Предохранительная фрикционная муфта Советский патент 1992 года по МПК F16D7/02 

Однако недостатком известной муфты Rep tg a А ( В - А ) - В + 1

является невысокая точность срабатыва-г А ( А - 11 ) ( Z - 1 ) fcp ( 1 +/г )

ния.40

, - (Zln)2+Zln(z-l)(z+Zln) А

Цель изобретения - повышение эксплуатационных качеств муфты путем повышения точности ее срабатывания.

В 7 + Zm;

V&.-.„ (Z(3-Z)(Z-1)2(2-Z)(3Z)-2 n - t2Zi (Z-1)

45

В 7 + Zm;

V&.-.)2(2-Z)(3

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для передачи крутящих моментов ограниченной величины. Цель изобретения - повышение эксплуатационных качеств путем точности срабатывания. Ведущая 1 и ведомая 2 полу- муфты (П) связаны основными парами трения (ПТ) в виде дисков (Д) 4 и 5 и дополнительными парами трения в виде Д 6 и 7. Основные ПТ расположены между жестко установленными на П 1 упорным 3 и свободно расположенным на ней нажимным 8 Д, а дополнительные ПТ - между нажимным Д 8 и пружиной 10. Шарики 9 размещены в гнездах с наклонными рабочими поверхностями, выполненных на упорном 3 и нажимном 8 Д. При работе на шариках 9 возникает распорная сила, стремящаяся отжать вправо нажимной Д 8. Дополнительные ПТ 6 и 7, имеющие меньший по сравнению с основными ПТ 4 и 5 средний радиус трения при равных внутренних радиусах поверхностей трения, позволяют оптимизировать изменение величины распорной силы в зависимости от изменяющегося коэффициента трения.3 ил. :Ш

n RCpi / Rep,

где Z,Zi - соответственно число основных и дополнительных пар трения;

Rep, Rcpi - соответственно средние ра- диусы трения основных и дополнительных пар трения;

fcp-средний коэффициент трения материалов указанных пар трения;

/л - рассеивание упомянутого коэффи- циента трения;

а- угол наклона рабочих поверхностей гнезд к поперечной плоскости муфты;

г - радиус расположения центров шариков.

На фиг,1 изображена принципиальная схема муфты; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - графические зависимости крутящего моментарт коэффициента трения.

Предохранительная фрикционная муфта содержит ведущую 1 и ведомую 2 полумуфты, связанные посредством фрикционных дисков 4 и 5, а также фрикционных дисков 6 и 7. Диски 4 и 5 расположены между жестко установленным на полумуфте 1 упорным диском 3 и свободно установленным на ней нажимным 8 диском и образуют две пары трения между полумуфтами 1 и 2. Диски 6 и 7 расположены со стороны противоположного по отношению к дискам 4 и 5 торца нажимного диска 8 и образуют дополнительные пары трения.

Отжимной стабилизирующий узел выполнен в виде шар,ков 9, размещенных в гнездах с наклонными рабочими поверхностями, расположенных на обращенных один к другому торцах упорного и нажимного 8 дисков (фиг.2).

Осевое нажатие пар трения 4-5 и 6-7 осуществляется посредством пружины 10, усилие которой, а значит, и величина момента настройки муфты может регулироваться элементом 11, который может быть выполнен, например, в виде гайки, навинченной на резьбовой участок ступицы полумуфты 1.

т Fn f r ( Z RCp + Zi Rcp.i Rcp Rcp.1 Zi f lnr + Rcp -(Z-1 )f tga

где Fn - первоначальное усилие сжатия пру-Исследуя фунчцию (1) на максимум при

жины 10;помощи производной, т.е. приравнивая

f - коэффициент трения между парами25 производную по f к нулю; получим трения;

г - радиус расположения центра шари- fs ков 9;.,

Rep и Rcp.1 - соответственно средние (zin)2+zin.(z-i)(z-4-zin )

радиусы трения основных и дополнитель-30zi n

ных пар трения; г

Z и Zi - соответственно число основных(3)

Вводя обозначения

и дополнительных пар трения;

а.- угол наклона рабочих поверхностей

гнезд к поперечной плоскости муфты, п 35 zm)+Zm(z-i)(z+Zin) -Zm .

Vi

А -

Z-1

Rcpi/Rcp.

Графические зависимости, построенные при Kr;Rcp 0,11 м; , + Zin 45°; Z 2; Zi 1; fcp 0,33;/г ±0,2 и п 0,6, получим на основе выражения (2) приведены на фиг.З; кривая 1 - для муфты 40

прототипа, кривая 2 - для предлагаемойА (В-д)1 4-(z-i)fcp(i

муфты.кт г

В связи с тем, что функция (1) имеет экстремум, коэффициент точности срабатывания должен определяться как отношение 45

(B-l)1+(z-l)AfCp(l+/)tga

(4)

Последнее выражение получено при

Кт

Тэ Тэ Тмин Тмакс

где Тэ-экстремальное значение предельно- 50 го крутящего момента.

Внутренние радиусы поверхностей трения дисков 4-7 приняты равными между собой, при этом средние радиусы трения дополнительных пар трения 6-7 имеют меньшую по сравнению со средними радиусами трения пар 4-5 величину,

Муфта работает следующим образом. При работе нажимной диск 8 сместится

в окружном направлении относительно упорного диска, что приводит к возникновению на шариках 9 распорной силы, направленной навстречу усилию пружины 10. Это приводит к уменьшению силы нажатия дисков 4 и 5.

Учитывая, что момент между полумуфтами 1 и 2 передается как дисками 4 и 5, так и

дисками 6 и 7, а также то обстоятельство, что распорная сила на шариках 9 не приводит к изменению силы прижатия дисков 6 и 7, получим выражение для определения величины предельного крутящего момента в зависимости от коэффициента трения между парами 4-5 и 6-7

tga

(1)

Vi

zm)+Zm(z-i)(z

А -

Z-1

кт г

45

50

(B-l)1+(z-l)AfCp(l+/)tga

(4)

Последнее выражение получено при

(1+;0°zi.n.R,1p.tga/7

которое в свою очередь получено при условии , где Fp- распорная сила на шариках

9, т.е. при условии, когда муфта передает крутящий момент, равный экстремальному значению.

Решая выражение (4) при условии Кт 1, т.е. при условии максимальной точности срабатывания,получим

R

ЦепА(В-А)-В+1

г a-A(A-l)(Z-l)fcp(T+7r

(5)

(3-Z)(Z-1)Z(2-Z) n ; -t2Zi (Z-1 )Т

Полученное условие устанавливает нижнее предельное значение параметра п, при котором муфта имеет наибольшее вы- сокую точность срабатывания.

Зависимость крутящего момента от величины коэффициента трения для рассматриваемой муфты при параметрах, вычисленных в соответствии с выражения- ми (5) и (6), приведена на фиг.З (кривая 3). График построен при п 0,5, А 1,23, В 5,5. Отсчет величин крутящих моментов для кривой 3 производится по оси ординат, расположенной справа.

Анализ графика показывает, что в интервале коэффициента трения 0,26-0,4 муфта имеет Кт 1, в то время как для кривых 1 и 2 точность срабатывания ниже,

Анализ выражения (6) показывает;что Zi 1, поскольку при Zi 1 его правая часть становится равной 1, что противоречит ранее принятому соотношению величин средних радиусов трения основных и дополнительных пар трения.

Материалы пар трения 4-5 и 6-7 выбираются одинаковыми с тем, чтобы величина рассеивания коэффициента трения имела одну и ту же тенденцию к изменению.

Использование изобретения позволит повысить точность срабатывания муфты.

Формула изобретения

Предохранительная фрикционная муфта, содержащая ведущую и ведомую полумуфты, связанные по меньшей мере посредством одного расположенного между жестко установленным на ведущей полумуфте упорным диском и свободно установленным на ней нажимным диском

(3-Z)(Z-1)Z(2-Z) n t2 Zi (Z-1)

0

При выполнении последнего равенства муфта передает независимо от величины коэффициента трения одинаковый предельный крутящий момент. При этом необходимо выполнять условие , поскольку в противном случае левая часть равенства (5) становится бесконечно большой, что приводит к потере физической сущности конструкции муфты Решая выражение, определяющее параметр А, с учетом приведенного выше условия, имеем

г/2

+ Z ( 3 - Z ) - 2

(6)

фрикционного диска, образующего пару трения между полумуфтами, и по меньшей мере одну пару трения между ведомой полумуфтой и нажимным диском, по меньшей мере один дополнительный фрикционный диск, образующий дополнительные пары трения между нажимным диском и ведущей полумуфтой, причем указанный по меньшей мере один дополни i-эльный фрикционный диск подпружинен в направлении упорного диска, а последний и упомянутый по меньшей мере один основной фрикционный диск расположены со стороны противоположных торцов нажимного диска и выполнены с равными внутренними радиусами поверхностей трения, отжимной стабилизирующий узел, выполненный в виде расположенных на обращенных один к другому торцах нажимного и упорного дисков гнезд с наклон- ными рабочими поверхностями и размещенных в указанных гнездах шариков, отличающаяся тем, что, с целью повышения эксплуатационных качеств путем повышения точности срабатывания, дополнительные пары трения выполнены со средним радиусом трения, меньшим среднего радиуса трения основных пар трения, причем параметры указанных пар трения, а также отжимного стабилизирующего узла выбраны с учетом следующих выражений: Rcp-tg« А(В-А)-В-М

гА(А-11 )(Z-1 )fcp(1 +/01

. (Zm)2+Zin(Z-l)(z+Zin)

Vi

-zin

В Z + Zm;

Vi

+Z(3-Z)-2

n F pn/Rcp t(- рассеивание упомянутого коэффицигде Z,Zi - соответственно число основных иента трения; дополнительных пар трения;

Rcp.Rcpi - соответственно средние ра-а-угол наклона рабочих поверхностей

диусы трения основных и дополнительных5 гнезд к поперечной плоскости муфты; пар трения;

fcp - средний коэффициент трения мате-г - радиус расположения центров шаририалов указанных пар трения;ков.

А-А

з,о

о,г о,з о,ч

Фчг.3