Пьезокерамическая муфта

 

ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКАЯ МУФТА , содержащая смонтированные соосно в неподвижном корпусе ведущий и ведомый валы и два пьезокерамических элемента, выполненных в виде колец радиальной поляризации , отличающаяся тем, что, с цельй длительности расширения эксплуатационных возможностей путем обеспечения переменного передаточного отношения, конец ведомого вала выполнен в виде стакана, в котором размещен конец ведущего вала, один из пьезокерамических элементов размещен внутри стакана и закреплен на конце ведущего вала, а -другой - между ведомым валом и корпусом и закреплен на последнем. (Л 00 N( С5

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОДИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3375668/25-27 (22) 06.01.82 (46) 15.05.83. Бюл. № 18 (72) Г. И. Виткаускас, К. М. Ра.гульскис, P. В. К. Улозас и 3. А. Фурмонавичене (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (53) 621.889.8 (088.8) (56) 1. Патент США № 3378120, кл. 192-14, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР № 460383, кл. F 16 D 13/44, 09.04.73.

3. Авторское свидетельство СССР № 684212, кл. F 16 D 27/10, 14.11.77.

4. Авторское свидетельство СССР № 881419, кл. F 16 D 27/10, 18.02.80 (прототип).

„,SU„„1017846 A

3mB F 16 D 27/01 F 16 Р 2700 (54) (57) ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКАЯ МУФТА, содержащая смонтированные соосно в неподвижном корпусе ведущий и ведомый валы и два пьезокерамических элемента, выполненных в виде колец радиальной поляризации, отличающаяся тем, что, с целью длительности расширения эксплуатационных возможностей путем обеспечения переменного передаточного отношения, конец ведомого вала выполнен в виде стакана, в котором размещен конец ведущего вала, один из пьезокерамических элементов размещен внутри стакана и закреплен на конце ведущего вала, а-другой — между ведомым валом и корпусом и закреплен на последнем.

101 7846

Изобретение относится к приборостроению и может применяться в прецизионных автоматических устройствах.

Известна сцепная муфта, содержащая неподвижный корпус, в котором расположен фрикционный диск и смонтированы соосно ведущий и ведомый валы с установленными на них взаимодействующими между собой фрикционными дисками, причем один диск установлен с возможностью осевого перемещения и связан с механизмом управления через подшипники качения (1).

Недостатками данной муфты являются то, что она имеет большие габариты, потребляет много энергии, при этом время срабатывания муфты в режимах пуска и торможения велико.

Известны пьезокерамическая муфта, содержащая установленные на соответствующих валах опорный и подпружиненный к нему фрикционные диски, а также взаимодействующее на последней отжимное устройство, выполненное в виде закрепленных на корпусе равномерно по окружности дугообразных выгнутых пьезокерамических элементов, подсоединенных к источнику постоянного тока и прикрепленных своими концами к торцу установленного концентрично опорному диску кольца, взаимодействующего другим торцом с подвижным диском посредством шариков, причем каждый пьезокерамический элемент выполнен в виде сопряженных между собой наружной пластины из электропроводящего металла и внутренней пластины из пьезокерамики, свободная поверхность которой покрыта токопроводящим слоем (2).

Недостаток этой муфты состоит в сравнительно малой силе прижатия опорного и ве- З5 домого дисков друг к другу, обусловленной низкой механической прочностью разомкнутых пьезокерамических колец, в связи с чем ограничена величина передаваемого крутящего момента. Для увеличения его (Мкр) 40 потребуется большое количество разомкнутых пьезокерамических колец, что увеличивает потребление энергии.

Известна пьезокерамическая муфта, содержащая неподвижный корпус, в котором расположен фрикционный диск и смонтиро- 45 ваны соосно ведущий и ведомый валы с установленными на них взаимодействующими между собой фрикционными дисками, один диск установлен с возможностью осевого перемещения и связан с механизмом управления через подшипник качения. Механизм управления выполнен в виде двух установленных соосно пьезокерамических цилиндрических преобразователей с осевой поляризацией, связанных с наружным кольцом подшипника, выполненным разъемным в плоско. сти, перпендикулярной оси вращения, при этом на наружной поверхности подвижно установленного диска имеется дорожка каче1 ния, а шарики подшипника расположены в ней (3).

Недостатками данной муфты являются то, что радиально-упорный подшипник конструктивно сложен и не может передавать большой осевой нагрузки, что ограничивает величину крутящего момента, используется большое количество пьезокерамических элементов, что увеличивает габариты и потребление энергии, увеличивает время срабатывания пьезокерамического столба зависящее от резонансной частоты, которая обратно пропорциональна длине столба.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является пьезокерамическая муфта, содержащая смонтированные соосно в неподвижном корпусе ведущий и ведомый валы и два пьезокерамических элемента, выполненных в виде колец радиальной поляризации, кроме того, муфта содержит два упругих износостойких кольца с внутренними дорожками качения и шариками, расположенные внутри пьезокерамических колец и контактирующие через шарики с выполненными на ведомом валу коническими поверхностями противоположного направления (4).

Данная муфта сложна по конструкции и не допускает изменения ее передаточного отношения.

Цбль изобретения — расширение ее эксплуатационных возможностей путем обеспечения переменного передаточного отношения.

Поставленная цель достигается тем, что в пьезокерамической муфте, содержащей смонтированные соосно в неподвижном корпусе ведущий и ведомые валы и два пьезокерамических элемента, выполненных в виде колец радиальной поляризации, конец ведомого вала выполнен в виде стакана, в котором размещен конец ведущего вала, один из пьезокерамических элементов размещен внутри стакана и закреплен на конце ведущего вала, а другой — между ведомым валом и корпусом и закреплен на последнем.

На чертеже показана конструктивная схема муфты.

Пьезокерамическая муфта содержит неподвижный корпус 1, в котором соосно выставлены ведущий 2 и ведомый 3 валы. Конец ведомого вала 3 выполнен в виде стакана 4, охватывающего конец ведомого вала 2, на котором закреплен пьезокерамический кольцевой элемент 5, сопряженный с внутренней стороной стакана 4, внешняя сторона которого сопряжена с пьезокерамическим кольцевым элементом 6, жестко прикрепленным к корпусу 1. Внешняя сторона пьезокерамического кольцевого элемента 5, а также внутренняя сторона пьезокерамического кольцевого элемента 6, сопрягаемые соответственно с внутренней и внешней сторонами

1017846

Составитель В. Розанов

Редактор Н. Воловик Техред И. Верес Корректор О. Билак

Заказ 3508/34 Гираж 925 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4 стакана 4, покрыты износостойким материалом (не показан). Электроды пьезокерамических элементов 5 и 6 подсоединены к блоку управления (не показан).

Пьезокерамическая муфта работает следующим образом.

При подаче от блока управления высокочастотного напряжения на электроды пьезокерамического элемента 6, он начинает вибрировать с высокой частотой и между ним и внешней стороной стакана 4 ведомого вала 3 >0 создается вибрационная сжатая газовая пленка (ВСГП), т.е. стакан 4 подвешиваетсяна созданной элементом 6 ВСГП. В это же время от блока управления подается положительное постоянное напряжение на электроды пьезокерамического элемента 5, который расширяется в радиальном направлении и жестко соединяет вращающийся ведущий вал 2 со стаканом 4 ведомого вала 3. Муфта включена, т.е. вал 3 вращается с валом 2 с одинаковой угловой скоростью. 20

Если требуется отключить ведомый вал

3 от ведущего вала 2, то от блока управления с электродов пьезокерамического элемента 5 снимается постоянное положительное напряжение и подается высокочастотное.

Пьезокерамический элемент 5 начинает вибрировать с высокой частотой и между ним и внутренней стороной стакана 4 ведомого вала 3 создается ВСГП, вследствие чего стакан 4, вращаясь проскальживает по поверхности пьезокерамического элемента 5 и угловые скорости ведущего 2 и ведомого 3 валов становятся разными. В этот же момент высокочастотное напряжение снимается с электродов пьезокерамического элемента 6 и на них подается постоянное положительное напряжение, это приводит к тому, что пьезокерамический элемент 6 расширяется в радиальном направлении и неподвижно фиксирует стакан 4 ведомого вала 3. Муфта заторможена, т.е. ведущий вал 2 вращается с прежней угловой скоростью, а ведомый вал 3 не вращается.

Управляя параметрами создаваемых

ВСГП между пьезокерамическими элементами

5 и 6 и стаканом 4, т.е. одновременным проскальзыванием между элементами 5-4 и 6-4, можно варьировать соотношение угловых скоростей валов 2 и 3 в широком диапазоне.

Предлагаемое изобретение позволяет улучшить эксплуатационные характеристики муфты путем изменения передаточного отношения, это приводит к тому, что время пуска и остановки уменьшится в 2-2,5 раза с уменьшением энергозатрат, так как пьезокерамический цилиндрический элемент потребляет меньше энергии, чем пьезокерамический столб. Кроме этого, значительно упрощена конструкция.