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

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для передачи крутящих моментов ограниченной величины.

Известна предохранительная фрикционная муфта по авт. св. № 1553770, содержащая соосные ведущую и ведомую полумуфты, связанные по меньшей мере одним фрикционным диском, зажатым между жестко закрепленным на ведущей полумуфте упорным и установленным с возможностью вращения и осевого перемещения нажимным дисками посредством нажимного упругого элемента, отжимной узел, содержащий отжимные тела качения, размещенные в гнездах переменной глубины, выполненный на упорном диске и на подпружиненной относительно нажимного диска и связанной с ним в окружном направлении отжимной втулке, нажимной узел, содержащий нажимные тела качения, расположенные в гнездах упорной втулки, связанной в окружном направлении с упорным диском, и в ответных им гнездах, выполненных на обращенной к упорной втулке торцовой поверхности нажимного диска, при этом гнезда отжимной втулки смещены относительно ответных гнезд под нажимные тела качения на величину, равную половине окружного шага размещения этих гнезд.

Недостатком муфты явлчется низкая долговечность вследствие значительного износа фрикционных пар при буксовании.

Цель изобретения - повышение долговечности путем уменьшения износа фрикционных пар.

Поставленная цель достигается тем. что в предохранительной фрикционной муфте подпружинивающая отжимную втулку отжимная пружина выбрана с учетом следующего соотношения:

FnRr

Z

Rcpf (Rtga-rfi ) + Rr

-Zih

CO

С

vi vi

К

(| + htgj8)ctga

где Z - осевая жесткость упомянутой отжимной пружины;

Рп - сила сжатия регулируемой нажимной пружины;

R - радиус сопрягаемых поверхностей нажимного диска и отжимной втулки;

г,п - соответственно радиусы окружностей, на которых расположены нажимные и отжимные тела качения;

Rep - средний радиус трения фрикционных дисков;

h - глубина ответных гнезд;

С,- ширина перемычки между соседними ответными гнездами;

f - коэффициент трения между фрикционными дисками;

fi - коэффициент трения в связи между нажимным диском и отжимной втулкой;

Zi - осевая жесткость регулируемой нажимной пружины;

а ,/3- соответственно углы между боковыми поверхностями гнезд переменной глубины отжимной втулки и ответных гнезд и осевой плоскостью муфты, проходящей через центры соответствующих тел качения.

На фиг.1 изображена предохранительная фрикционная муфта, принципиальная схема; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Предохранительная фрикционная муфта содержит ведущую 1 и ведомую 2 полумуфты, связанные между собой посредством фрикционного диска 3. Нажимной диск 4 установлен с возможностью осевого перемещения относительно связанной с ним при помощи шпонки 5 отжим- ной втулки 6, установленной с возможностью осевого и окружного относительно полумуфты 1 перемещения. Отжим- ные тела качения в виде шариков 7 размещены в гнездах переменной глубины между упорным диском и отжимной втулкой 6, подпружиненной относительно нажимного диска 4 отжимной пружиной 8.

Прижатие фрикционного диска 3 осуществляется регулируемой нажимной пружиной 9, передающей усилие сжатия на нажимной диск 4 через установленную на направляющей шпонке 10 упорную втулку 11 и нажимные тела качения в виде шариков 12, расположенных в гнездах втулки 11. На обращенной к упорной втулке 11 торцовой поверхности нажимного диска 4 выполнены ответные гнезда переменной глубины, смещенные в окружном направлении относительно гнезд отжимной втулки 6. на величину, равную половине окружного шага размещения этих гнезд. Усилие пружины 9 регулируется регулировочным элементом 13.

Для обеспечения силового замыкания фрикционных пар сила пружины 9 должна

превышать усилие пружины 8, которое может быть отрегулировано, например, регулировочными винтами, ввинченными в нажимной диск 4 и опирающимся на шайбу, установленную между винтами и пружиной 8.

Муфта работает следующим образом. При работе на шариках 7 возникает распорная сила, стремящаяся переместить

вправо отжимную втулку 6, чему препятствует сила пружины 8 и трение на шпонке 5. При передаче номинального крутящего момента перемещение отжимной втулки б отсутствует.

При наступлении перегрузки отжимная втулка б перемещается вправо, сжимая пружину 8, при этом происходит поворот нажимного диска 4 и шарики 12 попадают в его гнезда. Упорная втулка 11 перемещается

влево под действием силы пружины 9, в результате чего происходит уравнивание сил пружины 8 и 9, поэтому буксование муфты не сопровождается износом фрикционных пар, что повышает долговечность муфты.

Уравнение равновесия отжимной втулки 6 при передаче номинального крутящего момента

FP Fni + FTp,(1)

где Fp - распорная сила на шариках 7;

Fni - начальная сила сжатия пружины 8:

FTp - сила трения на шпонке 5. Распорная сила равна

.(2)

где г - радиус окружности, на которой расположены шарики 7;

а - угол между боковой поверхностью гнезда отжимной втулки б и осевой плоскостью муфты, проходящей через центр шари

ка;

Т- крутящий момент, передаваемый нажимным диском 4:

T (Fn-Fni)Tcpf,(3)

где Fn - начальная сила сжатия пружины 9;

Rep - средний радиус трения фрикционных дисков;

f - коэффициент трения между ними.

Сила трения на шпонке 5

F4p-Ifi- Fn Fn;t) . (4)

где R - радиус сопрягаемых поверхностей нажимного диска 4 и отжимной втулки 6;

fi - коэффициент трения в связи между нажимным диском 4 и отжимной втулкой 6.

Решая уравнение (1) с учетом выражений (2), (3) и (4), получим:

П1

FnRepf (Rtgg-rfQ RCp f (R tg a - r f i ) + R r

(5)

Условие отсутствия трения при буксовании имеет вид:

Рщ + Z X Fn - Zih ,(6)

где Z.Zi - соответственно осевая жесткость пружин 8 и 9;

х-осевое перемещение отжимной втулки б при срабатывании муфты;

h - глубина ответного гнезда нажимного диска 4.

Величина окружного перемещения нажимного диска 4 в зоне его контакта с шариками 12 составит

y htgЈ + |,

где I- ширина перемычки между соседними ответными гнездами нажимного диска 4;

/ - угол между боковой поверхностью ответного гнезда нажимного диска 4 и осевой плоскостью муфты, проходящей через центр шарика 12.

Соответственно, величина окружного перемещения отжимной втулки б в зоне ее контакта с шариками 7 равна

yi-y(j + htg/ff).(7)

Тогда величина осевого перемещения отжимной втулки б составит с учетом выражения (7)

x yictga y(|-f htg/)ctga. (8)

Подставив результат (8) в выражение (6) с учетом (5), получим:

FnRr-Zih

Z

Rcpf (R tga- rfi) +R r П

-.(9)

-(|-rhtg/)ctga

При расчете величины Z необходимо принимать максимальные значения параметров Fn и fi и минимальное значение параметра f. При соблюдении указанных условий соотношение (9) удовлетворяется во всем рабочем интервале моментов настройки муфты.

Равновесие в окружном направлении нажимного диска 4 при буксовании муфты достигается равенством вращающих моментов, действующих на нажимной диск. Условие равновесия имеет вид

Tt T2, ,(10)

где П - вращающий момент, создаваемый отжимным узлом;

Т2 - вращающий момент, создаваемый нажимным узлом. Учитывая, что

Tt-n(Fni + Zx)ctgcr,

T2 r(Fn-Zih)ctg/3,

получим с учетом выражений (5) и (8):

,

Следовательно, при определении вели- чины Z необходимо, чтобы параметры в правой части соотношения (9) удовлетворяли условию (11).

Элементы муфты приводятся в исход-, ное состояние путем поворота нажимного диска 4 вручную. Для облегчения его поворота величина угла «должна быть меньше угла /.

При настройке муфты одновременно регулируются пружины 8 и 9. Муфта может иметь большее число фрикционных-дисков 3.

Использование изобретения позволяет уменьшить износ фрикционных пар и повысить тем самым долговечность муфты. Формула изоб-ретения

Предохранительная фрикционная муфта по авт. св. № 1553770, отличающая- с я тем, что, с целью повышения долговечности путем уменьшения износа фрикцион- ных пар, подпружинивающая отжимную втулку отжимная пружина выбрана с учетом следующего соотношения:

Fn R r

z RCpf(Rtg«-rfi) + R-r Л1П

(| + htgЈ)ctg«

где Z-осевая жесткость упомянутой отжимной пружины:

Fn - сила сжатия регулируемой нажим- 35 ной пружины;

R - радиус сопрягаемых поверхностей нажимного диска и отжимной втулки;

г,п - соответственно радиусы окружностей, на которых расположены нажимные и 40 отжимные тела качения;

Rep средний радиус трения фрикционных дисков;

h - глубина ответных гнезд;

I- ширина перемычки между соседними 45 ответными гнездами;

f - коэффициент трения между фрикци- онными дисками;

fi - коэффициент трения в связи между нажимным диском и отжимной втулкой; 50 Zi - осевая жесткость регулируемой нажимной пружины;

а, соответственно углы между боковыми поверхностями гнезд переменной глубины отжимной в,тулки и ответных гнезд и 55 осевой плоскостью муфты, проходящей через центры соответствующих тел качения.

Использование: ограничение величины передаваемого крутящего момента. Сущность изобретения: полумуфты связаны фрикционным диском. Нажимной диск связан в окружном направлении с отжимной втулкой, подпружиненной относительно нажимного диска отжимной пружиной. Шарики отжимного узла размещены в гнездах переменной глубины, выполненных на упорном диске и отжимной втулке. Сила сжатия регулируемой нажимной пружины передается на нажимной диск через упорную втулку, связанную в окружном направлении с упорным диском. Шарики нажимного узла расположены в гнездах упорной втулки. На обращенной к упорной втулке торцовой поверхности нажимного диска выполнены ответные гнезда под шарики нажимного узла, смещенные относительно гнезд отжимной втулки в окружном направлении на величину,равную половине окружного шага расположения этих гнезд. 2 ил.

А-А

увеличено