Предохранительная фрикционная муфта

 

Использование: ограничение величины передаваемого крутящего момента. Сущность изобретения: полумуфты связаны фрикционным диском. Нажимной диск связан в окружном направлении с отжимной втулкой, подпружиненной относительно нажимного диска отжимной пружиной. Шарики отжимного узла размещены в гнездах переменной глубины, выполненных на упорном диске и отжимной втулке. Сила сжатия регулируемой нажимной пружины передается на нажимной диск через упорную втулку, связанную в окружном направлении с упорным диском. Шарики нажимного узла расположены в гнездах упорной втулки. На обращенной к упорной втулке торцовой поверхности нажимного диска выполнены ответные гнезда под шарики нажимного узла, смещенные относительно гнезд отжимной втулки в окружном направлении на величину,равную половине окружного шага расположения этих гнезд. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 16 0 7/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (61) 1553770 (21) 4899800/27 (22) 08,01.9 t (46) 30.05.92, Бюл, ¹ 20 (75) М.П.Шишкарев (53) 621.825,5(088,8) (56) Авторское свидетельство. СССР № 1553770, кл.. F 16 0 7/02, 1988. (54) ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ ФРИКЦИОННАЯ МУФТА (57) Использование: ограничение величины передаваемого крутящего момейта. Сущность изобретения: полумуфты связаны фрикционным диском. Нажимной диск связан в окружном направлении с отжимной втулкой, подпружиненной относительно наИзобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для передачи крутящих моментов ограниченной величины.

Известна предохранительная фрикционная муфта по авт. ce. ¹ 1553770, содержащая соосные ведущую и ведомую полумуфты, связанные по меньшей мере одним фрикционным диском, зажатым между. жестко закрепленным на ведущей полумуфте упорным и установленным с возможностью вращения и осевого перемещения нажимн ым дисками посредством.нэжимного упругого элемента, отжимной узел, содержащий отжимные тела качения, размещенные в гнездах переменной глубины, выполненный на упорном диске и на подпружиненной относительно нажимного диска и связанной с ним в окружном направлении отжимной втулке, нажимной узел, содержащий нажимные тела качания, расположенные в гнездах упорной втулки., связанной в окружном направлении с упор„, Ы„„1737177 А2 жимного диска отжимной пружиной. Шарики отжимносо узла размещены в гнездах переменной глубины; выполненных на упорном диске и. отжимной втулке. Сила сжатия регулируемой. нажимной. пружины передается на нажимной диск через упорную втулку, связанную в окружном направлении с упорным диском. Шарики нажимного узла расположены в гнездах упорной втулки. На обращенной к упорной втулке торцовой поверхности нажимного диска выполнены ответные гнезда под шарики нажимного узла, смещенные относительно гнезд отжимной втулки в окружном направлении на величину, равную половине окружного шага расположения этих гнезд. 2 ил, ным диском, и в ответных им гнездах, выполненных на обращенной к упорной втулке торцовой поверхности нажимного диска, при этом гнезда отжимной втулки смещены относительно ответных гнезд под нажимные тела качения на величину, равную поло- вине окружного шага размещения этих гнезд.

Недостатком муфты явл ется низкая долговечность вследствие значительного износа фрикционных.пар при буксовании.

Цель изобретения — повышение долговечнос1и путем уменьшения износа фрикционных пар.

Поставленная цель достигается тем, что в предохранительной фрикционной муфте подпружинивающая отжимную втулку отжимная пружина выбрана с учетом следующего соотношения:

Rr Zih

Rc f я яа rf +яг — (— +Ьщф)ст9а

r 2

1737177 где Z- осевая жесткость упомянутой отжимной пружины;

Ел — сила сжатия регулируемой нажимной пружины;

R — радиус сопрягаемых поверхностей нажимного диска и отжимной втулки;

r,г1 — соответственно радиусы окружностей, на которых расположены нажимные и отжимные тела качения;

Rcp — средний радиус трения фрикционных дисков, h — глубина ответных гнезд; ь- ширина перемычки между соседними ответными гнездами;

f — коэффициент трения между фрикционными дисками;

f< — коэффициент трения в связи между нажимным диском и отжимной Втулкой;

Z< — осевая жесткость регулируемой нажимной пружины; а, P — соответственно углы между боковыми поверхностями гнезд переменной глубины отжимной втулки и ответных"гнезд и осевой плоскостью муфты, проходящей через центры соответствующих-тел качения, На фиг.1 изображена предохранительная фрикционная муфта, принципиальная схема; на фиг.2 — разрез А — А на фиг.1.

Предохранительная фрикционная муфта содержит ведущую 1 и ведомую 2 полумуфты, связанные между собой посредством фрикционного диска 3, Нажимной диск 4 установлен с возможностью осевого перемещения относительно связанной с ним при помощи шпонки 5 отжимной втулки 6, установленной с возможностью осевого и окружного относительно полумуфты 1 перемещения. Отжимные тела качения в виде шариков 7 размещены в гнездах переменной глубины между упорным диском и отжимной втулкой

6, подпружиненной относительно нажимного диска 4 отжимной пружиной 8.

П рижатие фрикционного диска 3 осуществляется регулируемой нажимной пружиной 9, передающей усилие сжатия на нажимной диск 4 через установленную на направляющей шпонке 10 упорную втулку

11 и нажимные тела качения в виде шариков

12, расположенных в гнездах втулки 11. На обращенной к упорной втулке 11 торцовой поверхности нажимного диска 4 выполнены ответные гнезда переменной глубины, смещенные в окружном направлении относительно гнезд отжимной втулки 6. на величину, равную половине окружного шага размещения этих гнезд. Усилие пружины 9 регулируется регулировочным элементом 13.

Для обеспечения силового замыкания фрикционных пар сила пружины 9 должна превышать усилие пружины 8, которое может быть отрегулировано, например, регулировочными винтами, ввинченными в нажимной диск 4 и опирающимся на шай5 бу, установленную между винтами и пружиной 8.

Муфта работает следующим образом.

При работе на шариках 7 возникает распорная сила, стремящаяся переместить

10 вправо отжимную втулку 6, чему препятствует сила пружины 8 и трение на.шпонке 5.

При передаче номинального крутящего момента перемещение отжимной втулки 6 отсутствует.

15 При наступлении перегрузки отжимная втулка 6 перемещается вправо, сжимая пружину 8, при этом происходит поворот нажимного диска 4 и шарики 12 попадают в его гнезда. Упорная Втулка 11 перемещается

20 влево под действием силы пружины 9, в результате чего происходит уравнивание сил пружйны 8 и 9, поэтому буксованйе муфты не сопровождается износом фрикционных пар, что повышает долговечность муфты.

25 Уравнение равновесия отжимной втулки 6 при передаче номинального крутящего момента

Fp = Рп1+ Ртр, .(1) где Fp — распорная сила на шариках 7;

30 Fn) — начальная сила сжатия пружины 8;

Ртр — сила трения на шпонке 5.

Распорная сила равна

Fp= — tg а, Т (2)

r где г — радиус окружности, на которой расположены шарики 7; а — угол между боковой поверхностью . гнезда отжимной втулки 6 и осевой плоскостью муфты, проходящей через центр шари40

Т- крутящий момент, передаваемый нажимным диском 4:

Т = (Fn Рл1) Тср f (3)

45 где Рп — начальная сила сжатия пружины 9;

Rcp — средний радиус трения фрикционных дисков;

f — коэффициент трения между ними.

Сила трения на шпонке 5

Т (Рп Fn1) Rcp f f1

Етр = — f1—

R R где R — радиус сопрягаемых поверхностей нажимного диска 4 и отжимной втулки 6;

f> — коэффициент трения в связи между нажимным диском 4 и отжимной втулкой 6.

Решая уравнение (1) с учетом выражений (2), (3) и (4), получим: (5) 1737177

Условие отсутствия трения при буксовании имеет вид:

Fni +Z . Х Рп — 21Ь, (6) где Z,Zi — соответственно осевая жесткость пружин 8 и 9; х -осевое перемещение отжимной втулки 6 при срабатывании муфты;

h — глубина ответного гнезда нажимного диска 4.

Величина окружного перемещения нажимного диска 4 в зоне его контакта с шариками 12 составит у= htg P+, 1 где - ширина перемычки между соседними ответными гнездами нажимного диска 4;

p — угол между боковой поверхностью ответного гнезда нажимного диска 4 и осевой плоскостью муфты, проходящей через центр шарика 12.

Соответственно, величина окружного перемещения отжимной втулки 6 B зоне ее контакта с шариками 7 равна

У1 = — г (— + h тц P ) . (7)

r1

Тогда величина осевого перемещения отжимной втулки 6 составит с учетом выражения (7) х = yictg а = —" (— + htg p) ctg.а. (8)

Г1 Г

r 2

Подставив результат (8) в выражение (6) с учетом (5), получим:

Fn R r

Rc f Rtga rfi +Rr — (— + г1 тцр) ctg а г1

При расчете величины Z необходимо принимать максимальные значения параметров F и fi и минимальное значение параметра f, При соблюдении укаэанных условий соотношение (9) удовлетворяется во всем рабочем интервале моментов настройки муфты.

Равновесие в окружном направлении нажимного диска 4 при буксовании муфты достигается ра вен ство м вра щающих моментов, действующих на нажимной диск.

Условие равновесия имеет вид

Ti =Тг, (10} где Т1 — вращающий момент, создаваемый отжимным узлом;

Тг — вращающий момент, создаваемый нажимным узлом. Учитывая, что

Ti = ri(Рп1+2х) ctg а, Т2= г(Рп — 21й) ctgP, получим с учетом. выражений (5) и (8):

Г=Г1

ctg (11)

Следовательно, при определении вели5 чины Zнеобходимо,,чтобы параметры в правой части соотношения (9) удовлетворяли условию (1 1).

Элементы муфты приводятся в исход-. ное состояние путем поворота нажимного

10 диска 4 вручную. Для облегчения его поворота величина угла а должна быть меньше угла р.

При настройке муфты одновременно регулируются пружины 8 и 9.

15 Муфта может иметь большее число фрикционных-дисков 3., . Использование изобретения позволяет уменьшить износ фрикционных пар и повысить тем самым долговечность муфты, 20 Формула изобретения

Предохранительная фрикционная муфта по авт. св. N 1553770, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что,.с целью повышения долговечности путем уменьшения износа фрикцион25 ных пар, подпружинивающая отжимную, втулку отжимная пружина выбрана с учетом следующего соотношения:

Rr

Rc f Rtga — rfi +Rr — (— + h tg p ) ст9 а где Z — осевая жесткость упомянутой отжимной пружины:

F — сила сжатия регулируемой нажимной пружины;

R — радиус сопрягаемых поверхностей нажимного диска и отжимной втулки;

r,ãi — соответственно радиусы окружностей, на которых расположены нажимные и

40 отжимные тела качения;

Rcp — средний радиус трения фрикционных дисков;

h — глубина ответных гнезд; (- ширина перемычки межлу соседними

45. ответными гнездами;

f — коэффициент трения между фрикционными дисками;

fi — коэффициент трения в связи между нажимным диском и отжимной втулкой;

Zi — осевая жесткость регулируемой нажимной пружины;

a, P — соответственно углы между боковыми поверхностями гнезд переменной глубины отжимной втулки и ответных гнезд и

55 осевой плоскостью муфты, проходящей через центры соответствующих тел качения.

1737177

Составиттель М, Шишкарев

Техред М.Моргентал Корректор В. Гирняк

Редактор . Э. Слиган

Заказ 1879 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101