Устройство для передачи тарированного крутящего момента Советский патент 1980 года по МПК F16D47/04 B25B23/14 

1

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для завертывания резьбовых деталей с заданным моментом.

Известна предохранительная муфта с безударной пробуксовкой полумуфт, содержащая подпружиненные полумуфты, помещенные на валах и соединенные торцовыми кулачками, а также срабатывающее устройство, имеющее свободно установленную обойму, несущую ролики. Кроме того, муфта снабжена трещеткой, смонтированной на ведомом валу и сцепленной зубцами с ведущей полумуфтой, расположенными относительно торцовых кулачков полумуфт так, что исключается случайное совпадение их вершин при включении муфты после срабатывания 1.

Однако известная муфта обладает низкой надежностью из-за отсутствия гарантированного расцепления торцовых кулачков полумуфт при ее срабатываиии и надежного сцепления после срабатывания.

Известно устройство для передачи тарированного крутящего момента, содержащее однорядную кулачковую муфту, ведущая и ведомая полумуфты которой смонтированы; на соответствующих валах и сцеплены с помощью торцовых кулачков, а также узел отвода одной полумуфты от другой, выполненный в виде свободно установленной обоймы, несущей ролики, внутри которой помещены два полукольца, имеющие внутреннюю конусную расточку, взанмодейству5 ющую с конусным выстуиом подпружиненной втулки, смонтированной на ведомом валу с возможностью осевого перемещения 2. Данное устройство является наиболее

10 близким решением по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению. Однако в заказанном устройстве при достижении предельного крутящего момента одна кз тачковая полум фта отходит, мая пружину, и кулачки проскакивают. При следующем цикле работы сцепляются не обязательно те же кулачки. Таким образом, нет постоянства мест сцепления ведущего и ведомого элементов, что отрицательно отражается на стабильности иередаваемого крутящего момента. Кроме того, при расцеплении кулачки обеих полумуфт ударяются друг о друга, вследствин чего уменьщается их долговечность.

25 Для передачи значительных по величине крутящих моментов необходимо увеличивать радиальные габарнты полумуфт, что приводит к возникновению больщого махового момента, а следовательно, снижает

30 нагрузочную способность устройства.

С целью повышения точности, плавности срабатывания и долговечности, уменьшения радиальных габаритов при передаче значительных крутяш,их моментов и получения стабильности последнего путем обеспечения постоянства мест сцепления кулачков полумуфт в предлагаемом устройстве узел отвода одной полумуфты от другой выполнен в виде соосной с однорядной кулачковой муфтой многорядной муфты, полумуфты которой выполнены с взаимодействуюш,ими между собой винтовыми самотормозящимися торцовыми кулачками, находящимися в постоянном зацеплении и связанными с пружиной однорядной муфты, при этом ведущая полумуфта однорядной муфты смонтирована на ведущем валу с возможностью радиального перемещения, а ее ведомая полумуфта и ведущие полумуфты многорядной кулачковой муфты зафиксированы от относительного проворота, причем ведомые полумуфты многорядной кулачковой муфты установлены на ведомом валу с возможностью осевого и радиального перемещения.

Кроме того, предлагаемое устройство с целью обеспечения самовключения при реверсах снабл ено неподвижной стойкой и соосньши с кулачковыми муфтами муфтой обгона и тормозными фрикционными дисками, соответственно соединяющими ведомый вал с неподвижной стойкой и ведущий вал с ведомой полумуфтой однорядной кулачковой муфты.

Кроме того, каждая полумуфта однорядной и многорядной муфт может иметь два торцовых кулачка.

На фиг. 1 изображено устройство в сцепленном состоянии в продольном разрезе; на фиг. 2 - положение кулачков при вращении в направлении, в котором требуется получить определенный крутящий момент; на фиг. 3 - положение кулачков после реверса, т. е. при вращении в направлении, в котором не требуется ограничения крутящего момента; на фиг. 4 - устройство в расцеплеином состоянии в продольном разрезе; на фиг. 5 - положение кулачков при расцепленном состоянии однорядной кулачковой муфты; на фиг. 6 - разрез А-А на фиг. 1 (пунктиром показан один из тормозных фрикционных дисков, скомпанованных с муфтой обгона); на фиг. 7 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 8 - разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 9 - разрез Г-Г на фиг. 4; на фиг. 10 - разрез Д-Д на фиг. 4; на фиг. И - разрез Е-Е на фиг. 4.

На ведущем валу 1 устройства установлен на шпонке фланец 2, в выточку которого вставлен переходный диск 3, на который помещен упорный щарикоподщипник 4. В эту же выточку фланца 2 вставлен с возможностью вращения и осевого перемещения вал 5. В выточке вала 5 расположены регулировочное кольцо 6 и пружипа 7, упирающаяся в шарикоподщипник 4. На валу

5 смонтирован фрикционный тормозной диск 8, входящий своими выступами в пазы вала 5. Рядом с диском 8 на вал 5 установлен фрикционный тормозной диск 9, который при помощи болтов 10 и гаек 11 через пружины 12 прижат вместе с диском 8 к плоскости фланца 2. На фланце 2 закреплен стакан 13 с помощью болтов 14 (показаны осевые линии болтов). К внутреннему выступу 15 стакана. 13 прилегает ведущая полумуфта 16 однорядной кулачковой муфты. Полумуфта 16 помещена своими выступами 17 на торце, противоположном кулачкам, в прорези 18 внутреннего выступа 15 стакана 13. Между полумуфтой 16 и фланцем 2 вставлена втулка 19, препятствующая осевому перемещению полумуфты 16, но допускающая радиальное перемещение полумуфты 16, чтобы оба кулачка 20 полумуфты 16 могли участвовать в передаче крутящего момента. На квадратную часть

21вала 5 надета ведомая полумуфта 22, однорядной кулачковой муфты. Полумуфта

22имеет на торце впадины 23, в которые могут входить кулачки 20 полумуфты 16. Полумуфта 22 может быть сцеплена или расцеплена с полумуфтой 16 в зависимости от положения вала 5. На квадратную часть 21 вала 5 также надет стакан 24. В пазы 25 стакана 24 вставлены ведущие полумуфты

26многорядной кулачковой муфты. Конец

27вала 5, противоположный концу, входящему во фланец 2, входит с возможностью вращения и осевого перемещения во втулку 28, надетую на шпонке на ведомый вал 29. На втулку 28 установлен с возможностью вращения фланец 30, который входит в стакан 13. Фланец 30 и стакан 13 стянуты болтами 31 (показаны осевые линии болтов). На фланец 30 надет упорный шарикоподщипник 32, в который упирается одна из ведомых полумуфт 33 многорядной кулачковой муфты. Полумуфты 33 помещены на лыски 34 втулки 28. Выступ 35 фланца 30 под шарикоподщипник 32 таков, что правое кольцо 36 (фиг. 1 или фиг. 4) щарикоподщипника 32 не может сходить с этого выступа при положении кулачков полумуфт 16, 22, 26 и 33, изображенном на фиг. 3, т. е. сумма зазоров а (фиг. 3) должна быть меньше величины b (фиг. 1 и фиг. 4). На втулку 28 помещен на шпонке фланец 37, на который свободно надет имеющий возможность вращаться корпус 38 муфты обгона. Корпус 38 связан щтифтами 39 с фрикционным тормозным диском 40. Штифты 39 вставлены со свободной посадкой в корпус 38 и диск 40. По обе стороны диска 40 помещены тормозные фрикционные диски 41 и 42, выступы которых входят в пазы фланца 37. Корпус 38 и диски 40-42 через тарельчатую пружину 43 прижаты гайками 44 к плоскости фланца 37. Ролики 45 муфты обгона вставлены между корпусом 38 и неподвижной стойкой 46. Сжатие дисков, фрикционных тормозных муфт должно быть отрегулировано так, чтобы крутящий момент трения на соприкасающихся торцах фланца 37, корпуса 38 и дисков 40-42 был больще крутящего момента трения соприкасающихся торцов фланца 2 и фрикционных тормозных дисков 8 и 9. Однако, крутящий момент трения в системе фланца 2 и фрикционных дисков 8 и 9 должен быть достаточным для вывода при реверсе иолумуфт 26 и 33 из заклиненного состояния, а крутящий момент трения в системе фланца 37, корпуса 38 и дисков 40-42 не должен вызывать нагревания системы сверх допустимой нормы.

Полумуфты 26 и 33 имеют с одной стороны плоский торец 47 и 48, а с другой кулачки 49 и 50. Располагаются они так (считая слева направо на фиг. 1 и фиг. 4): первая полумуфта 33 может упираться плоским торцом 48 в щарикоподщипник 32, а кулачками 50 сцепляться с кулачками 49 иолумуфты 26. В плоский торец 47 полумуфты 26 может упираться плоский торец

48следующей полумуфты 33, сцепленной кулачками 50 с кулачками 49 полумуфты 26. Последняя может упираться плоским торцом 47 в торец стакана 24. Кулачки 49 и 50 полумуфт 26 и 33 выполнены так, что для вращеиия в том направлении, в котором требуется ограничение крутящего момента, они могут контактировать винтовыми иоверхностями 51 (фиг. 2 и фиг. 5). Винтовые поверхности 51 должны быть такими, чтобы с учетом треиия на плоских торцах 47 и 48 полумуфт 26 и 33 кулачки

49и 50 были самотормозян ими. Кроме того, кулачки 49 и 50 полумуфт 26 и 33 выполнены так, что для обратного вращения после реверса, для вращения в том направлении, в котором не требуется ограничение крутящего момента, они могут контактировать прямыми поверхностями 52, проходящими через ось муфты (фиг. 3).

Работает предлагаемое устройство следуюнщм образом.

Под действием пружины 7 вал 5 всегда стремится сместиться влево (фиг. 1 и фиг. 4). При вращении ведущего вала 1 в том направлении, при котором требуется определеииый крутящий момент, полумуфты 16 и 22 сцеплены и прижаты усилием иружи ны 7 к внутреннему выстуиу 15 стакана 13. Вращение вала 1 через фланец 2, стакан 13 и полумуфты 16 и 22 передается валу 5 и сидящему на нем стакану 24 с полумуфтами 26.

Полумуфты 26 своими винтовыми поверхностями 51 кулачков 49 сцепляются с такими же поверхностями кулачков 50 полумуфт 33 и вращение получает втулка 28 с ведомым валом 29. Взаиморасположение кулачков 49 и 50 обеих полумуфт 26 и 33 при этом показано на фиг. 2. Муфта обгона при этом не препятствует врап1ению. При достижении крутящего момента оиределенной величины кулачки полу муфт 26 и 33, смещаясь (проскальзывая); сдвигают

своими винтовыми поверхностями 51 через стакан 24 полумуфту 22 с валом 5 вправо (фиг. 4), сжимая иружину 7 до тех пор, пока иолумуфты 16 и 22 не выйдут из сцепления. Ведущий вал 1 со стаканом 13 и иолумуфтой 16 продолжают вращение, а полумзфта 22 с валом 5 останавливаются. Поскольку на вал 5 насажен стакан 24 с полумуфтами 26, сцепленными с полумуфтами 33, надетыми на лыски 34 втулки 28, прекращается вращение ведомого вала 29. Взаиморасиоложенпе кулачков обеих муфт при этом показано на фиг. 5.

Вращение фланца 2 и диска 9 продолжается. Вал 5 стоит. Диск 8 при этом проскальзывает по торцам фланца 2 и диска 9. Это создает дополнительное условие для самоторможения полумуфт 26 и 33, не вызывая дополнительного увеличения требуемого крутящего момента на валу 29.

Спустя некоторое время, после остановки ведомого вала 29, ведущий вал 1 реверсируется. Устройство в начале реверса нахоДится в положении, показанном на фиг. 4. так как кулачки 49 и 50 полумуфт 26 и 33 самотормозящие и, следовательно, заклинены. Фланец 2 через дискн 8 и 9, вал 5. стакан 24, иолумуфты 26 и 33 и втулку 98

стремится вращать вал 29 в обратном направлении. Если бы началось такое вращение, то детали муфт устройства не могли бы установиться в положение, показанное на фиг. 2 или фиг. 3. Но, ПОСКОЛЬКУ роликами 45 заклинивается в неподвижной стойке 46 корпус 38 муфты обгона и поскольку система фланца 37 корпуса 38 и дисков 40-42 развивает ббльщий КПУТЯЩИЙ момент трения, чем система фланца 2 и ттгсков 8 и 9, вал 29 со вту.пкой 28 и полумуфтами 33 не может повернуться. Однако от системы фланца 2 и дисков 8 и 9 поворачивается вал 5 со стаканом 24 и полумуфтами 26. Происходит расклинивание кулачков 49 и 50 полумуфт 26 и 33 и они входят в контакт своими прямыми поверхностями 52. При этом все же полумуфты 16 и 22 могут не сцепляться, а упираться друг R друга своими торцами 53 и 54. Тогда вал

5 останавливается из-за торможения системы фланца 37, корпуса 38 и дисков 40-42, но стакан 13 с полумуфтой 16 вращаются. При этом диск 8 проскальзывает. Следовательно, полумуфта 22 не вращается, а полумуфта 16 скользит по ней до тех пор, пока кулачки 20 полумуфты 16 не совпадут со впадинами 23 полумуфты 22, и полумуфты под действием пружины 7 не сцепятся. После этого начинает вращаться вал 29, а

система фланца 37, корпуса 38 и дисков

40-42 проскальзывает. При этом корпус 38 и дпск 40 пе вращаются. Взаиморасположение кулачков обеих муфт в этом положении показаио па фиг. 3.

Спустя некоторое время реверсивное вращение прекращается, и вал 1 включается опять иа вращение в иаиравлении, в котором требуется ограничение крутящего момента. Кулачкн обеих муфт сдвигаются и переходят из положения, показанного иа фиг. 3, в положение, показанное на фиг. . Цикл повторяется.

Следует отметить, что в конструкции устройства должен быть заложен такой максимальиый отход вала 5 вправо (фиг. 1 и фиг. 4), при котором кулачки 49 и 50 полумуфт 26 и 33 ие могут проскакивать. Это гарантирует снепление ири всех последующих циклах тех же поверхностей кулачков многорядиой кулачковой .

Таким образом, положение элементов устройства, от которых зависит величина крутящего момента иа ведомом валу, всегда при всех циклах одинаково. Этим гарантируется стабильиость передаваемого крутящего момента.

Констрз кция устройства такова, что усилие 7 замкнуто в механизме его и ие передается на ведущий и ведомый валы. Для уменьщения трения в выключенном положении служат упорные щарикоподшипники 4 и 32.

Кулачковая муфта с винтовыми самотормозящими кулачками выполнена многорядной для обеспечеиия возможности получения больщего крутящего момента, передаваемого винтовыми поверхностями кулзчков, при меньшем усилии пружины и меньшем диаметре муфты.

В однорядной кулачковой муфте поверхности контакта кулачков при вращении в направлении, где требуется ограничение крутящего момента, выполнены тоже по БИНТОВОЙ поверхности, но с большим шагом для того, чтобы трение на этих поверхностях меньше влияло на процесс выключения муфты при достижении крутящего момента нужной величины.

Формула изобретен н я

1.Устройство для иередачи тарированного крутящего момента, содержащее однорядную кулачковую муфту, ведущая н ведомая полумуфты которой сценлены е ведущим и ведомым валами н поджаты друг к другу пружииой, а также узел отвода одной полумуфты от другой, о т л и ч а ю щ еее я тем, что, с целью повышения точности, плавности срабатывания, долговечности, обеспечения стабильности крутящего момента, уменьшения радиальных габаритов, узел отвода одной полумуфты от другой выполйен в виде соосной с однорядной кулачковой муфтой многорядной муфты, нолумуфты которой выполнены с взаимодействующими между собой винтовыми самотормозящимися торцовыми кулачками, находящимися в постоянном зацеплении н связанными с пружпиой однорядной муфты, ири этом ведущая полумуфта однорядной муфты смонтирована на ведущем валу с возможностью радиального перемещения, а ее ведомая полумуфта н ведущие полумуфты многорядной кулачковой муфты зафиксированы от относительного проворота, причем ведомые полумуфты многорядпой кулачковой муфты установлены на ведомом валу с

возможностью осевого и радиального перемещения.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения самовключения при реверсах, оно снабжено неподвижной стойкой и соосными с кулачковыми муфтами муфтой обгона и тормозными фрикционными дисками, соответственно соединяющими ведомый вал с неподвижной стойкой ц ведущей вал с ведомой полумуфтой однорядной кулачковой муфты.

3.Устройство но пп. 1 и 2, отличающееся тем, что каждая полумуфта однорядной и многорядиой муфт имеет два торцовых кулачка.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР Ко 425004, кл. F I6D 7/04, 1972.

2.Авторское свидетельство СССР № 501214, кл. F 16D 7/04, 1974 (прототип).

Л ЗП 37

К Го 15 22 /

Ш

(ригЛ

-T

7« /5/5 / /J /