Предохранительная муфта

СОВХОЗ СОЕЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 19) 111 51)4 Г 16 0 7/ СУДАРСТЕ)ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИ ЕНИЯ:СЕИДЕТСЛЬСТВУ(54 сод муф кур ств(57) ПРЕДОХРАНИТ ржащая ведущую и ы, свободно уста связанную с полум м выполненных на ЛЫ.1 АЯ ИУФТ ведомую полуовленную втулуфтами посредобращенных остям втулки улачков и за- личаюк другои пове 1 умуфт торцовы на 1 О СПИ САНИ ыкающую пружицу, о щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности путем демпфирования нагрузок, цс превышающих допускаемые, торцовые кулачки полумуфт и втулки сопрягаются по винтовой поверхности, при этом уголцаклоееа винтовых поверхностейкулачков ведомой полумуфты и сопряженных с ними кулачков втулкибольше угла наклона винтовых поверхностей кулачков втулки и сопряженных с ними кулачков ведущей полумуфты, втулка установлена междуполумуфтами с воэможностью ограни.ченного осевого перемещения и поджата пружиной вместе с ведущей полумуфтой к ведомой полумуфте.изобретение относится к машиностроенро и может быть использованов качесТве упругого демпферного предохра.нительного устройства приводовразличных механизмов, работающихв условиях высоких ударных нагрузокс пиковыми перегрузками.11 ель изобретения - повышение, надежности путем демпАированиянагрузок, не превышающих допустимые,На фиг.1 представлена предохранительная муфта, общий вцд, нафцг,2 - развертки винтовых торцовыхкулачкоез ведущей ц ведомой полумуфти Езтулкц, на сЪиг.3 - характеристикапружпсьс;Семпйера (сеслошсой лцпцей)и п 1 пме 11 1 ггул 1 тро 131 сц этОЙ характерцс ВЕпсц (пунктирной зесппсей), нафпг 4 - затзцсцмость передаваемогокрутящего момента В функции угларазворота недуцей полумуфты относительно ВедомОй полумуАты (сплошезойЛИ СЕЕЕ), И ПРИМЕР тЗОЗМОжНОй РЕГУлпровкц этой зависимости, (пунктир 11 ой лпИЕй, ца фиг.5 - т раАиксглаживания пиковых нагрузок, парабочем органе привода.11 рсцохранцтельная муфта содержит Ведущую полумуфту 1 с торцовыМЕт 1:улаЧКацц 2 ЕЗ ВИДЕ ВцитОВОйповерхности 3, Ведомую поз 1 у 11 уфтус зубчатым венцом 5 и кулачками 6 сЕзепп отзсми погерхностямц 7, втулку8 с торцом 9 кулачками 10 с винтоЕзьм 11 поверхе 10 стями 1 1 и кулачками12 с винтовымц поверхностями 13,ведущий Вал 14 с уступом 15, зубчатьем Венцом 16 ц резьбовым участком, пружину 17, регулировочныекольца 18, упорную втулку 19, сменное кольцо - упор 20, гайку 21,распорную втулку 22 и упорный подшшшцк 23.Угол наклона винтовой поверхносц 3 равен углу наклона контактирующей с ней поверхности 11,также равны углы наклона контактирующих поверхностей 7 и 13, пряэтом угол наклона винтовых поверхностей 3 и 11 меньше угла накпонавинтовых поверхностей 7 ц 13.1 суфта работает следующим образом,Исходное положение, Гайкой 21,навинчцваемой на резьбовой участоквала 14, винтовые участки 7 и 1311 ц 3 поджаты друг к другу.Зубчатьп 1 венец 16 вала 14 соединен с.приводом (не показан), а зубчатые 1Е 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 венец 5 ведомой полумуфты 4 соединен с рабочим органом (не показан).При вращении привода крутящий момент через зубчатый венец 16 вала 14 передается ведущей полумуфте,черс".з винтовые поверхности 3 и 11втулке 8, от нее через винтовыеповерхности 13 и 7 - ведомой полу-муфте 4 и от ее венца 5 - рабочему органу,При нагружении муфты крутящиммоментом нагружаются одновременнообе пары кулачков,Прц нагружении такой муфты сначала срабатывают (и проворачиваются) кулачки 6 и 12 с большим углом наклона, а кулачки 2:"1 10 сменьшим углом наклона Винтовых поверхностей в это Время вообще неперемецаются друг относительно друГа, таК КаК СОСтаВЛЯЮЩаЯ СзттЕЫ,направленная вдоль осц пр.убоины,больше (при одном и том же крутящем моменте) в кулачках с большимуглом наклона винтовой поверхности.Поэтому прц нарастании момента сначала начинают перемецаться кулачки6 и 12, Б это время муфта работаегв реессснсе упругого демпфцрова:ия,При увеличении момента до Величпсы,превышающей допустимую, кулачки 6и 12 с большим углом наклона винтовых поверхностей 7 и 13 проворачиваются на максимальную величину,при .этом втулка 8 доходит до упора 20, взаимное перемещение кулачков 6 и 12 прекращается. При дальнейшем росте передаваемого момента,начинается взаимное перемецтение друготносительно друга кулачков 2 и10 с меньшим углом наклона винтовыхповерхностей 3 и 11 т.е, муАта начинает работу в предохранительномрежиме.На чертеже приведены следующиеобозначения: Й - средний радиусвинтовых поверхностей 3, 7, 11 и 13;6,зс, - угол наклона винтовых поверхностей 7 и 13; Фстр - угол наклона Винтовых поверхностей 3 и 11,причем ЫзЫ тт, р - текущая (переменная) величина усилия пружины17; 1, - усилие предварительногоподжатия пружины 17 (соответствующее началу осевого движения втулки 8 в направлении, указанном стрелкой О ); Р - усилие пружины 17,соответствующее концу движениявтулки 8 в направления, указанном1208355 И, = Р; ц с 1- у пр,1 Гсдпр - р иупп, 1гпппрР Й с 1. о упр; М =Мдррр р 1 фзпрзстрелкой О, Р - предельное усилиепружины 7, при котором ведущаяполумуАта 1 выходит из зацеплешгяс втулкой 8; Х - текущая (переменная) величина перемещения подвижных элементов муфты вдоль ведущеговала 14 в направлении укаэанномачрелкой О); Хор - максимальнаявеличина перемещения втулки 8,Хцр - максимальная величина перемещения ведущей полумуфты 1; гав текущая (переглеццая) величина передаваемого муфтой крутящего момента(без учета сил трения); 1, - величина крутящего момента, передаваемого устройством, соответствующаяначалу перемещения втулки 3, Ивеличина крутяцего момента, соответствующая концу перемещения втулки 8 М - велцчгцга крутящего момента, соответствующая началу иеремещеция ведущей полумуАты 1 отно. сительно втулки 3; И - величина максимального крутящего момента, передаваемого му 1 той, Яс,пр - текущаявеличина момента сопротивления состороны рабочего органа, М - демпФцрующий момент; М - сглаженныймомент, М - текущая сила реакциисо стороны рабочего органа, приведенная к ведомой полумуАте 4 и действующая нормально к рабочей по 1верхности 7, Р - составляющая сцлы р действующая вдоль осц ведущего вала 14 (в направлении стрел 1киО ), причем Р = у в 1 п С.упр,текущая сила реакции со стороцырабочего органа, приведенная к втулке 8 и действующая нормально к .рабочей поверхности 11; Р - составляющая силы Й, действующая вдоль осивала 14 (в направлении стрелки 0 ),гоп опричем " = М зп Мпр,Гп - текущая(переменная) величина угла разворота втулки 8 и ведущей полумуфты 1относительно ведомой полумуфты 4,Ур - максимальный угол разворотавтулки 8 относительно ведомой полумуфты 4; р - максимальный уголразгорота ведущей полумуфты 1 отно сительно ведомой полумуфты 4,коэФАициецт трения в рабочих вцнтогых поверхностях ведомой полумуфты 4 и промежуточной втулки 8.В работе предохранительной муАтывыделяются 4 режима.1. Передача крутящих моментовв диапазоне от 0 до И,5 1 р ( Я откуда Р 6 Р, Н Втулка 8 це перемещается вдоль осц валаи муфта работает как кцнематическцжесткое звено.11. Передача крутящих моментов вдиапазоне от Мдо М о и. (1 (М Поскольку ца всем диапазоне сцла1реакции Р больше начального усилилР пружины 17, то втулка 8 (совместно с ведущей полумуфтой 1) перемещается в направленшг, указанномстрелкой О, сжимал цружццу 17, покаце наступит равновесие сцл Р и Р.Одновременно втулка 8 (совместцо сведущей полумуЛтой 1) разворачиваютсл относительно ведомой полумуфты 4.Между винтовыми поверхностямц 7 и 13возшпает сила трения, равная М 1 р,на преодоление которой затрачцвается часть энергии необратимо рассеиваемой (переходящей в тепло), приэтом возникает демпфирующий момент Одновременно часть энергии аккумулируется в пружине 17, а затеиотдается рабочему органу (с потерями на преодоление сцл трения),Таким образом, при возцикновениимгновешгых пиковых нагрузок, происходит процесс аккумулирования части энергии, поглощения части энергии, возвращения аккумулированнойчасти энергии с потерей ца преодоление сцл трения, Указанный процессрастянут во времени относительновремени действия пиковой нагрузки,что приводит к снижению величиннагрузок, действующих ца деталипривода. Уровень иаксимальньгх ца грузок снижается как вследствиерастягивания во времени процессапередачи пиковых нагрузок и ихсглаживания, так ц в результате потерь на преодоление сил трения - 55 демпАирования, Картина сглаживанияпиковых нагрузок, возникающих нарабочем органе привода представленана Фиг.5, где показаны в Функциивремени 1 величина момента сопротивления Мспр со стороны рабочего органа, имеющего пиковый характер и соответствующая ей во времени величина сглаженного муФтой передаваемого момента Мр, имеющего плавный характер.В указанном диапазоне пружина, 17 способна аккумулировать часть передаваемой энергии (ее пики), причем максимальная величина аккумулированной части энергииР+Р счпр.= 2 Х чпр Время возвращения рабочему органу этой энергии зависит от энергоемкости самой пружины, приведенной массы подвижных деталей муФты и рабочего органа и от сил трения.Величина энергоемкости пружины регулируется кольцами 18. На Фиг.3 показано изменение характеристики пружины при увеличении толщины пакета колец 18. При этом усилия Р Р Рз повышаются до соответствую 1щпх РР 1 Р , что приодит к соответствующему увеличению1 Р + Р чпр"Хчпр Величины крутящих моментов М, М, М, М, также увеличиваются пропорционально увеличению соответстВующих им сил Р ) Р 2 ) Гд:П 1. Передача крутящих моментов в диапазоне от Ма до МПри увеличении крутящего момента до величины 11 ъвтулка 8 (совместно с ведущей полумуФтой 1) перемещается в направлении, укаэанном стрелкой О, на величину Хчпр При этомторец 9 втулки 8 упирается в уступ15 ведущего вала 14.ВеличинУ 1 чпр (а слеДовательно,и демпФирующую способность муФты)регулируют сменным кольцом - упором20. 1 апример, для уменьшения энергоемкости демпфера 17 следует увели Очить толщину сменного кольца - упора 20, при этом величина Хчпр умень 11шается до величины Хч а соответствующее ей усилие пружины Р уменьчшается до величины Р Величина 15 9 также уменьшается до 9,пр,Мпрдо у" величины моментов М М, МПРуменьшаются соответственно доПри увеличении крутящего моментаот 1"1 цо Мз муФта работает каккинематически жесткое звено.Таким образом, диапазон нагрузок,,соответствующих передаваемым крутящим моментом от 0 до М являетсяштатным рабочим диапазоном нагрузок,Величина момента 11 3 = Р Р с 1 ф и р1 Ч. Передача крутящих моментов вдиапазоне от М до Мч.В этом диапазоне муФта работаеткак кулачковая упругая предохранительная муФта. Ведущая полумуФта 1перемещается в направлении, указанном стрелкой О и в конце ее ходапрекращается взаимодействие винтовыхповерхностей 3 с винтовыми поверхностями 11 втулки 8. При этом величина момента, при котором происходитвыключение муФты М= РР,сьс(рИзобретение позволяет демпФировать 40мгновенные пиковые нагрузки, не превышающие допустимые, что существен-но расширяет область примененияпредохранительной муФты.lгулр уер Вгр. Косьминова енич Корре СоставительТехред Ж.Каст Редактор Л. Пчелинска аказ 230 4 Тираж 880 ВНИИПИ Государственног по делам иэобретени 13035, Иосква, Ж, Рюе 4/5 ал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 д Ю фг Р Подпикомитета СССРи открытийуиская наб., д