Пьезокерамическая муфта

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОДИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК 6 Р 27/01 Г 16 Р 27 ЗОБРЕТ ЕЛЬСТВ 00 4 ь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ИСАНИЕВТОРСКОМУ СВИД(72) Г. И. Виткаускас, К. М. Ра.гульскис, Р. В. К. Улозас и 3. А. Фурмонавичене (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса,801017846 А Я МУФ- соосно В ведомый ента, вы- полярилью длицион них ременноведомого ором разиз пьезон внутри его вала, м и кор(54) (57) ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКА ТА, содержащая смонти рова нные неподвижном корпусе ведущий и валы и два пьезокерамических элем полненных в виде колец радиальной зации, отличающаяся тем, что, с це тельности расширения эксплуата возможностей путем обеспечения пе го передаточного отношения, конец вала выполнен в виде стакана, в кот мещен конец ведущего вала, один керамических элементов размеще стакана и закреплен на конце ведущ а другой - между ведомым вало пусом и закреплен на последнем, 101 7846Изобретение относится к приборостроению и может применяться в прецизионных автоматических устройствах.Известна сцепная муфта, содержащая неподвижный корпус, в котором расположен фрикционный диск и смонтированы соосно ведущий и ведомый валы с установленными на них взаимодействующими между собой фрикционными дисками, причем один диск установлен с возможностью осевого перемещения и связан с механизмом управления через подшипники качения 1.Недостатками данной муфты являются то, что она имеет большие габариты, потребляет много энергии, при этом время срабатывания муфты в режимах пуска и торможения велико,5 10 15 Известны пьезокерамическая муфта, содержащая установленные на соответствующих валах опорный и подпружиненный к нему фрикционные диски, а также взаимодействующее на последней отжимное устройство, выполненное в виде закрепленных на корпусе равномерно по окружности дугообразных выгнутых пьезокерамических элементов, подсоединенных к источнику постоянного тока и прикрепленных своими концами к торцу установленного концентрично опорному диску кольца, взаимодействующего другим торцом с подвижным диском посредством шариков, причем каждый пьезокерамический элемент выполнен в виде сопряженных между собой наружной пластины из электропроводящего металла и внутренней пластины из пьезокерамики, свободная поверхность которой покрыта токопроводящим слоем 2,20 25 30 Недостаток этой муфты состоит в сравнительно малой силе прижатия опорного и ве- З 5 домого дисков друг к другу, обусловленной низкой механической прочностью разомкнутых пьезокерамических колец, в связи с чем ограничена величина передаваемого крутящего момента. Для увеличения его (Мкр) 40 потребуется большое количество разомкнутых пьезокерамических колец, что увеличивает потребление энергии.Известна пьезокерамическая муфта, содержащая неподвижный корпус, в котором расположен фрикционный диск и смонтиро ваны соосно ведущий и ведомый валы с установленными на них взаимодействующими между собой фрикционными дисками, один диск установлен с возможностью осевого перемещения и связан с механизмом управления через подшипник качения. Механизм управления выполнен в виде двух установленных соосно пьезокерамических цилиндрических преобразователей с осевой поляризацией, связанных с наружным кольцом подшипника, выполненным разъемным в плоско сти, перпендикулярной оси вращения, при этом на наружной поверхности подвижно установленного диска имеется дорожка каче 1 ния, а шарики подшипника расположеныв ней 3.Недостатками данной муфты являются то, что радиально-упорный подшипник конструктивно сложен и не может передавать большой осевой нагрузки, что ограничивает величину крутящего момента, используется большое количество пьезокерамических элементов, что увеличивает габариты и потребление энергии, увеличивает время срабатывания пьезокерамического столба зависящее от резонансной частоты, которая обратно пропорциональна длине столба.Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является пьезокерамическая муфта, содержащая смонтированные соосно в неподвижном корпусе ведущий и ведомый валы и два пьезокерамических элемента, выполненных в виде колец радиальной поляризации, кроме того, муфта содержит два упругих износостойких кольца с внутренними дорожками качения и шариками, расположенные внутри пьезокерамических колец и контактирующие через шарики с выполненными на ведомом валу коническими поверхностями противоположного направления 4.Данная муфта сложна по конструкции и не допускает изменения ее передаточного отношения.Цель изобретения - расширение ее эксплуатационных возможностей путем обеспечения переменного передаточного отношения.Поставленная цель достигается тем, что в пьезокерамической муфте, содержащей смонтированные соосно в неподвижном корпусе ведущий и ведомые валы и два пьезокерамических элемента, выполненных в виде колец радиальной поляризации, конец ведомого вала выполнен в виде стакана, в котором размещен конец ведущего вала, один из пьезокерамических элементов размещен внутри стакана и закреплен на конце ведущего вала, а другой - между ведомым валом и корпусом и закреплен на последнем.На чертеже показана конструктивная схема муфты.Пьезокерамическая муфта содержит неподвижный корпус 1, в котором соосно выставлены ведущий 2 и ведомый 3 валы. Конец ведомого вала 3 выполнен в виде стакана 4, охватывающего конец ведомого вала 2, на котором закреплен пьезокерамический кольцевой элемент 5, сопряженный с внутренней стороной стакана 4, внешняя сторона которого сопряжена с пьезокерамическим кольцевым элементом 6, жестко прикрепленным к корпусу 1. Внешняя сторона пьезокерамического кольцевого элемента 5, а также внутренняя сторона пьезо керамического кольцевого элемента 6, сопрягаемые соответственно с внутренней и внешней сторонами101846 Составитель В. Розанов Редактор Н, Воловик Техред И. Верес Корректор О Билак Заказ 3508/34 Гираж 925 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП сПатент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4стакана 4, покрыты износостойким материалом (не показан). Электроды пьезокерамических элементов 5 и 6 подсоединены к блоку управления (не показан),Пьезокерамическая муфта работает следующим образом.При подаче от блока управления высокочастотного напряжения на электроды пьезокерамического элемента 6, он начинает вибрировать с высокой частотой и между ним и внешней стороной стакана 4 ведомого вала 310 создается вибрационная сжатая газовая пленка (ВСГП), т.е. стакан 4 подвешивается . на созданной элементом 6 ВСГП. В это же время от блока управления подается положительное постоянное напряжение на электроды пьезокерамическогоэлемента 5, который расширяется в радиальном направлении и жестко соединяет вращающийся ведущий вал 2 со стаканом 4 ведомого вала 3. Муфта включена, т.е. вал 3 вращается с валом 2 с одинаковой угловой скоростью. 20Если требуется отключить ведомый вал 3 от ведущего вала 2, то от блока управления с электродов пьезокерамического элемента 5 снимается постоянное положительное напряжение и подается высокочастотное. Пьезокерамический элемент 5 начинает вибрировать с высокой частотой и между ним и внутренней стороной стакана 4 ведомого вала 3 создается ВСГП, вследствие чего стакан 4, вращаясь проскальживает по поверхности пьезокерамического элемента 5 и угловые скорости ведущего 2 и ведомого 3 валов становятся разными. В этот же момент высокочастотное напряжение снимается с электродов пьезокерамического элемента 6 и на них подается постоянное положительное напряжение, это приводит к тому, что пьезокерамический элемент 6 расширяется в радиальном направлении и неподвижно фиксирует стакан 4 ведомого вала 3. Муфта заторможена, т,е. ведущий вал 2 вращается с прежней угловой скоростью, а ведомый вал 3 не вращается.Управляя параметрами создаваемых ВСГП между пьезокерамическими элементами 5 и 6 и стаканом 4, т.е. одновременным проскальзыванием между элементами 5-4 и 6-4, можно варьировать соотношение угловых скоростей валов 2 и 3 в широком диапазоне,Предлагаемое изобретение позволяет улучшить эксплуатационные характеристики муфты путем изменения передаточного отношения, это приводит к тому, что время пуска и остановки уменьшится в 2-2,5 раза с уменьшением энергозатрат, так как пьезокерамический цилиндрический элемент потребляет меньше энергии, чем пьезокерамический столб. Кроме этого, значительно упрощена конструкция.