Храповая муфта свободного хода Советский патент 1992 года по МПК F16D41/12 

Фиг.з

Изобретение относится к машиностроению и может быть, например, использовано в автоматических инерционных трансформаторах крутящего момента.

Известны храповые муфты свободного хода, содержащие корпус с собачками и хра- порик.

Недостатком таких муфт является большое удельное давление на контактных поверхностях запирающих элементов. Кроме того, такие муфты имеют большие габариты.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является храповая муфта свободного хода, содержащая две охватывающие одна другую полумуфты, храповые собачки, установленные на внутренней полумуфте с возможностьювзаимодействия с выполненными на наружной полумуфте храповыми зубьями, причер рабочие поверхности собачек и храповых зубьев в поперечном сечении выполнены в виде части цилиндра.

Недостатком известной муфты являются высокие напряжения на входной кромке вершины зуба и запирающем элементе (собачке), что приводит к выкрашиванию материала кромки и дальнейшему разрушению муфты. Это объясняется тем, что при функционировании муфты запирающий элемент и зуб в момент приложения нагрузки на рабочем ходе занимают бесконечное множество различных положений, при этом имеют место такие позиции, при которых площадь контакта запирающих элементов теоретически локализуется до линейной. Несмотря на местную деформацию удельные давления в связи с этим достигают больших величин, что и приводит к разру-, шению.

Возникновение больших разрушающих нал ряжений в таких муфтах вызывается также невозможностью обеспечить одновременное включение нескольких собачек и тем самым равномерно распределить передаваемую нагрузку на несколько рабочих поверхностей. Эго обстоятельство определяется технологическими трудностями (обеспечение соосности и т.п.).

К недостаткам муфты относится также то, что податливости сталей, обычно применяемых в них, не удовлетворяют усповиян динамического совмещения вынужденных и собственных частот при высоксцикличе- ском нагоужении. Это приводит к многог кратному включению и выключению запирающих элементов, к их ударному последующему включению, вызывает большие контактные напряжения и разрушение муфты.

Кроме того, в результате наличия холостого .хода при заклинивании храповых муфт, когда блокирование ведущего и ведомого валов происходит при некоторой скорости встречного движения собачек и зубьев, имеют место ударные нагрузки и разрушение муфт . При этом при равенстве количества зубьев и собачек или их соотношении, равном целому числу, величина мак0 симального холостого хода определяется длиной полки зуба (величиной шага зубьев). С уменьшением величины холостого хода, а значит, понижением скорости встречи зубьев и собачек снижаются ударные нагрузки

5 и, следовательно, увеличивается долговечность муфты.

Целью изобретения является повышение надежности за счет снижения напряжений в деталях и на рабочих поверхностяхтел

0 заклинивания.

Указанная цель достигается тем, что храповая муфта свободного хода, содержащая две охватывающие одна другую полумуфты, храповые собачки, установленные

5 на внутренней полумуфте с возможностью взаимодействия с выполненными на наружной полумуфте храповыми зубьями, причем рабочие поверхности собачек и храповых зубьев в поперечном сечении выполнены в

0 виде цилиндра, снабжена обоймой, охватывающей наружную полумуфту с возможностью ограниченного радиального и окружного перемещения и подпружиненной в окружном направлении относительно

5 последней, при этом количество зубьев и собачек выбрано кратным трем, а их отношение не равно целому числу.

В процессе включения муфты происходит сжатие упругих элементов, смещение

0 наружной полумуфты и равномерное включение нескольких собачек, на которые распределяется передаваемая нагрузка. Выбор качества зубьев и собачек кратным трем позволяет обеспечить включение трех пар со5 бачка - зуб, размещенных через 120°, так как через три точки можно провести только одну окружность и при таком центрировании гарантируется передача момента тремя парами собачка - зуб. Выбор соотношения

0 количества зубьев и собачек, не равным целому числу, позволяет получить уменьшенное смещение зубьев относительно собачек и вследствие этого пониженный холостой ход на вклю .ение.

5 Все это позволяет равномерно распределить нагрузку на рабочих поверхностях и t-нмзнть напряжения в деталях при работе . муфты.

Наличие плавающей наружной полумуфты, закрепленной на IOMO обойме,

позволяет за счет подбора упругостей обеспечить динамическое совмещение вынужденных и собственных частот, тем самым исключить ударное многократное включение и выключение запирающих элементов в течение одного рабочего цикла и увеличить долговечность муфты.

На фиг. 1 изображена предлагаемая муфта, общий вид; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез; на фиг. 3 - схема размещения собачек и храповика; на фиг. А - схема неустойчивого положения собачки.

Храповая муфта свободного хода состоит из закрепленных на ведущем валу 1 ведущей полумуфты 2 и на ведомом валу 3 обоймы 4 (фиг. 1), на которой закреплена на упругих элементах 5 наружная полумуфта 6 с храповыми зубьями 7 (фиг, 2 и 3). Собачки 8 со смещенными центрами тяжести С (фиг. 4) относительно собственных осей вращения СИ закреплены на ведущей полумуфте 2. Рабочие поверхности 9 и 10 собачек 8 и храповых зубьев 7 в поперечном сечении (фиг. 4) выполнены в форме части цилиндра. Зубья 7 выполнены с угловым шагом «1, а собачки 8 - с угловым шагом ог, при этом количество зубьев 7 и собачек 8 должно быть кратным трем, а их соотношение не равным целому числу.

Муфта работает следующим образом.

При вращении вала 1 совместно с ведущей полумуфтой 2 по часозой стрелке, когда скорость ведущей полумуфты 2 больше скорости обоймы 4 и наружной полумуфты б, собачки 8 легко скользят по зубьям 7, обеспечивая муфте свободный ход.

По мере торможения ведущего вала 1, когда скорость ведомой обоймы 4 и наружной полумуфты 6 начинает превосходить скорость ведущей полумуфты 2, собачки 8 под действием центробежных сил входят во впадины зубьев 7 полумуфты 6 и три из них надежно сцепляют ведомую обойму 4 с валом 1. При этом рабочее усилие передается с обоймы 4 на наружную полумуфту 6 через упругие элементы 5, которые обеспечивают ей пла вающее положение. В случае, когда в первоначальный момент процесса заклинивания (фиг. 4) вершина собачки 8 попадает на кромку зуба 7, возникает неустойчивое положение собачки 8. По мере нарастания рабочего усилия на кромке зуба 7 упругие элементы 5 деформируются, наружная полумуфта 6 смещается, обеспечивая полное сползание собачки 8 либо во впадину зуба 7, либо собачка 8 выключается полностью, а включается следующая тройка собачка 8 - зуб 7. Таким образом исключается частичное (кромочное) заклинивание собачки 8 и

0

5

0

5

0

зуба 7 и, следовательно, возникновение больших удельных давлений на рабочих поверхностях 9 и 10 запирающих элементов 7 и 8.

Жесткость упругих элементов 5 обеспечивает их одноразовую деформацию в процессе импульса передаваемой нагрузки, исключая повторные ударные выключения и включения собачек 8.

Благодаря выполнению числа зубьев 7 и собачек 8 кратным трем обеспечивается одновременное включение трех пар собачек 8 и зубьев 7, сдвинутых на 120°, а за счет их дробного соотношения каждая следующая после включенной собачки будет смещена относительно ближайшего зуба на величину дроби этого соотношения. В результате холостой ход на заклинивание будет меньше шага зубьев.

Например, для количества зубьев m 15 и собачек 12 условие кратности трем

выполняется. Соотношение - 1 т не

П24

равняется целому числу. Угловой шаг зубьев 360°

составляет а.

24 Угловой шаг

собачек %

30° При замкнутой

ni 360°

-

П2

муфте 1-л пара собачка - зуб заклинена, последующая 2-я собачка смещена. Угловое смещение собачки относительно зуба

Да «2 -а 6е

ИЛИ -г

величины шага

35

зубьев (фиг. 3). Смещение 3-й собачки соста- 2 -т шага зубьев или Да - 2 ai - 2 а

ВИ1

12° Смещение 4-й собачки равно 3/4 или Аа Зо2 - 3 «1 18°. Смещение 5-й собачки равно 1 или Ла 4а2 4 ш 24°. А так как смещение собачки равно шагу зуба, то 5-я собачка совпадает с зубом и эта пара будет также заклинена. Аналогичное расположение зубьев и собачек будет на угле 120240° и на угле 240-360°.

Таким образом, благодаря заданному выбору чисел собачек и зубьев в данном случае максимальный холостой ход на заклинивание (блокирование) муфты составит

1/4 от шага зубьев, т.е. меньше, чем шаг зуба, и вместе с тем обеспечивается срабатывание только трех пар собачка - зуб, размещенных через 120°.

Предлагаемая храповая муфта свободного хода в сравнении с прототипом за счет плавного и полного включения трех равно- расположенных пар зубьев и собачек с уменьшенным холостым ходом при заклинивании обеспечивает снижение напряжений на контактирующих поверхностях и

деталях муфты, что позволяет увеличить ее ресурс не менее чем на 60%.

Формула изобретения Храповая муфта свободного хода, содержащая две охватывающие одна другую полумуфты, храповые собачки, установленные на внутренней полумуфте с возможностью взаимодействия с выполненными на наружной полумуфте храповыми зубьями, причем рабочие поверхности собачек и храповых зубьев в поперечном сечении выпол////

7777

Т

Фиг.1

0

йены в виде части цилиндра, отличающая- с я тем, что, с целью повышения надежности, она снабжена обоймой, охватывающей наружную полумуфту с возможностью ограниченного радиального и окружного перемещения и подпружиненной в окружном направлении относительно последней, при этом количество зубьев и собачек выбрано кратным . трем, а их отношение не равно целому числу.

Фиг. 2

Использование: в машиностроении, в автоматических инерционных трансформаторах крутящего момента, для повышения надежности. Сущность изобретения муфта снабжена обоймой 4, охватывающей полумуфту 6 с возможностью ограниченных радиальных и окружного перемещений относительно последней и подпружиненной относительно нее через упругие элементы 5 На внутренней полумуфте 2 установлены храповые собачки 8 с возможностью взаимодействия с храповыми зубьями 7 наружной полумуфты 6 Количество зубьев 7 и собачек 8 выбрано кратным трем, а их отношение не равно целому числу При вращении полумуфты 2 собачки 8 под действием центробежных сил входят во впадины зубьев 7 Муфта передает крутящий момент В случае, если собачки 8 попадают на кромку зубьев 7, упругие элементы 5 деформируются. Полумуфта 6 смещается и собачки 8 попадают во впадины зубьев 7, либо собачкм полностью выключаются и включаются следующие три собачки 8 Т к число зубьев 7 и собачек 8 кратно трем то одновременно включаться будут три собачки 8 Отношение зубьев и собачек, не равное целому числу обеспечивает холостой ход при включении меньше шага зубьев 4 ил Ё