Шариковая предохранительная муфта Советский патент 1985 года по МПК F16D7/06 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для соединения валов машин и механизмов в условиях повышенных требований к величине передаваемого крутящего момента и точности срабатывания . Цель изобретения - повышение надежности за счет исключения влияния погрешностей изготовления элементов устройства на точность сраба тывания . На фиг. 1 изображена муфта, продольный разрез; на фиг. 2 - схема наихудшего сочетания отклонений размеров и расположения рабочих элементов полумуфт от номинальных значений. Шариковая предохранител.ьная муфта содержит полумуфту 1 с ради-альными пазами 2, полумуфту 3 со ст пенчатыми гнездами 4, рабочие шарик 5, ограничители 6 осевого перемещен шариков J, компенсационные пружины 7, торцовую шайбу 8, жестко закрепленную на полумуфте 3,. центральную рабочую пружину 9. Ход ограни 1ителей 5 определяется разностью между величинами глуб1 ны гнезд L и длин ограничителей I . При компенсации наихудшего сочетания погрешностей изготовления рабочих элементов муфт соответствую1ф1е толкатели перемещаются на полньй ход и упираются в торцовую шайбу 8. Муфта работает следующим образом До предельного состояния вращени и крутящий момент между полумуфтами 1 и 3 передаются через шарики 5, расположенные в гнездах полумуфты 3 и взаимодействующие с радиальными пазами 2 полумуфты 1. Суммарное уси лие поджатая ограничителей 6 компен сационными пружинами 7 больше усилия рабочей пружины 9 на величину, не менее суммы сил инерции и сопротивления перемещению подвижной полу муфты при срабатьшании устройства, а усилия каждой из пружин 7 в отдел ности меньше усилия пружины 9. Тако ограничение усилия компенсационных пружин гарантирует постоянство расп ложения толкателей относительно уступов гнезд, а следовательно, посто янство зазора между полумуфтами и углов давления между элементами сцепления (шариками 5 и пазами 2) 1 62 при любых условиях эксплуатации устройства, что является одним из основных условий стабильности момента срабатывания муфты. При возникновении на ведомой полумуфте момента сопротивления, превьш1ающего предельный, на который отрегулирована муфта, полумуфта 3 совместно с элементами Л, 5, 6 и 8 перемещается в осевом направлении, сжимая пружину 9 и проскальзывая относительно полумуфты 1. Ход 5 ограничителей осевого перемещения шариков 5 выбирается из условия обеспечения компенсации наихудшего сочетания отклонений размеров и расположения рабочих элементов полумуфты от номинальных значений, характеризующееся максимальным выступлением шарика из гнезда полумуфты, максимально смещенного в направлении вращения муфты, предельным смещением остальных гнезд в обратном направлении, при этом впадина ответной полумуфты, взаимодействующая с вьш еуказанным шариком, предельно смещена против направления вращения муфты, а остальные впадины максимально смещены в обратном направлении. I Для пояснения указанных условий приведена схема такого расположения элементов полумуфт (см. фиг. 2). Величина хода ограничителей 6 определяется из условия упора ограничителя шарика № 1 в шайбу 8 после включения в работу (начало взаимодействия со скосами пазов 2 полумуфты 1) всех остальных шариков: № 2, № 3 и т.д., например, условно одинаково вьшолненных и неблагоприятно смещенных относительно шарика № 1. Это условие характеризуется следующими предельными размерами: диаметр D шарика № 1 имеет максимальньй размер, диаметр d отверстия гнезда № 1 - минимальньш размер, размер ограничителей всех гнезд максимален, глубина Ь паза под шариком № 1 минимальна, а сам паз максимально смещен (Л 5/2) против показанного стрелкой направления силового воздействия полумуфты 3 на полумуфту 1 , гнездо № 1 (отверстие d) максимально смещено ( ) в направлении стрелки, диаметры D шариков № 2, № 3 и т.д. минимальны, диаметры d гнезд № 2, № 3 и т.д. макси3мальны и максимально смещены от но минального положения ( Л i- /2) проти направления стрелки, глубины ( п) пазов № 2, № 3 и.т.д. максимальны, а положение их смещено (А 3/2) мак симально по направлению стрелки, глубины ( Ij ) гнёзд всех шариков минимальны. Принимая угол (Л) накл на боковых сторон и размер всех па зов условно одинаковыми (по инстру менту) минимально гарантированный ход толкателей определяется по фор муле + АО + /51мА + ДЕ+дЬ -KADf + &d + &3 + At)/t где At, AD, д, АЬ,л&иД1 - поля допусков со ответствующих размеров. Жестко ограниченньй и незначительный по величине ход толкателей шариков обеспечивает постоянство угла давления между рабочими элементами муфты, в следовательно, и стабильность момента срабатывания муфты в любых условиях ее эксплуат ции, в том числе при существенных динамических нагрузках, при изменении усилий и даже при выходе из строя одной или нескольких компенса ционных пружин. В последнем случае шарик с вьшгедшей из строя компенсационной пружиной продолжает работат воспринимая на себя оставшуюся после перераспределения между другими В1ариками нагрузку. Таким образом, при проектировании нет необходимости закладывать в конструкцию данной муфты излишний запас шариков для учета условия работы, при котором одна из компенсационных пружин вьшша из строя. В результате количество расчетных шариков по сравнению с муфтой по прототипу может быть уменьшено, что дает возможность уменьшить сред ний диаметр их расположения в полумуфте, а соответственно, и общий габарит муфты по диаметру. Например , вместо шести шариков в муфте 6 по прототипу в предлагаемой муфте достаточно установить пять шариков того же диаметра (габарит сокраща- ется на ), при четырех шари- ках в муфте по прототипу - три ша- рика в предлагаемой муфте (сокращение габарита на 25%) . Снижение габаритов предлагаемой муфты обеспечивает также за счет того, что в муфте по прототипу суммарное усилие поджатия шариков резиновьми вкладышами меньше усилия центральной пружины. В связи с этим при снижении в процессе работы упругости или вькоде из строя некоторых резиновых вкладышей (компенсационных упругих элементов) торцы полумуфты начинают сближаться- и для предотвращения касания шариков с торцом противолежащей полумуфты в конструкции по прототипу приходится предусматривать соответствующий зазор. Это влечет за собой необходимость увеличения диаметра шариков в муфте по прототипу для обеспечения в процессе ее работы указанного гарантированного зазора между шариками и торцом противолежащей полумуфты при одинаковом расположении центров подпрзгжиненных шариков относительно торца полумуфт в известном и предлагаемом устройствах. В предлагаемой же полумуфте суммарное усилие поджатия щариков боль™ усилия центральной пружины. поэтому положение шариков относительно полумуфты практически постоядно и определяется торцами ограничителей, прижатых к уступам гнезд и незначительным по величине, жёстко ограниченньм ходом S, который: учитывается при проектировании рез каких-либо дополнительных запасов, т.е. без дополнительного увеличения диаметра шариков, что дает возможность уменьшить габариты данной муфты, и повысить надежность и точность срабатывания, так как касание торцом подвижной полумуфты рабочих элементов ответной полумуфты (что исключено в предлагаемом устройстве) приводит к нарушению расчетного режима срабатывания муфты.

SHo t&Sl2

S/2/ S/2

ШАРИКОВАЯ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ МУФТА, содержащая две соосно установленные и подпружиненные одна к другой центральной пружиной полумуфты, взаимодействующие между собой посредством шариков, установленньк в выполненных в одной из полумуфт глухих гнездах ступенчатого профиля и подпружиненных посредством компенсационных упругих элементов к второй полумуфте, отличающаяся тем, что, с целью повьшения надежности за счет уменьшения влияния погрешностей изготовления на точ- ность срабатьшания и уменьшения габаритных размеров, она снабжена ограничителями осевого перемещения шариков, каждый из которых установлен между шариком и компенсационным элементом с возможностью взаимодействия с дном и уступом соответствующего гнезда, а суммарное усилие компенсационных упругих элементов Рц определяется зависимостью I Рпр Р К (Л Пш - количество шариков, перегде дающих крутяпщй момент, Рпр- усилие центральной пружины. 00 QD Од