Устройство для получения тарированного крутящего момента

 

Изобретение относится к машиностроению , в частности к устройствам для передачи вращения. Цель - повышение долговечности и обеспечение чёт

„„SU„„1460459 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСИИХ

РЕСПУВЛИН (51) 4 F 16 D 7/04 В 25 В 23/14

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET

ПО ИЗОЕРЕТЕНИЯ14 И ОТНЯТИЯМ

ПРИ ПЮТ СССР (21) 4023656/25-27 (22) 18.02.86 (46) 23.02.89. Бюл. У 7 (75) С.Н.Пенкин (53) 621.825.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1144868, кл. В 25 В 23/14, 1981 (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТАРИРОВАННОГО КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА

I (57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для передачи вращения. Цель — повышение долговечности и обеспечение чет1460459 кости выключения. Вращение передается от ведущей полумуфты 19 через кулачки 25 к ведомой полумуфте 28 через кулачки 34. Полумуфты 28 поджаты пружинами 46 через рычаги 41, серьги

39, связанные с гильзой 27. При перегрузке механизм перемещения 36 поднимает гильзу 27 вместе с закрепленной на ней ведомой полумуфтой 28, при

Изобретение относится к машиностроению, в частности к механизмам, когда требуется произнести .выключение привода после достижения крутящего момента определенной величины, например для приводов шпинделей в устройствах для завертывания резьбовых крепежных деталей, преимущественно в многошпиндельных стационарных установках е

Целью изобретению является повышение долговечности и обеспечение четкости выключения путем уменьшения действующего на кулачки усилия по мере уменьшения площади контакта кулачков с приданием осевому усилию обратного направления после расцепления кулачков.

На фиг, 1 показано устройство во включенном положении, продольный разрез; на фиг . 2 - устройство в выключенном положении, после достижения крутящего момента требуемой величины, продольный разрез.

На фиг. 3-6 схемы взаиморасположения основных элементов устройства последовательно при переходе из включенного положения в выключенное положение, на фиг, 7 — разрез А-А на фиг. 11 на фиг..8 — разрез Б-Б на фиг. 1 на фиг.9 - разрез В-В на фиг.

i, на фиг.10 — разрез Г-Г на фиг.1j

:на фиг. 11 — разрез Д-Д на фиг.1, на фиг. 12 - разрез Е-Е на фиг. 21на фиг. 13 — разрез Ж-Ж на фиг.2, на фиг.14 — разрез 3-3 на фиг. 2, на фиг. 15 - вариант устройства при выполнении пружин прорезными (большей жесткости), продольный разрез.

Устройство для получения тарированного крутящего момента содержит ведущий .вал 1 и соединенный с ним этом кулачки 25 и 34 размыкаются и вращение не передается. Фиксация включенного и выключенного положений полумуфт обеспечивается расположением оси пальцев 38 при крайних положениях гильзы по разные стороны от плоскости, проходящей через оси шарнирного соединения рычагов 41 с серьгами 39.

15 ил. глухим соединением промежуточный вал

2, имеющий бурт 3. С ориентировкой на бурт 3 на валу 2 установлены последовательно сверху вниз: упорный шариконодшипник 4, компенсационная шайба 5, с возможностью вращения колодка 6, стакан 7, упорный шарикоподшипник 8, по неподвижной посадке ступица 9 на шпонке 10, упорный шарикоподшипник 11, компенсацирнная шайба

12) с возможностью вращения ступица

13, упорный шарикоподшипник 14, компенсационная шайба 15. На нижний резьбовой конец вала 2 навернута гайка 16 до упора в уступ вала 2. Направление резьбы должно исключать самоотвинчивание при работе.

Ступица 13 закреплена глухим соединением на ведомом валу 17, соосном с валами 1 и 2. Оси валов 1, 2 и 17 являются общей осью устройства.

На фланце 18 ступицы 9 установлена плавающая ведущая полумуфта 19 однорядной муфты. Выступы 20 полумуфты 19 входят в пазы 21 фланца 18. Снизу к выступам 20 полумуфты 19 болтами.22 закреплено кольцо 23. Высота выступов 20 должна быть не меньше толщины фланца 18, чтобы полумуфта 19 могла

31 перемещаться по плоскости фланца 18.

Болты 22 законтрены по известному правилу проволокой 24. Сверху на полумуфте 19 выполнены два кулачка 25.

Сверху над фланцем 18 на ступице

35, 9 установлена с возможностью вращения и поступательного перемещения вдоль оси устройства крышка 26 гильзы 27. По бурту крышки 26 сцентрирована ведомая полумуфта 28 однорядной

40 муфты и прижата к торцу фланца крышки 26 винтами 29. Чтобы можно было визуально следить за неослаб,рением

1460459 крепления, винты 29 снаружи законтрены попарно по известным правилам проволокой 30, От разворота поставлен шип 31. Гильза 27 сцентрирована по наружному диаметру полумуфты 28 и при5 жата к фланцу крышки 26 болтами 32.

От разворота поставлен шип 33, такой же как шип 31. Снизу на полумуфте

28 выполнены два кулачка 34, предназ- 1О наченных для сцепления с кулачками

25 полумуфты 19. Середины рабочих поверхностей кулачков 25 полумуфты 19 находятся в плоскости, перпендикулярной плоскости, проходящей через сере- 15 дины выступов 20 полумуфты 19 и пазов

21 фланца 18 ступицы 9. Это обеспечивает при любых положениях полумуфт 19. и 28 сцепление обоих кулачков 25 с обоими кулачками 34, т.е. обеспечи-. вается передача вращения парой сил.

Диаметр Dq фланца 18 и полумуфты .. 19 должен быть не больше диаметра D полумуфты 28, чтобы можно было собрать устройство. 25

Внизу гильза .27 сцентрирована с возможностью вращения и поступатель-. ного перемещения вдоль оси устройстства по фланцу 35 ступицы 13. Над фланцем 35 ступицы 13 установлены ве- Зп домая полумуфта 36 и ведомые полумуфты 37 механизма отвода, причем по:лумуфта 36 контактирует своим нижним гладким торцом с фланцем 35 ступицы

13, а полумуфты 37 имеют возможность поступательного перемещения вдоль оси устройства. Иежду полумуфтами Зб и 37 установлены ведущие полумуфты

38 механизма отвода и сверху установлена ведущая полумуфта 39, контакты» рующая своим гладким верхним торцом с внутренним фланцем 40 гильзы 27.

В полумуфтах 36 и 37 центральные .отверстия выполнены прямоугольными и контактируют плоскостями длинных 45 сторон прямоугольных отверстий е лысками 41, выполненными на верхней части ступицы 13. Сверху на полумуфтах

Зб и 37 выполнены кулачки 42, имеющие винтовые не отормо "щ"еся ра" 50 бочие поверхности.- Плоскости, прохо-.

\ дящие через. середины винтовых рабочих поверхностей кулачков 42, перпендикулярны плоскостям прямоугольных отверстий, контактирующим с лысками 41 на ступице 13.

Полумуфты 38 и 39 снабжены выступами 43, входящими в пазы в нижней части гильзы 2?, Снизу на полумуфтзх

38 и 39 выполнены кулачки 44, имеющие винтовые несамотормоэящиеся рабо" чие поверхности, которыми они контактируют с рабочими поверхностями кулачков 42 полумуфт 36 и 37. Плоскости, проходящие через середины винтовых рабочих поверхностей кулачков 44, перпендикулярны плоскостям, проходящим через середины выступов 43 полумуфт 38 и 39.

Перпендикулярность плоскостей, проходящих через середины рабочих по» верхностей кулачков 42 и 44, к плоскостям лысок 41 на ступице и к контактирующим с пазами в гильзе плоскостям выступов 43 (соответственно) и наличие зазоров для перемещения полумуфт 36-39 перпендикулярно проходяп чм через середины рабочих поверхностей кулачков 42 и 44 плоскостям обеспечивает контакт каждой пары кулачков 42 с соответствующей парой кулачков 44 ° Этим обеспечивается передача вращения в механизме отвода парой сил.

На верхней части крышки 26 гильзы

27 выполнены два диаметрально противоположных выступа 45. В нижней части выступов 45 выполнены сквозные прорези 46. В зоне прорезей 46 в выступах 45 выполнены отверстия, общая ось которых пересекает ось устройства и перпендикулярна к ней. В отверстия вставлены ступенчатые пальцы 47, предназначенные для упора в них серег

48. Другими концами серьги 48 соединены пальцами 49 с нижними концами рычагов 50. От выпадания пальцы 49 зафиксированы шплинтами 51.

Осями качания рычагов служат пальцы 52„ вставленные в ушки колодки 6, зафиксированные от выпадания шплинтами 53.

В верхних концах рычагов 50 выполнены несквозные, предпочтительно конусные расточки, в которые вложены регулировочные шайбы 54, с которыми контактируют пружины 55. Поскольку пружины должны быть высокой жесткости, предпочтительны составные концентрические. Другими торцами пружины 55 контактируют с уравновешивающей колодкой 56, установленной на колодке

6 с возможностью перемещения вдоль оси пружин 55 (перпендикулярно оси устройства). Это требуется для компенсации могущей быть неодинаковости деформаций пружин, чтобы усилия пру1469459 жин не вызывали перпендикулярной оси устройства нагрузки на вал 2, т.е. чтобы пружины были плавающим комплексом. Межцу торцами колодки 56 и шайбы

5 имеется зазор приблизительно 0,10,3 мм.

Во включенном состоянии механизм устройства в осевом направлении ограничен контактом вершин кулачков одно" 1О рядной муфты с впадинами полумуфт ее (фиг. 1).

В выключенном состоянии механизм устройства ограничен в осевом направлении контактом торца стакана 7 с плоскостью 57 уступов на выступах 45 крышки 26.

В верхней части выступов 45 крышки 26 выполнены отверстия с резьбой в верхней половине их, в которые ввер"20 нуты втулки 58 с плунжерами 59. Плунжеры 59 подпружинены пружинами 60, для регулировки усилия которых в отверстия заложены регулировочные шайбы

61. 26

Устройство снабжено неподвижным упором 62, предназначенным для контакта с торцами подпружиненных плунжеров 59 и для возможного контакта с плоскостями 63 местных возвышений на 30 выступах 45 крышки 26 гильзы 27, Устройство работает следующим образом.

Пружинный плавающий комплекс, состоящий из пружин 55 и уравновешивающей колодки 56, всегда стремится раздвинуть верхние концы рычагов 50. Последние, вращаясь на пальцах 52, через пальцы 49 и серьги 48 создают нажим на пальцы 47, установленные в крышке 26 гильзы 27.

Преобразованное рычагами 50 и серьгами 48 усилие плавающего пружинного комплекса создает действуощие на пальцы 47 силы Ч, которые при сложении

1 У их по правилу теоретической механики создают силу Р,, действующую на гильзу 27. Гильза 27 ограничена от перемещения вниз касанием вершин кулачков

25 и 34 полумуфт 19 и 28 с соответст- щ вующими впадинами. Полумуфта 19 ведет кулачками 25 через кулачки 34 полумуфту 28, жестко связанную с гильзой

27. С гильзой 27 вращаются,полумуфты

38 и 39 и ведут винтовыми поверхностями кулачков 44, сцепленными с винтовыми поверхностями кулачков 42, полумуфты 36 и 37, соединенные без возможности вращения с ведомым валом 17.

Так происходит, пока сопротивление вращению на ведомом валу невелико.

Сила Р„ соответствует максимальному крутящему моменту, который предназначен сообщить ведомому валу 17. КогI да крутящий мбмент на ведомом валу

17 достигает предназначенной величины, кулачки 42 и 44 начинают проскальзывать по своим контактирующим винтовым поверхностям, поднимая гильзу

27. При этом размер m увеличивается, а кулачки 25 и 34 начинают расцепляться.

На фиг. 4 показано положение, когда гильза 27 поднялась на величину

S . Поскольку при этом серьги 48 раздвигают нижние концы рычагов 50, плавающий пружинный комплекс уменьшается по длине, и силы Q будут больше сил

Но, несмотря на это, сила Р1 будет меньше силы Р, (фиг. 3). Следовательно, уменьшается усилие на кулачках

25, 34 и 42, 44.

При дальнейшем подъеме гильзы 27 на величину S несмотря на то, что силы Q > будут больше сил Q<, сила Р> будет равна нулю. Поскольку нет осевых усилий на кулачках 25, 34 и 42, 44, гильза 27 от проскальзывания друг по другу винтовых поверхностей кулачков 42 и 44 беспрепятственно может подниматься.

В положении, изображенном на фиг.

6, при подъеме гильзы 27 на величину

Б силы Q будут меньше сил Q> а сила Р будет направлена вверх и будет способствовать подъему гильзы

27 до упора поверхностей 57 на выступах 45 крышки 26 в торец стакана 7.

Это положение соответствует выключенному положению устройства. При этом ведущий вал 1 с соединенным с ним промежуточным валом 2 и установленной на последнем плавающей полумуфтой 19 вращаются. Гильза 27 силой

Р прижата до соприкосновения поверхностей 57 с торцом стакана 7. Полумуфты 19 и 28 расцеплены,так как между вершинами кулачков 25 и 34 имеется зазор. Гильза 27 и с ней полумуфты

28, 38 и 39 не вращаются. Поскольку полумуфты 38 и 39 сцеплены с полумуфтами 36 и 37, которые через ступицу

13 без воэможности вращения связаны с ведомым валом 17, который не вращается.

После выключения вращения ведомого вала происходит снятие ключа с гайо

1460459 ки или с головки болта при подъеме всего устройства с ведущим и ведомым валами вверх. При подъеме сначала плунжеры 59 коснутся торца неподвиж5 ного упора 62. Пружины 60 должны быть отрегулированы так, чтобы силы их, прижимающие головки плунжеров 59 к торцам втулок 58, были в сумме не меньше разности силы Р и веса крышки 10

26 и гильзы 27 с полумуфтой 28.

При дальнейшем подъеме всего устройства плунжеры 59, подпружиненные силами пружин 60, контактируя с неподвижным упором 62, будут задерживать подъем гильзы 27, способствуя сцеплению кулачков 25 и 34 однорядной муфты. Поскольку в это время полумуфта 19 вращается, а полумуфта 28 не вращается, при сближении их возмож- 20 . но упирание вершин кулачков 25 и 34 друг в друга. Но при этом пружины . 60 сожмутся до тех пор, пока вершины кулачков 25 и 34 не проскользнут . друг по другу, в результате чего ста- 25 . нет возможным сцепление однорядной муфты.

Вьшет а:плунжеров 59 (с учетом диаметра их d), размер Ь < а и длина втулки 58 должны быть таковые, чтобы 30 за время подъема устройства на величину Ь было обеспечено проскальзывание вершин кулачков 25 и 34, а также не было заеданий плунжеров. После окон-! чания проскальзывания возможен кон такт плоскостей 63 местных возвышений на выступах 45 с упором 62 для создания дополнительного усилия перемещения гильзы 27 относительно валов 1, 2, 17 вниз. 46

Подъем всего устройства для приведения его во включенное положение должен быть рассчитан так, чтобы не было жесткого распора в системе: неподвижный упор 62, поверхности 63 на 45 крышке 26 и вершины кулачков полумуфт 19 и 28 с впадинами.

После приведения устройства во включенное положение производится смена собираемого узла, опускание устХФ ройства в рабочее положение, и цикл повторяется.

В случае предназначения предлагаемого устройства для получения большо° го крутящего момента возможен вариант 55 замены в плавающем пружинном комплексе составных концентрических пружин на пружины большей жесткости, например прорезные.

В верхних концах рычагов 50 выполнены несквозные расточки, в которые заложены регулировочные шайбы 54. С торцами шайб 54 контактируют выступы на торцах прорезных пружин 64. Так как рычаги 50 качаются, торцы пружин (исходя из условий работы прорезных пружин) не могут быть плоские ° Поэто" му на торцах пружин 64 выполнены пареллельные друг другу выступы. Выступами на торцах, противоположных шайбам 54, пружины 64 контактируют с уравновешивающей колодкой 65, имеющей пазы для ориентирования углового разворота пружин 64. Уравновешивающая колодка 65 установлена на колодке

6 с возможностью осевого перемещения вдоль оси пружин 64. Колодка 6 установлена на валу 2 с возможностью вращения.

Угол o(у. кулачков 25 и 34 должен быть меньше угла трения, чтобы не было тенденции к выключению однорядной муфты от увеличения передаваемого крутящего.момента. Выключение однорядной муфты должно происходить от осевого перемещения гильзы, вызванного смещением кулачков 42 и 44 многорядной муфты. Угол d не выполнен равным нулю, чтобы трение кулачков 25 и 34 не препятствовало многорядной муфте производить выключение устройства.

Угол В у кулачков 42 и 44 должен быть больше двойного угла трения, чтобы кулачки не препятствовали осевому усилию от контакта с неподвижным упором 62 при подъеме всего устройства и усилию плавающего пружинного комплекса, преобразованному в осевое усилие, приводить устройство во включен1ное положение, чтобы механизм отвода был несамотормозящимся.

В устройство введен механизм отвода для стабильности получаемого крутящего момента путем касания фиксирующих передаваемый момент элементов по одним и тем же поверхностям за каждый цикл. Поэтому механизм отвода в устройстве выполнен так, что кулачки 42 и 44 полумуфт 36-39 никогда не выходят из зацепления.

Механизм отвода выполнен в виде многорядной муфты для уменьшения габарита по диаметру и уменьшения усилия пружин, определяющего получаемый крутящий момент. Несколько рядов по1460459 лумуфт создают большие суммарные тангенциальные усилия на кулачках при том же усилии пружин. При одном ряде потребовалось бы или увеличение радиуса действия тангенциальных уси5 лий (увеличение плеча пары сил), или большее усилие пружин. Количество рядов полумуфт многорядной муфты определяется расчетом, исходя иэ требуемого момента, требуемого габарита по диаметру и усилия пружин. Для однорядной муфты, состоящей из полумуфт 19 и 28, болЬшое усилие пружин не требуется, так как угол e(меньше угла трения и, следовательно,самовыключения от увеличения передаваемого крутящего момента не будет.

Выполнение пружинного комплекса плавающим и передача вращенйя кулачками парами сил не вызывает нагрузки перпендикулярно оси, снижая этим трение в механизме.

Все осевые усилия в механизме устройства замкнуты через уменьшающие трение упорные подшив -.ки качения на промежуточном валу и не вызывают осевых усилий на ведущем и ведомом валах.

l0

Формула изобрете ния

Устройство для получения тарированного крутящего момента, содержащее соосно расположенные ведущий и ведомый валы, охватывающую их и соосную с ними гильзу, подпружиненную по оси пружиной сжатия, однорядную кулачковую муфту, ведущая плавающая полумуфта которой связана с ведущим валом, а ведомая полумуфта закреплена на гильзе, и расположенный в гильзе механизм ее отвода при выключении устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения долговечности и обеспечения четкости включения, оно снабжено колодкой, смонтированной на ведущем валу, рычагами, установленными на колодке, соосными пальцами, установленными на гильзе диаметрально и перпендикулярно ее оси, и серьгами, шарнирно соединенными с пальцами и с одним из концов рычагов, а пружина сжатия расположена перпендикулярно оси валов и связана с другими концами рычагов, при этом ось пальцев во включенном и выключенном положениях устройства расположена по разные стороны от плоскости, проходящей через оси шарнирно го соединения рычагов с серьгами.

1460459

1460459

Юла/оваций ируаиннаиг . ю пиет

14б0459

1460459

1 160ч59

1460459

Составитель И.Яцунов

Редактор А.Шандор Техред A. Кравчук Корректор М.Пожо

Заказ f809 Тираж 722 Подписное

ВНИЦПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

313035 Москва, %-35, Рауаская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Укгород, ул. Гагарина,103