Предохранительная муфта

 

ОПИСАНИЕ „„„,м, ИЗОБРЕТЕ Н Ия

Союз Советских

Социалистических

Республик

К AAIEHTV (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 25.05.7 3 (21) 1 923468/27 (23) Приоритет - (32) 26.05. 72 (31) 24852/72 (33) Великобритания (43) Опубликовано 30.12.77.Бюллетень № 48 (51) М. Кл. т 16 9 43/20

Государственный номнтет

Совета «1нннстроа СССР па делан нзобретеннй и открытой (53) УДК 621.825.5 (088.8) (45) Дата опубликования описания 22.12.77

Иностранец

Олаф Джон Барклей Орвин.(Великобритания) (72) Автор изобретения

Иностранная фирма Джиб Пресижн Лимитед (Великобритания) (71) Заявитель (54) ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ МУФТА

Изобретение относится к области машинс строения и может быть использовано, в частности, в прокатных станах.

Известна предохранительная муфта для крупных прокатных станов, способная переда- и вать большие крутящие моменты. В ней, с целью предотвращения серьезных поломок привода стана, устанавливают срезные штифты, соединяющие полумуфты при передаче заданной величины крутящего момента и разру 1р шающиеся при перегрузках (1).

Такой вид срабатывающего устройства, работающего при очень бельших величинах крутящего момента, является ненадежным и н постоянным в работе. Напряжения среза при 1н быстро изменяющейся нагрузке от крутящего момента в крупных прокатных станах приводят к сильной усталости металла, в резул тате чего срезные штифты могут внезапно разрушиться даже при нагрузках меньше до- оо пустимых, что приводит к простою прокатного стана. Кроме того, при замене срезных штифтов стан будет бездействовать в течение длительного времени, что также связано с большими затратами. 25

Известна предохранительная муфта, содержащая концентрично установленные ведущую и ведомую фланцевые полумуфты, соединенные соответствующим устройством, выполненным в виде пары взаимозацепляющихся упоров, один из которых установлен с возможностью углового поворота при срабатывании на валике, смонтированном на фланце ведущей полумуфты и несущем ограничительное устройство, а другой упор- на ведомой полумуфте (2 1.

Данная муфта является прототипом изобретения.

Однако, в указанной муфте не предусмотрены средства, которые делали бы упоры срабатывающего устройства самоустанавливающимися, а также в ней невозможно или по крайней мере трудно добиться того, чтобы каждая пара передающих вращение упоров имела бы точное угловое соотношение, с целью обеспечения повторного зацепления .. всех их одновременно при переустанов ке срабатывающих устройств. после срабатывания.

586851

3

Кроме того, в такой муфте отсутствует блокировка вращающихся полумуфт в их обычном положении, в котором производится передача крутящего момента, а также индивидуальное перезацепление упоров. 5

Таким образом, в указанной муфте не предусмотрена быстрая и удобная переустановка срабатывающего устройства и за труднено повторное сцепление отсоединяюшихся передающих вращение упоров после 10 срабатывании.

С целью повышения надежности и облегчения повторного включения полумуфт после срабатывания в прерлагаемой муфте один из взаимозацеппяющихся упоров установ (5 лен с возможностью упругого смещения преимущественно в радиальном направлении относительно оси вращения полумуфтьг, на которой он расположен, а ограничительное устройство выполнено в виде двух подпружиненных дисков с торцовымя углублениями, взаимодействующими с телами качения, напри- мер роликами, помещенными в сквозных отверстиях обоймы между дисками, при атом валик смонтирован на подшипниках.

Кроме того, упор, установленный на валике, может быть выполнен в виде кулачка, взаимодействующего с пазом, выполненным на упоре ведомой полумуфты, который может быть выполнен в виде подпружиненного вкладыша, имеющего паз под кулачок.

С целью повышения нагрузочной способ35 ности муфты последняя снабжена дополнительными срабатывающими устройствами, расположенными но окружности фланца ведущей полумуфты, Кроме того, муфта может быть снабже40 на дополнительным ограничительным. устройством, установленным на валике, при етом один из упоров. расположен между ограничительными устройствами, Кроме того, один из дисков ограничитель45 ного устройства может быть жестко связан с ведущей полумуфтой, а другой-невращаюшийся диск, может быть установлен на валике с возможностью осевого перемещения. 50

Муфта может быть снабжена штифтом, фиксирующим угловое положение полумуфт при полном и неполном зацеплении .кулачка с пазом вкладыша и роликов с торцовыми углублениями дисков.

С целью устранения радиального смещения вкладыша за пределы ведомой полумуф. ты в нем установлен ступенчатый штырь.

Боковые контактирующие поверхности кулачка и паза могут быть выполнены выпуклыми.

На фиг. 1, изображена предлагаемая муфта в сборе с частичным продольным разрезом; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1;. на фиг. 3 - срабатывающее и ограничительные устройства в увеличенном масштабе; на фиг. 4 - сечение по Б-Б на фиг. 3.

Муфта содержит входной вал 1, соеди« ненный с силовым агрегатом (не показан), на котором на шлицах или с помощью шпонки закрепляется ведущая полумуфта 2. Вхоп ной вал 1 устанавливается соосно с выходным валом 3, соединенным с приводимой в .действие установкой, например с валками стана горячей прокатки. На валу 3 закреплена ведомая полумуфта 4. Траектория передачи мощности показана линней В-В.

Вокруг валов 1 и 3 и их соответствующих полумуфт расположено восемь ограничичительных.устройств 5, каждое из которых имеет диск 6, нрикрепленный к ведущей полумуфте 2, и взаимодействующий с ним диск

7, установленный на валике 8 и свободно вращающийся относительно ведущей полумуфты 2 на игольчатом или другом антифрикционном подшипнике 9. Каждый из дисков 7 установлен на валике 8. с помощью шлицев 10, Как показано на фиг, 3, каждый диск 6 имеет сборную конструкцию, части которого соединяются вместе и крепятся к ведущей полумуфте 2 болтами 11, входящими во втулки 12.

Между дисками 6 и 7 расположена обойма 13 (см. фиг. 3 и фиг. 4). снабженная рядом сквозных отверстий для.тел качения, например, роликов 14, которые вращаются вокруг осей, радиальных относительно оси валика . 8.

Как показано на фиг. 4, имеется один ряд роликов 14, расположенных под углом

На обращенных друг к другу поверхносгях дисков 6 и 7 имеются углубления 15 и 16 соответственно,. каждое из которых может иметь полукруглую, V -образную или

Яобразнуго форму, ось кривизны которых сов. падает с осью вращения ролика 14, когда

1он взаимодействует с углублениями 15 и

16 (см. фиг. 3). Когда диски 6 и 7 находятся в зацеплении друг с другом, каждое из углублений 15 совмещается с соответствующими углублениями 16. Ролики 14 удерживаются углублениями 15 и 16 под действием пружинных награждающих средств, содержащих ряд конических пружин 17, установленных на концах валика S и поджатых регулировочными гайками 18. Пружинные нагружающие средства служат для сме58685 щения диска 7 в осевом направлении по шлицам 10 валика 8 с тем, чтобы удержать ролики 14 в зацеплении с дисками 6 и 7.

К каждому диску 7 прикладывается такой крутящий момент, при котором противодей1

6 ствующая сила между полукруглыми поверхностями углублений 15 и 16 и роликами такова, что она превышает усилие, создаваемое действием пружин 17. В этих условиях каждый диск 7 начинает вращаться вместе с валиком 8 относительно взаимодействуюmего с ним диска 6, т.е. ускоренно двигаться вместе с роликами 14, выхбдящими за кромки 19 углублений 15 и 16, при этом этом каждый диск 7 смещается в осевом направлении вдоль шпицев 10 против дей- 15 ствия пружин 17.

При рассмотрении противодействующих сил, возникающих между роликами 14 и .кромками 19 углублений 15 и 16, когда ролики начинают движение расцепления видно, 30 что сопротивление такому расцеплению бь1стро уменьшается несмотря на увеличившееся напряжение пружин 17.

На ведомой полумуфте 4 смонтированы упоры 20, выполненные в виде вкладышей М

21, в каждом из которых имеется паз 22 (см. фиг. 4) при этом количество упоров

20 соответствует количеству ограничитель ных устройств 5 и располагаются они с тем. же угловым интервалом вокруг полу- ЭО муфты 4.

Каждый упор 20 находится в зацеплении с сооствегствуюшим упором 23, выполненным например,в виде кулачка 24, установ ленного на каждом вапике 8. Поверхности ЗЬ

25 паза 22 и взаимодействующие с ними боковые поверхности 26 кулачка 24 выполнены выпуклыми аналогично зубьям шестерен, что обеспечивает линейное зацепление между ними. 4О

Таким образом, при вращении против часовой стрелки вокруг оси Г-Г, как показано стрелкой P на фиг. 4, линия давления боковой поверхности 26 кулачка 24 на боковую поверхность 25 паза 32 вкладыша 21 по 45 казана стрелкой Qна фиг. 4.

Для обеспечения перезацепления каждого кулачка 24 с соответствующим пазом 22 после срабатывания каждый паз 22 выполнен во вкладыше 21, имеющем ограниченное 59 скользящее перемещение в радиальном направлении относительно оси Г-Г при помощи пружины 27, расположенной на штифте 28, головка 29 которого служит для ограничения перемещения вкладыша 21, И

Направление давления по стрелке П является таким, что при зацеплении упоров

20 и 23, показанном иа фиг. 4, отсутствуюет достаточная противодействующая сила с упора 23 на упор 20, которая бы стара- (О

6 лась сместить упор 23 в паз 22 вкладыша 21 и вывести упор 20 из зацеппения с ведущим упором 23, При сборке муфты нужно обратить. внимание на то, чтобы каждый из восьми упоров 23 одновременно входил в зацепление с каждым соответствующим упором 20, так чтобы общая нагрузка, создаваемая крутящим моментом на входном валу 1, равномерно распределялась между восемью парами упоров 23 и 20 и взаимодействуюшими с ними ограничительными устройствами 5.

При работе детали обычно находятся в положении, показанном на фиг, 3 и 4. Крутящий момент с входного вала 1 передается на ведущую полумуфту 2 и каждый из восьми упоров 23, находящихся на ней, на каждый из упоров 20, тем самым прикладывая к каждому из последних силу, стремящуюся повернуть валик 8 и диск 7 относительно соответствующего диска 6, который жестко соединен с полумуфтой 2, закрепленной на входном валу 1 с помощью шпонки или шлицев.

Этому крутящему моменту, питающемуся повернуть валик 8, противодействуют ролики 14 пока крутящий момент не достиг установленной величины. Таким образом, до установленной величины крутящий момент передается с ведущей полумуфты 2 через антифрикционные подшипники 9, валики 8, упоры 23 и упоры 20 на ведомую полумуфту 4.

Как только крутящий момент на входном валу превысит установленную величину, два диска 6 будут ускоренно вращаться относительно соответствующих двух дисков 7. Такое перемещение обеспечивается за счет поворота упора 23 вместе с валиком 8 вокруг оси последнего, вследствие чего кулачок 24 постепенно выводится из паза 22 вкладыша 21. Такой вывод значительно- облегчается тем> что, когда каждый диск 7 начинает ускоренное движение по отношению к взаимодействующему с ним диску 6, сопротивление создаваемое роликами 14 такому ускоренному движению, быстро падает. Вследствие этого давление, оказываемое боковой поверхностью

26 на боковую поверхность 25 во время такого расцепляющего перемещения соответствующих кулачка 24 и паза 22, быстро уменьшается. И результате этого снижается до минимума износ в процессе их относительного расцепления и создается воз» можность быстрого перемещения кулачка

24 и расцепленное положение 30, показанное на фиг. 4, в котором он полностью выведен из зацепления с пазом 22 вкладыша

21.

586851

Поскольку связь валиков 8 ограничител ного устройства 5 и полумуфты 2, в которой они находятся, осуществляется через антифрикционные подшипники 9, то отсутствуют помехи относительному вращению между дисками 7 и 6, а следовательно, отсутствуют помехи крутящему моменту, при котором предохранительная муфта прекращает передачу крутящего момента между входными 1 и выходными 3 валами. 0

Лиски 7 муфты не принимают участил в передаче крутящего момента между полумуфтами 2 и 4, а служит только для сдерживания вращения валиков 8.

Совместное угловое перемещение gnopa 1З

23 и валика 8 составляет менее 90, т.е. каждый диск 7 будет повернут на общий угол менее 90 в процессе расцепления упора 23 с упором 20, а общая величина такого углового перемещения может сосо тавлять 70 °

Поскольку ролики 14, расположенные между царами дисков 6 и 7, находятся в зацеплении с обращенными друг к другу поверхностями этих дисков во время такого ускоренного углового перемещения ведущего элемента, то ролики 14 вместе с их обоймой 13 будут поворачиваться Иа угол, составляющий половину угла 70, т.е. будет поворачиваться на угол 35

Как только упоры 23 и 20 выйдут из зацепления друг с другом, то больше .не будет действовать никакая сила, которая препятствовала бы относительному вращению дисков 6 и 7, вследствие чего эти

35 элементы будут оставаться в относительном угловом расцепленном положении и будут удерживаться в этом положении с по мощью пружин 17, действующих на ролики

14.

Таким образом, если, как показано на фиг. 4, угловое расстояние между роликами

14, помещенными в углублен у 15 и 16 дисков 6 и 7, составляет 60, то ограни45 ченное угловое перемещение дисков 6 и 7, связанное с расцеплением каждого упора 23, и сцепление кулачка 24 с пазом 22 не позволяет любому из роликов 14 сместится на на такое угловое расстояние, чтобы повтор50 но войти в зацепление со следующим рядом углублений 15 и 1.6 в направлении вращения обоймы 13.

Возврат в исходное положение предохранительной муфты может производиться одним из двух способов, зависящих главным образом от величины передаваемого крутя щего момента. В том случае, когда муфта предназначена для передачи относительно больших крутящих моментов, возврат в ис60 ходное положение элементов срабатывающего и ограничивающего устройств нужно производить механически, так как вручную трудно контролировать высвобождающуюся энергию при возвращении шестнадцати групп роликов 14 в углубления 15 и 1 6, Эта трудность устраняется за счет введения средств для разъемгoro блокирования ведущей полумуфты 2 с ведомой полумуфтой 4 в угловом положении, в котором каждый из упоров 23 может быть частично введен в повторное зацепление с взаимодействующим с ним упором 20 при вращении валика 8. Когда упоры 23 находятся в положении частичного повторного зацепления, то ролики 14 каждой пары дисков 6 и 7 распэлагаются рядом, но не в углублениях 15 и 16, с которыми они взаимодействуют, когда закончится повторное включение муфты.

Такие средства могут содержать конический стопорный штифт 31, который вставляется в направлении, перпендикулярном к оси Г-Г муфты, через отверстия 32, выполненные в полумуфтах 2 и 4.

После совместной блокировки полумуфт

2 и 4 валики 8 вручную проворачиваются с помощью соответствующего инструмента, взаимодействующего с площадками 33, выполненными на валике 8, для перемещения упоров 23 в .положение частичного повторного зацепления, в котором боковая поверхность 24 каждого упора 20 находится в плотном зацеплении с боковой поверхностью

26 каждого упора 23. Таким образом, каждый упор 23 при этом может завершить полное зацепление„если полумуфта 2 механически поворачивается в направлении, противоположном обычному вращению.

Стопорный штифт 31 вытаскивается и входной вал 1 поворачивается на небольшой угол в направлении, противоположном его обычному вращению, тем самым снова устанавливая упоры 20 и 23 полностью в зацепленное положение, показанное на фиг. 4, с тем, чтобы произвести переуста, новку ограничительных устройств 5 путем вращения каждого валика 8 на величину, достаточную для осуществления требуемого вращательного перемещейия каждого диска

7 и роликов 14 снова в их взаимное зацепление под действием пружин 17.

Смещение упоров 20 и 23 из положения частичного зацепления в положение полного повторного зацепления достигается посредст вом радиального скользящего перемещения вкладыша 21, поскольку при вращении полумуфт 2 в обратном направлении упор 20 может смещаться радиально внутрь относителен но упора 23. Следовательно, при вращении полумуфт 2 все упоры одновременно воз586851

10 и ведомую фланцевые полумуфты, соединенные срабатывающим устройством, выполненным в виде пары взаимозацепляющнхся упоров, один из которых установлен с во можностью углового поворота при срабатывании на валике, смонтированном на фланце ведущей полумуфты и несущем or раничительное устройство, à ApyroA - на ведомой полумуфте > о т л и ч а ю щ а яс s тем, что, с целью повышения надежности и облегчении повторного включения полумуфт, один из взаимозацепляюшихся упоров установлен с возможностью упругого смешения преимущественно в радиальном направлении относительно оси вращения полумуфты на которой он расположен, а ограничительное устройство выполнено в виде двух подпружиненных дисков с торцовыми углублениями, взаимодействующими с телами качения, щ например, роликами, помещенными в сквозных отверстиях обоймы между дисками, при этом валик смонтирован на подшипниках.

2. Муфта по п. 1, - о т л и ч а ю ш as с я тем, что упор, установленный на л

25 валике, выполнен в виде кулачка, взаимодействующего с пазом, выполненным на упоре ведомой муфты.

9 .вращаются в положение полного зацепления и, кроме того, происходит одновременная переустановка всех ограниченных устройств каже если один из валиков 8 не занял своего, точного углового положения, необходимого для достижения перезацепления упоров, так как скользящее перемещение упора

20 обеспечивает автоматическое расположение упоров 20 и 23 относительно друг друга при обратном вращении полумуфты 2.

Поскольку такое перезацепление или возврат в исходное положение, сопровож даемое одновременным высвобождением анергии давления от пружин 17, производится механически, то устраняется опасность для оператора.

КЬгда нредохранительная муфта передает небольшой крутящий момент, то необязательно производить возврат муфты в иоходное положение, механически, так как высвобождаемая энергия при возврате роликов 14 во взаимодействующие с ними углубления 15 и 16 не велика и возврат роликов 14 можно производить вручную.

В атом случае ведущая 2 и ведомая 4 полумуфты разъемного блокируются в уг ловом положении, в котором каждый из упоров 23 может быть полностью перезацеплен с взаимодействующим с ним упором 20, т. е. полумуфты 2 и 4 разъемно блокируются вместе в их обычном передающем крутящий момент взаимном расположении. Блокировочным средством может быть конический стопорный штифт, аналогичный штифту 31.

Хотя полумуфты 2 и 4 блокируются вместе, каждый валик 8 может поворачиваты.я независимо вручную с помощью инструмента, взаимодействующего с площадками 33

40 на валике 8, для смешения упоров 23 в положение полного перезацепления.

После этого конический стопорный штифт

31 вынимается и муфта готова к работе.

Если нужно, то могут предусматриваться защелки (не показащл), удерживающие каждый упор 23 в его расцепленном положении.

Можно установить с возможностью упругого смещения в направлении, радиальном к оси вращения муфты, не упор 20, а весь или часть упора 23.

Вместо пружин 17, использующихся для смешения дисков 6 и -7, могут применяться гидравлические, пневматические или другие ® устройства.

1, Предохранительная муфта, содержа60 шая концентрично установленные ведущую

Формула изобретения

3, Муфта по п. 1, о т л и ч а ю ш а яс я тем, что упор ведомой муфты выполнен в виде подпружиненного вкладыша, имеющего паз под кулачок.

4. Муфта по и. 1, о т л и ч а ю ш ая с я тем, что, с целью увеличения нагрузочной способности, она снабжена дополнительными срабатывающими устройствами, расположенными по окружности фланца ведушей полумуфты.

5. Муфта по п. 4, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что она снабжена дополнительным ограничительным устройством, установленным на валике, при этом один из упоров расположен между ограничительными устройствами.

6. Муфта. по п. 1, о т л и ч а ю m ая с я тем, что один из дисков ограничительного устройства жестко связан с ведущей полумуфтой, s другой — невращаюшийся диск, установлен на валике с возможностью осевого перемещения.

7, Муфта по и. 1, о т л и ч а ю ш а

s с я тем, что она снабжена штифтом, фиксирующим угловое положение полумуфт при полном и непо тном зацеплениях кулачка с пазом вкладыша и роликов с торцовь ми углублениями дисков.

8. Муфта по п. 1, о т л и ч а ю ш ая с я тем, что, с целью устранения радиального смещения вкладыша за пределы ве5868S1

11 домой полумуфты, в нем установлен ступен« чатый штырь.

9.Муфтапоп.1, отличающая с а тем, что контактирующие боковые поверхности кулачка и паза выполнены вы пуклыми.

12

Источники информации, принятые во вни» мание при экспертизе:

1,. Авторское свидетельство СССР

¹ 252778, кл. Р 16 D 9/00, 1968.

2. Патент США № 2038896, «л. 192-56, 1936.