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

Предполагаемое изобретение относится к области машиностроения, в частности кустройствам для передачи вращения к предохранительным фрикционным муфтам, и может быть использовано для передачи крутящего момента определенной величины, в пределах диапазона типоразмера муфты, компенсации несоосностей соединяемых валов и автоматического отключения ведущего звена при перегрузках.

Известна предохранительная фрикционная муфта, содержащая ведущую и ведомую полумуфты, фрикционные прокладки выполненные в виде запрессованных в полумуфты вкладышей со сферической внутренней поверхностью, зажимной элемент, выполненный в виде двух пальцев со сферическими головками, входящими во вкладыши. На цилиндрической поверхности

пальцев выполнены винтовые канавки в которые входят опорные витки пружины кру чения, соединяющие полумуфты Муфтл содержит узел регулирования величину крутящего момента выполненный в виде струи закрепленных одним концом на кольце осевого шарикоподшипника, смонтированного на ведущей полумуфте а другим - в конических отверстиях втулок, свободно посаженных во фланце ведомой полумуфты и перемещаемых относительно нее регулировочными винтами

К недостаткам этой муфты относится во-первых, сложность регулирования величины крутящего момента из-за наличия большого числа струн и регулировочны винтов; во-вторых, ненадежность установки заданной величины крутящего момента из- за необходимости последовательной регуW

лировки натяжения каждой струны и отсутствия средств фиксирования производимой регулировки; в-третьих невозможность осуществления регулировки непосредственно в процессе работы муфты из-за размещения регулировочных элементов на фланце полумуфты; в-четвертых, ненадежность отключения полумуфт при перегрузке из-за отсутствия сигнального устройства, дающего команду на отключение привода при пробуксовке одной полумуфты относительно другой; в-пятых, небольшие пределы компенсируемой несоосности валов, ограниченные упругой деформацией струн, из-за недопустимого для струн ни провисания, ни пластической деформации.

Известна предохранительная фрикционная муфта, содержащая две полумуфты, фрикционные прокладки в виде дисков, узел регулирования величины крутящего момента, установленный на ступице одной из полумуфт диск с возможностью поворота относительно нее и имеющем на наружном торце клиновую поверхность, при этом узел регулирования величины крутящего момента выполнен в виде неподвижного корпуса со ступицей,установленной на валу, размещенной в корпусе с возможностью относительного поворота планшайбой с нарезкой в виде гайки, связанного с планшайбой, входящего с ней в зацепление резьбового элемента в виде винта с приводом, смонтированного в корпусе, а также кулачков, размещенных между опорным элементом и диском, причем кулачки выполнены в виде размещенных на плечах рычагов тел качения, а рычаги выполнены с зубчатыми секторами, размещенными с возможностью взаимодействия с зубчатым венцом планшайбы

Известная муфта не обеспечивает компенсацию несоосности валов, а также автоматического выключения при перегрузках.

Целью изобретения является повышение эксплуатационных качеств путем обеспечения компенсации угловых погрешностей установки соединяемых деталей, повышение точности регулирования величины крутящего момента, а также обеспечение автоматического отключения приводного устройства.

Эта цель обеспечивается тем, что предохранительная фрикционная муфта, содержащая корпус, два вала, фрикционные диски с наружными и расположенными в их концентрических отверстиях внутренними боковыми поверхностями, размещенные между упорными поверхностями связанных с корпусом зафиксированной от осевого перемещения упором втулки и установленного подвижно передающего осевое усилие узла, нажимной узел с приводом радиального перемещения в виде нажимного элемента связанного с корпусом с возможностью

вращения управляемого вручную приводного звена и установленного в корпусе с возможностью вращения промежуточного звена, которое сопряжено посредством винтовой пары с приводным звеном и свя0 зано с нажимным элементом возможностью преобразования своего вращения в радиальное перемещение нажимного элемента посредством преобразующих элементов при этом передающий осевое усилие узе/п

5 выполнен с обращенной в радиальном направлении клиновой поверхностью кою рая сопряжена с рабочей поверхностью нажимного элемента, снабжена жестко установленными нз упорной втулке раслоло0 женными тангенциально шайбами боковой цилиндрической поверхностью и двумя группами сопряженных с чередово нием с наружными и внутренними боковы ми поверхностями фрикционных дисков с

5 возможностью продольного перемещения последних фиксирующих от относительного вращения элементов передающий осевое усилие узел выполнен в виде последовательно установленных трех деталей, на пер0 вой из которых выполнена /помянутая клиноьая поверхность, вторая связана с первой с возможностью воащения и выполнена с продольными пазами и сферической торцовой поверхностью обрз5 щенной в продольном направлении противоположном продольному направлению в котором обращена клиновая поверхность первой детали третья деталь выполнена также со сферической поверхно0 стью, сопряженной со сферической поверхностью второй детали, упорная поверхность этого узла расположена на его третьей детали со стороны противоположной в продоль ном направлении ее сферической

5 поверхности, шайбы размещены в продольных пазах второй детали, одна из групп фиксирующих от относительного вращения элементов выполнена в шайбах, а вторая расположена на одном из валов, при этом

0 вторая деталь передающего осевое усилие узла связана с возможностью осевого перемещения со вторым валом, нажимной элемент выполнен в виде клина, сопряженного скошенной поверхностью с клиновой по5 верхностью первой детали передающего осевое усилие узла, преобразующие элементы выполнены в виде винтовых развивающихся к периферии муфты по спирали Архимеда сопряженных нарезок, расположенных на нажимном элементе и промежуточном звене, приводное звено выполнено в виде червячного колеса, а промежуточное звено в виде сопряженного с червячным колесом зубчатого колеса, муфта снабжена также расположенными на корпусе градуированным лимбом и смонтированным на промежуточном звене указателем, при этом муфта содержит командный узел в виде установленной концентрично второму валу нажимной втулки с направляющими продольными пальцами, связанными с этим валом, концевого выключателя, установленного с возможностью контакта с нажимной втулкой и электрически связанного с системой управления приводного устройства ма- шины и шариками, упорная втулка выполнена с выемками переменной глубины, шарики расположены в упомянутых вы- емкахс контактом с торцами направляющих пальцев, а нажимная втулка подпружинена в направлении выемок.

На фиг.1 изображен общий вид муфты; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - сечение Б-Б на фиг.1.

Муфта содержит ведущую вторую деталь 1 со ступицей, установленную на шпонке 2 на валу 3 электродвигателя 4, диск 5. установленный на ступице второй детали 1 с возможностью относительного поворота. Между торцами второй детали 1 и диска 4 размещен упорный подшипник 6. На наружном торце первой детали 5 выполнена клиновая поверхность, а на наружном торце второй детали 1 выполнена сферическая выемка, в которой установлена сферическая третья деталь 7, выполненная, например из фторопласта. На наружной поверхности второй детали 1 закреплена обойма 8 с равномерно расположенными по окружности выемками 9, в которых размещены шайбы 10, контактирующие при передаче вращения своей боковой цилиндрической поверхностью со стенками выемок 9. В шайбах 10 выполнены продольные прорези 11, в которое входят лепестки 12, имеющиеся на периферии ведущих фрикционных прокладок, выполненных в виде дисков.

Муфта содержит ведомую полумуфту 14, установленную на валу 15. В ступице полумуфты 14 выполнены пазы 16, в которые заходят лепестки 17 ведомой группы фрикционных прокладок 18. размещенных между прокладками 13.

Муфта содержит также узел регулирования величины крутящего момента, выполненный в виде корпуса 19 со ступицей, закрепленного на электродвигателе 4. в котором смонтирован червяк 20 с приводом 21 поворота в виде, например, рукоятки. На ступице корпуса 19 через подшипник 22

скольжения, например, фторопластовую втулку, установлен нажимной элемент, на наружной поверхности которой закреплено промежуточное звено 24, входящее в зацепление с приводным звеном 20. На торце промежуточного звена 23 выполнена нарезка в виде архимедовой спирали. Между промежуточным звеном 23 и диском 5 с возможностью радиального перемещения,

0 установлены кулачки 25. На одном из торцов каждого кулачка 25 (их может быть четыре) выполнена клиновая поверхность, контактирующая с клиновой поверхностью первой детали 5, а на втором - нарезка в

5 виде архимедовой спирали, входящая в зацепление с нарезкой на торце нажимного элемента 23. На корпусе 19 закреплен градуированный лимб 26. показывающий величину крутящего момента, а на планшайбе 23

0 смонтирован указатель 27.

Муфта содержит также узел сигнализации, выполненный в виде упорной втулки 28, установленной через подшипник скольжения 29 на ступице ведомой полумуфты 14.

5 На наружной поверхности упорной втулки 23 выполнены выступы, на которые своими прорезями 11 одеты шайбы 10. Шайбы 10 закреплены на упорной втулке 28 консольно посредством винтов 30. Во фланце ведомой

0 полумуфты 14 равномерно по окружности смонтированы гнезда 31 с подпружиненными посредством пружин 32 направляющими пальцами 33, имеющими возможность осевого перемещения.

5В гнездах 31 между торцами направляющих пальцев 33 и торцом втулки 28 размещены тела вращения 34, например, шарики, которые входят в углубления выполненной на торце упорной втулки 28 в выемки на

0 профильной поверхности 35. На свободных концах направляющие пальцы 33 закреплена нажимная втулка 36, контактирующая с концевым выключателем 37, дающим команду на отключение двигателя 4.

5Муфта работает следующим образом.

Для включения муфты оператор поворотом рукоятки 21 через приводное звено 20 и промежуточное звено 24 поворачивает промежуточное звено 23 до момента, когда ука0 затель 27, поворачиваясь вместе с планшайбой, будет показывать на лимбе 26 требуемую величину передаваемого крутящего момента. При этом, благодаря зацеплению промежуточное звено 23 с кулачками

5 25 по архимедовой спирали, последние равномерно и плавно перемещаются в радиальном направлении к оси вала 3 двигателя 4. Своими клиновыми поверхностями кулачки 25 передают давление на первую деталь 5. который, перемещаясь вдоль оси. через

упорный подшипник 6, передает давление на-вторую деталь 1. Вторая деталь 1 через третью деталь 7 воздействует на фрикционные диски 13 и 18 в результате чего они сближаются и сжимаются и вал 15 плавно разгоняется до скорости вала 3.

В случае необходимости изменения величины передаваемого крутящего момента (МК) требуется повернуть рукоятку 21 в ту или иную сторону и установить на лимбе 26 указатель 27 на нужную величину МК. При этом изменение МК может осуществляться при работе двигателя 4, без его остановки, т.к. рукоятка 21 и корпус 19 остаются неподвижными при вращении ведущего вала 3. Изменение МК в процессе работы двигателя, благодаря зацеплению нажимного элемента 23 с кулачками 25 по архимедовой спирали, осуществляется плавно, не скачкообразно.

При перегрузке, возникающей на валу 15, приводящей к уменьшению его скорости или внезапной остановке, упорная втулка 28, связанная со второй деталью 1 пакетом сжатых дисков 13 и 18, начинает проворачиваться на подшипнике 29 относительно ведомой полумуфты 14.

Выемки профильной поверхности 35 упорной втулки 28 наезжают на шарики 34 и отводят их вправо по чертежу (фиг.1). При этом направляющие пальцы 33 перемещаются вправо, сжимая пружины 32, и перемещают, в свою очередь, нажимную втулку 36, которая наезжает на ролик, концевой выключатель 37, который дает команду на выключение электродвигателя 4. Срабатывание узла сигнализации происходит практически мгновенно, т.к. шарики 34 постоянно находятся в контакте с выемками профильной поверхности 35.

Муфта позволяет передавать МК при значительных угловых (порядка 8-10°), радиальных и осевых несоосностей соединяемых валов. Это осуществляется с одной стороны за счет наличия третьей детали 7 в ведущей полумуфте, а с другой стороны - размещения лепестков 12 дисков 13 в прорезях шайб 10, которые в процессе вращения упорной втулк1| 28, установленной с перекосом или смещением относительно ведущей полумуфты, разворачиваются в выемках обоймы 8, скользя боковой цилиндрической поверхностью по их плоским стенкам,

Для выключения муфты оператор поворотом рукоятки 21 через приводное звено 20 поворачивает промежуточное звено 23, кулачки 25 расходятся, снимая давление на фрикционных дисках, которые разжимаются и начинают проскальзывать друг относительно друга. При этом ведомый вал 15 совершает выбег до полной остановки.

Таким образом предлагаемая муфта решает одновременно комплекс проблем: точное надежное и плавное регулирование величины передаваемого крутящего момента, автоматическое отключение двигателя при перегрузках, компенсацию угловой радиальной и осевой несоосности соединяе0 мых валов.

Формула изобретения 1. Предохранительная фрикционная муфта, содержащая корпус, два вала, фрикционные диски с наружными и расположен5 ными в их концентричных отверстиях внутренними боковыми поверхностями расположенные между упорными поверхностями связанных с корпусом зафиксированной от осевого перемещения упорной,

0 втулки и установленного подвижно передающего осевое усилие узла, нажимной узел, с приводом радиального перемещсл- ия в виде нажимного элемента, связанного с корпусом с возможностью вращения управляе5 мого вручную приводного звена и установленного в корпусе с возможностью вращения промежуточного звена, которое сопряжено посредством винтовой пары с приводным звеном и связано с нажимным

0 элементом с возможностью преобразования своего вращения в радиальное перемещение нажимного элемента посредством преобразующих элементов, при этом передающий осевое усилие узел выполнен с об5 ращенной в радиальном направлении клиновой поверхностью, которая сопряжена с рабочей поверхностью нажимного элемента, отличающаяся тем что, с целью повышения эксплуатационных качеств пу0 тем обеспечения компенсации угловых погрешностей установки соединяемых деталей, она снабжена жестко установленными на упорной втулке, расположенными тангенциально шайбами с боковыми цилин5 дрическими поверхностями и двумя группами сопряженных с чередованием с наружными и внутренними боковыми поверхностями фрикционных дисков с возможностью продольного перемещения

0 последних фиксирующих от относительного вращения элементов, передающий осевое усилие узел выполнен в виде последовательно установленных трех деталей, на первой из которых выполнены упомянутая

5 клиновая поверхность, вторая деталь связана с первой с возможностью вращения и выполнены с продольными пазами и сферической торцевой поверхностью, обращенной в продольном направлении, противоположном продольному направлению, в котором обращена клиновая поверхность первой детали, третья деталь выполнена также со сферической поверхностью, сопряженной со сферической поверхностью второй детали, упорная поверхность этого узла расположена на его третьей детали со стороны, противоположной в продольном направлении ее сферической поверхности, шайбы размещены в продольных пазах второй детали, одна из групп фиксирующих от относительного вращения элементов выполнена в шайбах, а другая расположена на одном из валов, при этом вторая деталь передающего осевое усилие узла связана с возможностью осевого перемещения с вторым валом.

2. Муфта по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что нажимной элемент выполнен в виде клина, сопряженного скошенной поверхностью с клиновой поверхностью первой дета- ли передающего осевое усилие узла, преобразующие элементы выполнены в виде винтовых развивающихся к периферии муфты по спирали Архимеда сопряженных нарезок, расположенных на нажимном элементе и промежуточном звене, приводное звено выполнено в виде червячного колеса,

13

24

Ш.Г../у,

///// /

326 1 /б 18 3 | Ю 11

Ьг

фаг. 1

а промежуточное звено - в виде сопряженного с червячным колесом зубчатого колеса.

3.Муфта по пп.1 и 2. о т л и ч а ю щ а я- с я тем, что, с целью повышения точности

регулирования величины крутящего момента, она снабжена расположенным на корпусе градуированным лимбом и смонтированным на промежуточном звенеуказзте- лем.

4.Муфта по пп.1-3. отличающая- с я тем, что. с целью обеспечения автоматического отключения приводного устройства, она снабжена командным узлом в виде установленной концентрично второму валу нажимной втулки с направляющими продольными пальцами, связанными с этим валом, концевого выключателя, установленного с возможностью контакта с нажимной

втулкой и электрически связываемого с системой управления приводного устройства приводимой машины и шариков, упорная втулка выполнена с выемками переменной глубины, шарики расположены в упомянутых выемках с контактом с торцами направ- ляющих пальцев, а нажимная втулка подпружинена в направлении выемок.

А -А

Сущнос с, изобретения1 фрикционные диски расположены между упорной втулкой ч передающим осевое усилие узлом, который выполнен в виде последовательно установленных грех деталей i ервая из этих де талей выполнена с клиновой поверхностью сопряженной с рабочей поверхностью нажимного элемента, установленного с возможностью радиального перемещения Вторая и третья детали выполнены с сопряженными сферическими поверхностями и расположены между фрикционными диска ми и первой деталью В пазах второй детали расположены шайбы с цилиндрическими боковыми поверхностей Одна часть фрикционных дисков связана с возможностью продольного перемещения с шайбами г вторая - с одним из валов. Другой вал свя зан с второй деталью передающего осевое усилие узла. 3 з п ф-лм 3 чл. г / U .

Раг. 2

J2 70 7J в

/LJ-L

&

г/г. 3