями 23 ведомой полумуфты 21. Полумуфты 20 и 21 конструктивно выполнены одинаковыми и взаимозаменяемы.

Снабженный возможностью закручивания по спирали и изгиба в цилиндрической полости наружной обоймы 2 каждый упругий стержень 3 выполнен в виде пластины прямоугольного сечения из углеродистого листового металла. Стержни 3 выполнены с одной установки, имеют строгий допуск по длине. Вторые концы 4 стержней 3 размещены в пазах 27 направляющего кольца 28. Пазы 27 на цилиндрической поверхности направляющего кольца 28 выполнены под углом α (см. фиг.5) к образующей поверхности цилиндрической полости наружной обоймы 2. Вторые концы 4 стержней 3 сопряжены с упорным кольцом 29 (см. фиг.5 и 6). Упорное кольцо 29 размещено за направляющим кольцом 28 и сопряжено со вторым стопорным кольцом 7. Упорные кольца 26 и 29 взаимозаменяемы. Кольца 26 и 29, упругие стержни 3 и направляющее кольцо 28 в полости наружной обоймы 2 установлены с возможностью свободного осевого перемещения.

Длина каждого толкателя 16 больше ширины зубьев 23 ведомой полумуфты 21.

Зубьям 22 и 23 ведущей и ведомой полумуфт 20 и 21 придана бочкообразная форма. Ведущая полумуфта 20 и ведомая полумуфта 21 могут быть беспрепятственно извлечены из гильз 11 и 12. Направляющее кольцо 28 позволяет свободно перемещать ведомую полумуфту 21 в полость наружной обоймы 2. Ведущая полумуфта 20 и ведомая полумуфта 21 размещены, например, на концах валов между источником мощности и шестеренной кистью прокатного стана.

Муфта работает следующим образом.

При передаче номинального крутящего момента с вала источника мощности на ведущий вал, например, шестеренной кисти прокатного стана ведущая полумуфта 20 своими внешними бочкообразными зубьями 22 передает тангенциальное усилие на внутренние зубья 24 внешней гильзы 11 внутренней обоймы 1. Тангенциальное усилие с внешней гильзы через каплеобразные выемки 15 передается на толкатели 16, которые передают это усилие своими концами 19 в выемки 15 на торцевых участках 14 внутренней гильзы 12 (см. фиг.1, 3 и 5). Гильзы 11 и 12 взаимно поджаты под воздействием предварительно нагруженных упругих стержней 3, концы которых 4 и 5 между упорными кольцами 29 и 26 размещены в замкнутом пространстве внешней обоймы 2, и стопорными кольцами 6 и 7 в ней. Таким образом, наружная гильза 11 внутренней обоймы 1 вместе с внутренней гильзой 12 упругими стержнями 3 поджата к стопорному кольцу 6, а толкатели 16 имеют минимальный угол наклона к сопряженным торцевым участкам 13 и 14 (см. фиг.5). Далее передаваемый крутящий момент с внутренней гильзы 12 через ее зубья 25 передается на внешние зубья 23 ведомой полумуфты 21, приводя в движение валки прокатного стана.

При критических нагрузках, например при недостаточном разогреве слитка металла, валки прокатной кисти не могут протянуть слиток. Вместе с валками прокатной стали останавливается и ведомая полумуфта 21. Поступающий поток мощности (см. фиг.2, 4 и 6) с ведущей полумуфты 20 передается через зубья 22 на зубья 24 наружной гильзы 11 внутренней обоймы 1. Так как ведомая полумуфта 21, а вместе с ней и ее внешние зубья 23 неподвижны, то резко возрастающее усилие приводит к тому, что толкатели 16, размещенные в каплеобразных выемках 15 наружной гильзы 11 и в каплеобразных выемках 15 внутренней гильзы, своими концами 19 сталкивают внутреннюю гильзу 12 в сторону упругих стержней 3, полностью освобождая зубья 23 ведомой полумуфты 21. Толкатели 16 (см. фиг.2) удерживают наружную гильзу 11 и внутреннюю гильзу 12 во взаимном удалении, обеспечивая неподвижность положения ведомой полумуфты 21. При критических нагрузках ведущая полумуфта 20, наружная гильза 11 внутренней обоймы 1, толкатели 16, внутренняя гильза 12 с упругими стержнями 3 имеют равные угловые скорости вращения. Далее выключают привод ведущей полумуфты 20. После снятия слитка со стана наружную обойму 2 смещают в сторону зубьев 23 ведомой полумуфты, совмещая на половину ширины с зубьями 25 внутренней гильзы 12. Далее включают привод ведущей полумуфты 20. При страгивании под действием упругих стержней 3 внутренняя гильза 12 вместе с толкателями 16 становится в исходное положение.

Таким образом, производится передача больших крутящих моментов с ведущей на ведомую полумуфты, обеспечивается их высокая эксплуатационная надежность, быстродействие разрыва потока мощности при критических и аварийных нагрузках и увеличение срока службы.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в приводах тяжелонагруженных машин, агрегатов и станков, например в металлопрокатных станах, в качестве передач одностороннего действия. Муфта содержит внутреннюю (1) и наружную (2) обоймы и расположенные под углом к обоймам упругие стержни (3). Одни концы (4) этих стержней (3) неподвижно закреплены в обойме (2), а другие концы (5) контактируют с внутренней (1) обоймой через упорное кольцо (26). Наружная (2) обойма выполнена в виде полого цилиндра со стопорными кольцами (6 и 7) на концевых участках. Внутренняя (1) обойма установлена в полости наружной (2) обоймы и имеет возможность поворота относительно оси симметрии муфты и осевого перемещения между стопорными кольцами (6 и 7). Внутренняя (1) обойма выполнена в виде двух соосных гильз, крайней (11) и внутренней (12). Между торцами крайней (11) и внутренней (12) гильз в каплеобразных выемках (15) тангенциально установлена пара толкателей (16). Торцы толкателей (16) сопряжены с поверхностями каплеобразных выемок (15) в торцевых участках крайней (11) и внутренней (12) гильз. Торцы каждого толкателя (16) выполнены со сферическими поверхностями. С крайней (11) гильзой посредством зубьев (22 и 24) сопряжена ведущая полумуфта (20). С внутренней (12) гильзой посредством зубьев (23 и 25) сопряжена ведомая полумуфта (21). А длина каждого толкателя (16) больше ширины зубьев (23) ведомой (21) полумуфты. Крайняя (11) гильза внутренней (1) обоймы сопряжена со стопорным кольцом (6). Внутренняя гильза (12) внутренней (1) обоймы сопряжена с незакрепленными концами (5) упругих стержней (3) посредством упорного кольца (26). Каждый стержень (3) выполнен в виде пластины из листовой углеродистой стали. Второй конец (4) пластины размещен в пазах направляющего кольца (28), которое установлено в полости наружной (2) обоймы. Указанные пазы выполнены под углом к образующей поверхности цилиндрической полости наружной (2) обоймы. Технический результат заключается в возможности обеспечения разрыва потока мощности при предельных нагрузках, повышении надежности, быстродействии муфты при ее переводе в рабочее состояние. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Муфта, содержащая внутреннюю (1) и наружную (2) обоймы и установленные между частями внутренней (1) обоймы тела заклинивания, упругие стержни (3), расположенные под углом к обоймам, отличающаяся тем, что наружная (2) обойма выполнена в виде полого цилиндра со стопорными кольцами (6 и 7) в его полости на концевых участках, установленная в полости наружной (2) обоймы с возможностью поворота вокруг оси симметрии муфты и осевого перемещения между стопорными кольцами (6 и 7) внутренняя (1) обойма выполнена в виде двух гильз, крайней (11) и внутренней (12), взаимно сопряженных торцевыми участками (13 и 14), при этом между торцевыми участками (13 и 14) крайней (11) и внутренней (12) гильз в каплеобразных выемках (15) тангенциально установлена, по меньшей мере, пара толкателей (16), торцы (18 и 19) которых сопряжены с поверхностями каплеобразных выемок (15) на торцевых участках (13 и 14) крайней (11) и внутренней (12) гильз, и ведущей (20) и ведомой (21) полумуфт, установленных в полостях крайней (11) и внутренней (12) гильз и сопряженных с ними внешними (22 и 23) зубьями ведущей (20) и ведомой (21) полумуфт и внутренними (24 и 25) зубьями крайней (11) и внутренней (12) гильз, размещенная в полости наружной (2) обоймы крайняя (11) гильза внутренней (1) обоймы сопряжена со стопорным кольцом (6) и зубьями (22) ведущей (20) полумуфты, а внутренняя (12) гильза внутренней (1) обоймы посредством упорного кольца (26) сопряжена с незакрепленными концами (5) упругих стержней (3) и с зубьями (23) ведомой (21) полумуфты, при этом упругие стержни (3) имеют возможность закручивания в цилиндрической полости наружной (2) обоймы и изгиба, а каждый упругий стержень (3) выполнен в виде пластины, закрепленные концы (4) которой размещены в пазах (27) направляющего кольца (28), при этом указанные пазы (27) выполнены под углом к образующей поверхности цилиндрической полости наружной (2) обоймы, а закрепленные концы (4) упругих стержней (3) сопряжены с упорным кольцом (29), размещенным за направляющим кольцом (28) и рядом со вторым стопорным кольцом (7), при этом длина каждого указанного выше толкателя (16) больше ширины зубьев (23) ведомой полумуфты.2. Муфта по п.1, отличающийся тем, что торцы (18 и 19) каждого толкателя (16) выполнены со сферическими поверхностями, при этом радиус этих сфер равен радиусу сферы в каплеобразной выемке (15) на торцевых участках (13 и 14) крайней (11) и внутренней (12) гильз.