МУФТА ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ Российский патент 2008 года по МПК F16D43/20 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в устройствах для передачи крутящего момента сил от двигателя к силовой передаче, работающей преимущественно в режиме перегрузок и ударных нагрузок, в том числе и заклинивания рабочих органов силовой передачи, например валков прокатной клети.

Наиболее близким аналогом по технической сути к заявленному объекту относится предохранительная муфта, содержащая ведущий вал с двумя участками разнонаправленной резьбы, несущими две гайки, между которыми помещена пружина, а также охватывающий ее ведомый вал со шлицами на внутренней поверхности, в которой с целью повышения плавности включения и чувствительности к ударным нагрузкам она снабжена шариками и обоймами, а гайки смонтированы свободно внутри ведомого вала, обоймы установлены на шлицах вала, связаны одним торцом с пружиной и имеют на другом торце углубления для шариков, а последние размещены между обращенными друг к другу торцами обойм и гаек (SU, авторское свидетельство №593027, М. кл. F16D 43/20, Предохранительная муфта, 15.02.1978).

К недостаткам описанной муфты относятся низкая ее эксплуатационная надежность из-за резьбовых участков на конце ведущего вала и невозможность исключения аварийных нагрузок при заклинивании ведомого вала.

Сущность заявленного изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - разрыв потока мощности, передаваемого с ведущего вала на ведомый вал при критических нагрузках и быстродействие муфты.

Технический результат - передача больших величин крутящих моментов сил, высокая эксплуатационная надежность, увеличение быстродействия и срока службы, малые габаритные размеры, унификация деталей и высокая технологичность изготовления.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной муфте предохранительной, содержащей с шлицами на внутренней поверхности наружную обойму и установленную в ее полости внутреннюю обойму с размещенными в ней ведущим валом, имеющим канавки ведущей и ведомой дисками, каждый из них снабжен возможностью смещения вдоль шлицев наружной обоймы, упругим элементом, телами качения и ведомым валом, согласно изобретению на концах ведущего и ведомого валов внутренней обоймы размещены ведущая и ведомая зубчатые полумуфты с бочкообразным профилем и внешними зубьями, сопряженными с внутренними зубьями ведущей и ведомой гильз, установленных оппозитно друг к другу в полости наружной обоймы с возможностью вращения и смещения вдоль оси симметрии муфты посредством центрирующих поясков, упругие элементы в виде тарельчатых пружин сжатия размещены между центрирующими поясками гильз и упорными кольцами, фиксируемыми на концевых участках в полости наружной обоймы стопорными кольцами, при этом внутренний диаметр отверстия каждого упорного кольца равен внешнему диаметру ступицы гильзы и сопряжено с ней, оппозитно установленные и взаимно сопряженные торцевыми поверхностями диски размещены между ведущей гильзой и ведомой гильзой и взаимно зафиксированы телами качений в канавках дисков и углублениях на торцах ведущей гильзы и ведомой гильзы, при этом углублениям на торцах гильз придана каплеобразная форма с наибольшей углубленной частью, равной половине диаметра тела качения, а канавки в дисках выполнены дуговыми и прерывистыми с переменной глубиной, плавно уменьшающейся в сторону перемещения тел качения, и в виде цилиндрических отверстий с диаметром, равным диаметру тел качения, при этом толщина каждого диска больше диаметра тела качения.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 показан диаметральный разрез муфты предохранительной при передаче номинальной величины крутящего момента.

На фиг.2 - сечение А-А на фиг.1, поперечный разрез ведущего диска с размещением тел качения в прерывистых дуговых канавках.

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

Муфта предохранительная содержит с шлицами 1 на внутренней поверхности наружную обойму 2 и установленную в ее полости внутреннюю обойму 3. Внутренняя обойма 3 образована ведущим валом 4, имеющим канавки 5 и 6 ведущим диском 7 и ведомым диском 8, упругими элементами 9 и 10, телами качений 11 и ведомым валом 12. Ведущий и ведомый диски 7 и 8 снабжены возможностью смещения вдоль шлицев 1 наружной обоймы 2.

На шестигранных концах ведущего вала 4 и ведомого вала 12 внутренней обоймы 3 размещены ведущая и ведомая зубчатые полумуфты 13 и 14 с бочкообразным профилем и внешними зубьями 15. Внешние зубья 15 ведущей полумуфты 13 и ведомой полумуфты 14 сопряжены с внутренними зубьями 16 ведущей гильзы 17 и ведомой гильзы 18. Гильзы 17 и 18 установлены оппозитно друг к другу в полости наружной обоймы 2 с возможностью вращения и смещения вдоль оси симметрии муфты посредством центрирующих поясков 19 и 20. Упругие элементы 9 и 10 в виде тарельчатых пружин сжатия размещены между центрирующими поясками 19 и 20 ведущей гильзы и ведомой гильзы 18 и упорными кольцами 21 и 22. Установленные на концевых участках в полости наружной обоймы 2 упорные кольца 21 и 22 зафиксированы стопорными кольцами 23.

Внутренний диаметр отверстия каждого упорного кольца 21 (22) равен внешнему диаметру ступицы 24 гильзы 17 (18). Ступица 24 сопряжена с упорным кольцом 21 (22) и имеет возможность свободного смещения.

Оппозитно установленные между гильзами и взаимно сопряженные торцевыми поверхностями ведущий диск 7 и ведомый диск 8 телами качений 11 взаимно зафиксированы в углублениях 25 и 26 на торцевых поверхностях ведущей гильзы 17 и ведомой гильзы 18 и в канавках 6 ведущего диска 7 и ведомого диска 8 (см. фиг.1 и 2).

Углублениям 25 и 26 на торцевых поверхностях гильз 17 и 18 придана каплеобразная форма. Наибольшая углубленная часть в каплеобразной форме углубления 25 (26) равна половине диаметра тела качения 11. Углубления 25 (26) плавно переходят на торцевую поверхность гильзы 17 (18).

В дисках 7 (8) (см. фиг.2) выполнены дуговыми и прерывистыми с переменной глубиной, плавно уменьшающейся в сторону перемещения тел качения 11. Канавки 5 заканчивается отверстием 27 (см. фиг.2). Диаметр цилиндрический отверстий 27 равен диаметру тел качения 11. Толщина каждого диска 7 (8) больше в 1,05-1,1 раза диаметра тела качения 11. Наименьшая глубина канавок 5 и 6 в месте их пересечения 28 не превышает (0,1...0,2) диаметра тела качения 11. Наибольшая глубина дуговой канавки 5 в месте сопряжения с отверстием 27 составляет (0,4...0,6) от толщины диска 7 (8).

Муфта работает следующим образом.

Мощность от двигателя в виде крутящего момента сил с заданной частотой с шестигранного концевика ведущего вала 4 передается на ведущую полу муфту 13. Внешними зубьями 15 ведущей полумуфты 13 усилие, создающее момент сил, передается на внутренние зубья 16 ведущей гильзы 17. За счет предварительно нагруженных упругих элементов 9 в виде тарельчатых пружин и упругих элементов 10 торцевыми поверхностями ведущая гильза 17 поджата к торцевой поверхности ведущего диска 7, так же как торцевая поверхность ведомой гильзы 18 за счет нагруженных тарельчатых пружин сжатия 10 прижата к торцевой поверхности ведомого диска 8 и между собой ведущий диск 7 сопряжен с торцевой поверхностью ведомого диска 8. Диски 7 и 8 занимают среднее положение на шлицах 1 в полости наружной обоймы 2.

Толкающее усилие от каждого каплеобразного углубления 25 на торцевой поверхности ведущей гильзы 17 через тела качения 11 передается в углубленную часть дуговой канавки 6 на ведущем диске 7 внутренней обоймы 3. Крутящий момент сил с ведущего диска 7 своими выступами переносится на шлицы 1 наружной обоймы 2. Угловые скорости вращений ведущего вала 4, ведущей полумуфты 13, ведущей гильзы 17, ведущего диска 7 равна угловой скорости вращения наружной обоймы 2. С наружной обоймы 2 шлицами 1 крутящий момент сил переносится на ведомый диск 8. Ведомая гильза 18 наибольшим углублением в канавке 6 телами качений 11 поворачивается вокруг оси симметрии муфты. Внутренними зубьями 16 ведомой гильзы 18 толкающее усилие передается на внешние зубья 15 ведомой полумуфты 14. Шестигранным отверстием ведомой полумуфты 14 крутящий момент сил передается на шестигранный конец ведомого вала 12, обеспечивая его вращение с заданной угловой скоростью.

Кроме передачи заданной величины крутящего момента сил от ведущего вала 4 к ведомому валу 12 ведущей и ведомой полумуфтами 13 и 14 и ведущей и ведомой гильзами 17 и 18 обеспечивается компенсация погрешностей расположения осей валов 4 и 12. Шестигранные хвостовики на концах валов 4 и 12 обеспечивают беспрепятственный съем муфты как с источника мощности, так и с конца ведомого вала 12.

При критических нагрузках, а также заклинивания валков прокатной клети не достаточно прогретым стальным слитком металла, ведомый вал 12 становится в неподвижном состоянии. Вместе с ведомым валом 12 в неподвижном положении становятся ведомая полумуфта 14, ведомая гильза 18, тела качения 11 в каплевидных углублениях 26 на торцевой поверхности ведомой гильзы 18, ведомый диск 8, сопряженный углубленной частью канавки 6 телами качений 11 и, за счет шлицев 1 по периметру ведомого диска 8, наружная обойма 2. За счет тех же шлицев 1 наружной обоймы 2 в неподвижном положении удерживается ведущий диск 7. За счет большого запаса мощности ведущий вал 4, ведущая полумуфта 13 и ведущая гильза 17 центрирующим пояском 19 поворачивается в полости наружной обоймы 2 вокруг оси симметрии муфты, преодолевая силы трения.

Телами качений 11 при неподвижном ведущем диске 7 внутренней обоймы 3 ведущая гильза 17 поворачивается вокруг оси муфты и одновременно с этим смещается в сторону упорного кольца 21, выдвигаясь ступицей 24 за крайний срез наружной обоймы 2. Внутренние зубья 16 ведущей гильзы 17 сдвигается вдоль наружных зубьев 15 ведущей полумуфты 13 на половину диаметра тела качений 11. При достижении места пересечения 28 канавок 6 и 5 (см. фиг.2) тела качения 11 в каплеобразных углублениях 25 на торцевой поверхности ведущей гильзы 17 сначала вкатываются в канавки 5, смещаясь в сторону отверстий 27, а затем в них западают. Окончательное смещение тел качений 11 в отверстия 27 ведущего диска 27 происходит по то1 причине, что сжатыми упругими элементами 9 торцевая поверхность ведущей гильзы 17 смещается в сторону ведущего диска 7. При полностью уплотненных в отверстия 27 диска 7 тел качений 11 ведущая гильза 17 своей торцевой поверхностью скользит по торцевой поверхности ведущего диска 7 и цилиндрической поверхностью в полости наружной обоймы 2, не приводя разрушающих действий. Затем останавливают привод ведущего вала 4.

Из валков прокатной клети удаляют непрогретую до нужной температуры стальную болванку. Демонтируют муфту с концов валов 4 и 12 и приводят ее в рабочее состояние.

Конструкция муфты обеспечивает передачу крутящего момента сил при реверсивных включениях.

В конструкции предохранительной муфты все детали выполнены парами и взаимозаменяемыми.

Описанная конструкция муфты обеспечивает передачу больших величин крутящих моментов сил, высокую эксплуатационную надежность, малые габаритные размеры, высокую технологичность изготовления, быстродействие при критических нагрузках и гарантированный срок эксплуатации.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в устройствах для передачи крутящего момента сил от двигателя к силовой передаче, работающей преимущественно в режиме перегрузок и ударных нагрузок, в том числе и заклинивания рабочих органов силовой передачи. Муфта содержит наружную обойму с шлицами на внутренней поверхности и внутреннюю обойму, установленную в ее полости. Во внутренней обойме размещены ведущий и ведомый валы с канавками, упругий элемент, тела качения. На концах ведущего и ведомого валов размещены ведущая и ведомая зубчатые полумуфты с бочкообразным профилем и внешними зубьями, сопряженными с внутренними зубьями ведущей и ведомой гильз. Гильзы установлены оппозитно друг к другу в полости наружной обоймы с возможностью вращения и смещения вдоль оси симметрии муфты посредством центрирующих поясков. Упругие элементы в виде тарельчатых пружин сжатия размещены между центрирующими поясками гильз и упорными кольцами, которые фиксируются на концевых участках в полости наружной обоймы стопорными кольцами. Внутренний диаметр отверстия каждого упорного кольца равен внешнему диаметру ступицы гильзы и сопряжен с ней. Оппозитно установленные диски размещены между ведущей и ведомой гильзами и взаимно зафиксированы телами качений в канавках дисков и углублениях на торцах ведущей гильзы и ведомой гильзы. Углубления на торцевых поверхностях гильз имеют каплеобразную форму с наибольшей углубленной частью, равной половине диаметра тела качения. Канавки в дисках выполнены дуговыми и прерывистыми с переменной глубиной, плавно уменьшающейся в сторону перемещения тел качения, и в виде цилиндрических отверстий с диаметром, равным диаметру тел качения. Толщина каждого диска больше диаметра тела качения. Технический результат заключается в передаче больших величин крутящих моментов сил, высокой эксплуатационной надежности, увеличении быстродействия и срока службы, малых габаритных размерах, унификации деталей и высокой технологичности изготовления. 2 ил.

Муфта предохранительная, содержащая наружную обойму с шлицами на внутренней поверхности и установленную в ее полости внутреннюю обойму с размещенными в ней ведущим валом, имеющим канавки, ведущим и ведомым дисками, каждый из которых снабжен возможностью смещения вдоль шлицев наружной обоймы, упругим элементом, телами качения и ведомым валом, отличающаяся тем, что на концах ведущего и ведомого валов внутренней обоймы размещены ведущая и ведомая зубчатые полумуфты с бочкообразным профилем и внешними зубьями, сопряженными с внутренними зубьями ведущей и ведомой гильз, установленных оппозитно друг к другу в полости наружной обоймы с возможностью вращения и смещения вдоль оси симметрии муфты посредством центрирующих поясков, упругие элементы в виде тарельчатых пружин сжатия размещены между центрирующими поясками гильз и упорными кольцами, фиксируемыми на концевых участках в полости наружной обоймы стопорными кольцами, при этом внутренний диаметр отверстия каждого упорного кольца равен внешнему диаметру ступицы гильзы и сопряжен с ней, оппозитно установленные и взаимно сопряженные торцевыми поверхностями диски размещены между ведущей гильзой и ведомой гильзой и взаимно зафиксированы телами качений в канавках дисков и углублениях на торцах ведущей гильзы и ведомой гильзы, при этом углублениям на торцевых поверхностях гильз придана каплеобразная форма с наибольшей углубленной частью, равной половине диаметра тела качения, а канавки в дисках выполнены дуговыми и прерывистыми с переменной глубиной, плавно уменьшающейся в сторону перемещения тел качения, и в виде цилиндрических отверстий с диаметром, равным диаметру тел качения, при этом толщина каждого диска больше диаметра тела качения.