Фрикционная муфта Советский патент 1980 года по МПК F16D13/24 

Изобретение .относится к машиностроению и может быть использовано в станкостроении. Известна фрикционная муфта, содержащая две полумуфты, взаимодействующие через коническую поверхность 1 . Однако из1вестная муфта не обеспечивает необходимой точности. Известна фрикционная муфта, содержащая две полумуфты с ко1{ическями фрикционными поверхностями и привод относительного осевого перемещения полумуфт 12. Однако известная муфта имеет сложную конструкцию, завышенные габариты и ограниченные эксплуатационные свойства. Цель изобретения - упрощение конструкции, уменьшение габаритов и повышение эксплуатационных свойств. Поставленная цель достигается тем, что муф та снабжена двумя упорными дисками, закрепленными по обе стороны от конических поверх ностей на внутренней полумуфте, а в ней выполнены каналы для подвода между коническими поверхностями рабочей среды, образующей совместно с последними и упорными дис ками гидростатический подшипник при отключении полумуфт, при зтом привод относительного их перемещения выполнен в виде пары поршень-Есилиндр и связан с одной из полумуфт. На фиг. 1 показана предлагаемая фрикционная муфта; на фиг. 2 - вариант исполнения устройства с полумуфтами, расположенными в опоре шпинделя токарного станка. Устройство состоит из конической полумуфты 1, расположенной на внутренней конической полумуфте 2. Сопряженные конические поверхности полумуфт 1 и 2 образуют гидростатический ступенчатый конический подшипник, кольцевая канавка 3 подвода смазки которого соединена каналом 4 с золотником 5 и с источником давления системы смазки Рн. На торце полумуфты 2 закреплен упорный диск 6, торец которого образует с торцом полумуфты 1 упорный гидростатический подшипник, поддерживающий между указанными торцами некоторый зазор, например 30 мкм, отделяющий от окружающего пространства полость 7, образованную выступом 8 и впаднной 9 и соединенную каналом 10 через золотник 5 с источником давления Рн. С другой стброны на полумуфте 2 установлен упорный диск 11, образующий с сопряженной выточкой полумуфты 1 некоторый малый, например 30 мкм, зазор, отделяющий от окру5кающего пространства полость 12, соединенную, каналом 13 с золотником 5. Таким образом, полумуфты 1 и 2, несущие диски 6 и 11, образуют осевой привод относительного перемещения полумуфт типа поршень-цилиндр, где полумуфта 1 вьшолняёт роль цилиндра, а полумуфта 2 - порпшя. Устройство работает следующим образом. В положении муфта выключена с помощью золотника 5 канал 4 соединяется с источником давления Рн, а каналь 10 и 13 со сливом. При 3ToiW смазка течет по трактам 5-4-3-7-10-5 и 5-4-3-12-13-5 на слив. Полумуфты 1 и 2, разделенные топким слоем смазки гидростатических подшипников, беспрепятствё1шо враЦ1аютс|1 отноШтёйьйо друг друга В положении муфта включена канал 10 соединяется с источшком давления Рн при помощи золотника 5, а каналы 4 и 13 - со сли вом Давление в полости 7 увеличивается , а давление в полости 12 и в конусных гидростатических подшипниках полумуфты 1 равно давлению на сливе. Полумуфта 1 под действие разности давлений в полостях 1 н 12 перемещается, соединяясь своей конической поверхностью с конической поверхностью полумуфты 2, и муфта может передавать крутящий момент. Гидравлическая коммутация в данном положении остается прежней, однако давление в полости 7 можно Ттонизить до уровня, необходимого для поддержания натяга. В случае самотормозящего угла конуса, например конуса Морзе, полость 7 через канал 10 можно соединить со сливом ши вооВще отключить муфту от источника давления Рн. В положении муфта выключена полость через канал 10 соед|1няется с помощью золотника 5 со сливом, а каналы 4 и с источ НИКОМ давления Рн. За WfffplsiidcfHдавлений между полостями 7и 12 iiikiHB перемещается, и муфта выключается. Ползмуфта 1 отделяется от конической поверхности полумуфты 2 тонким слоем смазки в ступенчатом гидростатическом подп1ип)шке. В этом положении поло ти 7 и 12 соединяются со сливом, а гидростатические подгпипники - с источником давления Рн. Осевой привод смещения полумуфт может быть любым; например магнитным или механическим. t В случае размещения устройства в опоре шпинделя токарного станка коническая опорная шейка шпинделя 14, являющаяся одной из полумуфт, расположена в коническом отверстии другой ползмуфты, выполненной в ви

717430 е втулки 15, на одном конце которой закреплен щкив 16 поликлиновой передачи, а на другом выполнено ведущее зубчатое колесо 17 перебора шпиндельной бабки станка. Втулка 15 расположена во фланце 18, в отверстии которого выполнены несущие карманы 19 радиальных и карманы 20 упорных гидростатических подщипников втулки 15. Эти подщипники на входе в карманы соединены через дроссели каналами 21 с источником давления Рн. Кроме того, втулка 15 со шкивом 16 выполняет роль поршня, а фланец 18 - роль цилиндра, совместно образующих привод относительного осевого перемещения полумуфт. Рабочие полости 22 и 23 этого привода каналами 24 и 25 с помощью устройства 26 управления могут быть соединены с источником давления Рн или со сливом. В коническом отверстии втулки 15 выполнены несущие карманы 27 радиальных, а на торце - несущие кармань 28 упорных гидростатических подшипников, соединенных через дроссели на входе в карманы, канал 29, коллектор 30, канал 31 с устройством 26 управления. Шпиндель 14 с установленным на нем упорным диском 32 и упорным кольцом 33 выполняет роль поршня, а втулка 15 со шкивом 16--роль цилиндра, образующих совместно осевой привод типа поршень-цдлиндр. ,полости 34, 35, 36 этого привода соответствующими каналами 37, 38 и 39 соединены с устройством 40 управления, которое, в свою очередь, может соединять их либо с источником давления Рн, либо со сливом. Поршень и цилиндр отделены друг от дрзта небольшими зазорами порядка 30 мкм. Передний конец шпинделя 14 (на чертеже не показан) расположен в радиально-упорных подшипниках, например гидростатических. Устройство работает следующим образом. При включении привода вращения шпинделя 14 Через перебор зубчатое колесо 17 соединяется с одним из зубчатых колес перебора (на чертеже не показаны). Поликлиновая передача вращает шкив 16, втулку 15, зубчатое колесо 17, перебор и шпиндель 14. Когда муфта выключена, то несущие карманы 27 и 28 с помощью устройств управления 26 и 40 соединены с источником Давления Рн (по тракту 31-30-29), а полости 22, 23, 34, 35, 36 со сливом. При этом втулка 15 отделена от шпинделя 14 и фланца 18 слоем смазки в гидростатических подшипниках и беспрепятственно вращается относительно шпинделя 14 и фланца 18, не передавая возмущений на щпиндель 14. Для Передачи вращения непосредственно со шкива 16 на шпиндель 14 разъединяют зубчатое колесо 17 or перебора и перебор от 5- 7 шпишеля 14 и включают муфту с помощью устройств управления 26 и 40, соеданяя канал 31 со сливом, т.е. несущие карманы и 28, и каналы 24, 38 и 39, т.е. полости 22, 35, 36. Каналы 25 и 37, т.е. полости 23 и 34 соединяют с источником давления Рн. В результате давление в полостях 23 и 34 смещает втулку 15 вправо, и конические рабочие поверхности полумуфт 14 и 15 с натягом сжимаются. После этого давление в полостях 23 и 34 можно по низить до уровня, необходимого для поддержания натяга, или даже снять давление при самотормозящемся угле конуса. После включения муфты втулка 15 со шкивом 16 вращается вместе со ошинделем 14 в гидростатических подшипниках, образованных карманакш 19 во фланце 18. Осевые нагрузки на шпиндель 1 воспринимает его передняя опора. Шпиндель вращается точно, без возмущений со стороны муфты, разъединенной от зубчатых передач. Для передачи вращения через перебор устройство выключают и соединяют колесо перебора со шпинделем 14 и втулкой 15. Для выключения устройства с помощью устройств управления 26 и 40 соединяют со сливом каналы 25 и 37, т.е. полости 23 и 34, а каналы 22, 38, 39 и 31, или полости 22, 35 и 36 и карманы 27, 28 соединяют с источником давле ния РН. При этом давление в полостях 22, 35 и 36 и в кармане 27 снимает втулку 20 с конуса. Полумуфта-втулка 15 отделяется от конической шейки полумуфты-шпинделя 14 слоем смазки в гидростатических подшипниках, который центрирует втулку 15 относительно шпинделя 14 в радиальных и осевом направлениях. 35 После выключения муфты с помощью устройств управления 26, 40 каналы 24, 25, 37, 38 и 39, т.е. полости 22, 23, 34, 35 и 36 соединяют со сливом, оставляя соединенными с источником давления Рн только каналами 21 и 31 пита- 40 ющие гидростатические подшипники.

Следует иметь в виду, что осевой привод типа поршень-цилиндр, образованный полумуфтой 15 и фланцем 18, дополняют друг друга, т.е. их можно использовать вместе, как бы- 45

коническими поверхностями рабочей среды, образующей совместно с последними и упорными дисками гидростатический подшипник при отключении полумуфт, при этом привод относительного их перемещения выполнен в виде пары норшеш -цилищ1р и связан с одной из полумуфт.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 183548, кл. F 16 D 13/30, 1965.

2.Поляков В. С. и Барабаш И. Д., Ряховский О. А. Справочник по муфтам.-Л.: Машиностроение, 1974, с. 156, рис. IV.12 (прототип). ло описано выше, или один из них исключить. Первый из них не нагружает передний подшипник шпинделя, в то время как второй нагружает его. Карманы 20 и 28 также дополняют друг , так что один из них можно не делать. Карман 19 между втулкой 15 и фланцем 18, i как и карман 27 между втулкой 15 и шпинделем 14 выполнены в два ряда для уравновешивания опрокидывающего момента, действующего со стороны шкива 16. Если вид нагрузки позволяет, то карманы 19 или 27 можно выполнить в одном ряду. Вместо осевых приводов типа поршень-цилиндр можно применить любой пригодный для этой цели привод. В качестве рабочих сред можно Использовать жидкости, газы или их комбинации. Формула изобретения фрикционная муфта, содержащая две полумуфты с коническими поверхностями и привод относительного осевого перемещения полумуфт, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции, уменьшения габаритов и повышения эксплз атационных свойств, она снабжена двумя упорными дисками, закрепленными по обе стороны от конических поверхностей на внутренней полумуфте, а в ней выполнены каналы для подвода между