Устройство для получения тарированного крутящего момента Советский патент 1989 года по МПК F16D7/04 B25B23/14 

1

Изобретение относится к машиностроению, в частности к механизмам, когда требуется произвести выключение привода после достижения крутящего момента определенной величины, на- пример для приводов шпинделей в устройствах для завертывания резьбовых крепежных деталей, преимущественно в многошпиндельных стационарных установках. .

Целью изобретени} является повьше- ние долговечности и обеспечение четк.ости выключения путем уменьшения действующего на кулачки усилия по мере уменьшения площади контакта кулачков с приданием осевому усилию обратного направления после расцепления кулачков.

На фиг., 1 показано устройство во включенном положении, продольный раз- рез; на фиг. 2 - устройство в выключенном положении, после достижения крутящего момента требуемой величины, продольный разрез.

На фиг. 3-6 схемы взаиморасположения основных элементов устройства по- дледовательно при переходе из включенного положения в выключенное положение j на фиг. 7 - разрез А-А на фиг. 1) на фиг. 8 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг.9 - разрез В-В на фиг. If на фиг.10 - разрез Г-Г на фиг.1 чна фиг. 11 - разрез Д-Д на фиг.1 на фиг.12 - разрез Е-Е на фиг. фиг. 13 - разрез Ж-Ж на фиг.2| на фиг.14 - разрез 3-3 на фиг. 2 на фиг. 15 - вариант устройства при выполнении пружин прорезными (большей жесткости), продольный разрез.

Устройство для получения тариро- ванного крутящего момента содержит ведущий .вал 1 и соединенный с ним

5

5 0

0 5

0

5

глухим соединением промежуточный вал 2, имеющий бурт 3. С ориентировкой на бурт 3 на валу 2 установлены последовательно сверху вниз: упорный ша- РЙКОПОД1ЛИПНИК 4, компенсационная шайба 5, с возможностью вращения колодка 6, стакан 7, упорный шарикоподшипник 8, по неподвижной посадке ступица 9 на шпонке 10, упорный шарикоподшипник 11, компенсацирнная шайба

12,с возможностью вращения ступица

13,упорный шарикоподшипник 14, компенсационная шайба 15. На нижний резьбовой конец вала 2 навернута гайка 16 до упора в уступ вала 2. Направление резьбы должно исключать самоотвинчивание при работе.

Ступица 13 закреплена глухим соединением на ведомом валу 17,, соосном с валами 1 и 2. Оси валов 1, 2 и 17 являются общей осью устройства.

На фланце 18 ступицы 9 установлена плавающая ведущая полумуфта 19 однорядной муфты. Выступы 20 полумуфты 19 входят в пазы 21 фланца 18. Снизу к выступам 20 полумуфты 19 болтами 22° закреплено кольцо 23. Высота выступов 20 должна быть не меньше толщины фланца 18, чтобы полумуфта 19 могла перемещаться по плоскости фланца 18. Болты 22 законтрены по известному правилу проволокой 24. Сверху на полумуфте 19 выполнены два кулачка 25.

Сверху над фланцем 18 на ступице 9 установлена с возм6жно,стью вращения и поступательного перемещения вдоль оси устройства крышка 26 гильзы 27. По бурту крышки 26 сцентрирована ведомая полумуфта 28 однорядной муфты и прижата к торцу фланца крьш1- ки 26 винтами 29. Чтобы можно было визуально следить за неослаб рением

репления, винты 29 снаружи законтреы попарно по известным правилам проолокой 30, От разворота поставлен ип 31. Гильза 27 сцентрирована по наружному диаметру полумуфты 28 и при ата к фланцу крышки 26 болтами 32. От разворота поставлен шип 33, такой е как шип 31. Снизу на полумуфте 28 выполнены два кулачка 34, предназ- Q наченньпс для сцепления с кулачками 25 полумуфты 19. Середины рабочих поверхностей кулачков 25 полумуфты 19 находятся в плоскости, перпендикулярной плоскости, проходящей через сере- jj дины выступов 20 полумуфты 19 и пазов 21 фланца 18 ступицы 9. Это обеспечивает прилюбых положениях полумуфт 19 и 28 сцепление обоих кулачков 25 с обоими кулачками 34, т.е. обеспечи- 20 вается передача вращения парой сил.

Диаметр D фланца 18 и полумуфты 19 должен быть не больше диаметра D полумуфты 28, чтобы можно было собрать устройство.25

Внизу гильза .27 сцентрирована с возможностью вращения и поступательного перемещения вдоль оси устройст- ства по фланцу 35 ступицы 13. Над фланцем 35 ступицы 13 установлены ве- JQ домая полумуфта 36 и ведомые полумуфты 37 механизма отвода, причем по- лумуфта 36 контактирует своим нижним гладким торцом с фланцем 35 ступицы 13, а полумуфты 37 имеют возможность , поступательного перемещения вдоль оси устройства. Между подумуфтами 36 и 37 установлены ведущие полумуфты 38 механизма отвода и сверху установлена ведущая полумуфта 39, контакти- дд рующая своим гладким верхним торцом с внутренним фланцем 40 гильзы 27.

В полумуфтах 36 и 37 центральные .отверстия выпо.лнены прямоугольными

и контактируют плоскостями длинных дд

сторон прямоугольных отверстий с JOJC- ками 41, выполненными на верхней части ступицы 13. Сверху на полумуфтах 36 и 37 выполнены кулачки 42, имею- щие винтовые несамотормозящиеся ра.- ,- бочйе поверхности Плоскости, проходящие через середины винтовых рабочих поверхностей кулачков 42, перпендикулярны плоскостям прямоугольных отверстий, контактирующим с лысками 41 на ступице 13,

Полумуфть 38 и 39 снабжены выступами 43, входящими в пазы в нижней части гильзы 27, Снизу на полумуфтах

38 и 39 выполнены кулачки 44, имеющие винтовые несамотормозящиеся рабочие поверхности, которыми они контактируют с рабочими поверхностями кулачков 42 полумуфт 36 и 37. Плоскости, проходящие через середины винтовых рабочих поверхностей кулачков 44 перпендикулярны плоскостям, проходящим через середины выступов 43 полумуфт 38 и 39.

Перпендикулярность плоскостей, проходящих через середины рабочих поверхностей кулачков 42 и 44, к плоскостям лысок 41 на ступице и к контактирующим с пазами в гильзе плоскостям выступов 43 (соответственно) )И наличие зазоров для перемещения полумуфт 36-39 перпендикулярно проходящим через середины рабочих поверхностей кулачков 42 и 44 плоскостям обеспечивает контакт каждой пары кулачков 42 с соответствующей парой кулачков 44. Этим обеспечивается передача вращения в механизме отвода парой .сил.

На верхней части крьшпси 26 Гильзы 27 выполнены два диаметрально противоположных выступа 45. В нижней части выступов 45 выполнены сквозные прорези 46, В зоне прорезей 46 в вы- ступах 45 выполнены отверстия, общая ось которьпс пересекает ось устройства и перпендикулярна к ней. В отверстия вставлены ступенчатые пальцы 47 предназначенные для упора в них серег 48. Другими концами серьги 48 соединены пальцами 49 с нижними концами рычагов 50. От выпадания пальцы 49 зафиксированы шплинтами 51.

Осями качания рычагов служат пальцы 52, вставленные в ушки колодки 6, зафиксированные от выпадания шплинтами 53.

В верхних концах рычагов 50 выполнены несквозные, предпочтительно конусные расточки, в которые вложены регулировочные шайбы 54, с которыми контактируют пружины 55. Поскольку пружины должны быть высокой жесткости предпочтительны составные концентрические. Другими торцами пружины 55 контактируют с уравновешивающей колодкой 56, установленной на колодке 6 с возможностью перемещения вдоль оси пружин 55 (перпендикулярно оси устройства ). Это требуется для компенсации могущей быть неодинаковости деформаций пружин, чтобы усилия пруТак происходит, пока сопротивление вращению на ведомом валу невелико. Сила Р соответствует максимальному крутящему моменту, который предназначен соо&цить ведомому валу 17. Когда крутящий момент на ведомом валу 17 достигает предназначенной величины, кулачки 42 и 44 начинают проскальжин не вызывали перпендикулярной оси устройства нагрузки на вал 2, т.е. чтобы пружины были плавающим комплексом. Меледу торцами колодки 56 и шайбы 5 имеется зазор приблизительно 0,1- 0,3 мм.

Во включенном состоянии механизм устройства в осевом направлении ограничен контактом вершин кулачков одно- ю зывать по своим контактирующим вин- рядной муфты с впадинами полумуфт ее товым поверхностям, поднимая гильзу (фиг. 1).27. При этом размер m увеличивается,

В выключенном состоянии механизм а кулачки 25 и 34 начинают расцеплять- устройства ограничен в осевом направлении контактом торца стакана 7с 15 плоскостью 57 уступов на выступак 45 крышки 26.

В верхней части выступов 45 крьш- ки 26 выполнены отверстия с резьбой

в верхней половине их, в которые ввер-20 по длине, и силы Q будут больше сил нуты втулки 58 с плунжерами 59. Ппун- Q,. Но, несмотря на это, сила Ра будет

ся.

На фиг. 4 показано положение, когда гильза 27 поднялась на величину S . Поскольку при этом серьги 48 раздвигают нижние концы рычагов 50, плавающий пружинный комплекс уменьшается

жеры 59 подпружинены пружинами 60, для регулировки усилия которьк в отверстия заложены регулировочные шайбы 61.

Устройство снабжено неподвижньвд упором 62, предназначенным для контакта с торцами подпрукиненных плунжеров 59 и для возможного контакта с

меньше силы Р, (фиг. 3). Следовательно, у1 1еньшается усилие на кулачках 25, 34 и 42, 44.

25 При дальнейшем подьеме гильзы 27 на величину Sj, несмотря на то, что силы QJ будут больше сил Q, сила Р

. будет равна нушо. Поскольку нет осевых усилий на кулачках 25, 34 и 42,

. будет равна нушо. Поскольку нет осевых усилий на кулачках 25, 34 и 42,

плоскостями 63 местныхвозвьш1ений на ЗО 44, гильза 27 от проскальзывания друг

выступах 45 крьш1ки 26гильзы 27,

Устройство работаетследующим образом.

Пружинный плавающийкомплекс, соспо другу винтовых поверхностей кулачков 42 и 44 беспрепятственно может подниматься,

В положении, изображенном на фиг.

тоящий из пружин 55 и уравновешиваю- 5 Р подъеме гильзы 27 на величину

щей колодки 56, всегда стремится раздвинуть верхние концы рычагов 50, Последние, вращаясь на пальцах 52, через пальцы 49 и серьги 4В создают нажим на пальцы 47, установленные 8 26 гильзы 27,

Преобразованное рычагами 50 и серьгами 48 усилие плавающего прутгшнного комплекса создает действующие на пальцы 47 силы Q , которые при сложении их по правилу теоретической механики создают силу Р, действующую на гильзу 27. Гильза 27 ограничена от перемещения вниз касанием вершин кулачков

/ «мкс Q f будут меньше сил Q, а сила Р будет направлена вверх и будет способствовать подъему гильзы 27 до упора поверхностей 57 на высту40 пах 45 крышки 26 в торец стакана 7. Это положение соответствует выключенному положению устройства. При этом ведущий вал 1 с соединенным с ним промежуточным валом 2 и установлен45 ной на последнем плавающей полумуфтой 19 вращаются. Гильза 27 силой Р прижата до соприкосновения поверхностей 57 с торцом стакана 7. Полумуфты 19 и 28 расцеплены,так как между

45 ной на последнем плавающей полумуфтой 19 вращаются. Гильза 27 силой Р прижата до соприкосновения поверх ностей 57 с торцом стакана 7. Полуму ты 19 и 28 расцеплены,так как между

25 и 34 полумуфт 19 и 28 с соответст- 50 вершинами кулачков 25 и 34 имеется вующими впадинами. Полумуфта 19 ведет зазор. Гильза 27 и с ней полумуфты кулачками 25 через кулачки 34 полу- 28, 38 и 39 не вращаются. Поскольку

муфту 28, жестко связанную с гильзой 27. С гильзой 27 вращаются .полумуфты 38 и 39 и ведут винтовыми поверхностями кулачков 44, сцепленными с винтовыми поверхностями кулачков 42, полумуфты 36 и 37, соединенные без возможности вращения с ведомым валом 17.

полумуфты 38 и 39 сцеплены с полумуф тами 36 и 37, которые через ступицу 55 13 без возможности вращения связаны с ведомым валом 17, который не вращается.

После выключения вращения ведомого вала происходит снятие ключа с га

Так происходит, пока сопротивление вращению на ведомом валу невелико. Сила Р соответствует максимальному крутящему моменту, который предназначен соо&цить ведомому валу 17. Когда крутящий момент на ведомом валу 17 достигает предназначенной величины, кулачки 42 и 44 начинают проскальзывать по своим контактирующим вин- товым поверхностям, поднимая гильзу 27. При этом размер m увеличивается,

а кулачки 25 и 34 начинают расцеплять-

ся.

На фиг. 4 показано положение, когда гильза 27 поднялась на величину S . Поскольку при этом серьги 48 раздвигают нижние концы рычагов 50, плавающий пружинный комплекс уменьшается

меньше силы Р, (фиг. 3). Следовательно, у1 1еньшается усилие на кулачках 25, 34 и 42, 44.

25 При дальнейшем подьеме гильзы 27 на величину Sj, несмотря на то, что силы QJ будут больше сил Q, сила Р

. будет равна нушо. Поскольку нет осевых усилий на кулачках 25, 34 и 42,

ЗО 44, гильза 27 от проскальзывания друг

по другу винтовых поверхностей кулачков 42 и 44 беспрепятственно может подниматься,

В положении, изображенном на фиг.

/ «мкс Q f будут меньше сил Q, а сила Р будет направлена вверх и будет способствовать подъему гильзы 27 до упора поверхностей 57 на высту40 пах 45 крышки 26 в торец стакана 7. Это положение соответствует выключенному положению устройства. При этом ведущий вал 1 с соединенным с ним промежуточным валом 2 и установлен45 ной на последнем плавающей полумуфтой 19 вращаются. Гильза 27 силой Р прижата до соприкосновения поверхностей 57 с торцом стакана 7. Полумуфты 19 и 28 расцеплены,так как между

50 вершинами кулачков 25 и 34 имеется зазор. Гильза 27 и с ней полумуфты 28, 38 и 39 не вращаются. Поскольку

полумуфты 38 и 39 сцеплены с полумуфтами 36 и 37, которые через ступицу 55 13 без возможности вращения связаны с ведомым валом 17, который не вращается.

После выключения вращения ведомого вала происходит снятие ключа с гайки или с головки болта при подъеме всего устройства с ведущим и ведомым валами вверх. При подъеме сначала плунжеры 59 коснутся торца неподвижного упора 62. Пружины 60 должны быть отрегулированы так, что& силы их, прижимающие головки плунжеров 59 к торцам втулок 58, были в сумме не меньше разности силы Р4 и веса крышки 26 и гильзы 27 с полумуфтой 28.

При дальнейшем подъеме всего устройства плунжеры 59, подпружиненные силами пружин 60, контактируя с неподвижным упором 62, будут задерживать подъем гильзы 27, способствуя сцеплению кулачков 25 и 34 однорядной муфты. Поскольку в это время полумуфта 19 вращается, а полумуфта 28 не вращается, при с йпижении их возможно упирание вершин кулачков 25 и 34 друг в друга. Но при этом пружины 60 сожмутся до тех пор, пока вершины кулачков 25 и 34 не проскользнут . друг по другу, в результате чего станет возможным сцепление однорядной муфты..

Выпет а плунжеров 59 (с учетом диаметра их d), размер b а и длина втулки 58 должны быть таковые, чтобы за время подъема устройства на величи ну b было обеспечено проскальзывание вершин кулачков 25 и 34, а также не бьшо заеданий плунжеров. После окои чания проскальзывания возможен кон- такт плоскостей 63 местных возвышений на выступах 45 с упором 62 для создания дополнительного усилия перемещения гильзы 27 относительно валов 1, 2, 17 вниз.

Подъем всего устройства для приведения его во включенное положение должен быть рассчитан так, чтобы не было жесткого распора в системе: неподвижный упор 62, поверхности 63 на крышке 26 и вершины кулачков полумуфт 19 и 28 с впадинами.

После приведения устройства во включенное положение производится смена собираемого узла, опускание устройства в рабочее положение, и цикл повторяетсяi

В случае предназначения предлагаеого устройства для получения большого крутящего момента возможен вариант замены в плавающем пружинном комплексе составных концентрических пружин на пружины большей жесткости, напри- ер прорезные.

10

15

20

5

0

5

0

5

5

В верхних концах рычагов 50 выполнены несквозные расточки, в которые заложены регулировочные шайбы 54. С торцами шайб 54 контактируют выступы на торцах прорезных пружин 64. Так как рычаги 50 качаются, торцы пружин (исходя из условий работы прорезных пружин) не могут быть плоские. Поэтому на торцах пружин 64 выполнены па- реллельные друг другу выступы. Выступами на торцах, противоположных шайбам 54, пружины 64 контактируют с уравновешивающей колодкой 65, имеющей пазы для ориентирования углового разворота пружин 64. Уравновешивающая колодка 65 установлена на колодке 6 с возможностью осевого перемещения вдоль оси пружин 64. Колодка 6 установлена на валу 2 с возможностью вращения.

Угол о( у кулачков 25 и 34 должен быть меньше угла трения, чтобы не было тенденции к выключению однорядной муфты от увеличения передаваемого крутящего момента. Выключение однорядной муфты должно происходить от осевого перемещения гильзы, вызванного смещением кулачков 42 и 44 многорядной ты. Угол с не выполнен равньм нулю, чтобы трение кулачков 25 и 34 не пре- пятствовало многорядной муфте производить выключение устройства.

I

Угол (J у кулачков 42 и 44 должен быть больше двойного угла трения, чтобы кулачки не препятствовали осевому усилию от контакта с неподвижным . упором 62 при подьеме всего устройства и усилию плавающего пружинного комплекса, преобразованному в осевое усилие, приводить устройство во включен- jHoe положение, чтобы механизм отвода был несамотормозящимся.

В устройство введен механизм отвода для стабильности получаемого крутящего момента путем касания фиксирующих передаваемый момент элементов по одним и тем же поверхностям за каждый цикл. Поэтому механизм отвода в устройстве вьшолнен так, что кулачки 42 и 44 полумуфт 36-39 никогда не выходят из зацепления.

Механизм отвода выполнен в виде многорядной муфты для уменьшения габарита по диаметру и уменьшения усилия пружин, определяющего получаемый крутящий момент. Несколько рядов полумуфт создают большие суммарные тангенциальные усилия на кулачках при том же усилии пружин. При одном ряде потребовалось вы или увеличение радиуса действия тангенциальных усилий (увеличение плеча пары сил), или большее усилие пружин. Количество рядов полумуфт многорядной муфты определяется расчетом, исходя из требуемого момента, требуемого габарита по диаметру и усилия пружин. Для однорядной муфты, состоящей из полумуфт 19 и 28, большое усилие пружин не требуется, так как угол с( меньше угла трения и, следовательно,самовыключения от увеличения передаваемого крутящего момента не будет..

Выполнение пружинного комплекса плаваюш 1м и передача вращения кулачками парами сил не вызывает нагрузки перпендикулярно оси, снижая этим трение в механизме.

Все осевые усилия в механизме устройства замкнуты через уменьшающие трение упорные подш1зспннки качения на промежуточном валу и не вызывают осевых усилий на ведущем и ведомом валах.

Формула изобретения

Устройство для получения тарированного крутящего момента, содержащее соосно расположенные ведущий и ведомый валы, охватывающую их и соосную с ними гильзу, подпружиненную по оси пружиной сжатия, однорядную куэтачко- вую муфту, ведущая плавающая полумуфта которой связана с ведущим валом, а ведомая полумуфта закреплена на гильзе, и расположенный в гильзе механизм ее отвода при выключении устройства, отличаюгцееся тем, что, с целью повьшения долговечности и обеспечения четкости включения, оно снабжено колодкой, смонтированной на ведущем валу, рычагами, установленными на колодке, соосными иальцами, установленными на гильзе диаметрально и перпендикулярно ее оси, и серьгами, шарнирно соединенными с пальцами и с одним из концов рычагов, а пружина сжатия расположена перпендикулярно оси валов и связана с другими концами рычагов, при этом ось папьцев во включенном и выключенном положениях устройства расположена по разные стороны от плоскости, п-роходящей через оси шарнирного соединения рычагов с серьгами.

62

а ужикмб - HOHMfKC

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для передачи вращения. Цель - повышение долговечности и обеспечение чёт

Фие.З

«ид 5

Фи.Ч

vMM

Фие5

25

9

П

27

25

Фиг.7

Б-6

28

Фиг.8

/.

Фи«.11

- J ЗЛ

гв

ФЫ9. П

М Ш

Фие.1д

Фие. Щ