Управляемая фрикционная муфта

 

1. УПРАВЛЯЕМАЯ ФРИКЦИОННАЯ МУФТА, содержащая концентрично установленные ведущую и ведомую полумуфты , нажимное гидравлическое устройство и установленный с возможностью осевого перемещения пакет чередующихся фрикционных дисков с ншицевыми зубчатыми выступами, причем полумуфты связаны одна с другой при помощи пакета фрикционных , а каждый ведомый диск ука:занного пакета вьтолнен в виде группы сателлитов, равномерно установленных по окружности между соседними ведущими фрикдаонными дисками с возможностью углового перемещения относительно собственных осей и относительно оси всего устройства отличающаяся тем, что, с целью/повьшения величины передавае .мой мощности путем улучшения интенсивности отвода тепла от зон трения фрикционных дисков, ведомая полумуфта снабжена жестко закрепленными на ней пальцами, расположенными в месте размещения осей сателлитов, причем последние установлены на пальцах, а оси этих пальцев размещены над внешним диаметром ведущих фрикционньк дисков. 2.Муфта по п. 1, о т л и ч а я с я тем, что каждая группа сателлитов ведомых фрикционньк дисков снабжена дополнительными сателлитами с зубчатыми венцами, установленными на дополнительных пальцах, причем дополнительные сателлиты размещены между основными са (Л . теллитами, а суммарная площадь перекрытия основными сателлитами площади ведущих фрикционных дисков соотносится с суммарной площадью перекрытия дополнительными сателлитами , как 4;1. 3.Муфта по п. 1, отлича ющ а я с я тем, что каждый дополнительньй сателлит установлен с возможностью зацепления своим зубчатым венцом с каждым из двух.зубчатых венцов основных сателлитов. - 4. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что ведомая полумуфта снабжена концентрично установленным относительно нее поворотным элементом в виде диска с периферийными , равномерно размещенными по окружности выступами, на которьк закреплены пальцы с основными са .теллитами. 5. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что, в центральной части сателлитов выполнены сквоз

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А (1) 4 F 16 D 13/72

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTHA (21) 3635772/25-27, 3635771/25-27, 3635773/25-27 (22) 19.08.83 (46) 23.12.85. Бюл. № 47 (72) Е.Т.Малых (53) 621.825.54(088.8) (56) Патент США № 3890850, кл. F 16 Н 3/08, опублик. 1975.

Криулин. Фрикционные механизмы с сульфоцианированными парами тре-. ния. — Л.: Машиностроение, 1972, с. 114, рис. 37.

Авторское свидетельство СССР № 855283, кл. F 16 D 55/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР № 556268, кл. F 16 D 67/04, 1977.

Авторское свидетельство СССР

¹ 496393, кл. F 16 D 13/72, 1974. (54)(57) 1. УПРАВЛЯЕМАЯ ФРИКЦИОННАЯ . МУФТА, содержащая концентрично установленные ведущую и ведомую полумуфты, нажимное гидравлическое уст- . ройство и установленный с возможностью осевого перемещения пакет чередующихся фрикционных дисков с шлицевыми зубчатыми выступами, причем полумуфты связаны одна с другой при помощи пакета фрикционных дисков, а каждый ведомый диск указанного пакета выполнен в виде груп--пы сателлитов, равномерно установленных по окружности между соседними ведущими фрикционными дисками с возможностью углового перемещения относительно собственных осей и относительно оси всего устройства о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения величины передаваег мой мощности путем улучшения интенсивности отвода тепла от зон трения фрикционных дисков, ведомая полумуфта снабжена жестко закрепленными на ней пальцами, расположенными в месте размещения осей сателлитов, причем последние установлены на пальцах, а оси этих пальцев размещены над внешним диаметром ведущих фрикционных дисков.

2. Муфта по п. 1, о т л и ч a"þ. щ а я с я тем, что каждая группа сателлитов ведомых фрикционных дисков снабжена дополнительными сателлитами с зубчатыми венцами, установленными на дополнительных пальцах, причем дополнительные сателлиты размещены между основными сателлитами, а суммарная площадь перекрытия основными сателлитами площади ведущих фрикционных дисков соотносится с суммарной площадью перекрытия дополнительными сателлитами, как 4:1.

3. Муфта по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что каждый дополнительный сателлит установлен с воз- можностью зацепления своим зубчатым венцом с каждым из двух.зубчатых венцов основных сателлитов.

4. Муфта по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что ведомая полумуфта снабжена концентрично установленным относительно нее поворотным элементом в виде диска с периферийными, равномерно размещенными по окружности выступами, на которых закреплены пальцы с основными са.теллитами .

5. Муфтапоп. 1, отличающ а я с я тем, что, в центральной части сателлитов выполнены сквоз1200023 пые осевые отверстия под охлаждающую среду, равномерно распределенные по окружности, причем отверстия одного сателлита соосны с отверстиями .другого сателлита, расположенного в соседним с ним ряду, а по всей длине пакета фрнкционных дисков отверстия очерчивают единые каналы бхлаждения. зубчатые сателлиты 15. Зубчатые диски 16 могут устанавливаться по оси между ведущими дисками 3 — 5 и связывать основные сателлиты, соб" ранные.в пакеты 12 и 13. Дополни- тельные фрикционнь1е сателлиты 15 так же собраны в пакеты на дополни .тельных пальцах 17. Ведущие фрик. ционные диски 3 — 5 связаны с веду-

10 щей полумуфтой 1 через шлицевые соединения.

В варианте исполнения (фиг. 5) помимо выполненного ранее, ведомая полумуфта 2 выполнена с шлицевым

15 венцом 1.8. с которым сопряжены сателлиты 14 ведомых фрикционных дисков. Пальцы 11 на которых установлены сателлиты 14, закреплены на поворотном элементе 19, концентрично

20 установленном относительно взаимо.действующих одна с другой-полумуфт., В торцовой части 20 ведомой полумуфты 2 выполнены сквозные осевые отверстия 21 под охлаждающую среду.

25 Поворотный элемент выполнен в виде диска с.периферийными выступами 22,. равномерно размещенными по окружности. На выСтупах закреплены пальцы

11 с сателлитами 1,4.

В других вариантах исполнения (фиг. 7 и 9), помимо выполненного ранее в центральной части сателлитов 14 выполняется или ряд сквозных осевых отверстий 23 под ох35 лаждающую среду или одно централь ное сквозное осевое отверстие 24 так же под охлаждающую среду: Сквозные, осевые отверстия 23 равномерно распределены по окружностям, причем отверстия одного. сателлита соосно сквозные отверстиям другого сателлита, расположенного в соседним с

Изобретение относится к машино.— строению и может быть применено в коробках скоростей тяжелых транспортных средств", например в большегрузных автомобилях, тягачах с дизельным приводом, в коробках .скоростей металлорежущих станков, в приводах металлургических машин.

Цель изобретения — повьппение величины передаваемой мощности путем интенсификации теплоотвода от зон. трения фрикционных дисков.

На фиг. 1 изображена управляемая фрикционная муфта; продольный разрез; на фиг, 2 — 4 — разрез А-А на фиг.1; варианты исполнения муфты; на фиг. 5 — вариант исполнения муфты, . продольный разрез,на фиг.6 - разрез Б-Б, на фиг. 5, на фиг. 7 — вариант ис полнения муфты, продольйый разрез, на фиг. 8 - разрез В-В на. фиг. 7; на фиг. 9 — вариант исполнения муфты, на фиг.10 †: разрез Г-Г ка фиг.9.

Муфта состоит из .полумуфт 1 и 2, между которыми установлены ведущие фрикционные диски 3 — S и ведомые фрикционные диски б.и: 7. Последний взаимодействует с ведущими дисками в зоне 8 перекрытия..

Гидравлическое устройство 9 состо ит иэ гидроцилиндра с поршнем 10.

Каждый ведомый фрикционный диск выполнен в виде группы сателлитов, собранных на пальцах 11 в пакеты-,, 12 и 13 ведомых фрикционных дисков. фрикционные сателлиты могут быть выполнены как сплошными; так и с зубчатыми венцами. Зубчатые фрикционные сателлиты 14. равномерно раз" мещены по окружности и могут находиться в зацеплеМия один с другим через дополнительные фрикционные

6. Муфта по и . 1, .о тл и ч а ющ а я с я . тем, что,в центральной части указанных сателлитов выполнено осевое отверстие под охлаждающую среду с равномерно распределенными по его диаметру и направленными к, оси выступами в виде зубьев..

1200023

30

40

55 ним ряду, а по всей длине пакетов

12 и 13 ведомых фрикцнонных дисков сквозные отверстия 23 очерчивают единые каналы 25 охлаждения. При выполнении в центральной части . одного осевого, сквозного отверстия 24 его диаметр больше, чем сквозное отверстие 23. Однако эти сквозные отверстия 24 могут быть выполнены с направленными к оси выступами 26 в виде зубьев. Сателлиты 14 вращаются вокруг собственных осей

27 и вокруг оси всего устройства.

Управляемая фрикционная муфта работает следующим образом.

В начальный момент включения ведущая полумуфта 1 с ведущими дисками 3 — 5 вращаются, а ведомая по- лумуфта 2 неподвижна. По мере сра— батывания нажимного гидравлического устройства 9 усилие сжатия пакета вецущих и ведомых дисков в зоне 8 перекрытия нарастает и ведомые диски 6 и 7, выполненные в виде основных сателлитов 14 и дополнительных сателлитов 15, увлекаются силами трения во вращательное движение относительно пальцев и дополнительных пальцев 17. Силы трения, возникающие на площади перекрытия 8 ведущих и ведомыхдисков,соэдают крутящий момент, воздействующий на ведомую полумуфту 2 и приводящий ее во вращение со скоростью, возрастающей по мере роста усилия сжатия пакета дисков. Собственная частота вращения сателлитов 14 и 15 относи- . тельно пальцев 11 и 17 замедляется по мере увеличения частоты вращения. ведомой полумуфты. По окончании процесса включения муфты собственное вращение дисков 6 и 7 относительно . пальцев 11 прекращается и ведущая и ведомая муфты вращаются как одно целое. Таким образом, во время включения тепло, генерируемое на поверхностях трения ведущих и ведомых дисков, выносится из зоны трения ведомыми дисками (сателлитами) и отдается среде, охлаждающей муфту.

Это достигается за счет того, что пальцы 11 и 17 размещены над внеш.ним диаметром ведущих фрикционных дисков 3 — 5.

Выполнение сателлитов, установленных на пальцах зубчатыми (12 — 14). способствует повышению турбулизации пограничных слоев среды, охлаждающей муфту, что приводит к новышению тепроотдачи муфты.и ее ресурса.

Совместное сцепление зубьев зубчатых венцов основных 14 и дополнительных 15 сателлитов позволяет стабилизировать их частоту вращения.

Установка пакета фрикционных сателлитов с соблюдением соотношения, выражающегося в том что суммарная площадь перекрытия дополнительными сателлитами 15 как четыре к одному (при этом вместо упомянутой цифры четыре допустим интервал от 4 до 17) позволяет стабилизировать соотношение частот вращения фрикционньи сателлитов и обеспечить более равномерный их износ, что увеличивает ресурс муфты. При установке между веду,щими фрикционньми дисками 3 " 5 зубчатых дисков 16, сцепленных с сателлитами, выполненными с зубчатыми венцами, позволяет получать стабильные условия трения и интенсив- ности теплоотвода из зоны трения, что повышает ресурс муфты.

Унравляемая фрикционная муфта,. (фиг. 5) работает следующим образом.

В начальный момент включения муфты ведущая полумуфта 1 с ведущими фрикционными дисками (3 - 5) вращается, а поворотный элемент .19 и ведомая полумуфта 2 с ведомыми фрикционными дисками 6 и 7 неподвижны.

При срабатывании нажимного гидрав-.. лического устройства 9 начинает нарастать усилие сжатия пакета ведущих и ведомых фрикционных дисков. В зоне их взаимного перекрытия 8 возникают силы трения, которые вовлекают во вращательное движение сателлиты

14 относительно пальцев 11 и далее ведомую полумуфту 2 через поворотный элемент 19. С ростом частоты вращения ведомой полумуфты 2 собственное вращение сателлитов 14 относительно пальцев 11 замедляется. При синхронизации муфты веду щая и ведомая ее части вращаются как одно целое, а собственное вращение ведомых дисков относительно пальцев отсутствует.

Таким образом, в процессе включения управляемой фрикционной муфты, когда на фрикционных поверхностях дисков генерируется тепло за счет трения, сателлиты 14 при собственном вращении относительно пальцев

11 обеспечивают вынос образующегося тепла из зоны 8 перекрытия sa

1200023 б сателлитов 14 вплоть до выравниван, угловых скоростей ведущей 1, aepoMof

2 полумуфт и прекращению вращательного движения сателлитов 14 вокруг

5 собственных осей 27. При этом пакет фрикционных дисков и полумуфты вра- щаются вокруг оси муфты как единое целое. Муфта включена, Выключение муфты сопровождается процессами, очередность которых противоположна той, которая соответствует процедуре включения.

Таким образом, включение муфты протекает с проскальзыванием под нагрузкой фрикционных ведущих дисков 3 — 5 при вращении сателлитов

14 вокруг собственных осей. Вслед- .. ствие этого. тепло, выделяющееся в зоне трения фрикционных дисков, быстрее отдается среде, окружающей муфту, поскольку нагретые участки сателлитов 14 непрерывно покидают зону трения — зону 8 перекрытия фрикционных дисков.

Ъ

Выполнение фрикционных сателлитов

14 со сквозными отверстиями 23 позволяет снизить коробление и увеличить поверхность участвующую в конвективном теплоотводе, что способствует повышению ресурса муфты нри ее работе с частными включениями °

Дальнейшая интенсификация теплоотвода от зоны трения и рост ресурса муфты имеют место, если эти сквозные отверстия выполнены соосно гаким же отверстиями соседних сателлитов и в образовании сквозных для всего пакета дисков каналов 25 охяаждения. В этом случае повышается интенсивность массо- и теплообмена при подаче охлаждающей текучей среды на пакет,, так как струи. этой среды "пробивают" по каналам весь пакет вдоль оси муфты.

Выполнение сателлитов 14 по краю сквозных отверстий с выступами

26 усиливает турбулизацию среды, охлаждающей муфту, что способствует дальнейшему росту ее ресурса.

t5

25

В начальный момент времени ведущая полумуфта 1 и установленные на

30 ней фрикционные ведущие диски 3 - 5. вращаются, ведомая полумуфта 2 неподвижна, а сателлиты 14 свободно вращаются, обкатывая неподвижный внутренний шлицевой венец 18 ведомой полумуфты 2. По иере срабатывания 35 .нажимного устройства 9. возрастает усилие прижатия одного к другому. фрикционных дисков. При этом в зоне

8 их взаимного перекрытия возникают силы трения, которые приводят к появ- лению усилий," создающих постепенно увеличивающийся крутящий момент.

Этот крутящий момент выводит полумуфту 2 иэ состояния покоя и она переходит к состоянию вращения вокруг оси муфты в сторону вращения ведущей полумуфты 1. По мере роста угловой скорости полумуфты собственное вращательное движение зубчатых фрик ционных сателлитов 14 замедляется.

Однако в зоне 8 перекрытия фрикцион ных дисков продолжают действовать силы трения в условиях взаимного проскальзывания этих дисков под на" грузкой. Это приводит к дальнейшему разгону ведомой полумуфты 2 и . замедлению собственного вращательного движения фрикционных зубчатых

% счет непрерывного перемещения нагретыми их частями зоны 8 перекрытия и отдачи избытка тепла в среду, охлаждающую муфту. Поворогный элемент 19 приводится во вращение при пуске муфты и повышает интенсивность тепломассообмена охлаждающей среды, способствуя увеличению ресурса муфты.

Этому также способствует наличие осевых сквозных отверстий 21 в торцовой части 20 ведомой полумуфты 2, так как через них струи .охлаждающей среды, подаваемые в эти отверстия, интенсифицируют отдачу тепла от деталей муфты в охлаждающую среду.

Наличие зубьев по наружному диаметру ведущих дисков улучшает турбулизацию охлаждающей среды, а следовательно и теплообмена, что ведет к увеличению ресурса работы муфты.

Управляемая фрикционная муфта по другому варианту исполнения (фиг. 7 и 9) работает следующим образом.

Повышение интенсивности отвода тепла от зон трения в муфте достигается при наличии сухого трения, при работе муфты с частыми включениями либо продолжительной работе в ре— жиме взаимного проскальзывания фрикционных дисков, находящихся под нагрузкой. Поэтому применение пред7 лагаемой муфты в тяжелых транспортных средствах с дизельным приводом большегрузных автомобилях, тягачах, тракторах позволяет повысить ресурс коробок передач этих транспортных средств при их работе в режиме

1200023 маневрирования с частьвжпереключениями скоростей. Кроме того, предлагаемая муфта может быть использована в приводе несущих винтов вертолетов гребных валов судов .. 1200023

1200023

1200023

l200023

В-В

27

4ЬИ

Фйг.8

Фи "

ВНИИХИ Заказ 7850/41 Тираж 897 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4