Муфта обгонная магнитная Российский патент 2023 года по МПК F16D41/00 F16D27/01 

Заявляемое устройство «Муфта обгонная магнитная» относится к машиностроительной отрасли промышленности, преимущественно - к трансмиссиям различного назначения в различных областях техники.

Обгонные муфты как класс технических устройств предназначены для передачи крутящего момента в направлении от ведущей вращающейся детали к ведомой. Особенностью данного механизма является то, что крутящий момент передается только в заданном направлении и до тех пор, пока угловые скорости вращения ведущего и ведомого звеньев остаются одинаковыми. Как только угловая скорость ведомого звена по тем или иным причинам превысит скорость ведущего, механизм свободного хода автоматически разобщает сцепленные части.

Обгонные муфты являются широко известными механизмами, различные принципы их действия описаны в многочисленных источниках, в том числе - в главе III тома 2 справочника [1], относящегося к классической технической литературе.

Общая закономерность устройства обгонных муфт состоит в том, что в указанных муфтах присутствуют узлы, например храповые механизмы с подпружиненными «собачками» или роликовые заклинивающие механизмы, в которых передача крутящего момента осуществляется только при одном направлении вращения входного вала.

К подобным известным обгонным муфтам относятся, например, муфты согласно патентам [2] и [3].

Недостатком всех типов обгонных муфт является их сложность и относительно малая надежность в следствие того, что сопрягаемые части муфт находятся в постоянном механическом контакте, приводящем к постепенным отказам механики либо к разрушению их подвижных элементов (подпружиненных «собачек», роликов, иных элементов муфт).

Существует класс соединительных муфт, связывающих вращающиеся входные и выходной валы и передающие вращающие моменты от одного вала к другому посредством магнитного поля между системами магнитов, связанных с взаимодействующими валами.

Подобные магнитные муфтами широко используются в герметичных электроприводах [4], [5].

Известна магнитная муфта по патенту 2091624 RU [6], являющаяся наиболее близкой по технической сущности к заявляемой муфте, содержащая полумуфты с магнитопроводами, на которых размещены постоянные магниты с чередованием полюсов по окружности.

Муфта указанной конструкция выполняет функцию бесконтактной передачи вращающего момента от одного из валов к другому при любом их направлении вращения, но не может выполнять функцию обгонной муфты, которая должна передавать вращающий момент только при одном направлении вращения входного вала, а при обратном направлении вращения указанного вала полумуфты должны проскальзывать друг относительно друга без передачи вращающего момента.

Целью заявляемого изобретения является расширение функциональных возможностей магнитной муфты и реализации в ее конструкции функционала обгонной муфты.

Поставленная цель достигается тем, что в известной магнитной муфте, содержащей соединенные с сообщаемыми валами полумуфты с магнитопроводами, на которых размещены постоянные магниты с чередованием полюсов по окружностям магнитопроводов, согласно изобретению, одна полумуфта жестко соединена своим магнитопроводом с одним из валов, а вторая полумуфта своим магнитопроводом соединена с другим валом через винтовую передачу с ограничением винтового перемещения.

Предлагаемая муфта обгонная магнитная представлена на фиг. 1.

Муфта содержит одну полумуфту 1 с магнитопроводом 2, на котором размещены постоянные магниты 3 с чередованием полюсов по окружности магнитопровода 2, соединенную с одним из сообщаемых валов 4, а также содержит вторую, связанную с валом 5, полумуфту 6 с магнитопроводом 7, на котором размещены постоянные магниты 8 с чередованием полюсов по окружности магнитопровода 7, согласно изобретению, одна полумуфта 1 жестко соединена своим магнитопроводом 2 с одним из сообщаемых валов 4, а вторая полумуфта 6 своим магнитопроводом 7 соединена с другим валом 5 через винтовую передачу 9 с ограничением винтового перемещения ограничителем 10.

Функционирование заявляемой муфты обгонной магнитной происходит следующим образом.

Предположим, что в исходном состоянии магнитная полумуфта 1, соединенная с валом 4, вращается в направлении черной стрелки, изображенной на сечении А-А вида II. Вал 5 вместе с винтом винтовой передачи 9 и полумуфтой 6, находящейся в крайнем положении винтовой передачи в контакте с ограничителем 10, неподвижен. При этом магниты 3 вращающейся полумуфты 1, находящиеся в частичном магнитном взаимодействии с магнитами 8 через воздушный зазор и соответствующие магнитопроводы 2 и 7, обегают магниты 8 неподвижной полумуфты 6, удерживая осевой силой винтовой передачи 9 полумуфту 6 в силовом контакте с ограничителем 10.

Радиальная сила частично взаимодействующих магнитов полумуфт 1 и 6 недостаточна для приведения во вращение неподвижного вала 5. Заявляемая магнитная муфта в рассматриваемом случае при вращении полумуфты 1 в направлении, указанном стрелкой на сечении А-А вида II, находится в режиме обгона, т.е. функционирует как обгонная муфта.

Изменим на противоположное направление вращение вала 4, соединенного с магнитной полумуфтой 1. Частичные силы магнитного взаимодействия - притяжения магнитов 3 полумуфты 1 к магнитам 8 полумуфты 6 при этом осуществляют проворачивание муфты 6 на винте винтовой передачи 9 в направлении, противоположном указанному черной стрелкой на виде А-А, что вызывает осевое (см. светлую стрелку на виде II промежуточного положения полумуфты 6) перемещение полумуфты 6, направленное внутрь полумуфты 1, вызывая нарастание величины магнитного взаимодействия полумуфт 1 и 6. В процессе указанного перемещения разнополюсные магниты, размещенные на магнитопроводах 2 и 7, под действием сил притяжения устанавливаются друг против друга и обеспечивают, в конечном итоге, упор торца полумуфты 6 в торец вала 5, передавая максимальный вращающий момент от вала 4 к валу 5. Заявляемая обгонная магнитная муфта при этом работает как соединительная муфта, обеспечивающая бесконтактную передачу вращающего момента от вала 4 к валу 5.

Таким образом, заявляемое изобретение обеспечивает положительный эффект, существенно упрощая конструкцию обгонной муфты, полностью исключив из состава муфты механические заклинивающие узлы, используя принцип магнитного взаимодействия вращающихся полумуфт, тем самым повышая надежность муфты. Воздушный зазор между вращающимися магнитными полумуфтами существенно упрощает центровку соединяемых муфтой валов, что также является бесспорным преимуществом заявляемой магнитной обгонной муфты по сравнению с механическими муфтами.

1. В.И. Анурьев. «Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т, Т. 2, глава III. М., Машиностроение, 1978.

2. Патент 2614408 RU, 2013.03.20, «ОБГОННАЯ МУФТА ДВУХСТОРОННЕГО ДЕЙСТВИЯ СО ШТИФТАМИ И СОБАЧКАМИ». Автор: РУБИНО Маркое Томас (US). Патентообладатель: УОРНЕР ЭЛЕКТРИК ТЕКНОЛОДЖИ ЭлЭлСи (US).

3. Патент 2437008 RU, 2010.07.12. ОБГОННАЯ МУФТА (ВАРИАНТЫ) Автор(ы): Хохряков Борис Георгиевич (RU), Бакалов Сергей Иванович (RU), Васильев Виктор Васильевич (RU), Писанко Елена Даниловна (RU), Селезнев Геннадий Николаевич (RU). Патентообладатель(и): Общество с ограниченной ответственностью НПО "Сибирский Машиностроитель" (RU).

4. Н.Е. Вишневский, Н.П. Глуханов, И.С. Ковалев. Машины и аппараты с герметичным электроприводом, гл. V. Л., «Машиностроение» (Ленинградское отделение), 1977.

5. Справочник «Постоянные магниты» под. редакцией д.т.н., проф. Ю.М. Пятина. М., издательство «Энергия», 1980.

6. Патент 2091624 RU, 31.03.1992. МАГНИТНАЯ МУФТА, Автор(ы): Николаев Е.А., Красильников А.Я., Сухоросов Л.Н., Патентообладатель: Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения.

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к муфтам. Муфта обгонная магнитная содержит соединенные с сообщаемыми валами полумуфты с магнитопроводами, на которых размещены постоянные магниты с чередованием полюсов по окружностям магнитопроводов. Одна полумуфта жестко соединена своим магнитопроводом с одним из валов. Вторая полумуфта своим магнитопроводом соединена с другим валом через винтовую передачу с ограничением винтового перемещения. Достигается расширение функциональных возможностей. 1 ил.

Муфта обгонная магнитная, содержащая соединенные с сообщаемыми валами полумуфты с магнитопроводами, на которых размещены постоянные магниты с чередованием полюсов по окружностям магнитопроводов, отличающаяся тем, что одна полумуфта жестко соединена своим магнитопроводом с одним из валов, а вторая полумуфта своим магнитопроводом соединена с другим валом через винтовую передачу с ограничением винтового перемещения.