Центробежная муфта

 

Использование: в машиностроении для обеспечения стабильности предельного момента муфты и плавности ее включения. На ведущей полумуфте 1, установленной внутри ведомой молумуфты 2, смонтированы на направляющих 3 подпружиненные центробежные колодки 4, фрикционная часть которых выполнена в виде шарового сегмента 7. Радиус последнего равен радиусу дуги окружности, очерчивающей профиль фрикционной поверхности полумуфты 2. Шаровой сегмент 7 связан с колодкой 4 посредством упругих элементов 8. Связь между колодкой 4 и направляющей 3 осуществляется посредством несамотормозящей резьбы. При разгоне колодки 4 под действием центробежных сил перемещаются в радиальном направлении, одновременно поворачиваясь относительно направляющих 3 по резьбе, благодаря чему осуществляются прижатие фрикционных частей к полумуфте 2 и передача нагрузки. При уменьшении коэффициента трения между полумуфтой 2 и фрикционными частями колодки 4 дополнительно поворачиваются по резьбе относительно направляющих 3, что обеспечивает дополнительное прижатие фрикционных поверхностей и устранение буксования. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для передачи крутящих моментов.

Известна центробежная муфта, содержащая концентрично установленные ведущую и ведомую полумуфты, соединенные установленными с возможностью радиального перемещения колодками, смонтированными на ведущей полумуфте.

Недостатком муфты является невысокая стабильность передаваемого крутящего момента.

Наиболее близкой к предлагаемой по совокупности признаков является центробежная муфта, содержащая ведомую полумуфту и установленную внутри нее ведущую полумуфту с подпружиненными колодками, смонтированными с возможностью перемещения в радиальном направлении.

Недостаток известной муфты заключается в невысокой стабильности передаваемого в условиях изменения коэффициента трения крутящего момента.

В изобретении решается задача улучшения эксплуатационных свойств центробежной муфты путем повышения стабильности передаваемого крутящего момента. Поставленная задача решается тем, что в центробежной муфте, содержащей ведомую полумуфту и установленную внутри нее ведущую полумуфту с колодками, смонтированными на закрепленных на полумуфте направляющих и подпружиненными относительно последней, колодки связаны с направляющими посредством несамотормозящей резьбы, фрикционная часть колодок выполнена в форме шарового сегмента и связана с колодками посредством упругих элементов, поперечный профиль фрикционной поверхности ведомой полумуфты дуг окружности, радиус которой равен радиусу шарового сегмента и наибольшему радиусу фрикционной поверхности ведомой полумуфты.

На фиг.1 изображена центробежная муфта, вид с торца; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Центробежная муфта содержит концентрично расположенные ведущую 1 и ведомую 2 полумуфты; на ведущей полумуфте 1 закреплены (крепление не показано) направляющие 3, выполненные в виде цилиндрических стержней с головками. На направляющих 3 смонтированы колодки 4, связанные с направляющими посредством несамотормозящей резьбы, и подпружиненные пружинами 5, опирающимися на головки направляющих через упорные подшипники 6. Фрикционная часть 7 колодок 4 выполнена в форме шарового сегмента и соединена с колодками посредством упругих элементов 8, выполненных, например, из резины и приклеенных либо привулканизированных к элементам 4 и 7. Поперечный профиль фрикционной поверхности ведомой полумуфты 2 (фиг.2) выполнен в виде дуги окружности, радиус которой равен радиусу шарового сегмента фрикционной части 7 и наибольшему радиусу фрикционной поверхности полумуфты 2, измеренному в плоскости симметрии фиг. 2. Конструктивно колодки 4 могут быть связаны с фрикционными частями 7 посредством пазов, выполненных на одной из деталей, входящих в них выступов, выполненных на второй детали. В этом случае упругая связь между деталями 4 и 7 может быть осуществлена при помощи пружины сжатия, установленной между ними концентрично пружине 5.

Центробежная муфта работает следующим образом.

При вращении ведущей полумуфты 1 на колодки 4 действует центробежная сила, в результате чего колодки с фрикционными частями 7 и упругими элементами 8 перемещаются в радиальном направлении, одновременно поворачиваясь на резьбе вокруг направляющих 3 и сжимая пружины 5.

После того как момент сил трения на фрикционной части 7 при ее вращении относительно фрикционной поверхности ведомой полумуфты 2 и момент сил трения между колодкой 4 и направляющей 3 (от тангенциальной силы, действующей на фрикционную часть 7) уравняются с вращающим моментом колодки, создаваемым центробежной силой, вращение и перемещение колодок и фрикционных частей относительно направляющих прекращаются и муфта передает номинальный крутящий момент.

При уменьшении коэффициента трения между элементами 2 и 7 сопротивление повороту колодок 7 и фрикционных частей 7 относительно направляющих 3 уменьшения, в результате чего происходит поворот колодок и фрикционных частей по резьбе направляющих. Поскольку фрикционные части 7 не изменяют при этом осевого положения, поворот колодок 4 сопровождается сжатием упругих элементов 8 до величины, при которой возрастающий момент сил трения на фрикционных частях 7 и момент сил трения на колодках от тангенциальной силы не уравняют вращающий момент колодок. Для предотвращения скручивания упругих элементов 8 могут быть установлены на колодках 4 либо на фрикционных частях 7 боковые пластины-направляющие, воспринимающие крутящий момент.

Следовательно, колодки 4 приходят в состояние равновесия и уменьшение коэффициента трения компенсируется увеличением силы прижатия фрикционных частей 7 к полумуфте 2, что позволяет сохранять постоянный крутящий момент, передаваемый муфтой.

Указанная последовательность обеспечивается определенным соотношением между параметрами элементов муфты. Для установления соотношения запишем математически условие равновесия колодок 4 при передаче номинального крутящего момента, когда коэффициент трения между элементами 2 и 7 равен среднему значению Т₁= Т₂-Т₃, (1) где Т₁ - момент сил трения на фрикционной части 7 при ее стремлении к повороту относительно направляющей 3; Т₂ - вращающийся момент, действующий на колодку 4 от центробежной силы; Т₃ - момент сил трения между колодкой 4 и направляющей 3 при действии тангенциальной силы со стороны фрикционной части 7.

Запишем члены уравнения (1) в следующем виде: Т₁=(F_ц-F_п)rf, (2) T₂= (3) T₃= (4) где F_ц - центробежная сила, действующая на колодку 4 при номинальной частоте вращения муфты и передаче номинального крутящего момента; F_п - сила сжатия пружины 5 при передаче номинального крутящего момента; r= D/₄ - средний радиус трения фрикционной части 7, D - ее диаметр (диаметр проекции шарового сегмента на нормальную плоскость ); f - средний коэффициент трения между элементами 2 и 7;
d - средний диаметр резьбы направляющей 3;
α - угол подъема витка резьбы;
ρ - угол трения в резьбе;
f₁=tg ρ - коэффициент трения в резьбе;
К - число колодок 4.

Подставив выражения (2-4) в уравнение (1), получим
D = (5)
В приведенных выше расчетах трение между элементами 3 и 6 не принято во внимание (предполагается, что элемент 6 выполнен в виде упорного подшипника качения с ничтожно малым моментом трения).

Зависимость (5) устанавливает соотношение между геометрическими и триботехническими параметрами элементов 2, 3, 4 и 7, которое при передаче номинального крутящего момента (при среднем значении коэффициента трения f) обеспечивает выполнение равенства (1).

При уменьшении коэффициента трения f снижается величина Т₁ и Т₂, следовательно, равенство (1) превращается в неравенство, т.е. Т₂Т₁+Т₃, и колодки 4 с фрикционными частями 7 начнут вращаться по резьбе направляющих 3, увеличивая силу прижатия элементов 7 к фрикционной поверхности полумуфты 2.

Муфта обеспечивает более плавное включение вследствие винтообразного движения колодок 4 и наличия промежуточных упругих элементов 8.

Использование изобретения позволяет увеличить стабильность передаваемого муфтой крутящего момента и повысить плавность ее включения.

Формула изобретения

ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МУФТА, содержащая ведомую полумуфту и установленную внутри нее ведущую полумуфту с колодками, смонтированными на закрепленных на полумуфтах направляющих и подпружиненных относительно последней, отличающаяся тем, что колодки связаны с направляющими посредством несамотормозящей резьбы, фрикционная часть каждой колодки выполнена по форме шарового сегмента и связана с колодкой посредством упругих элементов, поперечный профиль фрикционной поверхности ведомой полумуфты очерчен дугой окружности, радиус которой равен радиусу шарового сегмента и наибольшему радиусу фрикционной поверхности ведомой полумуфты.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2