Предохранительная фрикционная муфта

 

Изобретение относится к машиностроению , а именно к устройствам для передачи крутящих моментов ограниченной величины . Цель изобретения - повышение эксплуатационных качеств путем точности срабатывания. Ведущая 1 и ведомая 2 полумуфты (П) связаны основными парами трения (ПТ) в виде дисков (Д) 4 и 5 и дополнительными парами трения в виде Д 6 и 7. Основные ПТ расположены между жестко установленными на П 1 упорным 3 и свободно расположенным на ней нажимным 8 Д, а дополнительные ПТ - между нажимным Д 8 и пружиной 10. Шарики 9 размещены в гнездах с наклонными рабочими поверхностями , выполненных на упорном 3 и нажимном 8 Д. При работе на шариках 9 возникает распорная сила, стремящаяся отжать вправо нажимной Д 8. Дополнительные ПТ 6 и 7, имеющие меньший по сравнению с основными ПТ 4 и 5 средний радиус трения при равных внутренних радиусах поверхностей трения, позволяют оптимизировать изменение величины распорной силы в зависимости от изменяющегося коэффициента трения.3 ил. :Ш

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s F 16 0 7/02

ГОСУДАР СТВ Е ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4776309/27 (22) 29.12.89 (46) 30.04.92. Бюл, N 16 (75) М,П,Шишкарев (53) 621.825.5(088.8) (56) Поляков В.С., Барбаш ИД„Муфты, М—

Л,: Машиностроение, 1964, с. 294, рис. 179 а,б.

Авторское свидетельство СССР

М 1430633, кл. F 16 D 7/02, 1986. (54) ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ ФРИКЦИОННАЯ МУФТА (57) Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для передачи крутящих моментов ограниченной величины, Цель изобретения — повышение эксплуатационных качеств путем точности срабатывания, Ведущая 1 и ведомая 2 полумуфты (П) связаны основными парами тре„>SU„„1730488 А1 ния (ПТ) в виде дисков (Д) 4 и 5 и дополнительными парами трения в виде Д 6 и 7, Основные ПТ расположены между жестко установленными на П 1 упорным 3 и свободно расположенным на ней нажимным 8 Д, а дополнительные ПТ вЂ” между нажимным Д 8 и пружиной 10. Шарики 9 размещены в гнездах с наклонными рабочими поверхностями, выполненных на упорном 3 и нажимном

8 Д. При работе на шариках 9 возникает распорная сила, стремящаяся отжать вправо нажимной Д 8. Дополнительные ПТ б и ., имеющие меньший по сравнению с основными ПТ 4 и 5 средний радиус трения при равных внутренних радиусах поверхностей трения, позволяют оптимизировать изменение величины распорной силы в зависимости от изменяющегося коэффициента трения. 3 ил.

1730400 йс rg a

Z — 1

В = 7.+21п;

45 п) П = Вср1 / Rcp

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для передачи крутящих моментов ограниченной величины.

Известна предохранительная фрикционная муфта, содержащая две полумуфты, связанные фрикционными дисками, упругий нажимной элемент и отжимной стабилизирующий узел.

Муфта имеет ограниченную точность срабатывания.

Наиболее близкой к предлагаемой является предохранительная фрикционная муфта, содержащая ведущую и ведомую полумуфты, связанные расположенными между жестко установленным на ведущей полумуфте упорным и свободно установленным на ней нажимным дисками фрикционными дисками, образующими пару трения между полумуфтами, и дополнительными фрикционными дисками, расположенными между нажимным диском и ведомой полумуфтой и образующими дополнительную пару трения, отжимной стабилизирующий узел, выполненный в виде расположенных на обращенных один к другому торцах нажимного и упорного диском гнезд с рабочими наклонными поверхностями и размещенных в этих гнездах шариков, при этом дополнительные фрикционные диски подпружинены в направлении упорного диска, а основные и дополнительные фрикционные диски расположены со стороны противоположных торцов нажимного диска и выполнены с равными внутренними радиусами поверхностей трения, Однако недостатком известной муфты является невысокая точность срабатывания, Цель изобретения — повышение эксплуатационных качеств муфты путем повышения точности ее срабатывания. где Z,Z1 — соответственно число основных и дополнительных пар трения;

Rcp, Rcp1 — СООтВЕтСтВЕННО СрЕдНИЕ радиусы трения основных и дополнительных пар трения;

fcp — средний коэффициент трения материалов указанных пар трения; ,и — рассеивание упомянутого коэффициента трения;

Поставленная цель достигается тем, что в предохранительной фрикционной муфте, содержащей ведущую и ведомую полумуфты, связанные по меньшей мере посредством одного расположенного между жестко установленным на ведущей полумуфте упорным диском и свободно установленным на ней нажимным диском фрикционного диска, образующего пару трения между полумуфтами, и по меньшей мере одну пару трения между ведомой полумуфтой и нажимным диском, по меньшей мере один дополнитеRьный фрикционный диск, образующий дополнительные пары трения между нажимным диском и ведущей полумуфтой, причем указанный по меньшей мере один дополнительный фрикционный диск подпружинен в направлении упорного диска, а последний и упомянутый по меньшей мере один основной фрикционный диск расположены со сторон противоположных торцов нажимного диска и выполнены с равными внутренними радиусами поверхностей трения, отжимной стабилизирующий узел, выполненный в виде расположенных на обращенных один к другому торцах нажимного и упорного дисков гнезд с наклонными рабочими поверхностями и размещенных в указанных гнездах шариков, дополнительные пары трения выполнены со средним радиусом трения меньшим среднего радиуса трения основных пар трения, причем параметры указанных пар трения, а также отжимного стабилизирующего узла выбраны с учетом следующих соотношений: ((21 и ) +Z1 n (Z-1) (2+21 п )) Z1" г 6

a — угол наклона рабочих поверхностей гнезд к поперечной плоскости муфты;

r — радиус расположения центров шариков.

На фиг,1 изображена принципиальная схема муфты; на фиг.2- разрез А — А на фиг.1; на фиг.3 — графические. зависимости крутящего момента от коэффициента трения, Предохранительная фрикционная муфта содержит ведущую 1 и ведомую 2 полу1730488

Тп

Исследуя функцию (1) на максимум при помощи производной, т.е. приравнивая производную по f к нулю, получим где Fn — первоначальное усилие сжатия пружины 10;

f — коэффициент трения между парами 25 трения;

r — радиус расположения центра шариков 9;

Rcp u Rcp.1 соответственно средние радиусы трения основных и дополнитель- 30 ных пар трения;

Z и Z1 — соответственно число основных и дополнительных пар трения; а — угол наклона рабочих поверхностей гнезд к поперечной плоскости муфты, п = 35

Rcpt/Rcp.

Гоафические зависимости, построенные при Fn=-100 кг;Rcp=0,11 м; г=0,03 м; а=

45; Z=2; Z1=1; 1ср = 0,33;,и= «-0,2 и п =0,6, приведены на фиг,3; кривая 1 — для муфты 40 прототипа, кривая 2 — для предлагаемой муфты, В связи с тем, что функция (1) имеет экстремум, коэффициент точности срабатывания должен определяться как отношение 45 тэ = (Z1n +Z1n: Z — 1 Z+Z1n ) — Z1 п г

Z1n (Z — 1) ptg Q (3) Вводя обозначения

2 1

А (Z1n +Z1n Z-1 Z+Z1n ) -Z1n

Z — 1

В =Z+Z1n р получим на оснсве выражения (2) А (В-А)(1+(Z-1) fcp(1+@) tg Q)

Kò

Г ( — 1)(1+(Z 1)Аfcp(1+P) — tgQ) (4) Последнее выражение получено при — / 1 + г

Z1 ° и Rcp 19 а/г

Кт = = —, (2)

Тэ Тэ

Тмин Тмакс где Тэ — экстремальное значение предельно- 50 которое в свою очередь получено при услого крутящего момента. вии Fp=Fn, где Fp — распорная сила на шариках муфты, связанные посредством фрикционных дисков 4 и 5, а также фрикционных дисков 6 и 7. Диски 4 и 5 расположены между жестко установленным на полумуфте

1 упорным диском 3 и свободно установленным на ней нажимным 8 диском и образуют две пары трения между полумуфтами 1 и 2.

Диски 6 и 7 расположены со стороны противоположного по отношению к дискам 4 и 5 торца нажимного диска 8 и образуют дополнительные пары трения.

Отжимной стабилизирующий узел выполнен в виде шарг;ков 9, размещенных в гнездах с наклонными рабочими поверхностями, расположенных на обращенных один к другому торцах упорного и нажимного 8 дисков (фиг.2).

Осевое нажатие пар трения 4-5 и 6-7 осуществляется посредством пружины 10, усилие которой, а значит, и величина момента настройки муфты может регулироваться элементом 11, который может быть выполнен, например, в виде гайки, навинченной на резьбовой участок ступицы полумуфты 1, В нутре н н ие радиусы поверхностей трения дисков 4 — 7 приняты равными между собой, при этом средние радиусы трения, допол нител ьн ых пар трения 6-7 имеют меньшую по сравнению со средними радиусами трения пар 4 — 5 величину..

Муфта работает следующим образом.

5 При работе нажимной диск 8 сместится в окружном направлении относительно упорного диска, что приводит к возникновению на шариках 9 распорной силы, направ ленной навстречу усилию пружины 10. Это

10 приводит к уменьшению силы нажатия дисков4и 5, Учитывая, что момент между полумуфтами 1 и 2 передается как дисками 4 и 5, так и

15 дисками 6 и 7, а также то обстоятельство, что распорная сига на шариках 9 не приводит к изменению силы прижатия дисков 6 и 7, получим выра>.",ение для определения величины предельного крутящего момента в за20 висимости от коэффициента трения между парами 4 — 5 и 6 — 7

1730488 21 Ц—

R г п) В = Z+Z1n; ((2(3 — 2

9, т.е. при условии, когда муфта передает крутящий момент, равный экстремальному значению.

Решая выражение (4) при условии К> = 1, т.е. при условии максимальной точности срабатывания, получим

Полученное условие устанавливает нижнее предельное значение параметра и, при котором муфта имеет наибольшее высокую точность срабатывания.

Зависимость крутящего момента от величины коэффициента трения для рассматриваемой муфты llри параметрах, вычисленных в соответствии с выражениями (5) и (6), приведена на фиг.3 (кривая 3).

График построен при п = 0,5, А = 1,23, B =

5,5. Отсчет величин крутящих моментов для кривой 3 производится по оси ординат, расположенной справа.

Анализ графика показывает, что в интервале коэффициента трения 0,26 — 0,4 муфта имеет Кт = 1, в то время как для кривых 1 и 2 точность срабатывания ниже, Анализ выражения (6) показывает, что Z1

>1, поскольку при Z1 = 1 его правая часть становится равной 1, что противоречит ранее принятому соотношению величин средних радиусов трения основных и дополнительных пар трения.

Материалы пар трения 4 — 5 и 6-7 выбираются одинаковыми с тем, чтобы величина рассеивания коэффициента трения имела одну и ту же тенденцию к изменению.

Использование изобретения позволит .повысить точность срабатывания муфты.

Формула изобретения

Предохранительная фрикционная муфта, содержащая ведущую и ведомую полумуфты, связанные по меньшей мере посредством одного расположенного между жестко установленным на ведущей полумуфте упорным диском и свободно установленным на ней нажимным диском

При выполнении последнего равенства муфта передает независимо от величины коэффициента трения одинаковый предельный крутящий момент. При этом необхо5 димо выполнять условие А>1, поскольку в противном случае левая часть равенства (5) становится бесконечно большой, что приводит к потере физической сущности. конструкции муфты. Решая выражение. опреде10 ляющее параметр А, с учетом приведенного выше условия, имеем фрикционного диска, образующего пару трения между полумуфтами, и по меньшей

15 мере одну пару трения между ведомой полумуфтой и нажимным диском, по меньшей мере один допо .нительный фрикционный диск, образующий дополнительные пары трения между нажимным диском и ведущей

20 полумуфтой, и-„ичем указанный по меньшей мере один дополнительный фрикционный диск подпружинен в направлении упорного диска, а последний и упомянутый по меньшей мере один основной фрикционный диск

25 расположены со стороны противоположных торцов нажимного диска и выполнены с равными внутренними радиусами поверхностей трения, отжимной стабилизирующий узел, выполненный в виде расположенных

30 на обращенных один к другому торцах нажимного и упорного дисков гнезд с наклонными рабочими поверхностями и размещенных в укаэанных гнездах шариков, отличающаяся тем, что, с целью

35 повышения эксплуатационных качеств путем повышения точности срабатывания, дополнительные пары трения выполнены со средним радиусом трения, меньшим среднего радиуса трения основных пар трения, 40 причем параметры указанных пар трения, а также отжимного стабилизирующего узла выбраны с учетом;.ледующих выражений:

Rc 19 а

Е г

45 ((Z1 n ) + Z1 n (Z- 1 ) (Z + Z1 n ) ) — Z1n

Z — 1

1730488

A = рп/Rap > где Z,Z> — соответственно число основных и дополнительных пар трения; срЯср1 — соответственно средние радиусы трения основных и дополнительных 5 пар трения;

fop — средний коэффициент трения материалов указанных пар трения;

p — рассеивание упомянутого коэффициента трения; а- угол наклона рабочих поверхностей гнезд к поперечной плоскости муфты;

r — радиус расположения центров шариков.