Роликовая муфта Советский патент 1992 года по МПК F16D41/06 

-И-И

Г1Г

Фиг. 1

Изобретение относится к конструкции трансмиссии машин, станков, приборов, в частности к редукторам несущих винтов винтокрылых летательных аппаратов и стендов.

Известна роликовая муфта свободного хода, содержащая наружную обойму с цилиндрическими вогнутыми фрикционными поверхностями, внутреннюю обойму с цилиндрической круговой фрикционной поверхностью, цилиндрические круговые ролики между обоймами, сепаратор и нажимное устройство. При достижении наружной обоймой (ведомой) некоторой скорости ролики под действием центробежной силы займут положение, при котором образуется зазор между ними и внутренней обоймой (ведущей) и будут двигаться без контакта с внутренней обоймой, что снижает потери в механизме муфты. Этот зазор будет сохраняться в течение всего хода. При снижении скорости движения наружной обоймы муфта автоматически включается.

Однако эта муфта, имея пониженную степень износа на режимах обгона, обладает пониженной нагрузочной стабильностью, обусловленной условиями контактирования выпуклых поверхностей роликов и внутренней обоймы. Очень плохие условия смазки для этой муфты. Кроме того, муфта достаточно сложна в изготовлении.

Известна роликовая муфта, состоящая из наружной и внутренней обойм, на поверхности которых выполнены винтовые каналы. Между обоймами выполнены ролики с винтовыми выступами, В торцовом сечении винтовые каналы наружной обоймы и выступы ролика образованы дугой окружности, а профиль канала внутренней обоймы - сопряжением дуги окружности и эвольвенты.

Указанная муфта представляет собой неработоспособную конструкцию. При работе ее на режимах обгона выступ на ролике, следующий за находящимся в канале внутренней обоймы, при вхождении в свой канал срезает эвольвенту, прежде чем оказывается в нижней точке канала. Таким образом конструкция превращается в подшипник качения, так как раз выступ вошел в канал слева направо, то свободно и выйдет из канала справа налево, т.е. заклинивание места иметь не будет. Следовательно, данная конструкция представляет собой жесткое соединение двух вращающихся элементов, т.е. жесткую муфту, а не обгонную. Вместе с тем, будь муфта работоспособной, она обладала бы чрезвычайно низкой нагрузочной способностью, так как радиусы кривизны выступов роликов в несколько раз меньше радиуса кривизны роликов по окружности впадин, а эти выступы, контактируют с выпуклой поверхностью канала внутренней обоймы, которая в торцовом сечении представляет собой эвольвенту. Условия смазки элементов муфты весьма плохие. Технологически муфта чрезвычайно сложна, В силу этого, роликовая муфта обладает пониженными эксплуатационными возможностями.

Цель изобретение - расширение эксплуатационных функций путем обеспечения свободного хода в режиме обгона, а также повышение нагрузочной способности.

Поставленная цель достигается тем, что ролики связаны с ведомой обоймой с возможностью вращения, угол подъема винтовой линии на диаметре впадин винтовых нарезок выполнен меньше угла трения, причем зацепление винтовых нарезок роликов с нарезкой ведущей обоймы по отношению к ведущей обойме выполнено с одной стороны роликов дополюсным, а с другой - запо- люсным.

На фиг. 1 показана конструктивная схема роликовой муфты; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1 ; на фиг. 4 - вид В на фиг. 1 (схема сил на ролике муфты при работе ее на передачу

крутящего момента); на фиг. 5 - то же. при работе муфты в режиме обгона; на фиг. 6 - сечение Г-Г на фиг. 2.

Роликовая муфта (фиг. 1) состоит из ведущего вала с ведущей обоймой 1, установленного на подшипниках 2 в ведомой обойме 3 с ведомым валом и в крышке 4, прикрепленной к ведомой обойме 3. На пальцах 5, установленных в ведомой обойме 3, расположены ролики б с возможностью

свободного вращения на пальцах 5. Ролики 6 установлены с минимальными зазорами по торцам к ведомой обойме 3. От выпадания пальцы 5 зафиксированы кольцом 7. прикрепленным к ведомой обойме 3. В агрегате или машине 8 муфта свободного хода установлена на подшипниках 9.

Для постановки роликов 6 (фиг. 2) в ведомой обойме 3 выполнены окна 10. Ролики равномерно распределены по окружности. Вместе с тем это требование не является

обязательным.

Ведущая обойма 1 (фиг. 3) снабжена резьбовыми нарезками 11с винтовыми поверхностями. С одной стороны винтовые поверхности срезаны поверхностями 12,

Ролик б выполнен тоже с резьбовой нарезкой 13с винтовыми поверхностями. С одной стороны эта поверхность срезана поверхностью 14. Срезы 12 и 14 выполнены до среднего диаметра 15 (делительного) резьбовых

сопряжений или еще ниже этого диаметра. Зацепление ролика 6 с обоймой 1 на стороне среза 12 выполнено дополюсным, а на стороне среза 14 - заполюсным. За полюс закрепления принят средний диаметр 15.

При работе муфты (фиг. 4) на передачу крутящего момента вращение ведущей обоймы 1 происходит по часовой стрелке. При этом работают винтовые поверхности на стороне среза 12. Сила давления R со стороны обоймы 1 на ролик 6 может быть разложена на силу N лежащую в плоскости перпендикулярной оси ролика, и силу Р, параллельную оси ролика 6. Так как присогла- сованных условиях, перемещениях обоймы 1 и роликов б в каждой точке контакта длины винтовых линий на поверхностях у среза 12 будут различными, то при вращении ведущей обоймы 1 и ролика 6 будут иметь место скольжения в каждой точке контакта поверхностей у среза 12. Длина этих линий на обойме 1 короче, чем на ролике. Таким образом, в случае вращения роликов от обоймы 1 сила R вызовет появление силы трения на этих поверхностях, равную Q. Составляющая силы Q, равная F, направлена против силы N, величина которой является только функцией крутящего момента, линейно от него зависит. При угле между силами N и R, равном углу подъема винтовой линии на поверхности за срезом 12 ролика б, большем, чем угол трения {i arctg f. где f.i - угол трения; f - коэффициент трения; составляющая F будет бопьше силы N. Вращение в этом случае будет отсутствовать, что и показано на фиг. 4.

Сила Р и составляющая силы Q, параллельная оси вала, дают дополнительный момент трения торца ролика 6 о ведомую обойму 3. Таким образом, при наличии движения возникают силы, противодействующие движению, причем эти силы больше по величине движущихся сил. Следовательно движение невозможно, так как ролик не может вращаться.

При работе муфты (фиг. 5) в решении обгона составляющая силы трения на ролике F направлена в ту же сторону, что и движущая (точнее вращающая ролик) сила N. Так как ролик теперь может свободно вращаться, то передача момента с обоймы 1 на обойму 3 через ролики 6 места иметь не будет, т.е. будет свободно вращаться. Таким об- . разом муфта будет работать на обгон. При зтом обойма 1 вращается против часовой стрелки. Картина не изменяется, если остановить ведущую обойму 1 и двигать ведомую обойму 3 в том же направлении, что и при передаче муфтой крутящего момента, т.е.

ведомую обойму 3 двигать против часооой стрелки.

Крышка 4 (фиг. б) и кольцо 7 прикреплены к ведомой обойме винтами 16

Работа муфты заключается в том, что 5 при вращении ведущей обоймы 1 в направлении передачи крутящего момента ролики 6 на своих пальцах 5 не вращаются. Силы в зацеплении передаются на пальцы 5 и крутящим моментом приходят на вал ведомой

0 обоймы 3. При отсутствии крутящего момента на обойме 1 или ее останове обойма 3 имеет возможность свободно вращаться в исходном направлении. При этом ролики 6 свободно перекатываются по обойме 1. вра5 щаясь на своих пальцах 5. Так как ролики 6 открыты, то может быть организована достаточно просто их смазка (по типу смазки зубьев шестерен). Ввиду того, что линия контакта поверхностей за срезом 12 равна

0 высоте резьбовой нарезки от диаметра 15 и до диаметра выступов (наружного диаметра), а таких линий может быть по длине ролика 6 достаточно много, то этим повышается нагрузочная (точнее несущая) способ5 ность муфты. Именно переносом контактной линии из продольной оси ролика плоскости в поперечную этой оси плоскость позволяет удлинить эту линию. Как следует из описания конструкции и работы ролико0 вой муфты, имеется возможность повысить нагрузочную способность и улучшить работу .на режиме обгона. За счет хороших условий смазки снижается износ роликов и ведущей обоймы на режиме обгона. Кроме

5 того, износ резко снижается за счет вращения роликов и отсутствия скольжения, проскальзывания в направлении их движения. Кроме того, имеется всего одна пара в контакте (ведущая обойма - ведомая обойма), а

0 не две. Конструкция роликовой муфты позволяет обеспечить обгон, т.е. свободное вращение ведомого звена (обоймы) при остановленном ведущем звене (обойме).

5 Формула изобретения

Роликовая муфта, содержащая концен- трично расположенные ведомую и ведущую обоймы, кинематически связанные между собой посредством установленных в зазоре

0 между взаимно обращенными поверхностями обойм заклинивающих элементов в виде роликов, при этом связь роликов с ведущей обоймой выполнена в виде находящихся в зацеплении многозаходных винтовых наре5 зок, выполненных на цилиндрических поверхностях указанных элементов, отличающаяся тем, что, с цэлью расширения эксплуатационных функций путем обеспечения свободного хода о режиме обгона, а

также повышения нагрузочной способности, ролики связаны с ведомой обоймой с возможностью вращения, угол подъема винтовой линии на диаметре впадин винтовых

нарезок выполнен меньше угла трения, при-

чем зацепление винтовых нарезок роликов с нарезкой ведущей обоймы по отношению. к ведущей обойме выполнено с одной стороны роликов дополюсным, а с другой - запо

Использование: изобретение относится к машиностроению, в частности к редукторам несущих винтов вертолетов. Сущность изобретения: роликовая муфта состоит из ведущего вала с обоймой 1, установленного на подшипниках 2 в ведомой обойме с валом 3 и в крышке 4, прикрепленной к ведомой обойме 3. На вальцах 5. установлёйных в ведомой обойме 3, расположены ролики 6. Ведущая обойма 1 снабжена резьбовыми нарезками с винтовой поверхностью, с одной стороны винтовая поверхность срезана. Ролик 6 также выполнен с резьбовой нарезкой с винтовой поверхностью, с одной стороны эта поверхность срезана. Срезы выполнены до среднего (делительного) диаметра резьбовых сопряжений или еще ниже этого диаметра. Зацепление ролика 6 с обоймой 1 с одной стороны винтовой поверхности выполнено дополюсным, а с противоположной - заполюснцм. За полюс принят средний диаметр зацепления. Угол подъема винтовых поверхностей на диаметрах впадин меньше угла трения. 6 ил.

вид В

Вид В