Предохранительная муфта
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
„„SU„„3 208355 (5>)4 Г 16 D 7/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (21) 3709871/25-27 (22) 11.03.84 (46) 30.01.86, Бюл, Р 4 (72) А.С. Дзьонь, В.А. 1<очмола и В.A. Шмыров (53) 621.825.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Р 15 1911, кл. F 16 D 17/00, 196?. (54)(57) ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЧ ИуфТА, содержащая ведущую и ведомую полумуфты, свободно установленную втулку, связанную с полумуфтами посредством выполненных на обращенных одна к другой поверхностям втулки и полумуфт торцовых кулачков и замыкающую пружину, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения надежности путем демпфирования нагрузок, нс превышающих допускаемые, торцовые кулачки полумуфт и втулки сопрягаются по винтовой поверхности, при этом угол наклона винтовых поверхностей кулачков ведомой полумуфты и сопряженных с ними кулачков втулки больше угла наклона винтовых поверхностей кулачков втулки и сопряженных с ними кулачков ведущей полумуфты, втулка установлена между полумуфтами с воэможностью ограни.ченного осевого перемещения и поджата пружиной вместе с ведущей полумуфтой к ведомой полумуфте.
1208355 2 изобретение относится к машиностроен ро и может быть использовано в качестве упругого демпферного предохра.нительного устройства приводов различных механизмов, работающих в условиях высоких ударных нагрузок с пиковыми перегрузками.
1(ель изобретения — повышение, надежности путем демпфирования нагрузок, не превышающих д>эпустимые, На фиг.1 представлена предохранительная муфта, общий вяд, на фиг,2 — развертки винтовых торцовых кулачков ведущей zl ведомой полумуфт и втулки, на фиг.3 — характеристика
1313уэ1;3111ь1 демпфера (сплош>1ой линией) и I!1>!!мер рггулlfpОI3ки этои характе рис. г11к11 (пунктирной линией), на фпг„4 — зависимость передаваемого крутящего момента в функции угла разворота недуцей полумуфты относптель 10 ВедОмОй полумуфты (сплошной ли11не11), и пример возможной регуszIJpoz3êII этой зависимости, (пунктир11ой лш113ей), на фиг.5 — график сгла>1;н33ания пиковых нагрузок, па рабочем органе привода.
11рсцохранительная муфта содержит ведущую полумуфту 1 с торцовыь>и 1:улачками 2 в виде винтовой поверхности 3, ведомую полу11уфту 4 с зубчатым венцом 5 и кулачками 6 с вянтов1мп погерхностями 7, втулку
8 с торцом 9 кулачками 10 с винтовыми поверхностями 11 и кулачками
12 с винтовыми поверхностями 13, ведущий 13asl 14 с уступом 15, зубчать3м венцом 16 и резьбовым участком. пружину 17, регулировочные кольца 18, упорную втулку 19, сменное кольцо — упор 20, гайку 21, распорную втулку 22 и упорный подшшшяк 23.
Угол наклона винтовой поверхнос.и 3 равен углу наклона контактирующей с ней поверхности 11, также равны углы наклона контактирующих поверхностей 7 и 13, при этом угол наклона винтовых поверхностей 3 и 11 меньше угла накпона винтовых поверхностей 7 и 13 °
1>1уфта работает следующим образом, Исходное положение. Гайкой 21, навинчиваемой на резьбовой участок вала 14, винтовые участки 7 и 13
11 я 3 поджаты друг к другу.Зубчатьп3 венец 16 вала 14 соединен с приводом (не показан), а зубчатый
55 венец 5 ведомой полумуфты 4 соединен с рабочим органом (не показан).
При вращении привода крутящий момент через зубчатый венец 16 вала 14 передается ведущей полумуфте, черс з винтовые поверхности 3 и 11 втулке 8, от нее через винтовые поверхности 13 и 7 — ведомой полу- муфте 4 и от ее венца 5 — рабочему органу.
При нагружении муфты крутящим моментом нагружаются одновременно обе пары кулачков, При нагружении такой муфты сначала срабатывают (и проворачиваются) кулачки 6 и 12 с большим углом наклона, а кулачки 2 "1 10 с меньшим углом наклона 13ин1овых поверхностей в .это время вообще не перемецаются друг относительно друга, так как составляющая сжпы, направленная вдоль оси пружины, больше (при одном и том же крутящем моменте) в кулачках с большим углом наклона винтовой поверхности.
Поэтому при нарастании момента сначала начинают перемец>аться кулачки
6 и 12. Б это время муфта работае г в режиме упругого демпфирова:1ия, При увеличении момента до !3eslzI I.IHII, превышающей допустимую, кулачки 6 и 12 с большим углом наклона винтовых поверхностей 7 и 13 проворачиваются на максимальную величину, при .этом втулка 8 доходит до упора 20, взаимное перемещение кулачков 6 и 12 прекращается. При дальнейшем росте передаваемого момента, начинается взаимное перемец>ение друг относительно друга кулачков 2 и
10 с меньшим углом наклона винтовых поверхностей 3 и 11 т.е. муфта начинает работу в предохранительном режиме.
На чертеже приведены следующие обозначения: Я вЂ” средний радиус винтовых поверхностей 3, 7, 11 и 13
6.»>z — угол наклона винтовых поверхностей 7 и 13; Ы»р — угол наклона винтовых поверхностей 3 и 11; причем с з,р > cC », p — текущая (переменная) величина усилия пружины
17; Р, — усилие предварительного поджатия пружины 17 (с.оответствующее началу осевого движения втулки 8 в направлении, указанном стрелкой 0 ); Р— усилие пружины 17, соответствующее концу движения втулки 8 в направления, указанном
1208355
И = Р; R. c19 сс .р
Hg P Rcg Cf .
"1conp — R с1 Мфпа g -Г1сопа 1 а tg М.впа, 3 стрелкой Lll Р— предельное усилие пружины !7, при котором ведуцая полумуфта 1 выходит из зацепления с втулкой 8; X — текущая (переменная) величина перемещения подвижных элементов муфты вдоль ведущего вала 14 в направлении укаэанном
QY релкой U ); Хцпр — максимальная величина перемещения втулки 8, Впа — максимальная величина перемещения ведущей полумуфты 1; M — - текущая (перегленная) величина передаваемого муфтой крутящего момента (без учета сил трения); !1, — величина крутящего момента, передаваемого устройством, соответствующая началу перемещения втулки 3, . Г 1 величина крутяцего момента, соответствующая концу перемещения втулки 8 Ì вЂ” вели нгна крутящего момента, соответствующая началу иеремещения ведущей полумуфты 1 относительно втулки 3; И,, — величина максимального крутящего момента, передаваемого му<1 той, Я„,пр — текущая величина момента сопротивления со стороны рабочего органа; gll — демпфирующий момент; М„ — сглаженный
f момент, N — текущая сила реакции со стороны рабочего органа, приведенная к ведомой полумуфте 4 и действующая нормально к рабочей по1 верхности 7; Р— составляющая сиI лы N действующая вдоль оси ведущего вала 14 (в направлении стрел1 It киU )), причем Р = N sin <,, р,N текущая сила реакции со стороны рабочего органа, приведенная к втулке 8 и действующая нормально к .рабоIf чей поверхности 11; P — составляюИ щая силы Й, действующая вдоль оси вала 14 (в направлении стрелки 0 ), гзf If причем - = М sin о пр; г — текущая (переменная) величина угла разворота втулки 8 и ведущей полумуфты 1 относительно ведомой полумуфты 4, У„пр — максимальный угол разворота втулки 8 относительно ведомой полумуфты 4; „р — максимальный угол разгорота ведущей полумуфты 1 отно сительно ведомой полумуфты 4; коэффициент трения в рабочих винтогых поверхностях ведомой полумуфты 4 и промежуточной втулки 8.!
В работе предохранительной муфты выделяются 4 режима.
Т, Передача крутящих моментов в диапазоне от 0 до !1, 5 !"1,„а с М,, откуда Р 6Р и втулка 8 не перемещается вдоль осн вала и муфта работает как кннематическп жесткое звено.
II. Передача крутящих моментов в диапазоне от М„до М о и (! с !1,, пр с!1,, следовательно, Р„с t rz
Поскольку на всем диапазоне сила
I реакции Р больше начального усилия
Р„ пружины 17, то втулка 8 (совместно с ведущей полумуфтой 1) перемещается в направленнгг, указанном стрелкой И, сжимая пружину 17, пока
I не наступiп равновесие спл Р и P.
Одновременно втулка 8 (совместно с ведущей полумуфтой 1) разворачиваются относительно ведомой полумуфты 4.
Между винтовыми поверхностями 7 и 13 / возникает сила трения, равная М ° 1 гр, на преодоление которой затрачнва30 ется часть энергии необратимо рассеиваемой (переходяцей в тепло), при этом возникает демпфирующий момент
Одновременно часть энсргни аккумулируется в пружине 17, а затеи отдается рабочему органу (с потерями на преодоление сил трения).
Таким образом, при возникновении мгновенных пиковых нагрузок, происходит процесс аккумулирования части энергии, поглощения части энергии, возвращения аккумулированной части энергии с потерей на преодоление сил трения. Указанный процесс растянут во времени относительно времени действия пиковой нагрузки, .что приводит к снижению величин нагрузок, действующих на детали привода. Уровень иаксимальньгх на50 грузок снижается как вследствие растягивания во времени процесса передачи пиковых нагрузок и нх сглаживания, так и в результате потерь на преодоление сил трения—
55 демпфирования. Картина сглаживания пиковых нагрузок, возникаюпц х на рабочем органе привода представлена на фиг.5, где показаны в функции
1208355 времени 1 величина момента сопротивления Yl В указанном диапазоне пружина, i7 способна аккумулировать часть передаваемой энергии (ее пики), причем максимальная величина аккумулированной части энергии p +p счпа = < XzÄp Бремя возвращения рабочему органу этой энергии зависит от энергоемкости самой пружины, приведенной массы подвижных деталей муфты и рабочего органа и от сил трения. Величина энергоемкости пружины регулируется кольцами 18. На фиг.3 показано изменение характеристики пружины при увеличении толщины пакета колец 18. При этом усилия Р„,tz Рз повышаются до соответствую1 щ х,, V,, >>, что приводит: ветствующему увеличению P + P„ Ечпр = 1 чпа Величины крутящих моментов а1, М, также увеличиваются пропорционально увеличению соответстB IIIJH HM CHJI Р„, Р,, Р, . ПТ. Передача крутящих моментов в диапазоне от 1а до М При увеличении крутящего момента до величины И втулка 8 (совместно с ведущей полумуфтой 1) перемещается в направлении, укаэанном стрелкой о, на величину Хчпр При этом торец 9 втулки 8 упирается в уступ 15 ведущего вала 14. Величину Xqqp (а следовательно, и демпфирующую способность муфты) регулируют сменным кольцом — упором 20. Например, для уменьшения энергоемкости демпфера 17 следует увели10 чить толщину сменного кольца — упора 20, при этом величина <чпа умень11 шается до величины Х„„,, а соответствующее ей усилие пружины уменьlt шается до величины Р Величина также уменьшается до Р,„„а,Мпа I до у" величины моментов М М» М па уменьшаются состветственно до При увеличении крутящего момента от М цо > g муфта работает как ки ематически жесткое звено. Таким образом, диапазон нагрузок,,соответствующих передаваемым крутящим моментом от 0 до 4 является штатным рабочим диапазоном нагрузок, Величина момента М -- Р„-8 с1 d.„ð, IV. Передача крутящих моментов в диапазоне от М> до 1М . В этом диапазоне муфта работает как кулачковая упругая предохранительная муфта. Ведущая полумуфта 1 перемещается в направлении, указанном стрелкой 1 и в конце ее хода прекращается взаимодействие винтовых поверхностей 3 с винтовыми поверхностями 11 втулки 8. При этом величина момента, при котором происходит выключение муфты " = Р Р,сta < а Изобретение позволяет демпфировать 40 мгновенные пиковые нагрузки, не превышающие допустимые, что существен- но расширяет область применения предохранительной муфты. 1208355 ff f0 Щуг. 2 Составитель М. Косьминова Техред Ж.Кастеленни Корректор П. Патай Редактор Л. Пчелинская Закas 230/48 Тираж 880 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, москва, Ж-35, Раутская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4
