Вибрационная муфта сцепления

 

Изобретение относится к машиностроению , в частности к соединительным средствам , и может быть использовано для плавного включения ведомого звена. Целью настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей путем дистанционного регулирования характеристики муфты. Устройство содержит ведущую полумуфту 1 в виде полого цилиндра с четырьмя радиальными окнами 2, в которых помещены кулачки 3 с внешней конической поверхностью и внутренней резьбой, при помощи которой они сопряжены с аналогичной резьбой втулки 4. установленной подвижно в осевом направлении при помощи шпонок 5 и пружин 6 на ведомом валу 7 устройства. Кроме того, коническая поверхность кулачков 3 фрикционно сопряжена с внутренней конической поверхностью втулки 8, установленной на полом цилиндре полумуфты 1, причем втулка 8 охвачена пьезокерамическим кольцевым элементом 9, один электрод 10 которого через токосъсмное кольцо 11, выходной усилитель 12, ключевую схему 13, управляемую от низкочастотного генератора 14, соединен с задающим генератором 15 ультразвуковой частоты, а другой электрод 16 соединен с втулкой, т.е. заземлен. 2 ил. ло Ё

CQlO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИС гИЧЕСкИХ

РЕСПУБЛИК (si)s F 16 D 27/10, 13/24

ГОСУДЛР СТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ..! - . ч4 - Щл

V2.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ (21) 4779264/11 (22) 08.01.90 (46) 07,11,92, Бюл, М 41 (71) Каунасский политехнический институт им.А,Снечкуса (72) М.Э,Акялис и К,M.Ðàãóëüñêèñ (56) Турпаев А.И. Бинтовые механизмы и передачи, M.: Машиностроение, 1982,—

223 с, с.64 — 65, рис,31. (54) БИБРАЦИОННАЯ МУФТА СЦЕПЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к соединительным средствам, и может быть использовано для плавного включения ведомого звена. Целью настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей путем дистанционного регулирования характеристики муфты, Устройство содержит ведущую полумуфту 1 в виде полого цилиндра с че» SU 1774094 А1 тырьмя радиальными окнами 2, в которых помещены кулачки 3 с внешней конической поверхностью и внутренней резьбой, при помощи которой они сопряжены с аналогичной резьбой втулки 4, установленной подвижно в осевом направлении при помощи шпонок 5 и пружин 6 на ведомом валу 7 устройства. Кроме того, коническая поверхность кулачков 3 фрикционно сопряжена с внутренней конической поверхностью втулки 8, установленной на полом цилиндре полумуфты 1, причем втулка 8 охвачена пьезокерамическим кольцевым элементом

9, один электрод 10 которого через токосъемное кольцо 11, выходной усилитель 12, ключевую схему 13, управляемую от низкочастотного генератора 14, соединен с задающим генератором 15 ультразвуковой частоты, а другой электрод 16 соединен с втулкой, т.е. заземлен, 2 ил, 1774094

Изобретение относится к соединительным средствам и может быть использовано для плавного вклю«ения ведомого звена.

Известна муфта сцепления, состоящая из ведущей полумуфты в ниде полого цилиндра с четырьмя радиаль ьп вл окнами, в l(от0рых помещены кулачки с внешней конической поверхностью и внутренней резьбой, причем втулка с резьбой свободно перемещается по шпонке вдоль ведомого вала и удерживается в среднем положении пружинами, Это устройство Ilpliíи71ается за прототип, а другие аналоги не обнаружены, Его недостаток заключается в невозможности регулирования плавности включения муфты в рабочем ее состоянии, так как длч этого требуется заменить пружлны и зто сужает ее функциональные возможности.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем дистанционного регулирования характеристики муфты.

Поставленная цель достигается тем, «ro н известном устройстве, содержащем ведущую полумуфту в виде полого цилиндра с внешней конической поверхностью и внутренней резьбой, вибрационная муфта сцепления, содержащая ведущую полумуфту в виде полого цилиндра с четырьмя радиальными окнами, в которые помещены кулачки с внешней. конической поверхностью и внутренней резьбой, выполненной с возмо>кностью взаимодсйствия с нару>кной резьбовой поверхностью первой втулки, подпружиненнол в осевом направлении и установленной подвижно на ведомом валу устройства, причем коническая поверхность кулачков выполнена с возможностью взаимодействия с внутренней конической поверхностью втулки, установленнол подвижно на полом цилиндре ведущей полумуфты, она снабжена установленным на второй втулке кольцевым пьезокерамическим элементом с двумя электродами, выходным усилителем, ключевой схемой, низкочастотным генератором с вы>годом, токосъемником и задающим генератором ультразвуковой частоты с входом, при этом один электрод пьезокерамического элемента через токосъемник, выходнол усилитель и ключевую схему, вход управления которой подключен к выходу низкочастотного генератора, соединена с входом задающего генератора, а другой электрод электрлчески соединен с второй втулкой, Введение B устройство кольцевого пьезокерамического элемента и жесткое его закрепление на втулке управления, а также его возбуждение ультразвуковыми механическими колебаниями при помощи задаю35

50 щего генератора, ключевой схемы, выходного усилителя и токосьемника, позволило возбудить аналогичные механические колебания как в винтовом, так и в шпоночном соединении предложенной муфты сцепления, что позволило управлять характеристикой муфты в рабочем ее состоянии и тем самым расширить ее функциональные возможности по сравнению с прототипом, где такая возможность отсутствовала. Введение в устройство низкочастотного генератора позволило путем его периодического воздействия на вход управления ключевой схемы создать режим импульсного возбуждения винтового и шпоночного соединений в муфте сцепления, что позволило осуществить более плавное управление характеристикой муфты, также в процессе ее работы.

На фиг.1 представлен общий вид устройства в разрезе; на фиг.2 представлены характеристики муфты сцепления при наличии и отсутствии ультразвукового возбуждения винтовой и шпоночной ее пар, Устройство содержит ведущую полумуфту 1 в виде полого цилиндра с четырьмя радиальными окнами 2, B которых помещены кулачки 3 с внешней конической поверхностью и внутреннсй резьбой, при помощи которой сопря>кена с аналогичной резьбой втулка 4, усгановленная подви>кно в осевом направлении при помощи шпонок 5 и пружин 6 на ведомом валу 7 устройства. Кроме того., коническая поверхность кулачков 3 фрикционно сопряжена с аналогичной,.поверхностью втулки 8, подвижно установлен-. ной на полом цилиндре полумуфты 1, причем коническая часть втулки 8 охвачена пьезокерамическим кольцевым элементом

9, один электрод 10 которого через токосьемное кольцо 11, выходной усилитель 12, ключевую схему 13, управляемую от низкочастотного генератора 14, соединен с задающим генератором ультразвуковой частоты

15, а другой электрод 16 соединен с втулкой

8, т,е. заземлен.

Работает устройство следующим образом.

В исходном положении винтовая втулка

4 удерживается в среднем положении упругими силами пружин 6, втулка 8 находится в крайне правом положении, винтовое зацепление между винтовой втулкой 4 и кулачками 3 отсутствует, и крутящий момент от

5 крутящейся ведущей оси 1 к ведомой 7 не передается.

При перемещении втулки 8 в крайне левое положение она смсщает кулачки 3 радиально, их резьба входит в зацепление с резьбой втулки 4. При этом от действия мо1774094 мента движущих сил Mg в винтовой паре возникает окружное усилие

Р =М/R, (1) где R — средний радиус винтовой пары.

Возникающая при этом осевая сила, учитывая (1), О=Мц/R т9 (а+ р), (2) где а — угол наклона винтовой линии, р — угол трения скольжения в винтовой паре.

При движении втулки сила трения, возникающая в шпоночном соединении, будет препятствовать движению. Обозначив силу трения Т, коэффициент трения f, а средний радиус через r, получим

Т= Mg/r fm (3)

Сила, сжимающая пружину 6, определяется как разность Q-T (4)

При жесткости пружины с и предварительном поджатии сила пружины при перемещении втулки на расстояние х

Ер =Fp + сх (5) С учетом (2), 3), (4), (5)

ГП

Fp + сх Mg R () (6) Отсюда определяется перемещение втулки 4 в осевом направлении для получения заданного усилия пружины 6, при котором начнется вращение ведомого вала 7: х= Mg/ñ К Ф "Fp/c P) 1 fm

К 1у (а+р) г

Эта зависимость справедлива для случая, когда отсутствует возбуждение кольцевого пьезокерамического элемента 9.

При его возбуждении от задающего генератора ультразвуковой частоты 15 через ключевую схему, которая открыта при высоком логическом уровне на входе управления, соединенном с генератором низкой частоты 14, выходным усилителем 12, токосъемника 11 и его электродом 10, так как второй его электрод 16 соединен с втулкой

8, т.е. заземлен, интенсивные ультразвуковые механические колебания возникают как в самом пьезокерамическом элементе, так и в жестко с ним связанной втулке 8, а ниже через кулачки 3 поступают на поверхность резьбового соединения пары кулачки 3— втулка 4. Под действием указанных колебаний сила трения в резьбовом соединении уменьшится так как угол трения р возбужденной ультразвуковыми колебаниями пары меньше угла трения Р при невозбужденном его состоянии, т,е. (B) Р Р

С учетом (8) и (2) осевая сила Q, действующая на втулку 4, увеличивается, т,е, Q >Q (9)

Под действием высокочастотных коле5 баний сила трения в шпоночном соединении 5 уменьшится учитывая (3) и (8), до

Т = Mf (10)

С учетом (7), (8), (9), (10) изменится и

10 величина перемещения втулки до значения х, при котором начнется вращение ведомого вала 7, и всегда х >х (11)

Графически это показано на фиг,2, где

15 цифрой 17 представлен график зависимости перемещения втулки 4 от заданного усилия пружины при отсутствии возбуждения пьезокерамического кольца, а цифрой 18 — та же зависимость при постоянном возбужде20 нии пьезокерамического кольца. Заштрихованная область графика (на фиг.2) показывает, какие промежуточные значения представленной зависимости могут быть достигнуты при импульсном возбужде25 нии пьезокерамического кольца, т.е. пакетами ультразвуковых колебаний, регулируя коэффициент заполнения которых при помощи генератора низкочастотного напряжения, можно добиться требуемого

30 значения перемещения втулки 5 без механического регулирования муфты.

Таким образом, возбуждение и регулирование ультразвуковых механических колебаний в винтовом зацеплении муфты

35 позволило осуществить дистанционное управление ее характеристикой, что существенно расширило ее функциональные возможности по сравнению с прототипом, где такая возможность отсутствовала, 40

Формула изобретения

Вибрационная муфта сцепления, содержащая ведущую полумуфту, выполненную в виде полого цилиндра с четырьмя радиаль45 ными окнами, в которые помещены кулачки с внешней конической поверхностью и внутренней резьбовой, выполненной с возможностью взаимодействия с наружной резьбовой поверхностью первой втулки, 50 подпружиненной в осевом направлении и установленной подвижно на ведомом валу устройства, причем коническая поверхность кулачков выполнена с возможностью взаимодействия с внутренней конической по55 верхностью второй втулки, установленной подвижно на полом цилиндре ведущей полумуфты, отл и ч а ю щ а я с я тем. что, с целью расширения функциональных возможностей путем дистанционного регулирования ха1771094

Составитель М. Акялис

Техред M,Mîðãåíòàë Корректор Л, Лукач

Редактор С. Козлова

Заказ 3915 Тира>к Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, )К-35, Раушская наб„4/5

Г1роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 рактеристи : 11 уфт1.. г 1а снабжена уста11овЛЕ1111Ь1М i i "i . I OPI;iH !! Ó!IKO КОЛ ЬЦЕГ1ЦМ Ц ЬЕЗОкерамичоск1 м эломентOм с двумя электродами, выходным усилителем, ключевой схемои, ни 1кочастог1! ыH Ге11ератОром с 5 выходом, токосьомником и задающим генеpc1TopoIи ультразвуковои час1111 ьl с ВХОдом, при этом один электрод пьезокерамического э1емента через токосьемник выходной усилитель и кл1очеву1о схему, вход управления которой подключен к выходу низкочастотного тенератора, соединен с входом зада1ощего генератора, а другой электрод электрически соединен с второй втулкой.