Предохранительная центробежная муфта

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (!!) 823697

Союз Советских

Социвлистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 250375 (21) 2116391/25-27 с присоединением заявки РЙ (5t)M. Кл.

Г 16 0 43/20

3Ьеударотааииый комитет

СССР ео делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 2%481. Бюллетень йй 15

Дата опубликования описания 30.04 81 (53) УДК621;825. . 6 (088.8) (72) Авторы изобретения

Б.А.Лабковский и А.В.Спивак

Кузбасский политехнический институт (71) Заявитель (54) ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МУФТА

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для соединения быстроходных валов машин при значительных динамических нагрузках и неоаходимости осуще5 ствления плавного пуска, а также для предохранения трансмиссии машин от действия перегрузок.

Известна предохранительная центробежная муфта, содержащая устаноtO вленное на ведущем валу водило, несущее сателлиты с неуравновешенными грузами, центральное колесо, связанное с ведомым валом,и фрикционtj ные элементы (1).

Недостаткам известной муфты является то, что при длительном буксовании она перегревается. Кроме того, стабильность срабатывания ее предохранительной части зависит от фрикцнонных свойств фрнкционных элементов.

Цель иэобретения — исключение перегрева муфты при работе в предохранительном режиме.

Поставленная цель достигается тем, что предохранительная центробежная муфта снабжена валиком с фасонным пазом, жестко связанным с ведущим валом, неуравновешенные грузы жестко соединены с сателлитами, а фрикционные элементы выполнены в виде двух фрикционных фланцевых полумуфт с контактирующими между собой фрикционными конусными поверхностями фланцевых полумуфт, од на из которых — ведомая жестко соединена с ведомым валом, другаяведущая имеет ролик, контактирующий с профильньпки поверхностями фасонного паза валика, и жестко соединена с ведущим валом.

При этом фасонный паз выполнен на глубину, равную длине ролика.

Кроме того, фасонный паз валика выполнен в форме трапеции, основания 3 82 которой расположены перпендикулярно .образующей цилиндрической поверхности валика, а одна из боковых сторон выполнена в виде остроугольного вы ступа, вершиной направленного внутрь трапеции. При этом муфта снабжена

1 двумя пластинчатыми пружинами, а на дне фасонного паза валика выполнен продольный выступ, на коцах которо .го по оси укреплены упомянутые нластинчатые пружины, причем расстояния между концами выступа и стенками фасонного паза больше диаметра ролика.

В данной конструкции при достижении моментом сил сопротивления критической величины, поверхности трения мгновенно разъединяются, что исключает тепловыделение в этом режиме.

Отключение ведомого вала от ведущего при перегрузке происходит за счет скачкообразного отвода ведущей полумуфты от ведомой. Это исключает отрицательное влияние непостоянства фрикционных свойств пары трения на стабильность срабатывания.

На фиг. 1 изображена цредохранительная центробежная муфта, общий вид"! на фиг. 2 — то же, разрез

А-А на фиг. 1 (исходное положение); на фиг. 3 — разрез А-А на фиг. 1 (окончание пуска); на фиг. 4 — разрез А-А на фиг. 1 (холостой ход); на фиг. 5 - валик с фасонным пазом в акеонометрии.

Муфта содержит установленное .на ведущем валу 1 и закрепленное шпонкой 2 водило 3. На конце sepyщего вала 1 расположен жестко. связанный с ним валик 4 с фасонным пазом.

В водиле 3 смонтированы пальцы 5. с помощью гаек 6, на которых свободно установлены на кольцах 7 и втулках 8,сателлиты 9 с жестко присоединенными к ним неуравновешенными грузами.

Фрикционные элементы муфты представляют собой две фланцевые полумуфты, ведущую 30 и,ведомую 31, контактирующие между собой по конусным поверхностям, армированным фрикционными обкладками 12 и 13. Веду" щая полумуфта 10 жестко соединена с центральным колесом 34 входящим в зацепление с сателлитами 9 свя- занными водилом с ведущим валом 1.

На ведущей полумуфте 30 закреплен

3697

15 го

55 г5

Эо

40 также ролик 15, имеющий бочкообразную форму, который входит в фасонный паз валика 4 на ведущем валу 1.

Ведомая полумуфта 11 неподвижно закреплена на ведомом валу 16, например на шпонке 17 которая стопорится от осевого смещения торцовой шайбой 18 н винтом 19. Поворот сателлитов 9 с неуравновешенными грузами против часовой стрелки (фиг..2) ограничивается стопорами 20. Поворот сателлитов 9 по часовой стрелке ограничивается упором неуравновешенного груза в центральное колесо 14. . Фасонный паз валика 4 имеет форму трапеции, одна из боковых сторон которой имеет остроугольный профиль.

На поверхности фасонного паза выполнен продольный выступ 21, Hà концах которого установлены пластинчатые пружины 22, 23. Они служат для регулирования движения ролика 15 по фасонному пазу валика 4.

При рассмотрении работы муфты необходимо выделить следующие этапы: !

)) исходное положение; 2) пуск; 3) работа при установившемся движении;

4} работа муфты при срабатывании предохранительной части; 5) возврат муфты в исходное положение после остановки, вызванной срабатыванием

\ муфты, 6) работа муфты при отключении двигателя; 7) возврат муфты в исходное положение после остановки, вызванной отключением двигателя.

1. При исходном положении муфты . центр тяжести неуравновешенного груза на сателлите 9 находится в точке А, который при этом упирается в центральное колесо 14, что ограничивает поворбт сателлита 9 вокруг оси пальца 5 по часовой стрелке (фиг.2).

Ролик 15 ведущей полумуфты 10 находится в фасонном пазу валикаи в зо-. не а (фиг. 5). Поскольку ведущая полумуфта 10 находится в крайнем левом положении (фиг. 1), момент сйл трения во фрикционной паре муфты равен нулю, т.е. ведущий 1 и ведомый 16 валы .разъединены.

2. При пуске ведущий вал набирает обороты, так как в положении, принятом за исходное, поворот сателлита 9 вокруг оси пальца 5 но часовой стрелке ограничен,. то обкатывания сателлита вокруг центрального колеса 14, связанного жестко с ведущей полумуфтой 10,. не происходи и она

823697 вращается синхронно, с ведущим валом 1, поэтому ролик .15 остается в зоне а фасонного паза валика 4.

По мере дальнейшего увеличения числа оборотов ведущего вала 1 центробежные силы создают момент, .поворачивающий.сателлит 9 против .часовой стрелки (фиг. 2). При этом появляется вращение центрального колеса 14 и вместе с ним полумуфты 10 относительно ведущего вала lи ролик

15 начинает обкатываться по профильным поверхностям фасонного паза в зоне а, выдвигая ведущую полумуфту

10 по направлению к ведомой полумуфте 11.

Когда момент сил трения между ними станет равным моменту сил сопротивления, ведомый вал 16 начинает вращаться и число его оборотов достигает номинального значения. Далее момент.сил трения продолжает расти и при положении ролика 15 в зоне а паза достигает. максимального значения. К концу периода пуска центр тяжести неуравновешенного груза с сателлитом 9 переместится в точку .В (фиг. 3), а ролик 15, отжав пружину 23, попадает в .точку Ь (фиг. 5).

На этом период пуска заканчивается.

3. При установившемся движении центр тяжести неуравновешенного груза занимает промежуточные положения между точкой В .(фиг. 3) н точкой С (фиг. 4). Ролик 15 занимает промежуточные положения между зонами в и с (фиг. 5).

При установившемся режиме движения неуравновешенный груз сателлита 9 находится в равновесии под действием момен га от сил инерции на нем и момента сопротивления на ве-. домом валу 16. Изменение момента can сопротивления вызывает перемещение ролика 15 - увеличение - в сторону зоны Ь, уменьшение — в сторону зо" ны с. Если момент сопротивления на ведомом валу равен нулю (холостой ход), то центр тяжести неуравновешенного груза на сателлите 9 ока" жется в точке С (фиг. 4), а ролик 15 — в зоне с (фиг. 5), В установившемся режиме скольжение во фрикциониой паре отсутствует и муфта работает как упругая, имеющая большую податливость.

4. Если момент сил сопротивления на ведомом валу 16 равен предельному значению, то центр тяжести не40

S

10 !

3S уравновешенного груза на сателлите

9 будет находиться в точке В (фиг.3), а ролик 15 в зоне в (фиг. 5).

Если момент сил сопротивления становится больше предельного значения, то ролик 15 переместится левее эоны в и попадет в прорезь .(фиг. 5). При этом коническая поверхность ведущей нолумуфты 10 отойдет от конической поверхности ведомой полумуфты 11, так как. угол конусности больше угла трения. Усилие прижатия полумуфт! уменьшается, а вместе с тем и момент сил трения фрикционной пары муфты.

В связи с.тем, что момент сил инерции неуравновешенного груза теперь не уравновешивается моментом сил со- . противления, сателлит 9 поворачивается протйв часовой стрелки, а ведущая полумуфта 10 — по часовой стрелке (фиг. 3). При этом ролик

15 попадает на поверхность фасонного паза между зонами b u d (фиг. 5).

При дальнейшем повороте ведущей полумуфты !О ролик 15 обкатывается по поверхности фасонного паза от зо.« ны Ь к зоне d, окончательно разъединяя ведущую 10 и ведомую ll полумуфты. Положение ролика 15 в зоне d Фасонного паза соответствует положеНию центра тяжести неуравновешенного груза в точке С (фиг. 4). В этом-положении ведущий 1 и ведомый 16 валы разъединены и двигатель должен быть отключен.

5. Для возврата муфты в исходное положение включается двигатель. Ведущий вал 1 начинает вращаться относительно ведущей полумуфты 1О, неподвйжной под действием сил ннеРции, что вызывает перекатывание ролика 15 по фасонному пазу от зоны

d к зоне а. В зону d ролик 15 попадает, отжав пружину 22 (фиг. 5)..

При этом неуравновешенный груз на сателлите 9 упирается в центральное колесо 14 (фиг. 2}, .и муфта снова в исходном положении.

6. При отключении двигателя число оборотов ведущего sana l уменьшается, .уменьшается также момент can инерции неуравновешенного груза. Равновесие между моментом сил сопро-. Ъ тивления и моментом сил инерции нарушается. Это приводит к повороту сателлита 9 по часовой стрелке, что в свою очередь вызывает поворот ве дущей полумуфты 10 против часовой стрелки (фиг. 4). Ролик 15 при этом.

823697

Формула изобретения

7 перемещается по фасонному пазу от зоны с к зоне b, Полная остановка двигателя может застать ролик 15 в одном из следующих положений:

I).между зонами b и е, когда полумуфты 10 и 11 разъединены;

2).между зонами b m d — полумуфты 10 и 11 частично или полностью * разъединены;

3) между зонами b u d.

7. При включении двигателя ведущий вал 1 начинает вращаться в направлении, указанном на фиг. 2. Ведущая полумуфта 10 при этом остается неподвижной. Ролик 15 перемещается по направляющему пазу в зависимости от его исходного положения, либо от зоны .b к зоне д и далее к зоне а, либо от зоны d к зоне а.

При перекатывании к зоне а ролик 15 отжимает пружину 22. Центр тяжести неуравновешенного груза при этом перемещается в точку А, а упомянутый груз упирается в центральное колесо 14 (фиг. 2). Таким образом, муфта вернулась в исходное положение.

В связи с тем, что срабатывание данной йредохранительной центробеж-, ной муфты происходит скачкообразно, путем резкого разъединения контакттирующик фрикционных поверхностей, уменьшается тепловыделение на этих поверхностях, что исключает. перегрев муфты при длительном буксовании. Кроме того это повышает стабильность срабатывания предохранительной части муфты и увеличивает срок ее службы. I. Предохранительная центробежная .муфта, содержащая установленное на ведущем залу водило, несущее сателлиты с неуравновешенными грузами, центральное колесо, связанное с ве8 домым валом, и фрикционные элементы, отличающаяся тем, что, с целью исключения перегрева при работе в предохранительном ре5 жиме, она снабжена валиком с фасонным.:.пазом, жестко связанным с ведущим валом, неуравновешенные грузы жестко соединены с сателлитами, а фрикционные элементы выполнены в виде двух фрикционных фланцевых полумуфт с контактирующими между собой фрикционными конусными поверхностями, одна из которых ведомая жестко соединена с ведомым валом, а другая - ведущая имеет ролик, контакттирующий с профильными поверхностями фасонного паза валика, и жестко соединена с ведущим валом.

m 2. Муфта по п. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что фасонный паз выполнен на глубину, равную длине ролика.

3. Муфта попп.1и2, о т л и—

2S ч а ю щ а я с я тем, что фасонный паз валика выполнен в форме трапе-. ции, основания которой расположены перпендикулярно образующей ци-. линдрической поверхности валика, а

Зв одна из боковых сторон выполнена в виде остроугольного выступа, вершиной направленного внутрь трапе" ции.

4.Муфта попп. 1, 2 и 3, о т л и ч аю щ а я с я тем, что она снабжена двумя пластинчатыми пружинами, а на дне фасонного паза валика выполнен продольный выступ, на концах которого по оси укреплены упомянутые плафф стинчатые пружины, причем расстояния между концами выступа и стенками фасонного паза больше диаметра ролика.

Источники информации, принятые во внимание при .экспертизе

4$

Ъ

1. Авторское свидетельство СССР

У 451879, кл. F 16 О 43/20, 03.01.73.

823697

Составитель Г.Ьбрамова

Редактор Н.Пушненкова Техред И.Рейвес

Корректор М. Шароши

Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 2053/46 Тираж 1006

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5