Фрикционный узел

 

Использование: передача крутящего момента или осуществление торможений с автоматической компенсацией износа. Сущность изобретения: дополнительный фрикционный элемент подпружинен относительно одного из двух основных фрикционных элементов. Последний вместе с дополнительным расположен с возможностью фрикционного взаимодействия со вторым основным фрикционным элементом и связаны ограничителем, который выполнен в виде набора тяг с дискретно изменяющейся величиной, связанных с дополнительным фрикционным элементом в его изнашиваемой зоне. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1791641 А1

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4857682/27 (22) 08.06.90 (46) 30.01.93. Бюл. № 4 (71) Фрунзенский политехнический институт (72) И.В.Бочкарев (56) 1. Патент США № 3899061,. кл. F 16 0 27/01, 1975.

2, Патент ФРГ № 2747465, кл. F 16 0 59/02, 1982.

3. Авторское свидетельство СССР

¹ 1450043, кл. Н 02 К 7/102, 1989, 4. Авторское свидетельство СССР № 1742551, кл. F 16 0 13/40, t989.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в механизмах типа фрикционных тормозов и муфт, Известны фрикционные узлы, содержащие установленные с возможностью взаимодействия фрикцйонные элементы, на одном из которых жестко закреплен дополнительный фрикционный элемент, установленный с возможностью взаимодействия со вторым фрикционным элементом (1)-(31.

Недостатком данных фрикционных узлов является их низкие эксплуатационные качества, что обусловлено интенсивным изнашиванием контактируемых поверхностей фрикционных элементов, увеличением эа счет этого воздушного зазора между ними при разомкнутом положении фрикционного узла и. как следствие этого, ухудшение быстродействия замыкания фрикционного узла и необходимостью частых регулировок зазора. Кроме того, при замыкании фрикционно(si)s F 16 0 13/40, 55/02, 65/092 //

// F 16 0 27/07 (54) ФРИКЦИОННЫЙ УЗЕЛ (57) Использование; передача крутящего момента или осуществление торможения с автоматической компенсацией износа.

Сущность изобретения: дополнительный фрикционный элемент подпружинен относительно одного из двух основных фрикционных элементов. Последний вместе с дополнительным расположенй с возможностью фрикционного взаимодействия со вторым основным фрикционным элементом и связаны ограничителем, который выполнен в виде набора тяг с дискретно изменяющейся величиной, связанных с дополнительным фрикционным элементом в его изнашиваемой зоне, 2 з. и. ф-лы, 1 ил, ro узла фрикционные элементы со значительной силой ударяются друг о друга, что вызывает сильный шум и вибрацию.

Известен также фрикционный узел, содержащий установленные с возможностью взаимодействия, основные фрикционные элементы, установленный с возможностью взаимодействия с одним из основных фрикционных элементов и подпружиненный относительно второго основного фрикционного элемента дополнительный фрикционный элемент и ограничитель осевого перемещения последнего, связанный со вторым основным элементом (4). Рабочая поверхность дополнительного фрикционного элемента в разомкнутом положении фрикционного узла выступает над поверхностью второгО основного фрикцио .ного элемента, При замыкании узла первый основной фрикционный элемент, сдвигаг дополнительный фрикционнь и элемент

1791641 перемещается до соприкосновения со вторьпл основным фрикционным элементом.

Недостатком данного фрикционного узла является его низкие эксплуатационные величины коэффи (йента трения и среднего радйуса прйло>кейия сил трения, что приводит к измейению величины момента. Кроме того, по мере изнашивания контактирующих поверхностей основных фрикционных элементов и роста за счет этого зазора между ними увеличивается время замыкания фрикционного узла, а при изйосе ныступа@щей части дополнительного фрйкциойного

20 элемента на первый основной фрикционный элемент йерестает при размыкании узла действовать усилие упругого элемента, подпружинивающего дополнительный фрикционный элемент. Это приводит кухудшению параметров быстродействия узла

25 как при-замыкании, так и при размыкании.

Цель изобретения - повышейие эксплуатационных качеств путем стабилизации величины момента.

Поставленная цель достигается тем, что в фрикционном узле, содержащем-установленные с возможностью взаимодействия основные фрикционные элементы, установленный с возможностью взаимодействия с одним из основных фрикционных элемен- 35 тов и подпру>киненный относительно второго оснонного фрикционного элемента дополнительный фрикционный элемент и ограничитель осевого перемещения последнего, связанный со вторым основным 40 фрикциойным элементом, ограничитель выполнен в виде набора тяг, оДин конец каждой из которых жестко закреплен на боковой поверхности дополнительного фрикционйаго элемента, а второй конец расположен с возможностью взаимодействия со вторым основным фрикционным элементом для восприятия подпружинивающего дополнительный фрикционный эле50 мент усилия, причем длина каждой тяги и ее расположение выбраны с учетом следующего соотношения:

iI - (ai - аь ц > Ь! > li - д, где l — номера тяг;

h — длина соответствующей тяги;

I — расстояние между местом фиксации второго конца соответствующей тяги и фрикционной поверхностью nepooro основного фрикционного элемента; качества. Это обусловлено тем, что перио- 5 дически, после изнашивания части дополнительного фрикционного элемента, выступающей над вторым основным фрикционным элементом, последний также на. чинает стираться, Тем самым изменяются 10 а — расстояние между первым концом соответствующей тяги и фрикционной поверхностью дополнительного фрикционного элемента; д — величина относительного перемещения основных фрикционных элементов, Тяги могут быть выполнены в виде жестких скоб, при этом на втором основном фрикцйонном элементе выполнены упоры и вторые концы скоб расположены с возможностью взаимодействия с соотввтствующи-" ми упорами, или в виде гибких элементов, которые своим йторым концом жестко закреплены на втором основном фрикционном элементе.

Данный фрикционный узел обеспечивает автоматическое перемещение дополнительного фрикционного элемента по мере.

его износа; исключая при этом стирание основных фрикционных элементов, что повышает эксплуатационные качества узла. Это обеспечивается следующим.

После износа выступающей части дополнительного фрикционного элемента на величину равную а1, начинает стираться также конец тяги, закреплейный на боковой поверхности дополнительного фрикционного элемента, после стйрания которого первая тяга перестает удерживать дополнительный фрикционный элемент и он смещается на расстояние, ограничиваемое второй тягой, Таким образом, при фиксации дополнительного фрикционного элемента любой последующей тягой износ основных фрикционных элементов будет отсутствовать, что не обеспечивает стабильность величины момента на весь срок службы фрикционного узла.

На чертеже изображен предлагаемый фрикционный узел в сбстане электромеханического фрикционного тормоза при выполнений тяг в вйде жестких скоб. Фрикционный узел содержит первый основной фрикционный элемент 1 в виде дискового якОря, имеющего элементы для крепления на приводном валу в виде цангового зажима 2 и упругой мембраны 3, и второй основной фрикционный элемент 4 в виде магнитопровода растормаживающего электромагнита, имеющего наружное 5 и внутреннее 6 кольца, между которыми расположена обмотка 7, постоянный магнит 8 и дополнительный фрикционный элемент 9.

Последний выполнен в виде фрикционной накладки, подпружиненной упругим элементом 10 в сторону элемента 1. Осевое перемещение элемента 9 в сторону элемента 1 ограничивается ограничителем, выполненным в виде скоб 11, 12. один конец каждой из которых жестко закреплен на бо1791641

10

25

35

50

55 ковой поверхности элемента 9, а второй конец расположен с возможностью взаимодействия с упорами 13, 14, образованными на торце втулки 15, закрепленной на наруж ном кольце 5 второго фрикционного элемента 4. Длина каждой скобы выполнена с учетом следующего соотношения:

I>-(ai-аь1) > hi > Ii-д, где i — номера тяг;

h — длина соответствующей тяги, I — расстояние между местом фиксации второго конца соответствующей тяги и фрикционной поверхностью первого основного фрикционного элемента 1; а — расстояние между первым концом соответствующей тяги и фрикционной поверхностью 16 дополнительного фрикционного элемента 9; д — величина относительного перемещения основных фрикционных элементов 1- и.4, B других концах скоб 11, 12 выполнены отверстия, через которые проходят направляющие штифты 17, закрепленные на втором фрикционном элементе 4. Консольные части штифтов 17 входят в соответствующие отверстия, выполненные во втулке 15, Тяги могут быть выполнены в виде гибких элементов, например в виде гибких тросиков из стальной проволоки, которые одним концом жестко закреплены на боковой поверхности дополнительного фрикционного элемента 9 на разных расстояниях от его фрикционной поверхности 16, а вторые концы тягжестко закреплены на втором основном фрикционном элементе 4, причем длина каждой тяги при таком исполнении также удовлетворяет приведенному выше соотношению.

Фрикционный узел работает следующим образом..

В разомкнутом состоянии фрикционного узла, т. е. когда сбмотка 7 электромагнита находится под напряжением и создает магнитный поток, равный. по величине и на- 4 правленный встречно магнитному потоку постоянного магнита 8, дополнительный фрикционный элемент 9 смещен упругим элементом 10 в сторону первого фрикцион- . ного элемента 1 до упора первой скобы 11 своей загнутой концевой частью в соответ ствующий упор I3. Поскольку расстояние I< и длина h> выполнены удовлетворяющими условию М > I - д. то конец первой скобы, жестко закрепленный на боковой поверхности элемента 9. будет возвышаться над торцевой плоскостью элемента 4. Соответственно, фрикционная поверхность 16 элемента 9 также будет выступать над торцевой поверхностью элемента 4, не соприкасаясь при этом с элементом 1, т, к. выполнено I» h<+ a>. Следовательно, фрикционный узел находится в разомкнутом положении; -:

При снятии напряжения с обмотки 7 магнитный поток постоянного магнита 8, преодолевая усилие мембраны 3, притягивает первый фрикционный элемент 1 к элементу 4, причем величина начального тягового усилия, действующего на элемент

1, определяется величиной этого магнитного потока, которая в значительной степени зависит от величины воздушного зазора д.

При этом, поскольку усилие, действующее на элемент 9 со стороны упругого элемента

10, немного меньше, чем тяговое усилие, действующее на элемент 1 со стороны постоянного магнита 8, то элемент 1 смещает элемент 9 в сторону обмотки 7 и притягивается до соприкосновения с кольцами 5 и 6, При смещении элемента 9 концы скоб 11 перемещаются по направляющим штифтам

17, Таким образом, фрикционный узел переходит в замкнутое положение, при котором д = 0 и, следовательно, тормозное усилие, создаваемое магнитным потоком постоянного магнита 8, имеет максимально возможное значение. При этом силы трения и. соответственно, износ трущихся поверхностей, будут возникать в основном между элементами 1 и 9, т. к. элемент подпружинен к элементу 1 усилием упругого элемента 10, а между элементами 1 и 4 силы трения и соответствующий износ будут практически отсутствовать. Последнее обеспечит постоянство величины д при разомкнутом поло>кении фрикционного узла и, следовательно, постоянство начального тягового усилия, действующего на элемент 1 при замыкании узла, После износа элемента 9 на величину а1 начнет стираться также конец первой скобы

11, жестко закрепленный на его боковой поверхности, и после его стирания упругий элемент 10 сместит элемент 9 в сторону элемента 1 до упора второй скобы 12 в соответствующий упор 14. Т, к. при этом выполняются условия h2 > 12-д и 12 > Ь2+{az а1). то элемент 9 в разомкнутом положении фрикционного узла вновь будет возвышаться над поверхностью элемента 4 не соприкасаясь с элементом 1.

После того, как величина лийейного износа элемента 9 станет численно равна az u сотрется конец второй скобы, аксиальное смещение элемента 9 в сторону элемента 1 при разомкнутом положении фрикционного узла будет ограничиваться третьей скобой

1791641

20

li - (а1 - аь1) > hi > I< - д, 35

50

55 (на чертеже не показана). Таким образом, в течении всего срока службы величина воздушного зазора д и, соответственно, действующее на элемент 1 при замыкании начальное тяговое усилие остаются постоянными. Неизменными остаются также коэффициент трения и средний радиус приложения сил трения, что обеспечивает стабильность"тормозного момента.

Работа фрикционного.узла при выполнении тяг в виде гибких элементов аналогична: по мере износа дополнительного фрикционного элемента начинает стираться также конец гибкого элемента, закрепленный на нем, и данный элемент перестает ограничивать осевое перемещение дополнительного фрикционного элемента в сторону первого основного фрикционного элемента. При этом следующий гибкий элемент позволяет накладке сдвинуться ближе к первому фрикционному элементу и снова выступать над вторым фрикционным элементом, компенсируя тем самым износ дополнительного фрикционного элемента.

Выполнение тяг гибкими позволяет умень- 25 шить осевую длину фрикционного узла за счет уменьшенйя расстояния между обмоткой и дополнительным фрикционййм элементом. Это обусловлено тем, что при смещении дополнительного фрикционного элемента в сторону обмотки вторые концы тяг при выполнении последних в виде жестких скоб также смещаются на ту же величину и для исключения их упора в обмотку необходимо предусмотреть соответствующее расстояние до нее, Тяги в виде гибких элементов, оба конца которых закреплены неподвижно, при осевом смещении дополнител ьного фри кционного элемента изгибаются и не требуют тем самым указанного расстояния между этим элементом и обмоткой.

Предлагаемый фрикционный узел обеспечивает высокую стабильность выходных параметров, а именно, момента трения и времени замыкания и размыкания. Это достигается за счет; стабильности коэффициента трения йсреднего радиуса приложения сил трения, постоянства величины воздушного зазора между первым и вторым основными фрикционными элементами и постоянства суммарного усилия мембраны и упругого элемента, действующего на первый основной фрикционный элемент при размыкании фрикционного узла. Тем самым, предлагаемый фрикционный узел имеет повышенные эксплуатационные качества.

Формула изобретения

1. Фрикционный узел, содержащий yc.тановленные с возможностью взаимодействия основные фрикционные элементы, установленный с возможностью взаимодействия с одним из основных фрикционных элементов и подпружиненный относительно второго основного фрикционного элемента дополнительный фрикционный элемент и ограничитель осевого перемещения последнего, связанный с вторым фрикционным элементом, отличающийся: тем, что, с целью повышения эксплуатационных качеств путем стабилизации величины момента, ограничитель выйолнен в виде— набора тяг, один конец каждой иэ которых жестко закреплен на боковой поверхности дополнительного фрикционного элемента, а второй конец расположен с возможностью взаимодействия с 9TopblM фрикционным элементом для восприятия подпружинивающего дополнительный фрикционный элемент усилия, причем длина каждой тяги и ее расположение выбраны с учетом соотношения где! — йомера тяг:

h — длина соответствующей тяги;

1 — расстояние между местом фиксации второго конца соответствующей тяги и фрикционной поверхностью первого основного фрикционного элемента; а — расстояйие между первым концом соответствующей тяги и фрикционной поверхностью дополнительного фрикционного элемента; д — величина относительного перемещения основных фрикционных элементов.

2. Узел по и, 1, отличающийся тем, что тяги выполнены в виде жестких скоб, а на втором основном фрикционном элементе выполнены упоры, причем вторые концы скоб расположены с возможностью взаимодействия с соответствующими упорами, 3. Узел по и. 1, отличающийся тем, что тяги выполнены в виде гибких элементов, которые своим вторым концом жестко закреплены на втором основном фрикционном элементе.

1791641

17

I5

Составитель И.Бочкарев

Техред М,Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор

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

Заказ t43 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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