предохранительная фрикционная муфта
Классы МПК: | F16D7/02 фрикционного типа (муфты, в которых перегрузка вызывает уменьшение силы нажатия или расцепление, см группы, к которым отнесены муфты сцепления) |
Автор(ы): | Шишкарев М.П. |
Патентообладатель(и): | Ростовский-на-Дону институт автоматизации и технологии машиностроения |
Приоритеты: |
подача заявки:
1993-05-14 публикация патента:
10.10.1997 |
Использование: для передачи крутящего момента ограниченной величины. Сущность изобретения: ведущая 1 и ведомая 2 полумуфты связаны фрикционным диском 3, который зажат между упорным фрикционным диском 4 и нажимным диском 5, установленными с возможностью вращения и осевого перемещения относительно полумуфты 1. Прижатие фрикционных пар друг к другу осуществляется нажимной пружиной 9. Нажимной узел содержит шарики 6, размещенные в гнездах переменной глубины между опорным элементом полумуфты 1 и нажимной втулкой 8, установленной с возможностью вращения и осевого перемещения относительно полумуфты 1 и диска 4. При передаче нагрузки на шарики 6 нажимного узла и шарики 7 отжимного стабилизирующего узла возникают распорные силы, стремящиеся уменьшить силу прижатия фрикционных пар друг к другу. При срабатывании муфты с максимальным коэффициентом трения пара трения "опорный элемент полумуфты 1 - диск 4" выключается из работы, что позволяет эффективно ограничивать нагрузку между полумуфтами 1 и 2. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
Предохранительная фрикционная муфта, содержащая ведущую и ведомую полумуфты, связанные по меньшей мере одним фрикционным диском, поджатым посредством нажимной пружины к упорному фрикционному диску через установленный с возможностью вращения и осевого перемещения относительно ведущей полумуфты нажимной диск, жестко связанный с ведущей полумуфтой опорный элемент, расположенную между нажимным диском и опорным элементом нажимную втулку, установленную с возможностью вращения и осевого перемещения относительно ведущей полумуфты, отжимной стабилизирующий и нажимной узлы, выполненные в виде тел качения, расположенных в гнездах переменной глубины соответственно нажимного диска и нажимной втулки, опорного элемента и нажимной втулки, отличающаяся тем, что упорный фрикционный диск установлен с возможностью вращения и осевого перемещения относительно ведущей полумуфты и нажимной втулки и связан фрикционно с опорным элементом, выполненным в виде фрикционного диска, а величина угла между боковой поверхностью гнезда переменной глубины опорного элемента и осью муфты определяется из выражения![предохранительная фрикционная муфта, патент № 2092724](/images/patents/380/2092724/2092724-12t.gif)
где
![предохранительная фрикционная муфта, патент № 2092724](/images/patents/380/2092025/945.gif)
r радиус окружности, на которой расположены тела качения нажимного узла;
Z число пар поверхностей трения фрикционных дисков;
Rср средний радиус трения фрикционных дисков;
fmax максимальное значение коэффициента трения;
![предохранительная фрикционная муфта, патент № 2092724](/images/patents/380/2092025/945.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для передачи крутящих моментов ограниченной величины. Наиболее близкой к заявляемой по совокупности признаков является предохранительная фрикционная муфта, содержащая ведущую и ведомую полумуфты, связанные посредством фрикционных дисков, жестко связанный с ведущей полумуфтой опорный элемент, установленные на ведущей полумуфте с возможностью вращения и осевого перемещения нажимные диск и втулку, жестко связанную с упорным фрикционным диском, отжимной стабилизирующий и нажимной узлы, выполненные в виде тел качения, расположенных в гнездах переменной глубины соответственно нажимной втулки и нажимного диска, опорного элемента и нажимной втулки, и нажимную пружину /1/. Недостаток известной муфты заключается в невысокой точности срабатывания в условиях изменения коэффициента трения. Это объясняется тем, что уменьшение силы сжатия пружины при срабатывании происходит после начала буксования, т. е. после достижения максимального значения крутящего момента срабатывания, величина которого и определяет фактическую перегрузку муфты, при которой происходит срабатывание. Кроме того, муфта обладает низкой плавностью работы при буксовании вследствие значительных колебаний осевых сил из-за осциллирующего характера движения нажимной втулки. В изобретении решается задача улучшения эксплуатационных свойств предохранительной фрикционной муфты путем повышения точности срабатывания и плавности работы. Поставленная задача решается тем, что в предохранительной фрикционной муфте, содержащей ведущую и ведомую полумуфты, связанные по меньшей мере одним фрикционным диском, поджатым посредством нажимной пружины к упорному фрикционному диску через установленный с возможностью вращения и осевого перемещения относительно ведущей полумуфты нажимной диск, жестко связанный с ведущей полумуфтой опорный элемент, расположенную между нажимным диском и опорным элементом нажимную втулку, установленную с возможностью вращения и осевого перемещения относительно ведущей полумуфты, отжимной стабилизирующий и нажимной узлы, выполненные в виде тел качения, расположенных в гнездах переменной глубины соответственно нажимного диска и нажимной втулки, опорного элемента и нажимной втулки, упорный фрикционный диск установлен с возможностью вращения и осевого перемещения относительно ведущей полумуфты и нажимной втулки и связан фрикционно с опорным элементом, выполненным в виде фрикционного диска, а величина угла между боковой поверхностью гнезда переменной глубины опорного элемента и осью муфты определяется из выражения:![предохранительная фрикционная муфта, патент № 2092724](/images/patents/380/2092724/2092724-2t.gif)
где
![предохранительная фрикционная муфта, патент № 2092724](/images/patents/380/2092025/945.gif)
r радиус окружности, на которой расположены тела вращения нажимного узла;
Z число пар поверхностей фрикционных дисков;
Rср средний радиус трения фрикционных дисков;
fmax максимальное значение коэффициента трения;
![предохранительная фрикционная муфта, патент № 2092724](/images/patents/380/2092025/945.gif)
T T1 + T2
где T крутящий момент муфты;
T1 крутящий момент, передаваемый парой трения "опорный элемент - упорный фрикционный диск" ("упорный фрикционный диск 4 фрикционный диск 3");
T2 крутящий момент, передаваемый нажимным диском 5. Задача решается для многодискового варианта муфты. Выражение для определения величины T1 запишется в виде:
T1 Rср
![предохранительная фрикционная муфта, патент № 2092724](/images/patents/380/2092010/183.gif)
где Rср средний радиус трения (принят одинаковым для всех фрикционных пар);
f текущее значение коэффициента трения;
Fn первоначальная сила сжатия пружины 9;
Fp распорная сила на шариках 6. Соответственно этому выражение для определения величины T2 имеет вид:
T2 (Z-2)Rср
![предохранительная фрикционная муфта, патент № 2092724](/images/patents/380/2092010/183.gif)
где Z число пар поверхностей трения фрикционных дисков, включая пару "опорный элемент упорный фрикционный диск 4";
Fp1 распорная сила на шариках 7, определяемая следующим образом:
![предохранительная фрикционная муфта, патент № 2092724](/images/patents/380/2092724/2092724-3t.gif)
или с учетом формулы (3):
![предохранительная фрикционная муфта, патент № 2092724](/images/patents/380/2092724/2092724-4t.gif)
где r радиус окружности, на которой расположены шарики 6 и 7 (принят одинаковым для обеих групп шариков);
![предохранительная фрикционная муфта, патент № 2092724](/images/patents/380/2092025/945.gif)
![предохранительная фрикционная муфта, патент № 2092724](/images/patents/380/2092724/2092724-5t.gif)
или с учетом формул (3) и (4):
![предохранительная фрикционная муфта, патент № 2092724](/images/patents/380/2092724/2092724-6t.gif)
где
![предохранительная фрикционная муфта, патент № 2092724](/images/patents/380/2092025/945.gif)
![предохранительная фрикционная муфта, патент № 2092724](/images/patents/380/2092724/2092724-7t.gif)
В соответствии с приведенным выше условием срабатывание муфты при максимальном значении коэффициента трения происходит при соблюдении равенства:
Fp Fn (7)
Решая равенство (7) с учетом выражения (5), получим:
![предохранительная фрикционная муфта, патент № 2092724](/images/patents/380/2092724/2092724-8t.gif)
где fmax максимальное значение коэффициента трения. Полученное выражение устанавливает величину угла
![предохранительная фрикционная муфта, патент № 2092724](/images/patents/380/2092025/945.gif)
![предохранительная фрикционная муфта, патент № 2092724](/images/patents/380/2092724/2092724-9t.gif)
Выражение (9) получено путем решения уравнения (3) с учетом выражения (4) при fmax. Подставив значение tg
![предохранительная фрикционная муфта, патент № 2092724](/images/patents/380/2092025/945.gif)
![предохранительная фрикционная муфта, патент № 2092724](/images/patents/380/2092724/2092724-10t.gif)
где fmin минимальное значение коэффициента трения. В известной муфте /1/ срабатывание происходит под действием отжимного стабилизирующего устройства, поэтому выражение для определения предельного крутящего момента имеет тот же вид, что и, например, для известной муфты /В. С. Поляков, И. Д. Барбаш, Муфты. Конструкции и расчет. Л. Машиностроение, 1973 г. с. 286, рис. 204/:
![предохранительная фрикционная муфта, патент № 2092724](/images/patents/380/2092724/2092724-11t.gif)
Принимая Z 3, Fn 100 кг, Rср 0,1 м, r 0,05 м,
![предохранительная фрикционная муфта, патент № 2092724](/images/patents/380/2092025/945.gif)
![предохранительная фрикционная муфта, патент № 2092724](/images/patents/380/2092025/945.gif)
![предохранительная фрикционная муфта, патент № 2092724](/images/patents/380/2092025/945.gif)
![предохранительная фрикционная муфта, патент № 2092724](/images/patents/380/2092025/945.gif)
![предохранительная фрикционная муфта, патент № 2092724](/images/patents/380/2092025/945.gif)
![предохранительная фрикционная муфта, патент № 2092724](/images/patents/380/2092403/176.gif)
Тогда для заявляемой муфты Tmin 2,14 кГм, Tmax 2,22 кГм, для муфты-прототипа Tmin 2,14 кГм, Tmax 2,61 кГм. Соответственно этому величины коэффициентов точности срабатывания муфт равны: Кт 1,04, Кт1 1,22. Точность срабатывания описанной муфты выше точности срабатывания известной муфты /1/, она обладает также более высокой плавностью срабатывания, поскольку при срабатывании отсутствуют осциллирующие движения нажимной втулки 8. Для более надежной работы муфты величина среднего радиуса трения опорного элемента может быть установлена на 5.10 выше, чем величина среднего радиуса трения фрикционного диска 3. Это позволяет увеличить в передаваемый опорным элементом крутящий момент по сравнению с крутящим моментом, который передает упорный фрикционный диск 4, и исключить случайные буксования пары "опорный элемент упорный фрикционный диск 4".
Класс F16D7/02 фрикционного типа (муфты, в которых перегрузка вызывает уменьшение силы нажатия или расцепление, см группы, к которым отнесены муфты сцепления)