Муфта свободного хода

 

ОП ИСАНИЕ

Союз Советскин

Социалистических

Республик (") 561524

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К flAIEHIÓ (61) Дополнительный. к патенту (22) Заявлено 22.02.73 (21) 1889054/27, (51) М, Кл.

F 16 0 41/06 (23) Приоритет— (32) 23.02.72

Государственный квинтет . Совета 1анннстроа СССР но делам нэооретеннй н открытнй (31) 7206159 (33) Франция (43) Опубликовано 05.06.77. Бюллетень № 21 (531 УДК 621.825.5(088.8) (45) Дата опубликования описания

Иностранец

Мишель Доссье (Франция) (72) Автор изобретения

Иностранная фирма (71) Заявитель "Ажанс Насьональ де Валоризасьон де ля Решерш Анваф " (Франция) (54) МУФТА СВОБОДНОГО ХОДА

ggpg ф);щ girt

Изобретение относится к машиностроению.

Известна муфта свободного хода, содержащая концентрично расположенные наружную и внутреннюю поуумуфты и установленные между ними цодпружинйнные эаклинивающие элементы, каждый из которых состоит из нолзуна и башмака, сопрягаинцихся между собой по поверхности вращения и взаимодействующих соответственно с рабочими поверхностями наружной и внутренней лолумуфт.

Однако криволинейность рабочей поверхности внутренней нолумуфты и взаимодействующей с ней поверхности башмака усложняет технологию их изготов лени».

Отличительная особенность предложенной муфты состоит в том, что взаимодействующие между собой рабочие поверхности внутренней полумуфты и башмака выполнены плоскими, а ось поверхности вращения последнего смещена относительно осевой плоскости муфты, перпендикулярной рабочим поверхностям. Каждый ползун выполнен в виде бруска, контактирующего с рабочей поверхностью наружной полумуфты по дуге в двух местах, а башмак - s виде цилиндра, срезанного плоскостью, параллельной его образующим, причем радиус пппп ра составляет от 20 до 60% от радиуса рабочей поверхности наружной полумуфты, а координаты оси его поверхности вращения связаны с коэффициентами трения ползуна по рабочей

5 поверхности внутрейней полумуфты и по поверхности вращения ползуна следующей зависимостью:

10 где 1 -и m - координаты точки P относительно осей перпендикулярной и параллельной плоской поверхности башмака, причем эта точка лежит иа цилиндрической поверхности башмака в месте пересечения ее радиусом, перпендикулярным плоской .noae ðõíîñòè башмака;

1 — угол трения башмака ло обеим его контактным поверхностям.

Центральный утоп между двумя местами контакта ползуна с наружной полумуфтой равен я-2Р н составляет от 90 до 160, где P - центральный угол, превышающий угол трения Ф между полэуном и рабочей поверхностью наружной полумуфты.

Прн равных углах трения ползуна и башмака по рабочим поверхностям наружной и внутренней

561524 полумуфт условия заклинивания выражаются следующей зависимостью:

Ь гт Ч

E co& %+ m eIn V OC —. т

&ттт f9 где ОС вЂ” радиус рабочей поверхности наружной полумуфты; р — угол трения между всеми контактирующимии поверхностями;

P — центральный угол, превышающий угол трения р;, и III — координаты точки Р относительно осей перпендикулярной и параллельной плоской поверхности башмака, причем зта точка лежит на цилиндрической поверхности башмака в месте пересечения ее радиусом, перпендикулярным плоской поверхности башмака.

Муфта может быть снабжена двумя телами заклинивания, установленными симлтетрично относительно внутренней полумуфты, или тремя телами заклинивания, причем внутренняя полумуфта имеет треугольную форму.

Для уменьшения трения башмака по контактным поверхностям башмак выполнен из бронзы или его поверхность имеет соответствующие покрытия.

Угол трения ползуна по рабочей поверхности наружной полумуфты больше угла трения башмака по ползуну и по рабочей поверхности внутренней полумуфты, например, в отношении 15/10. Для увеличег., я угла трения между ползунок и рабочей поверхностью наружной полумуфты их поверхности контакта выполнены конусными, двухконусиыми или многоконусными.

Для ограничения обратного хода ползунов под действием инерционных сил иа внутренней полумуфте выполнены упоры.

Кроме " oI о, пруяатна, поджимающая тела заклинивания, выполнена в виде пружины растяжения или сжатия, Такое выполнение муфты позволяет упростить технологию изготовления, .снизить стоимость, уменьшить трение башмака но ползуну и по рабочей поверхности внутренней полумуфтьт, органичивает обратный ход полэупа под действием инерционных сил и увеличивает угол трения между ползуном и рабочей поверхностью наружной полумуфты.

На фиг. 1 схематически показана муфта свободного хода, общий вид; на фиг. 2 - то же, вариант; на фиг. 3 - поперечное сечение A — А фиг. 2; на фиг.

4-6 - муфта, варианты; »а фиг. 7 - муфта свобод. ного::ода с канавками; на фиг. 8 - рабочая поверхность наружной полумуфты, изображенной на фиг. 7; па фиг. 9 - реверсивная муфта; на фиг.

10длйа схема определения геометрических размеров деталей и их расположение в муфте.

Муфта своботц ого хода содержит концентрично

pacIIoIIoxI.HHIIe внутр:.нюю 1 и наружную 2 полумуфты, имею дне соответственно плоские 3 и цилппл1 ичсскую 4 рабо вю поверхности, и взаимо;I(II твую цие с ними потцтружипеные эаклинивающие элементы. Каждый заклинивающий элемент состоит иэ двух частей: ползуна 5 в виде бруска, касающегося рабочей поверхности 4 наружной полумуфты по дуге поверхностями 6 и 7, и баш5 мака 8, имеющего в сечении форму сегмента и скользящего своей плоской поверхностью 9 по рабочей поверхности 3 внутренней полумуфты 1.

Сопряжение ползуиа 5 и башмака 8 осуществляется по цилиндрическим поверхностям 10 и 11, ось

10 которых смещена относительно оси муфты Y — Y перпендикулярной плоской рабочей поверхности 3 внутренней полумуфты 1. Постоянный контакт всех соприкасающих поверхностей муфты осуществляются пружинами 12, количество которых

15 соответствует числу тел заклинивания. Каждая пруиатна 12 расположена между ползуном 5 и внутренней полумуфтой 1, Работает муфта следующим образом.

При вращентп наружной полумуфты 2 против

M часовои стрелки происходит взаимное перемещение башмаков 8 и ползунов 5 до тех пор, пока не произойдет их заклинивание между рабочими поверхностями 3 и 4 полумуфт. В таком положении осуществляется передача вращения от наружной э5 полумуфты к внутренней. При вращении наружной полумуфты относительно внутренней по часовой стрелке происходит расклинивание йолзуна 5 и

7 полумуфта 2 может свободно поворачиваться относительно полумуфты 1. Сопротивление враще30 нию в этом случае обуславливается моментом, создаваемым пружинами 12.

В муфте свободного хода, изображенной на фиг. 2 и 3, каждый ползун 5 имеет одну сплошную поверхность контакта 13 с рабочей поверхностью 14

35 наружнои полумуфты 2. Однако для обеспечения надежности их сцепления взаимодействующие поверхности в сечении выполнены коническими.

В муфте, изображенной на фиг. 4, каждый ползун 5 имеет две контактные поверхности 6 и 7, 40 касающиеся по дуге цилиндрической рабочей поверхности 4. При этом угол между контактными поверхностями выбран наибольшим, исходя из условия нормальной работы муфты.

45 В муфте свободного хода, изображенной на, фиг. 5,. на каждый полэун 5 действуют две лружины растяжения 15 и сжатия 16, расположенные так, что их совместное усилие направлено тангенциально.

На фиг. 6 и 7 показана муфта, в которой

50 предуслтотрены опорные площадки 17 для ограничения амтцтит", обратного инерционного хода полэунов 5, пр;*": а усилия пружин 12, действующих на полэун, направлены тангенциально.

На контактных поверхностях полэуна 5 и На55 ружной полумуфты 2 предусмотрены соответствеп. но осевые 18 и кольцевые 19 канавки (см. фиг. 7 и

8). Пересечение этих канавок делит контактную поверхность на сетку из кснтактных площадок, что предотвращает образование пленки масла между ползуном 5 и наружнои полумуфтой 2, 561524

В реверсивной муфте (см фиг. 9) ползун 5 и башмак 8 относительно оси у-у могут занимать одно из двух симметричных «сложений, Заклинивающие элементы удерживаются в одном из положений управляющим устройством (на четреже не показано) .

Для определения геометрических размеров деталей и их расположения в описанной муфте свободного хода обратимся к схеме муфты, показанной на фиг. 10.

Рассмотрим условия заклинивания ползуна 5 опирающегося в точках В и С на поверхность 4.

Если р - предельный утол трения в точках соприкосновения между ползу«ом 5 и поверхностью 4, то для заклинивания в точке В или С надо, чтобы силы, прижимающие ползун к поверхности скольжения, образовывали соответственно с радиусом

ОВ и ОС углы, меньшие или равные углу

Геометрической суммой этих сил заклинивания является сила D, действующая на ползун 5 со стороны башмака 8, воспринимающего давление внутренней полумуфты 1. Для достижения заклинивания достаточно, чтобы сила О пересекла отрезок OE в точке F, расположенной между точками О и Е. Точка Е является точкой пересечения касательных, исходящих из т. В и Р, к окружности радиуса G — радиуса тренин ползу«а. При таком расположении вектора силы D обеспе швается равновесие башмака 8.

Если угол ф — предельный угол скольжения башмака 8 по обеим контактным поверхностям 3 н

11 (для упрощения предполагаем, что он одинаков для обеих поверхностей), то вектор силы D наклонен в сТорону. стрелки Н на угол у относительно радиуса Э цилиндрической поверхности 10 башмака 8, перпендикулярного поверхности 3, и касается окружности с центром в точке Л... образованной радиусом 3 . sin y.

Из чертежа видно, что расстояние от центра муфты 0 до вектора силы D равно

К = ьсоа ф+ m sin р, {1) где ьи m — координаты точки P относительно центра О.

Точка Р»а цилиндрической поверхности 10 башмака 8 в месте;пересечения ее радиуса, перпендикулярного поверхности 3 и вектора D.

В треугольнике СОЕ OEsinO-=ОСып р, откуда

ЙгтЧ

ОЕ =ОС вЂ”.

Ыгх Р

50 где Р- утоп между ОС и осью муфты Х вЂ” Х.

Очевидно, что прямая ОЕ наклонена «а угол р к оси Х вЂ” Х.

Длина отрезка ОЕ. определяемая пс формуле (2), представляет собой максимальное расстсяние вектора силы D ох центра О.

Определив положение вектора силы 0 и точки Е можно проверить, соблюде«о ли условие заклинивания, то есть проходит ли вектор между точкамн О и Е. Если sing= р, что бывает когда все детали муфты изготовлены из одного материала и состояние их поверхности одинаково, то вектор D перпендикулярен ОЕ и его расстояние от точки 0 равно

К = OF =х .сов а + m sin р. (3)

Условие заклинивания в этом случае имеет вид:

5!Пцэ

К = ECOe <Р+1И & И V 0C у (4) о

ScVР где ОС - радиус цилиндрической рабочей поверхности на ру жной лолу муфты.

Для нормальной работы механизма кроме

) соблюдения условий заклинивания, надо учитывать условия обгона. Для этого необходимо, чтобы радиус ОР образовывал с вектором D угол, больший угла трения, то есть:

„, > g / Ofttl Гсов 9х> гхх 94f Q, (5)

Вторым условием является свободное проскальзывание ползуна 5, Для этого достаточно, чтобы

P) р. (6)

Формулы (4,5,6) позволяют определить конфигурацию механизма, причем эти формулы можно с обшить для более сложных случаев (двухкссбоб нусная поверхность на фиг. 4, где м < p) .

Для получения запаса про пнкти можно брать другие вели ины 11 и угла COF в формулах (4) и (6).

Для практического применения необходимо в, зависимости от коэффициентов трения определять расчетом или экспериментально оптимальные величины Lè гп — координаты точки P.

Иэ изложенного выше ясно, что условия нормальной работы муфты свободного хода согласно изобретению тем легче соблюдаются, чем коэффициенты трения ф башмака 8 по поверхности 3 н ползуну 5 меньше, а коэффициент трения р ползу«а 5 по поверхности 4 - выше. Отношение р/ф должно иметь величину порядка 15/10.

По этому башмак изготавливают из бронзы, антифрикционных сплавов или пластмасс. Коэффициент трения ф можно уменьшить с помощью футеровки или сульфатации. Башмаки могут быть и стальными, но желательно их сульфатировать. В некоторых случаях башмаки могут быть из чугуна.

Пслзуны со сплошной поверхностью контакта могут покрываться материалом с высоким коэффиш ентом трения, как, например, накладки в тормозах В этом случае контактным поверхностям придают двух- или многоконусный профиль, как это показано на фиг. 3, что позволяет получать необходимый коэффициент трения д, который больше утла трения р при цилиндрических контактных поверхностях.

При наличии двух контактных зон между ползуном 5 и цилиндрической поверхностью 4 угол

ВОС (см. фиг. 4) между этим контактными зонами можно увеличить, не превышая верхний предел по формуле (6).

561524

Формула изобретения

1. Муфта свободного хода, содержащая коицентрично расположенные наружную и внутреннюю полумуфты и установленные между ними подпружиненные заклинивающие элементы, каждый из которых состоит иэ ползуиа и башмака, сопрягаю. шихся между собой по поверхности вращения и взаимодействующих соответственно с рабочими поверхностями наружной и внутренней полумуфт, от ли ча ю щ а я с s тем, что, е целью упрощения технологии изготовления v снижения стоимости муфты, взаимодействующие между собой рабочие поверхности внутренней полумуфты и башмака выполнены плоскими, à ocb поверхности вращения последнего смещена относительно осевой плоскости муфты, перпендикулярной рабочим поверхностям, 2. Муфта по л. 1, отличающаяся тем, что каждый ползун выполнен в виде бруска, контактирующего с рабочей поверхностью наружной полумуфты по дуге в двух местах.

3. Муфта по и. 1, отличающаяся тем, что башмак выполнен в виде цилиндра, срезанного

HJIocKocThlo, параллельной его образующим, причем радиус цилиндра составляет от 20 до 60% от радиуса рабочей поверхности наружной полумуфты.

4. Муфта по пп. 1-3, отличающаяся тем, что координаты оси поверхности вращения башмака связаны с коэффициентами трения ползуна по рабочей поверхности внутренней полумуфты и по поверхности вращения ползуна следующей зависимостью: где f u m — координаты точки Р относительно осей перпендикулярной и параллельной плоской поверхности башмака, причем эта точка лежит н» цилиндрической поверхности башмака в месте пересечения ее радиусом, перпендикулярным к плоской пове рхности башмака; ф — угол трения башмака по обеим его контактным поверхностям.

5. Муфтапопп. 1-3, отличающаяся тем,что центральный угол между двумя местами контакта полэуна с наружной полумуфтой равен m — 2P и составляет от 90 да 60, где P — центральный угол, превышающий угол трения р между полэуном и рабочей поверхностью наружной попумуфты.

6. Муфта по пп, 1-5, отличающаяся .тем, что при равных углах греция ползуна и башмака по рабочим поверхностям наружной и внутренней полумуфт условия заклинивания выражаются следующей зависимостью:

Ым9

Р coS + + !А 51 !т g 4 QC

5i O /".э где 0C — радиус рабочей поверхности наружной полумуфты р — угол трения между всеми контактирующими поверх костями;

t 0 P —. центральный угол, превышающий угол трения р; г, и m — координаты точки P относительно осей перпендикулярной и параллельной плоской поверхности башмака, причем эта точка лежит на цилиндрической поверхности башмака в месте пересечения ее радиусом, перпендикулярным плоской поверхности башмака.

7. Муфта по пп. 1-6, отличающаяся тем, что два тела заклинивания установлены симметрично относительно внутренней полумуфты.

8, Муфта по пп. 1-7, от ли ча ющая ся,тем, что, с целью уменьшения трения башмака по ползуну и по рабочей поверхности внутренней олумуфты, башмаки выполнены иэ бронзы.

9. Муфта цо пп. 1-7, о т л и ч а ю ш а я с я тем, что, с целью уменьшения трения башмака по ползуну и по рабочей поверхности внутренней полумуфты, поверхности башмака имеют покрытия.

10. Муфта по шт. 1-9,от ли.чающая с я,тем, что угол трения ползуна по рабочей поверхности, наружной полумуфты больше угла трения башмака по ползуну и по рабочей поверхности внутренней полумуфты, например, в отношении 15/10.

11. Муфта по и. 10, отличающаяся тем, 35 что, с целью увеличения угла трения между ползуном и рабочей поверхностью наружной олумуфты, их поверхности контакта выполнены конуснымн, двухконусиыми нли многоконусиыми.

12. Муфта по и, 11,. отл и чаю ща я ся,тем, 40 что внутренняя полумуфта имеет треугольную форму и снабжена тремя телами заклинивания.

13. Муфта по нп. 1-12, отличающаяся тем, что, с целью ограничения обратного хода

45 полэунов под действием инерционных сил, на внутренней полумуфте выполнены упоры.

l4. Муфта по пп. 1-13, о тл и ча ю- ш а я с я тем, что пружина, поджимающая тела заклинивания, выполнена в виде пружины сжатия.

15. Муфта по пп. 1-13, о тл и ч ающ а я с я тем, что пружина; поджимающая тела заклинивании, выполнена в виде пружины растяжения.