Муфта необратимого вращения Советский патент 1992 года по МПК F16D19/00 

Изобретение относится к приборостроению, а более конкретно к устройствам муфт необратимого вращения, применяемых в механических приборах, где требуется передавать вращение от ведущего кинематического звена к ведомому и исключать передачу вращения от ведомого к ведущему звену, а также может быть широко применено в различных областях машиностроения.

Применяемые в современной технике муфты необратимого вращения имеют большое многообразие конструктивных исполнений. Достаточно полно представлены конструкции муфт в Справочнике конструктора точных приборов (И.Я.Левин, третье издание, изд. Машиностроение, Москва. 1967). На рис. 360 (стр. 342) приведена конструкция муфты с заклинивающими элементами, выполненными в виде двух подпружиненных призм, которые контактируют своими концами с гладкой цилиндрической поверхностью корпуса и взаимодействуют с ведущей и ведомой полум/фтами. Заклинивание ведомой полумуфты осуществляется посредством прижатия призм к внутренней поверхности корпуса и создания тем самым сил трения, противодействующих вращению. Известны также конструкции муфт, изображенные на рис. 352 (стр. 339) и на рис. 347 (стр. 337). В этих муфтах заклинивающие элементы выполнены в виде двух пар подпружиненных роликов, которые контактируют с гладкой цилиндрической поверхностью корпуса и с поверхностями ведомой полумуфты и взаимодействуют с поводками ведущей полумуфты. Заклинивание ведомой полумуфты в данных конструкциях осуществляется за счет возникновения на контактирующих с роликами поверхностях сил трения, противодействующих вращению. К недостаткам вышеперечисленных муфт следует отнести

XI

а

о со о

использование трения скольжения для заклинивания ведомого звена, что влечет за собой ускоренный износ поверхностей деталей с вытекающими отсюда последствиями.

В качестве прототипа выбрана муфта (1), содержащая неподвижный корпус с внутренней гладкой цилиндрической поверхностью, внутри которого на шарикоподшипниках установлены ведущая полумуфта с двумя поводками и ведомая полумуфта с двумя подпружиненными и шарнирно установленным на ней заклинивающими рычагами, выполненными одноплечими. При отсутствии крутящего момента на ведущей полумуфте, заклинивающие рычаги под действием пружины упираются своими торцами в гладкую цилиндрическую поверхность корпуса, при этом угол заклинивания, образованный прямой, проходящей через ось поворота рычага и точку касания торца рычага с корпусом и нормалью к цилиндрической поверхности корпуса, проведенной через точку касания, меньше угла трения рычага по поверхности корпуса, что вызывает заклинивание ведомой полумуфты и предотвращает передачу вращения от нее к ведущей полумуфте, т.е. для заклинивания в данном техническом решении используются силы трения скольжения заклинивающих рычагов по цилиндрической поверхности корпуса. При приложении к ведущей полумуфте крутящего момента, последняя поворачивается и одним из своих поводков отводит заклинивающий рычаг от внутренней .поверхности корпуса, вследствие чего ведомая полумуфта выходит из заклиненного состояния и вращение от ведущей полумуфты передается на ведомую, при этом другой рычаг скользит по внутренней поверхности корпуса. Данная муфта является муфтой двустороннего действия, т.к. она передает вращение как по часовой стрелке, так и в обратном направлении.

Данная конструкция муфты имеет ряд существенных недостатков. Использование сил трения скольжения заклинивающих рычагов по цилиндрической поверхности корпуса для заклинивания ведомой полумуфты ведет к снижению надежности заклинивания и уменьшению срока службы (ресурса) муфты. Т.к. площадь поверхности контакта торца рычага с цилиндрической поверхностью корпуса весьма мала (контакт по линии), а сила, уравновешивающая крутящий момент ведомой полумуфты и направленная от торца рычага к оси его поворота, велика, вследствии малого плеча ее действия, то на торце рычага и на контактирующем с ним участке поверхности корпуса возникает большое контактное напряжение, ведущее к усиленному износу подвергаемых трению поверхностей, что также ведет

к резкому снижению срока службы (ресурса) муфты, особенно при использовании ее в механизмах с реверсивным вращением. Вследствие износа длина рычага уменьшается, что приводит к увеличению угла заклинивания и когда величина последнего превзойдет величину угла трения, рычаг вместо заклинивания начнет скользить по цилиндрической поверхности корпуса, т.е. муфта перестанет выполнять свои функции,

что потребует замены в механизме вышедшей из строя муфты на новую. Поскольку заклинивающие рычаги выполнены Одноплечими, то при воздействии на муфту механической вибрации, направленной

перпендикулярно прямой, проходящей через ось поворота рычага и его торец, возможны случаи выскакивания рычага из заклиненного положения, что приводит к частичному прокручиванию ведомой полумуфты, а это снижает точность и стабильность механизма-, в котором установлена муфта. При вращении муфты один из заклинивающих рычагов скользит по внутренней поверхности корпуса, вызывая тем самым

потери от трения или иными словами снижение КПД муфты, что весьма нежелательно для высокоточных и слабонагруженных приборов, а также наблюдается износ торца рычага и повышенный шум муфты Все вы

шеперечисленные недостатки существенно снижают надежность заклинивания муфты, а следовательно, и надежность прибора, в котором она используется.

Целью изобретения является повышение надежности и увеличение срока службы путем исключения трения скольжения между поверхностями контакта, а также повышение КПД муфты и устранение шума.

Указанная цель достигается тем, что в

муфте необратимого вращения, содержащей неподвижный цилиндрический корпус, ведомую полумуфту с упорами, ведущую полумуфту с поводками, расположенными с возможностью взаимодействия с упорами,

подпружиненные заклинивающие элементы, выполненные в виде рычагов и размещенные на ведомой полумуфте с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью корпуса, на внутренней

поверхности корпуса выполнены равномерно расположенные по окружности шлицы треугольной формы, каждый заклинивающий элемент выполнен в виде пары двух- плечих рычагов, размещенных симметрично

относительно плоскости симметрии муфты,

причем одно плечо каждого рычага расположено с возможностью контакта его торцовой поверхности с поверхностью шлица корпуса, а второе плечо - с возможностью взаимодействия с поводком ведущей полумуфты, при этом двухплечие рычаги каждой пары связаны поводковым соединением.

На фиг. 1 приведен пример использования муфты необратимого вращения в электроприводе для стопорения от поворота его выходного вала после отключения электродвигателя; на фиг. 2 - муфта в увеличенном масштабе; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2, в заклиненном состоянии; на фиг. 4 - то же, в незаклиненном состоянии.

Муфта необратимого вращения содержит неподвижный цилиндрический корпус, состоящий из двух скрепленных винтами полукорпусов 1 и 2, ведущую полумуфту 3 с выполненными на ней диаметрально противоположными поводками 4 и 5 и ведомую полумуфту 6 с шарнирно установленными на ней с помощью осей 7 заклинивающими элементами, выполненными в виде двухпле- чих рычагов 8, 9, 10 и 11, которые подпружинены пружинами кручения 12, навитыми на осях 7. На ведущей 3 и ведомой 6 полумуфтах выполнены валы 13 и 14, установленные на шарикоподшипниках 15 в полукорпусах

Iи 2 и закрепленные пружинными кольцами 16, кроме того на ведомой полумуфте б выполнены два диаметрально противоположных паза с образованием упоров 17 и 18, 19 и 20, с которыми взаимодействуют поводки 4 и 5. На внутренней поверхности полукорпуса 1 выполнены равномерно расположенные по окружности шлицы 21 треугольной формы. Двуплечие рычаги 8, 9, 10 и

I1торцем одного плеча контактируют со шлицами 21 и боковой поверхностью 22 другого плеча с поводками 4 и 5, при этом плоскость шлица 21. контактирующая с торцем рычага, перпендикулярна прямой, соединяющей среднюю точку контакта с осью поворота рычага. Рычаги 8 и 9 снабжены вилками 23 и 24, в отверстиях которых установлены выполненные в виде штифтов поводки 25, а на рычагах 10 и 11 выполнены пазы 26 и 27, контактирующие с поводками 25, вследствие чего рычаги попарно связаны поводковым соединением.

Принцип работы муфты следующий. При отключенном электродвигателе электропривода на валу 13, а следовательно, и на ведущей полумуфте 3 крутящий момент отсутствует. В этом случае ведомая полумуфта 6 находится в заклиненном состоянии (см. фиг. 3), т.е. рычаги 8. 9, 10 и 11 под действием пружин 12 поджаты к внутренней поверхности полукорпуса 1 и контактируют со

шлицами 21. При воздействии на вал 14 и соответственно на ведомую полумуфту 6 крутящего момента, возникающего вследст- вии действия на выходной па т ктропривода внешних нагрузок, вращение на ведущую полумуфту 3 передаваться не будет, т.к. момент, направленный по стрелке Б, уравновешивается парой сил Pi и Ра, а момент противоположного стрелке Б на0 правления уравновешивается парой сил Рз и Р4, и, следовательно, выходной вал электропривода сказывается застопоренным от проворота. В данном техническом решении для заклинивания используются не силы

5 трения скольжения, а механический упор рычагов в шлицы корпуса. При включении электродвигателя на валу 13 появляется крутящий момент, вызывающий вращение ведущей полумуфты 3 в направлении, на0 пример, противоположном стрелке Б. По- всдки 4 и 5 начинают взаимодействовать с боковыми поверхностями 22 рычагов 10 и 11 и, преодолевая усилия пружин 12, поворачивают их, выводя из зацепления со шлицами

5 21 полукорпуса 1 (см. фиг. 4). Рычаги 8 и 9 тоже выходят из зацепления со шлицами 21, поскольку они связаны с рычагами 10 и 11 соединением. Когда поводки 4 и 5 дойдут до соприкосновения с упорами 18 и 19, враще0 ние от ведущей полумуфты 3 начнет передаваться на ведомую полумуфту 6, а следовательно, и на выходной вал электропривода. При отключении электродвигателя рычаги 8, 9, 10 и 11 под действием пружин

5 12 войдут в зацепление со шлицами 21 и заклинят тем самым ведомую полумуфту 6, а следовательно, и выходной вал электропривода от поворота (см, фиг. 3). Муфта вполне работоспособна и при использова0 нии в ее конструкции лишь одной пары заклинивающих рычагов (например, рычагов 9 и 10). Количество пар рычагов определяется расчетами на прочность, исходя из максимальной величины передаваемого муфтой

5 крутящего момента Муфта работоспособна и при отсутствии попарного поводкового соединения между рычагами, но в этом случае при вращении ведомой полумуфты 6 один из пары рычагом будет скользить по шлицам 21

0 полукорпуса 1, снижая тем самым КПД муфты и создавая повышенный шум (треск). Данная муфта является муфтой двустороннего действия.

Данное техническое решение имеет ряд

5 существенных преимуществ.

Осуществление заклинивания ведомой полумуфты посредством механического упора торцоь рычагов в шлицы корпуса вмо сто использования сил трения скольж ми на участвующих в заклинивании

стях ведет к повышению надежности заклинивания и увеличению срока службы муфты.

Т.к. торец рычага контактирует с поверхностью шлица корпуса не по по участку поверхности прямоугольной формы (см. фиг. 3), то площадь поверхности контакта значительно больше чем в прототипе. Сила, уравновешивающая крутящий момент ведомой полумуфты, имеет меньшее по сравнению с прототипом значение, вследст- вии достаточно большого плеча ее действия. Из этого следует, что контактное напряжение, равное частному от деления величины силы на площадь контакта, имеет значительно меньшее значение по сравнению с прототипом, что снижает износ контактирующих поверхностей деталей и, следовательно, повышает срок службы (ресурс) муфты. При уменьшении длины рычага вследствие износа муфта в отличии от прототипа не теряет работоспособности.

Поскольку рычаги муфты выполнены двухплечими (т.е. уравновешенными относительно оси вращения), то при воздействии на муфту механической вибрации любого направления исключены случаи выскакивания рычага из заклиненного положения, что повышает точность и стабильность механизма, в котором установлена муфта.

Т.к рычаги муфты попарно связаны поводковым зацеплением, то при вращении муфты исключено скольжение рычагов по внутренней поверхности корпуса, что повышает КПД и устраняет шум муфты.

Все вышеперечисленные преимущества существенно повышают надежность заВых

клинивания муфты, а следовательно, и надежность функционирования прибора, в котором она установлена, а также увеличивают срок службы муфты.

Формула изобретения

1.Муфта необратимого вращения, содержащая неподвижный цилиндрический корпус, ведомую полумуфту с упорами, ведущую полумуфту с поводками, расположенными с возможностью взаимодействия с упорами, подпружиненные заклинивающие элементы, выполненные в виде рымагов и размещенные на ведомой полумуфте с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью корпуса, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и увеличения срока службы путем исключения трения скольжения между поверхностями контакта, на внутренней поверхности корпуса выполнены равйомерно расположенные по окружности шлицы треугольной формы, каждый заклинивающий элемент выполнен в виде пары двуплечих рычагов, размещенных симметрично относительно плоскости симметрии муфты, причем одно плечо каждого рычага расположено с возможностью контакта его торцевой поверхности с поверхностью шлица корпуса, а второе плечо - с возможностью взаимодействия с поводком ведущей полу- муфты.

2.Муфта по п. 1,отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД муфты и устранения шума, двуплечие рычаги каждой пары связаны поводковым соединением.

/Off

Использование: машиностроение, при- боростроение, в муфтах для передачи вращения от ведущего кинематического звена к ведомому и исключения передачи вращения в обратном направлении. Сущность изобретения: муфта содержит неподвижный цилиндрический корпус с равномерно расположенными по окружности шлицами треугольной формы на внутренней поверхности, ведущую полумуфту с поводками, взаимодействующими при передаче вращения с упорами. Каждый заклинивающий элемент выполнен в виде пары двуплечих рычагов, размещенных симметрично относительно плоскости симметрии муфты на ведомой полумуфте. Одно плечо каждого рычага расположено с возможностью контакта его торцевой поверхности с поверхностью шлица корпуса, а второе плечо - с возможностью взаимодействия с поводком ведущей полумуфты. Двуплечие рычаги каждой пары связаны поводковым соединением. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

IjitxmffonpuHoff

tiefyxmtt.

}лектро$8игателб Фиг

, 61-QL Ј

SI

#

ОЕ90Ш

8

Редактор Т.Куркова

11

Составитель С.Барменков

Техред М.МоргенталКорректор М.Ткач

Ю

П

15

19