Клиновой механизм свободного хода

 

(57) Использование: в машиностроении в импульсных бесступенчатых передачах, трансмиссиях самоходных машин, в приводах металлорежущих станков и других устройств. Сущность изобретения: клиновой механизм свободного хода содержит звездочку 2 с клиновидными зубьями на обоих торцах. По обе стороны от звездочки на валу 1 свободно установлены полумуфты 3 и 4 с аналогичными клиновидными зубьями. По обе стороны звездочки установлены пакеты фрикционных дисков, поочередно связанных с обоймой 7 и со ступицами полумуфт. Зубья выполнены по винтовым поверхностям противоположного направления на каждом торце звездочки и торцах полумуфт. 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в импульсных бесступенчатых передачах, трансмиссиях самоходных машин, в металлорежущих станках и других устройствах.

Известен клиновой механизм свободного хода содержащий обойму, звездочку с эксцентриковыми поверхностями и заклинивающее устройство, включающее размещенные между обоймой и звездочкой колодки [1] В данном механизме центробежные силы, действующие на колодки, вызывают значительные силы трения, что определяет повышенное сопротивление вращению при свободном ходе и значительный износ.

Известен клиновой механизм свободного хода, содержащий обойму, звездочку с клиновидными зубьями, выполненными на ее торцевых поверхностях, и промежуточные элементы заклинивания, выполненные в виде полумуфт с торцевыми клиновидными зубьями и дисков трения, соединенных с обоймой [2] Недостатком известного механизма является повышенная угловая податливость при заклинивании, увеличивающая потери мощности в цикле заклинивание-расклинивание, и высокие контактные напряжения при взаимодействии скосов кулачков. Повышенная угловая податливость в основном определяется осевой податливостью упорного подшипника и деформацией скосов кулачков, которые при относительном повороте и осевом перемещении во время заклинивания, контактирует не по плоскости, а по одной крайней точке, так как плоскости скосов разворачиваются на некоторый угол, что приводит к высоким контактным напряжениям, значительным деформациям и быстрому выходу из строя.

Задача изобретения повышение долговечности путем уменьшения угловой податливости и контактных напряжений при заклинивании.

Поставленная задача достигается тем, что в клиновом механизме свободного хода, содержащем обойму, звездочку с клиновидными зубьями, выполненными на ее торцевых поверхностях, и промежуточные элементы заклинивания, выполненные в виде полумуфт с торцевыми клиновидными зубьями и дисков трения, соединенных с полумуфтой и размещенных между дисками трения, соединенными с обоймой, полумуфты, комплекты дисков трения и упорные крышки, установлены в обойме с обеих сторон звездочки симметрично, а клиновидные зубья выполнены по винтовым поверхностям противоположного направления на каждом торце звездочки и на торцах полумуфт.

На чертеже изображен общий вид механизма.

На валу 1 закреплена звездочка 2, имеющая клиновидные зубья на обоих торцах и по обе стороны от нее свободно установлены полумуфты 3 и 4, также имеющие клиновидные зубья на торцах, примыкающих к звездочке.

Клиновидные зубья выполнены по винтовым поверхностям противоположного направления на каждом торце звездочки и на каждой полумуфте. На ступицах полумуфт установлены диски трения 5, соединенные внутренними зубьями с пазами ступиц. Они размещены между дисками трения 6, соединенными наружными зубьями с пазами обоймы 7. На торцах обоймы закреплены резьбовая крышка 8 и крышка с наружными зубьями 9. Крышки имеют центральные расточки под вал 1. Крышка 9 также соединена с валом 10.

Механизм работает следующим образом. При повороте звездочки 2 в направлении тыльной стороны зубьев, благодаря контакту тыльных сторон зубьев звездочки и полумуфт, последние вращаются вместе со звездочкой. При этом осевых сил не создается. Диски трения 5, установленные на полумуфтах, вращаются относительно дисков 6,установленных в обойме, преодолевая минимальное трение, обеспеченное при сборке. При этом обойма может оставаться неподвижной. Осуществляется режим свободного хода.

При повороте звездочки 2 в направлении клиновых поверхностей зубьев, полумуфты под действием минимального трения, обеспеченного при сборке, стремятся отстать от звездочки, что благодаря взаимодействию винтовых поверхностей создает осевые силы, увеличивающие силы трения, которые в свою очередь увеличивают осевые силы и т. д. Происходит лавинообразный, почти мгновенный, процесс заклинивания. Для механизма, изображенного на чертеже 1, условие заклинивания выражается неравенством: tgα<n·f, где α угол подъема винтовой линии зубьев; f минимальное реализуемое на дисках значение коэффициента трения при скорости скольжения, близкой к нулю; n число пар трения на дисках одной полумуфты (в данном случае n 6).

Силы трения, действующие на винтовой поверхности зуба и на тыльной торцевой поверхности полумуфты в условие заклинивания не входят, т.к. их моменты действуют в противоположных направлениях и взаимно уравновешиваются.

Расклинивание механизма происходит по винтовым поверхностям зубьев звездочки. Условием свободного расклинивания является неравенство: tgα>f_o, где f_о значение коэффициента трения покоя.

Так как f > 0,05, а f_о <0,2, то, выбрав, например, α = 15°(tgα = 0,267) можно с запасом обеспечить выполнение условия надежного заклинивания и условия свободного расклинивания.

Положительный эффект заключается в том, что при нагружении внутренние распорные силы, действующие в осевом направлении, замыкаются через упорные крышки на обойму. Это обеспечивает значительно меньшую осевую податливость, чем в случае наличия в силовой цепи упорного подшипника с телами качения, имеющими точечный рабочий контакт, который лишь при деформации деталей и высоких контактных напряжениях превращается в пятно контакта определенной величины. Выполнение зубьев по винтовой поверхности сохраняет контакт сопряженных деталей по поверхности при их относительном повороте во время заклинивания и нагружения. Это исключается появление высоких контактных напряжений на зубьях. При уменьшении осевой податливости пропорционально уменьшается угловая податливость, уменьшается работа сил трения в цикле заклинивание-расклинивание. Это увеличивает КПД, а при одновременном снижении контактных напряжений в еще большей степени уменьшает износ и увеличивает долговечность.

Формула изобретения

Клиновой механизм свободного хода, содержащий обойму, звездочку с клиновидными зубьями, выполненными на ее торцевых поверхностях, и промежуточные элементы заклинивания, выполненные в виде полумуфт с торцевыми клиновидными зубьями и дисков трения, соединенных с полумуфтой и размещенных между дисками трения, соединенными с обоймой, отличающийся тем, что полумуфты, комплекты дисков трения и упорные крышки установлены в обойме с обеих сторон звездочки симметрично, а клиновидные зубья выполнены по винтовым поверхностям противоположного направления на каждом торце звездочки и торцах полумуфт.

РИСУНКИ

Рисунок 1