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, содержащая две полумуфты, связанные фрикционным диском, отжимной стабилизирующий узел и нажимной упруго- силовой элемент.

Однако данная муфта имеет низкую надежность работы при износе фрикционных пар.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является предохранительная фрикционная муфта, содержащая ведущую и ведомую полумуфты, связанные фрикционным диском, зажатым между жестко закрепленным на ведущей полумуфте упорным и установленным с возможностью вращения и осевого относительно ведущей полу1 муфты перемещения нажимным дисками посредством пружин сжатия-кручения, связанных в окружном направлении с ведущей полумуфтой и нажимным диском.

Недостатком известной мvфты является непостоянство предельного момента при износе фрикционных пар.

Цель изобретения -улучшение эксплуатационных свойств путем стабилизации величины передаваемого крутящего момента

Поставленная цель достигается тем, что предохранительная фрикционная муфта, содержащая ведущую и ведомую полумуфты, связанные по меньшей мере одним фрикционным диском, расположенным между установленным на ведущей полумуфте упорным и установленным на ней с возможностью осевого перемещения нажимным дисками, а также связанную одним концом в окружном направлении с ведущей полумуфтой пружину сжатия-кручения, снабжена нажимным стабилизирующим узлом в виде промежуточного диска, который установлен на ведущей полумуфте с возможностью вра- щчния и осевого перемещения между нажимным диском и пружиной, и тел качения, каждое из которых расположено в двух частях гнезд с наклонными рабочими поверх(Л

С

нрстями, выполненных на обращенных одна к другой торцовых поверхностях нажимного и промежуточного дисков, при этом упорный диск закреплен на ведущей полумуфте жестко, пружина установлена кон- центрично ведущей полумуфте, ее второй конец связан в окружном направлении с промежуточным диском, а параметры нажимного стабилизирующего узла выбраны с учетом соотношения

tga

тд D2r

5-6 Edy(t+f)2+(ttD)2 -yt2 + (ttD)2

где а- угол наклона рабочих поверхностей гнезд к проходящей через центр соответствующего тела качения продольной плоскости муфты;

z - осевая жесткость пружины;

д - допустимый суммарный износ фрикционных поверхностей дисков;

D - средний диаметр витка пружины;

г - радиус окружности, на которой расположены тела качения;

Е - модуль упругости первого рода материала пружины,

d - диаметр проволоки пружины;

t - шаг рабочих витков пружины при отсутствии износа фрикционных поверхностей дисков;

I - число рабочих витков пружины.

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 посредством ведущих 3 и ведомых 4 фрикционных дисков, которые расположены между упорным диском,жест- ко закрепленным на полумуфте 1, и нажимным диском 5, связанным с полумуфтой 1 направляющей шпонкой 6 и имеющим возможность осевого перемещения.

Нажимной стабилизирующий узел выполнен в виде промежуточного диска 7, установленного с возможностью вращения и осевого перемещения относительно полумуфты 1, и тел качения в виде шариков 8. Последние расположены в двух частях гнезде наклонными рабочими поверхностями, выполненных на обращенных одна к другой торцовых поверхностях нажимного 5 и промежуточного 7 дисков.

Промежуточный диск 7 расположен между нажимным диском 5 и пружиной 9 сжатия-кручения, установленной концентрично оолумуфте 1. Один конец пружины 9 связан с промежуточным диском 7 в окружном направлении, другой конец - с опорным диском 10, связанным в окружном направлении с полумуфтой 1 посредством шлицевого соединения 11, выполненного с треугольным профилем. Осевое сжатие пружины 9 осуществляется регулировочным элементом 12.

Муфта работает следующим образом. Момент предварительного раскручивания пружины 9 воздействует на промежуточный диск 7 и смещает его в окружном направлении, в результате чего шарики 8 заклиниваются в гнездах. Возникающая вследствие этого осзвая сила отжимает

вправо промежуточный диск 7 до установления состояния его равновесия.

При износе фрикционных дисков 3 и 4 нажимной диск 5 перемещается влево на величину суммарного износа, что сопровождается уменьшением силы сжатия пружины 9. Это в свою очередь приводит к повороту опорных витков пружины, что сопровождается уменьшением момента раскручивания последней. Соответственно

происходит поворот промежуточного Диска 7, что сопровождается его отжатием вправо и увеличением силы сжатия пружины 9.

Следовательно, износ фрикционных дисков 3 и 4 приводит к некоторому уменьшению силы сжатия пружины,

Запишем уравнение равновесия промежуточного диска 7 при отсутствии износа дисков 3 и 4:

F ,

(D

где F - осевая составляющая силы нормаль- ного давления на шариках 8 от момента раскручивания М пружины 9, направленная навстречу силе пружины Fn;

г - радиус окружности, на которой расположены шарики 8;

а угол наклона рабочих поверхностей гнезд к проходящей через центр соответствующего шарика продольной плоскости муфты.

Отсюда

М Fnrctg a(2)

Угол поворота опорных витков пружины 9 составляет

Л 360° ()- 3 где I - число рабочих витков пружины 9;

/3 -- угол наклона витков пружины при наличии износа;

/3 - то же, при отсутствии износа.

Уменьшение момента раскручивания пружины 9 составляет

АМ

a VI 64 Di

где Е - модуль упругости первого рода материала пружины 9;

d - диаметр проволоки пружин;

D - средний диаметр витка пружины.

Осевая составляющая силы нормального давления на шариках 8 при наличии износа составляет с учетом (2), (3) и (4)

Fi-Fn5.6 Ed4 Dr

tga()

Сила сжатия пружины 9 после перемещения влево промежуточного диска 7 составляет

Fni Fn-z d.

где г - осевая жесткость пружины 9;

д - допустимый суммарный износ фрикционных поверхностей дисков 3 и 4.

Для того, чтобы сила F была больше силы Fni, необходимо выполнение условия

°&рУчитывая,что cos /S

cos/J

л D

Л2+(яО)2 ж D

((0 где t - шаг рабочих витков пружины отсутствии износа, получим

tga

5-6 ИУ(г-ф2+(о)2-Л2+(ло)2)

(7)

Условие (7) показывает, что при износе имеет место рассогласование осевых перемещений нажимного 5 и промежуточного 7 дисков. Это означает, что предельный крутящий момент в меньшей степени зависит от износа фрикционных поверхностей дисков 3 и 4.

при

ния

4)

маы.

ьноиз

емесо(6)

рикьшевия

при

Настройка муфты производится перемещением опорного диска 10 для исключения выкатывания шариков 8 из гнезд Величина момента настройки устанавливается путем поворота опорного диска 10 от- 5 носительно полумуфты 1 и последующего зацепления с ней. При этом величина Fn определяется в соответствии с (1).

Шарики 8 могут быть заключены в сепаратор, прикрепленный к нажимному 5 или 10 промежуточному 7 дискам.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить стабильность крутящего момента в условиях износа

15 Форму/la изобретения

Предохранительная фрикционная муфта, содержащая ведущую и ведомую полумуфты, связанные по меньшей мере одним фрикционным диском, расположенным

20 между установленными на ведущей полумуфте упорным и установленным на ней с возможностью осевого перемещения на жимным дисками, а также связанную одним концом в окружном направлении с ведущей

25 полумуфтой пружину сжатия-кручения, о т - личающаяся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных свойств путем стабилизации величины передаваемого крутящего момента, она снабжена нажимным стабили30 зирующим узлом в виде промежуточного диска, который установлен на ведущей полумуфте с возможностью вращения и осевого перемещения между нажимным диском и пружиной, и тел качения, каждое из

35 которых расположено в двух частях гнезд с наклонными рабочими поверхностями, выполненных на обращенных одна к другой торцовых поверхностях нажимного и промежуточного дисков, при этом упорный диск

40 закреплен на ведущей полумуфте жестко, пружина установлена концентрично ведущей полумуфте, ее второй конец связан в окружном направлении с промежуточным диском, а параметры нажимного стабилизи45 рующего узла выбраны с учетом соотношения

tgor

5,6 Ed4y(t+d)2+(7rD) (7rD)2

где а - угол наклона рабочих поверхностей гнезд к проходящей через центр соответствующего тела качения продольной плоско- сти муфты;

z - осевая жесткость пружины;

д - допустимый суммарный износ фрикционных поверхностей дисков;

D - средний диаметр витка пружины;

г - радиус окружности, на которой расположены тела качения;

Е - модуль упругости первого рода материала пружины;

d - диаметр проволоки пружины;

t - шаг рабочих витков пружины при отсутствии износа фрикционных поверхностей дисков;

I - число рабочих витков пружины.

Сущность изобретения: полумуфты связаны фрикционным диском. Между установленным с возможностью осевого перемещения нажимным диском и пружиной сжатия-кручения расположен промежуточный диск, образующий с нажимным диском и расположенными в гнездах телами качения нажимной стабилизирующий узел Один из концов пружины связан в окружном направлении с ведущей полумуфтой, а другой - с промежуточным диском. 2 ил

Л-А

tffaAUWO