Предохранительная фрикционная муфта Советский патент 1990 года по МПК F16D7/02 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для передачи крутящего момента ограниченной величины..

Цель изобретения - повышение надеж- мости за счет снижения уровня динамических нагрузок при срабатывании.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предохранительной фрикционной муфты; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Предохранительная фрикционная муфта содержит соосные друг другу ведущую 1 и ведомую 2 полумуфты, связанные фрикционным диском 3. Нажимной диск 4 установлен свободно относительно полумуфты 1 и поджат к диску 3 пружиной сжатия 5. Между упорным диском полумуфты 1 и нажимным диском 4 расположена промежуточная втулка 6, между упорным диском и втулкой 6 размещены в гнездах переменной глубины основные тела качения в виде шариков 7, а между нажимным диском 4 и втулкой 6 - дополнительнь1е тела качения в виде шариков 8.

Боковые поверхности гнезд перемен- ной глубины под шарики 7 выполнены в виде прямолинейных плоскостей, а боковые поверхности гнезд переменной глубины под шарики 8 в виде криволинейных плоскостей, которые своими выпуклостями на- правлены в сторону шариков 8 (фиг. 2).

Между упорным диском и втулкой 6 установлена пружина сжатия 9, которая может иметь начальное усилие затяжки или устанавливаться незатянутой. В последнем случае длина пружины 9 должна быть такой, чтобы в статическом положении был обеспечен контакт шариков 8 с диском 4 и втулкой 6, как показано на фиг. 2, т.е. враспор, что необходимо для уменьшения глубины гнезд под шарики 8, а значит, и диаметра последних. В том случае, если пружина 9 имеет начальное усилие сжатия, оно должно быть меньше начальной силы сжатия пружины 5.

Для регулирования силы сжатия пружины 5; а значит, и величины передаваемого крутящего момента, предназначен регулировочный элемент 10.

Для уменьшения трения между нажим- ным диском 4 и пружиной 5 может быть установлен упорный подшипник (не показан).

Муфта работает следующим образом. Половина крутящего момента (при двух поверхностях трения) передается на нажимной диск 4 от полумуфты 1 через шарики 7, промежуточную втулку 6 и шарики 8. При работе нажимной диск 4 сместится в окружном направлении вместе с втулкой 6 отно

сительно полумуфты 1, в результате чего шарики 7 вступят в контакт с гнёздами упорного диска и втулки 6 будут участвовать в передаче крутящего момента. В результате этого на шариках 7 и 8 возникают распорные силы, причем их величины соответственно равны:

.,

где Т - крутящий момент, передаваемый муфтой;

г - радиус окружности, на которой расположены центры шариков 7 и 8;

а - угол между боковой поверхностью гнезда под шарики 7 и осевой плоскостью муфты, проходящей через ось шарика;

уЗ-угол между касательной в точке касания шарика 8 с гнездом и осевой плоскостью муфты, проходящей центр шарика для положения шарика 8, показанного на фиг. 2, т.е. для статического положения.

Гнезда под шарики 7 и 8 профилируются таким образом, чтобы /3 а. Отсюда следует, что Fp2 Fp, поэтому в начальный период работы втулка 6 переместится влево до тех пор, пока сумма распорной силы на шариках и силы сжатия пружины 9 не уравновесит распорную силу на шариках 8. Величина угла /3 выбирается такой, чтобы распорная сила на шариках 8 была достаточной для преодоления суммы распорной силы на шариках 7 и начального усилия затяжки пружины 9. Только в этом случае будет обеспечено перемещение втулки 6 влево в начальный период работы муфты. Осевое равновесие втулки 6 дает FPI-f-Fi Fp2;

(tg/3i-tga),

(1)

где FI - сила сжатия пружины 9, соответствующая передаче номинального крутящего момента Тн;

y3i- угол между касательной в точке ка- сания шарика 8 с гнездом и осевой плоскостью муфты, проходящей через це нтр шарика, соответствующий передаче номинального крутящего .момента.

Номинальны й крутящий момент, передаваемый муфтой, определяется по известной формуле

2 F RCP г f

Тн -

(2)

r-bRcpftgpi где F - начальная сила сжатия пружины 5;

Rep - средний радиус трений фрикционных пар;

f-коэффициент трения.

Увеличение крутящего момента приводит к возрастанию.распорных сил на шариках 7 и 8. Это, в свою очередь, приводит к

увеличению правой части равенства (1). Следовательно, осевое равновесие втулки 6 нарушается и она перемещается влево, дополнительно сжимая пружину 9. Перемещение втулки 6 происходит до момента установления ее нового равновесного положения. При этом шарики 8 перекатываются по гнездам переменной глубины, что приводит к увеличению угла /9. Путем подбора формы кривых, очерчивающих боковые поверхности гнезд переменной глубины под шарики 8, а также жесткости пружины 9 и угла о. можно добиться того, чтобы соблюдалось следующее равенство

(),(3)

где Дг - угол между касательной в точке касания шарика 8 с гнездом и осевой плоскостью муфты, проходящей через центр шарика, соответствующий новому равновесному состоянию втулки 6;

F I - сила сжатия пружины 9, соответствующая указанному состоянию втулки 6.

Осевые зазоры между шариками 7 и гнездами выбираются такими, чтобы во всем интервале крутящих моментов, которые может передавать муфта, было обеспечено перемещение втулки б на величину, обеспечивающую необходимый угол . Число пар поверхностей трения может быть больше двух. Для уменьшения трения между пружиной 9 и втулкой 7 может быть установлен упорный подшипник (не показан).

Как вариант, начальный угол /3 может быть равным или меньшим угла а , в зтом случае радиус окружности, на которой расположены центры шариков 8, должен быть меньше аналогичного размера для шариков 7 на величину, достаточную для того, чтобы обеспечивалось условие

Р2

F

Р1

Ввиду малости величины силы трения

качения, действующей при перемещении

шариков 7 и 8 в соответствующих гнездах, в

приведенных расчетах ее значения не учитывалось.

Формула изобретения

Предохранительная фрикционная муфта, содержащая расположенные соосно ведущую и ведомую полумуфты, взаимодействующие посредством фрикционного диска, размещенного между закрепленным на ве- дущей полумуфте упорным и свободно уста- новленным подпружиненным в осевом направлении нажимным дисками, отжимное устройство, включающее тела качения, расположенные в гнездах переменной глубины, одни из которых выполнены в упорном диске, и средство регулирования пружины, поджимающей нажимной диск, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности за счет снижения уровня динамических нагрузок при срабатывании муфты, отжимное устройство снабжено промежуточной втулкой, размещенной между упорным и нажимным дисками, дополнительной пружиной и дополнительными телами качения, расположенными без зазора в выполненных в нажимном диске и промежуточной втулке гнездах, переменной глубины с выпуклой криволинейной формы боковой поверхностью, на противоположном торце промежуточной втулки выполнены гнезда переменной глубины под основные тела ка-: чения, а дополнительная пружина сжатия установлена между упорным диском и промежуточной втулкой, причем усилие дополнительиой пружины меньше усилия основной пружины.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для передачи вращения ограниченной величины. Цель изобретения - повышение надежности в работе за счет снижения уровня динамических нагрузок при плавном срабатывании. Полумуфты 1 и 2 связаны фрикционным диском 3, зажатым между упорным и нажимным дисками посредством пружины 5. Отжимное устройство содержит шарики 7 и 8, размещенные в гнездах переменной глубины, промежуточную втулку 6 и пружину сжатия 9. Боковые поверхности гнезд под шарики 8 выполнены криволинейными, выпуклыми в направлении шариков. При передаче крутящего момента на шариках 7 и 8 возникают распорные силы и втулка 6 под действием распорной силы шариков 8, превышающей распорную силу шариков 7 и силу сжатия пружины 9, перемещается влево. Вследствие этого возрастают угол давления шариков 8 и распорная сила, опережающая рост крутящего момента при перегрузке. 2 ил.

Фиг. г