Муфта свободного хода Советский патент 1977 года по МПК F16D41/06 

(54) МУФТА СВОБОДНОГО ХОДА

попумуфт условия заклинивания выр ажа1огся следуюней зависимостью:

rt.Siiitp

ксо5Ф + т sm -т-- i

&i«/9

где ОС - радиус рабочей поверхности наружной полумуфты;

(р - угол трения между всеми контактирующими поверхностями;

- центральный угол, превышающий угол трения If, :

н т - координаты точки Р отаосительно осей перпендикулярной и параллельной плоской поверхности , причем эта точка лежит на далиндрической поверхности башмака в месте пересечения ее радиусом, перпевдикуляр а1м плоской поверхности башмака.

Муфта может быть снабжена телами заклинивания, установлею1Ь МИ симметрично относительно внутренней полумуфты, иш5 тремя телами заклинивания, причем внутренняя полуглуфта имеет треугольную форму.

Для уменьшения трегшя 6aujMaKa по контактным поверхностям башмак выполнен из бронзы или его поверхность имеет соответствующие покрытия.

Угол тре1шя ползуна по рабочей поверх} ости наружной полумуфты больше угла трения башмака по ползуну и по рабочей поверхности внутренней полумуфты, например, в отношении 15/10. Для увеличен ,,я утла трения между ползуном и рабочей поверхностью наружной полумуфты их поверхности контакта выпо.таены коь-усным5, двухконусными или мнoгoкoнycны й.

Для ограничения обратного хода ползу юв под действием инерционных сил на внутренней полумуфте выполнены зшоры.

Кроме TQIO, пружина, подйшмающая тела заклинивания, вьшолнена в виде пружз- ны растяжения или сжатия.

Такое выполнение муфты позволяет упрост пь технологию изготовления, снизить стоимость, уменьшить трение башмака по ползуну и по рабочей поверхности внутренней полумуфты, органишвает обратный ход полз) под действием инерциоишгх сил и увеличивает угол трения между ползугюм и рабочей поверхностью наружной полумуфты.

На фиг. 1 схематически показана муфта свободного хода, общий вид; на фиг. 2 - то же, вариант; па фиг. 3 - поперечное сечение А-А фиг. 2; на фиг. 4-6 - 1уфта, варианты; иа фиг. 7 - муфта свободного ::oiui с канавками; на фиг. 8 - рабочая поверхность наружной полумуфты, изображенной на фиг. 7; па фиг. 9 - реверсивная муфта; на фиг. lOjuiiia схема определения геометрических разме|Х1в деталей и их расположение в муфте.

Муфта cBo6o;uioro хода содержит концентричко расположенные внутр:Ч ют 1 и наружную 2 полумуфгы. имею1Ш{е соответственно плоские 3 и цилимд|Нчсскую 4 рабоою поверхности, и взаимо;11Чктвукппне с ними погатружипеные заклипиваю1Цие злементы. Каждый заклинивающий элемент

состоит из двух частей: ползуна 5 в виде бруска,

касающегося рабочей поверхности 4 наружной

полумуфты по дуге поверхностями 6 и 7, и башмака 8, имеющего в сечении форму сегмента и

скользящего своей плоской поверхностью 9 по

рабочей поверхности 3 внутренней полумуфты 1.

Сопряжение ползуна 5 и башмака 8 осзоцествляется

по вдлиндрическим поверхностям 10 и 11, ось

которых смещена относительно оси муфты перпендикулярной плоской рабочей поверхности 3 внутренней по.пумуфты 1. Постоянный контакт всех соприкасающих поверхностей муфты осуществляются прзокинами 12, количество которых

соответствует числу тел заклинивания. Каждая пружина i 2 расположена между ползуном 5 и внутренней полумуфтой 1.

Работает муфта следующим образом. При вращегош наружной полумуфты 2 против часовой стрелки происходит взаимное перемещение башмаков 8 и .ползунов 5 до тех пор, пока не произойдет их заклинивание между рабочими поверхностями 3 и 4 полумуфт. В таком положении осуществляется передача вращения от наружной

полумуфты к впутренней. При вращении наружной полумуфты относительно внутренней по часовой стрелке происходит расклинивание йолзупа 5 и полумуфта 2 может свободно поворачиваться отаосительно полумуфты 1. Сопротивление враще мю в этом случае обуслав тивается моментом, создаваемым пружинами 12.

В муфте свободного хода, изображенной на фиг. 2 и 3, каждьп ползун 5 имеет одну сплошную поверхность контакта 13 с рабочей поверхностью 14

наружной полумуфты 2. Однако для обеспечения надоитости их сцепления взаимодействующие поверхности в сечепии вьшолнены коническими.

В муфте, изображенной на фиг. 4, каждый ползун 5 имеет две контактные поверхности 6 и 7,

касающиеся по дуге цилиндрической рабочей поверхности 4. При зтом угол между контактными поверхностями выбран наибольшим, исходя из условия нормальной работы муфты.

в муфте свободного хода, изображенной на.

фиг. 5. на каждый ползун 5 действуют две пружины растяжения 15 и сжатия 16, расположенные так, что их совместное усилие направлено тангенциально. На фиг. 6 и 7 показана муфта, в которой

предуслютрень опорные площадки 17 для ограничения амшшту.-м./ обратного инерционного хода ползунов 5, 4 усилия пружин 12, действующих на ползун, направлены тангенциальпо.

На контакт1 ых поверхностях ползуна 5 и наружной полумуфты 2 предусмотрены соответственно осевые 18 и кольцевые 19 канавки (см. фиг. 7 и 8). Пересечение этих канавок делит контактную поверхность на сетку из кснтактпых площадок, что предотвращает образование пленки масла между

ползуном 5 и наружной полум -фтой 2, В реверсивной муфте (см фиг. 9) ползун 5 и башмак 8 относительно осиу-V могут занимать одно из двух симметричных положений. Заклинивающие элементы удерживаются в одном из положений управляю цим устройством (на четреже не показано). Для определения геометрических размеров деталей и их расположения в описанной муфте свободного хода обратимся к схеме муфты, показанной на фиг. 10. Рассмотрим условия заклинивания ползуна 5 опирающегося в точках В и С на поверхность 4. Если (f - предельный угол трения в точках соприкосновения между ползуном 5 и поверхностью 4, то для заклинивания в точке В или С надо, чтобы силы, прижимающие ползун к поверхности скольжения, образовывали соответственно с радиусом ОБ и ОС углы, меньшие или равные угпу ip. Геометрической суммой этих скл заклинивания является сипа D, действ тощая на ползун 5 со стороны башмака 8, воспри1шмаю1цего давление внутренней полумуфты 1. Для достиже1шя заклинивания достаточно, чтобы сила D пересекла отрезок ОЕ в точке F, расположенной между точками О и Е. Точка Е является точкой пересечения касательных, исходящих из т. В и Р, к окружности радиуса G - радиуса трения ползуна. При таком расположении вектора силы О обеспешвается равновесие башмака 8. Если угол - предельньв тол скольжения башмака 8 по обеим контактным поверхностям 3 и П (для упрощения предполагаем, что он одинаков для обеих поверхностей), то вектор силы D наклоиен в сторону, стрелки Н на угол sf относительно радиуса D цилиндрической поверхлости 10 башмака 8, перпендикулярного поверхности 3, и касается окруж ости с центром в точке , образованной радиусом 3 sin у. Из чертежа видно, что расстояние от центра муфты О до вектора силы D равно К ECOS V/+m sin V/, (1) где Сит - координать точки Р относительно центра Точка Р лежит на цилиндрической поверхности Ш ба мака 8 в месте.-пересечения ее радиуса, перпендикул ного поверхности 3 и вектора О. В треугольнике СОЕ OBsin|3 OCsin , откуда где - угол между ОС и осью муфты X-X. Очевидно, что прямая ОЕ наклонена на угол р оси Х-Х. Длина отрезка ОЕ, определяемая по формул (2), представляет собой максимальное paccTQBiffi вектора силы D от центра 0. Определив положение вектора силы D и точки можно проверить, соблюдено ли условие закли нивания, то есть проходит ли вектор между точка ми О и Е. Если sinii .f, что бывает когда все детали фты изготовлены из одного материала и состояе их поверхности одинаково, то вектор D перпенкулярен ОЕ и его расстояние от точки О равно к OF 6cos Iff -I- m sin f. (3) Условие заклинивания в этом случае имеет вид: к Есо9Ф- т&||т«Р-ОС---г;гоо ( / де ОС - радиус цилиндрической рабочей поверхости наружной полу муфты. Для нормальной работы механизма кроме облюдения условий заклинивания, надо учитывать словия обгона. Для этого необхогшмо, чтобы адиус ОР образовывал с вектором D утол, большй угла трения, то есть: V г//7г/ Pco&V m tf , (5) Вторым условием явтшется свободное п гаскальзывание ползуна 5. Для этого достаточно, чтобы ;3 . (6) Формулы (4,5,6) позволяют онределить конфигурацию механизма, причем эти формулы можно обобщить для более сложных случаев (двухконусная поверхность на фиг. 4, где i// sff). Для получения запаса прош{ости можно брать другие величины (3 и утла СОР в формулах (4) и (6). Для практического применения необходимо в. зависимости от коэффициентов определять расчетом и;ги экспериментально оптимальные велиЩ1ны и m - координаты точки Р. Из изложе{шого выще ясно, что условия нормальной работы муфты свободного хода согласно изобретению тем легче соблюдаются, чем коэффициенты трения ф башмака 8 по поверхности 3 и ползуну 5 меньше, а коэффициент т{)ення tf ползуна 5 по поверхности 4 - выще. Отнощение р1ф должно иметь величину порядка 15/10. По этому бащмак изготавливают из бронзы, антифрикционных сплавов или пластмасс. Коэффициент трения можно уменьщить с помощью футеровки И.ЛИ сульфатации. Башмаки могут быть и стальными, но желательно их сульфатировать. В некоторых случаях бащмаки могут быть из чзтуна. Ползуны со сплошной поверхностью контакта могут покрываться материалом с высоким коэффициентом трения, как, например, накладки в тормозах. В этом случае контактным поверхностям придают двух- или многоконусный профиль, как зто показано на фиг. 3, что позволяет получать необходимый коэффициент трения v, который больше угла трения при цилиндрических контактных поверхностях. При наличии двух контактных зон между ползуном 5 и цилиндрической поверхностью 4 угол вое (см. фиг. 4) между этим контактными зонами можно увеличить, не превышая верхний предел по формуле (6).

Формула изобретения

1.Муфта свободного хода, содержащая кон14кнтричио расположенные наружную и В11 реннюю полумуфты и установленные между ними подпружиненные заклиниваншлие элементы, каждый нз которых состоит из ползуна н башмака, сопрягающихся между собсж по поверхности вращения н взаимодействующих соответственно с рабочими поверхностями наружной н внутренней полумуфт, отличающаяся .тем, что, с целые упрощения технологии изготовления и снижения стоимости муфты, взаимоденствуншдае между собой рабочие поверхности внутренней полумуфты и башмака выполнены плоскими, а ось поверхности вращения последнего смещена относительно осевой плоскости муфты, перпендикулярной рабочим поверхностям.

2.Муфта по .п. ), о т л и ч а ю щ а-я с я тем, что каждый ползун выполнен в виде бруска, контактирующего с рабочей поверхностью наружной полумуфты по дуге в двух местах.

3.Муфта по п. ),отличающаяся тем, что башмак выполнен в виде цилиндра, срезанного плоскостью, параллельнш его образующим, причем радиус цилиндра составляет от 20 до 6€% от радиуса рабочей поверхности наружной полумуфты.

4.Муфта по пп. 1-3, отличающаяся тем, что координаты оси поверхности враи|ения бащмака связаны с коэффициентами трения ползуна по рабочей поверхности внутренней полумуфты к по поверхности вращения ползуна следующей зависимостью:

Есоэу Ж &ш V

где Е и m - координаты точки Р относительно осей перпендикулярной и параллельнсй плоской поверхности башмака, причем эта лежит на цилиндрической поверхноста башмака в месте пересечения ее радиусом, пе{Я}енД11куля{ шм к плоской поверхности бащмака;

ф - угол трения бащмака по обеим его каятактным поверхжктям.

5.Муфта по пп. 1-3, отличающаяся тем, что центральный утоп между двумя местами контакта ползуна с наружной полумуфтой равен я - 2/3 и составляет от 90 до 160°, где - центральный угол, превышающий угол трения i между ползуном и рабочей поверхностью наружной попумуфты.

6.Муфта по пп. 1-5, отличающаяся тем, что при равных углах трения ползуна и башмака по

рабочим поверхностям наружной и внутренней полумуфт условия заклинивания выражаются следующей зависимостью:

Н COS Ц -W 51и «f ОС

&ч ГТ 1

где ОС - радиус рабочей поверхностн наружной полумуфты

V - угол трения между всемн контактирующими поверхностями;

0 -., центральный угол, превышающий угол трения

и m - координаты точки Р относительно осей перпендикулярной и параллельной плоской поверхности бащмака, причем зта точка лежит на цилиндрической поверхности бащмака в месте пересечения ее радиусом, перпендикулярным плоской поверхности бащмака.

7.Муфта по пп. 1-6, отличающаяся тем, что два тела заклинивания установлены симметрично относительно внутренней полумуфты.

8.Муфта по пи. 1-7, отличающаяся ,тем, что, с целью уменьшения трения башмака по ползуну и по рабочей поверхностн внутренней полумуфты, башмаки вьтолнены из бронзы.

9.Муфта ио пп. 1-7, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения трения бащмвка по ползуну и по рабочей поверхлости внутренней полумуфты, поверхности башмака имеют покрытия.

10.Муфта по 1ш. 1-9, о т л н-ч а ю щ а я с я ,тем, что угол трения ползуна по рабочей поверхности наружной полумуфты больше угла трения башмака по ползуну и по рабочей поверхности внутреннш полумуфты, например, в отпошенш IS/10.

11.Муфта по п. iO, отличающаяся тем, что, с целью увеличения угла трения между ползуном и рабочей поверхмюстью наружной полумуфты, их поверхности контакта выполнены к жусными, двухконусными или многоконусными.

2. Муфта по п. 11,. отличающаяся ,тем, что внутренняя полумуфта имеет треугольную фс му и снабжена тремя телами заклинивания.

13.Муфта по Ш1. 1-12, отличающаяся тем, что, с целью ограничения обратного хода ползунов под действием инерционных сил, на внутренней пояумуфте вьшолнены упоры.

14.Муфта по пп. 1-13, отличающ а я с я тем, что пружина, поджимающая тела заклинивания, выполнена в виде пружины сжатия.

15.Муфта по пп. 1-13, отличающаяся тем, что пружина поджимающая тела заклинивания, выполнена в виде пружины растяжения.

//

4 У

s

Фиг.1

А -А

/4

(риг.З