Шариковая муфта Советский патент 1977 года по МПК F16B3/00 

1

Изобретение относится к области деталей машин и может быть использовано главным образом в механических устройствах с точной кинематикой для силового соединения между собой взаимно подвижных элементов типа вала и втулки, имеющих малые относительные перемещения, например, несколько миллиметров.

В частности, к подобным механизмам относятся точные механические системы контроля сил в манипулирующих устройствах перегрузочных мащин ядерных реакторов.

Известна шариковая муфта, содержащая вал и втулку с совмещенными продольными канавками, в которых размещаются щарики, передающие нагрузку 1. Во время движения втулки шарики перемещаются по замкнутой траектории, состоящей из рабочего канала, образуемого канавками вала и втулки, канала возврата, находящегося обычно во втулке, и каналов поворота.

Такие шпоночные соединения позволяют обеспечить практически любую необходимую длину хода втулки относительно вала, но отличаются трудоемкостью и сложностью изготовления, а также имеют значительные габариты.

Известна также щариковая муфта, которая снабжена трубчатым сепаратором для размещения щариков и работает в сочетании с валом. Для иовыщения нагрузочной способности вал и втулка могут быть снабжены канавками для перемещения щариков. При наличии совмещенных продольных канавок на валу и во втулке устройство может работать также как шариковая шпонка, и преимущества его сравнительно со щпонками, имеющими замкнутую циркуляцию щариков, особенно значительны в тех случаях, когда

взаимные перемещения втулки и вала сравнительно невелики. В этом случае при существенно меньщих габаритах и больщой простоте конструкция щариковой муфты допускает создание больщего числа рабочих каналов с

щариками, т. е. позволяет существенно повысить грузоподъемность и жесткость шпоночного соединения.

Однако при работе известной шариковой муфты возможны, особенно при установке ее

иа вертикальном валу, самопроизвольные, т. е. необусловленные характером кинематических взаимосвязей в системе «втулка-шарик- вал, выдвигания сепаратора из втулки, например, вследствие вибраций в механизме, либо под действием сил тяжести самого сепаратора и размещенных в нем щариков и т. п. Одностороннее сползание сепаратора с щариками делает работу известной шариковой муфты ненадежной из-за возможности периодического проскальзывания втулки по щарикам, что приводит к нарушению стабильности КПД при передаче крутящего момента. При большой величине самопроизвольных смешений сепаратора сокраш.ается рабочая длина опорной поверхности шарикового шпоночного соединения, в результате чего снижается его расчетная жесткость.

Целью изобретения является повышение надежности в работе шариковой муфты.

Для достижения указанной цели муфта снабжена ограничителем, выполненным в виде равноплечего коромысла, связанного с сепаратором, а на обращенных друг к другу поверхностях вала и втулки имеются кольцевые пазы, в которых установлены концы коромысла.

Это позволяет обеспечить жесткую кинематическую взаимосвязь между перемещениями втулки и сепаратора, согласованную с характером кинематических взаимосвязей в системе «втулка-вал и исключает возможность самопроизвольных смещений сепаратора относительно вала и втулки.

На фиг. 1 изображена шариковая муфта в продольном разрезе; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1.

На цилиндрическом валу 1, снабженном продольными канавками 2 полукруглого профиля и кольцевым трапецеидальным пазом 3, установлена с возможностью продольного перемещения втулка 4, имеющая на внутренней поверхности аналогичные канавки 5 и кольцевой паз 6, совмещенные с парными элементами вала 1. В кольцевом зазоре между валом 1 и втулкой 4 расположен трубчатый сепаратор 7, в гнездах которого удерживаются шарики 8, заполняющие рабочие каналы, образуемые канавками 2 и 5. Корпус сепаратора 7 имеет торцовые выступы 9, в радиальных прорезях которых смонтированы ограничители, выполненные в виде посаженных на оси 10 равноплечих коромысел 11 с криволинейным, например эвольвентным профилем концов, введенных в пазы 3 и 6.

Устройство работает следующим образом.

При перемещениях втулки 4 вдоль вала 1 шарики 8 перемещают сепаратор 7, причем

сепаратор движется вдвое медленнее втулки 4. Одновременно втулка 4 взаимодействует с концом коромысла И и разворачивает его, в то время как ось 10 коромысла И перемещается вместе с сепаратором 7. Ввиду того, что движение различных точек коромысла 11 при этом подчиняется той же закономерности, что и движение различных точек шариков 8 (при условии отсутствия проскальзывания по ним втулки 4 или вала 1), то коромысло 11 не мешает нормальному движению сепаратора 7, но исключает возможность его независимых от вала 1 и втулки 4 перемещений.

Технико-экономические преимущества описываемой шариковой муфты по сравнению с известной заключаются в более высокой эксплуатационной надежности, так как исключение самопроизвольных перемещений сепаратора с шариками способствует обеспечению стабильности КПД и постоянства крутильной жесткости при передаче крутящего момента, при этом также достигается повышение срока службы за счет уменьшения износа и устранения возможности задиров на рабочих поверхностях канавок вала и втулки при проскальзывании их по шарикам иод большой нагрузкой.

Формула изобретения

Шариковая муфта, содержащая вал и втулку с совмещенными продольными канавками, в которых размещены шарики, удерживаемые трубчатым сенаратором, отличаюшаяся тем, что, с целью повышения надежности в работе, она снабжена ограничителями, выполненными в виде равноплечих коромысел, связанных с сепаратором, а на обращенных одна к другой поверхностях вала и втулки имеются кольцевые пазы, в которых установлены концы коромысел.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Рещетов Д. Н. Детали машин. М., «Машиностроение, 1975, с. 177, рис. 94.

2.РещетоБ Д. Н. и др. Детали и механизмы металлорежущих станков. М., «Машиностроение, т. 1, 1972, с. 382-384, рис. 29.

ю п S

.2