Предохранительная фрикционная муфта

 

Сущность изобретения: соосные друг другу ведущая 1 и ведомая 2 полумуфты связаны фрикционными диском 3, зажатым между упорным и нажимным 4 дисками при помощи пружины 9. Шарики 8 размещены в гнездах переменной глубины между упорным диском и подпружиненной относительно нажимного диска 4 отжимной втулкой 6. Шарики 12 размещены в гнездах упорной втулки 11. связанной в окружном направлении с упорным диском На обращенной к упорной втулке 11 торцовой поверхности нажимного диска 4 выполнены ответные гнезда под шарики 12. При перегрузке происходит поворот нажимного диска относительно упорного диска, что сопровождается смещением вправо отжимной втулки б, сжатием пружины 7 и попаданием шариков 12 8 гнезда нажимного диска 4. При этом упорная втулка 11 перемещается под действием пружины 9 влево до упора в ограничитель 14. Вследствие этого сила пружины 9 замыкается на ограничителе 14 и фрикционные диски разгружаются. Передача крутящего момента прекращается Таким образом обеспечивается снижение износа фрикционных поверхностей в период буксования 2 ил.

Комитет Рэесийскей Федерацнн по патентам и теварным знакам (в) RU (и) 2963873 Cl (51у 5 (21) 5002615/27 (22) 010791

{46) 30.11.93 Ьоп Na 43-44 (76) Шишкарев Михаил Павлович (54) ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ ФРИКЦИОННАЯ

МУФТА (57) Сущность изобретения: соосные друг другу ведущая 1 и ведомая 2 полумуфты связаны фрикциом%1ми диском 3, зажатым между упорным и нажимным 4 дисками при помощи пружины 9. Шарики 8 размещены в гнездах переменной глубины между упорным диском и подпружиненной относительно нажимного диска 4 отжимной втулкой 6.

Шарики 12 размещены в гнездах упорной втулки

11, связанной в окружном направлении с упорным диском На обращенной к упорной втулке 11 торцовой поверхности нажимного диска 4 выполнены ответные гнезда под шарики 12. При перегрузке происходит поворот нажимного диска относительно упорного диска, что сопровождается смещением вправо отжимной втулки 6, сжатием пружины 7 и попаданием шариков 12 в гнезда нажимного диска

4. При этом упорная втулка 11 перемещается под действием пружины 9 влево до упора в ограничитель 14. Вследствие этого сила пружины 9 замыкается на ограничителе 14 и фрикционные диски разгружаются. Передача крутящего момента прекращается. Таким образом обеспечивается снижение износа фрикциснных поверхностей а период буксования. 2 иа

2003873

Изобретение относи ся к машиностроению, а именно к устройствам для передачи . вращающих моментов ограниченной величины.

Известна предохранительная фрикционная муфта, содержащая ведущую и ведомую полумуфты, связанные фрикционным диском, отжимной узел, нажимную и упорную втулки с гнездами под тела качения и пружину, расположенную между нажимным диском и нажимной втулкой (Ц.

Муфта имеет большие осевые габариты, высокий износ фрикционных пар, кроме того, затруднен возврат в исходное положение элементов муфты после ее срабатывания.

Наиболее близкой. к изобретению по технической сущности и достигаемому результатуу я вляется предохранительная фрикционная муфта, содержащая ведущую и ведомую полумуфты, связанные фрикционным диском, отжимной узел и. нажимной узел, состоящий из упорной втулки, связанной в окружном направлении с упорным диском, жестко закрепленным на ведущей полумуфте, нажимные тела качения, распо.ложенные в гнездах упорной втулки.и ответных им гнездах, выполненных на обращенной к упорной втулке торцовой поверхности нажимного диска, установленного с возможностью вращения и осевого относительно ведущей полумуфты перемещения, и регулируемую нажимную пружину

Р3

К недостаткам известной муфты относятся значительный износ фрикционных поверхностей ввиду большого момента буксования, а также затрудненность возврата элементов муфты в исходное положение вследствие необходимости больших энергетических затрат по сжатию пружины.

Целью изобретения является уменьшение износа фрикционных поверхностей и облегчение возврата в исходное положение элементов муфты после ее срабатывания.

Это достигается тем, .что предохранительная фрикционная муфта, содержащая соосно размещенные ведущую и ведомую полумуфты, связанные по меньшей мере одним фрикционным диском, поджатым посредством упругого элемента к жестко закрепленному на ведущей полумуфте упорному диску через установленный с возможностью вращения и осевого относительно ведущей полумуфты перемещения нажимной диск, Отжимной узел, включающий отжимные тела качения; размещенные в гнездах переменной глубины, выполненных на упорном. диске и подпружиненной относительно нажимного диска отжимной втулке, нажимной узел, включающий расположенную между нажимным диском и упругим элементом и связанную с упорным дис.ком в окружном направлении упорную втулку, установленную с возможностью осе6 aего относительно ведущей полумуфты перемещения, и нажимные тела качения, размещенные в гнездах упорной втулки и ответных им гнездах, выполненных на обращенной к упорной втулке торцовой поверх10 ности нажимного диска, при этом гнезда отжимной втулки смещены относительно ответных гнезд под нажимные тела качения на величину, равную половине окружного шага размещения этих гнезд, снабжена ограни15 чителем осевого перемещения упорной втулки, расположенным между нажимным диском и упорной втулкой, при этом глубина ответных гнезд под на>кимные тела качения превышает величину осевого зазора между

20 упорной втулкой и ограничителем ее осевого перемещения, а величина угла между боковой поверхностью ответного гнезда под нажимные тела качения и осевой плоскостью муфты должна удовлетворять следую-. щему условию:

g Р)wg где ф — величина указанного угла; а — величина .угла между боковой поверхностью гнезда переменной глубины отжимной втулки и осевой плоскостью муфты. проходящей через центр отжимного тела качения; r— радиус окружности. на которой расположены отжимные тела качения; R — радиус окружности. на которой расположены нажимные тела качения, На фиг,1 изображена предохранительная фрикционная муфта, принципиальная схема; на фиг,2 — разрез А — А на фиг.1.

Предохранительная фрикционная муфта содерх<ит соосно размещенные ведущую

1 и ведомую 2 полумуфты, связанные фрикционным диском 3. который зажат между жестко закрепленным на полумуфте 1 упорным и установленным с возможностью вращения и осевого относительно полумуфты перемещения нажимным 4 дисками. Количество фрикционных дисков 3 может превышать указанное в данном примере.

Нажимной диск 4 связан посредством направляющей шпонки 5 с отжимной втулкой 6, имеющей возможность осевого перемещения и подпружиненной относительно нажимного диска 4 пружиной 7. установленной с предварительной затяжкой.

Отжимные тела качения, выполненные в данном примере в аиде шариков 8, размещены в гнездах переменной глубины, которые выполнены на упорном диске и отжимной втулке б (фиг.2).

2003873

Отжимная втулка 6, пружина 7 и шарики

8 образуют отжимной узел.

Прижатие фрикционных поверхностей . друг к другу осуществляется упругим элементом в виде пружины 9 сжатия через связанную с полумуфтой 1 посредством направляющей шпанки 10 упорную втулку

l1, нажимные тела качения в виде шариков

12, размещенных в аксиальных гнездах упорной втулки 11, и-нажимной диск 4. На обращенной к упорной втулке 11 торцовой поверхности нажимнога диска 4 выполнены ответные гнезда под шарики 12 (фиг.2), смешенные относительно гнезд переменной глубины отжимной втулки 6 на величину, равную половине окружного шага размещения ответных гнезд под шарики 12.

Упорная втулка 11 и шарики 12 образуют нажимной узел.

Регулирование силы сжатия пружины 9, осуществляемое с целью настройки муфты на необходимый номинальный крутящий момент, производится регулировочным элементом 13, который мажет быть выполнен, например, в виде гайки, навинченной на резьбовой участок ступицы полумуфты 1.

Ограничитель 14 осевого переме;.ценил упорной втулки 11, закрепленный:,:а полумуфте 1. установлен между нажимным диском 4 и упорной втулкой 1.1, Осевое положение ограничителя 14. установленного с осевым относительна парнай BTgflK".I 1 1 зазором, может регулироваться (cpegc-за регулировки не показаны), Первоначальное усилие затяжки пружины 7 меньше аналогичного усилия пружины.

9, чта является необходимым условием обеспечения силового замыкания фрикционных поверхностей муфты.

Муфта работает следующим образом.

При передаче крутящего момента нажимной диск 4 сместится в окружном направлении относительно упорного диска, что приводит к перемещению вправо под действием давления шариков 8 отжимной втулки 6 и к сжатию пружины 7. В результате этого уменьшается величина силы прижатия фрикцианных поверхностей друг к другу до значения, определяющего величину номинального крутящего момента.

Величина угла поворота нджимнага ди" ска 4 относительно упорного диска должна исключать возможность попадания шариков 12 в гнезда нажимнаго диска при передаче крутящего момента, не превышающего его номинальное значение.

При наступлении перегрузки нажимной диск 4 поворачивается под действием возрастающего крутящего момента относительно упорного диска, что приводит к перемещению вправо атжимной втулки 6 и сжатию пружины 7, Одновре ",енно с этим шарики 12, скользя по опорной торцовой поверхности нажимнаго диска 4, попадают в его гнезда переменкой глубины (фиг,2), а упорная втулка 11 под действием пружины

9 перемещается влево до упора в ограничитель 14. В результате этого сила пружины 9 замыкается на ограничителе 14, а крутящий

10 момент на нажимном диске 4, возникающий за счет действия отжимного узла, стремится возвратить нажимной диск в исходное поло15

4g

55 жение, чему препятствуют шарики 12, взаимодействующие с наклонными участками гнезд нажимного диска 4.

При этом на нажимной диск 4 действуют следующие силы; сила пружины 7; осевая составляющая силы взаимодействия между шариками 12 и гнездами нажимного диска

4 с уче ом силы трения между ними; сила трения на шпанке 5.

Поскольку при упоре упорной втулки 11 а оoграничитель 14 сила пружины 9 замыкается на последнем момент сил трения между фрикцианным 3 и нажимным 4 дисками становится равным нулю, Величина крут":,щего момента, создаваемого отжимным узлам и действующего на наж :м;-с.й диск ч, равна:

"==FI сна, (1) где F — сила сжатия пружины 7, соответствующая периоду срабатывания муфты; r — радиус окружности, и- I:oòoðoé расположены шарики 8, a — угол между боковой поверхностью гнезда переменной глубины Отжимнай втулки б и осевой плоскостью муфты, проходящей через центр шарика 8.

Величина Осевой силы, возникающей пад действием указанно-О крутящего момента са стороны нажимного диска 4 на шарики 12, составляет;

-Fg = — sgф, Т

R (2) где R — радиус окружности, на которой расположены шарики 12; p — угол между боковой поверхностью гнезда нажимнаго диска

4 t4 GcE!BQA llласкастью муфты, Указанные выше силы трения на шпанке 5 v.м.ежду шариками 12 и нажимным диском 4 при расчете не приняты во внимание, поскольку первая сила препятствует перемещению вправо нажимного диска 4, т.е. действию силы пружины 7, а втарая— перемещению нажимного диска 4 относительна шариков 12, т.е. перемещению нажимного диска влево и, следовательно, взаимно уравновешивают друг друга, что может быть достигнуто путем подбора сооТветствующих параметров (расстояния от

2003873 оси вращения муфты до шпонки 5; величины

R и др.).

Подставив в выражение (2) значение (1), получим: гс д а (3)

Равенство (3) отражает предельный случай отсутствия силы прижатия фрикционных поверхностей друг к другу в период буксования, т.е. отсутствия их износа при буксовании муфты. Очевидно, что условие отсутствия указанной силы, т.е, равенство ее.нулю, будет обеспечиваться заведомо и при соблюдении следующего неравенства:

ctg P (4)

В этом случае обеспечивается выполнение условия F > F1, а следовательно, и равенство. нулю силы прижатия фрикционных поверхностей.

Таким образом, выполнение условия (4) обеспечивает исключение трения между фрикционными поверхностями в период буксования муфты, а значит, повышает ее долговечность.

Осевой зазор между упорной втулкой 11 и ограничителем 14 (в статике) выбирается небольшим. следовательно, и глубина гнезд нажимного диска 4 будет невелика, что уменьшает его толщину и вес.

После остановки муфты нажимной диск

4 возвращается в исходное положение путем его поворота вручн,ю либо при помощи какого-либо рычага.-Для этой цели на нажимном диске должны быть предусмотрены захватные элементы (отверстия, выступы, 30

40 установленную с возможностью осевого, относительно ведущей полумуфты перемещения, и нажимные тела качения, размещенные в гнездах упорной втулки и ответных им гнездах, выполненных на об45. ращенной к упорной втулке торцевой поверхности нажимного диска, при атом гнезда отжимной втулки смещены относительно ответных гнезд под нажимные тела качения на величину, равную половине ок- 0 ружного шага размещения этих гнезд, отличающаяся тем, что она. снабжена ограничителем осевого перемещения упорной втулки, расположенным между нажимНЫМ ДИСКОМ И уПорНОй ВТуЛКОй, ПРИ ЭТОМ глубина ответных гнезд под нажимные тела качения превышает величину осевого зазора между упорной втулкой и ограничителем ее осевого перемещения, а величина угла между боковой поверхностью ответного гнезда под нажимные тела качения и

Формула изобретения

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ ФРИКЦИОННАЯ МУФТА, содержащая соосно размещенные;ведущую и ведомую полумуфты, связаниЫе по меньшей мере одним фрикционным диском, поджатым посредством упругого элемента к жестко закрепленному на ведущей полумуфте упорному диску через установленный с возможностью вращения и 0ceaoro относительно ведущей полумуфты перемещения, нажимной диск, отжимной узел, включающий отжимные тела качения,.размещенные в гнездах переменной глубины; выполненных на упорном диске в подпружиненной относительно нажимного диска отжимной втулке, нажимной узел, включающий расположенную между нвжимным диском и упругим элементом и связанную с упорным диском в окружном направлении упорную втулку, углубления и т.д.), Ввиду небольшой глубины гнезд нажимного диска величина paGoты, затрачиваемой при повороте нажимного диска и направленной, в основном, на сжатие пружины 9, будет меньше, чем а муфтеи рототипе. Это Облегчает процесс приведения муфты в исходное положение.

Поскольку величина силы пружины 9 не оказывает влияния на равновесие нажимного диска 4 при срабатывании и буксовании муфты, так как данная сила замыкается на ограничителе 14, отпадаст необходимость регулирования силы сжатия пружины 7 в процессе настройки муфты на необходимый номинальный крутящий момент, т.е. в зависимости от величины силы сжатия пружины

9. Это облегчает процесс настройки муфты и упрощает ее конструкцию, Для облегчения укаэанного вэаимодействия гнезд нажимного диска 4 с шариками

12 в процессе буксования глубина этих гнезд должна превышать величину осевого зазора между упорной втулкой 11 и ограничителем 14 (в статике), Использование изобретения позволит повысить долговечность муфты за счет уменьшения износа фрикционных поверхностей при буксовании, облегчить возврат ее элементов в исходное поло>кение после срабатывания, упростить настройку муфты, ее конструкцию, а также уменьшить вес муфты. (56) 1, Авторское свидетельство СССР

M 1448140, кл, F 1б 0 7/02, 1987.

2. Авторское свидетельство СССР

N. 1553770, кл. F 18 D 7/02, 1988, 10

2003873

Составитель С.Шаргалин

Редактор Л.Народная ТехредМ.Моргентал Корректор П.Гереши

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035. Москва, Ж-ÇS, Раушская нвб.; 4/б

Заказ 3318

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. ужгород, ул.Гагарина, 101 осевой RhOGKocTblo муфты удовлетворяет условию

ctgP а гсща/В, где P - величина указанного угла: а -:величина угла между боковой поверхностью гнезда переменной глубины отжимной втулки и осевой плоскостью муфты, проходящей через центр отжимного тела качения;

5 r - радиус окружности, на которой расположены отжимные тела качения;

R - радиус окружности, на которой расположены нажимные тела качения.