Предохранительная фрикционная муфта

(51)5 Р 16 О 7/02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ ФРИКЦИОННАЯ МУФТА(57) Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для передачи крутящих моментов ограниченной величины, Цель изобретения - повышение эксплуатационных качеств путем точности срабатывания, Ведущая 1 и ведомая 2 полу- муфты (П) связаны основными парами трен 9) 2 Ы в, 1730488 А 1 ния (ПТ) в виде дисков(Д) 4 и 5 и дополнительными парами трения в виде Д б и 7, Основные ПТ расположены между жестко установленными на П 1 упорным 3 и свободно расположенным на ней нажимным 8 Д, а дополнительные ПТ - между нажимным Д 8 и пружиной 10, Шарики 9 размещены в гнездах с наклонными рабочими поверхностями, выполненных на упорном 3 и нажимном 8 Д, При работе на шариках 9 возникает распорная сила, стремящаяся отжать вправо нажимной Д 8. Дополнительные ПТ б и 7, имеющие меньший по сравнению с основными ПТ 4 и 5 средний радиус трения при равных внутренних радиусах поверхностей трения, позволяют оптимизировать изменение величины распорной силы в зависимости от изменяющегося коэффициента трения. 3 ил.1730480 йд да 40 В = 7.+Лап; 45 Вср 1 / где Е,2 дополн Вс диусы пар тр 1 ср риаловНа фсхема му на фиг.3 щего мом мате 55 та содер Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для передачи крутящих моментов ограниченной величины.Известна предохранительная фрикционная муфта, содержащая две полумуфты, связанные фрикционными дисками, упругий нажимной элемент и отжимной стабилизирующий узел.Муфта имеет ограниченную точность срабатывания.Наиболее близкой к предлагаемой является предохранительная фрикционная муфта, содержащая ведущую и ведомую полумуфты, связанные расположенными между жестко установленным на ведущей полумуфте упорным и свободно установленным на ней нажимным дисками фрикционными дисками, образующими пару трения между полумуфтами, и дополнительными фрикционными дисками, расположенными между нажимным диском и ведомой полу- муфтой и. образующими дополнительную пару трения, отжимной стабилизирующий узел, выполненный в виде расположенных на обращенных один к другому торцах нажимного и упорного диском гнезд с рабочими наклонными поверхностями и размещенных в этих гнездах шариков, при этом дополнительные фрикционные диски подпружинены в направлении упорного диска, а основные и дополнительные фрикционные диски расположены со стороны противоположных торцов нажимного диска и выполнены с равными внутренними радиусами поверхностей трения,Однако недостатком известной муфты является невысокая точность срабатывания,Цель изобретения - повышение эксплуатационных качеств муфты путем повышения точности ее срабатывания. 1 - соответственно число основных и ительных пар трения;р, Вср 1 - соответственно средние ратрения основных и дополнительных ения;- средний коэффициент трения указанных пар трения;- рассеивание упомянутого коэффитрения; 5 10 15 20 25 30 35 Поставленная цель достигается тем, что в предохранительной фрикционной муфте, содержащей ведущую и ведомую полумуфты, связанные по меньшей мере посредством одного расположенного между жестко установленным на ведущей полумуфте упорным диском и свободно установленным на ней нажимным диском фрикционного диска, образующего пару трения между полу- муфтами, и по меньшей мере одну пару трения между ведомой полумуфтой и нажимным диском, по меньшей мере один дополнительный фрикционный диск, образующий дополнительные пары трения между нажимным диском и ведущей полу- муфтой, причем указанный по меньшей мере один дополнительный фрикционный диск подпружинен в направлении упорного диска, а последний и упомянутый по меньшей мере один основной фрикционный диск расположены со сторон противоположных торцов нажимного диска и выполнены с равными внутренними радиусами поверхностей трения, отжимной стабилизирующий узел, выполненный в виде расположенных на обращенных один к другому торцах нажимного и упорного дисков гнезд с наклонными рабочими поверхностями и размещенных в указанных гнездах шариков, дополнительные пары трения выполнены со средним радиусом трения меньшим среднего радиуса трения основных пар трения, причем параметры указанных пар трения, а также отжимного стабилизирующего узла выбраны с учетом следующих соотношении:(г и) + к и (к-) (г+ю и )- г" г 6 а - угол наклона рабочих поверхнонезд к поперечной плоскости муфты; г - радиус расположения центров ш иг,1 изображена принципиальная фты; на фиг.2- разрез А - А на фиг.1; - графические. зависимости крутяентаот коэффициента трения, охранительная фрикционная муфжит ведущую 1 и ведомую 2 полу1730488 Ти Исследуя функцию (1) на максимум припомощи производной, т.е. приравниваяпроизводную по т к нулю, получим где Ри - первоначальное усилие сжатия пружины 10;1 - коэффициент трения между парами 25трения;г - радиус расположения центра шариков 9;Вср И Вср.1 - СООтВЕтСтВЕННО СРЕДНИЕрадиусы трения основных и дополнительных пар трения;2 и 21 - соответственно число основныхи дополнительных пар трения;а - угол наклона рабочих поверхностейгнезд к поперечной плоскости муфты, п = 35Вср 1/Йср.Гоафические зависимости, построенные при Еи=100 кг:Вср=0,11 м; г=0,03 м; а=45 О; 2 = 2; 21 = 1; 1 ср = 0,33; р=0,2 и и = 0,6,приведены на фиг,3; кривая 1 - для муфты 40прототипа, кривая 2 - для предлагаемоймуфты,В связи с тем, что функция (1) имеетэкстремум, коэффициент точности срабатывания должен определяться как отношение 4521 и +21 и: г - 1 г+21 и- 21 и 2 г 1 и (2-1) - авиа(3) Вводя обозначения 2А21 и +21 и 2-1 2+21 и-21 и гВ =2+21 пполучим на оснсве выражения (2) А ( В - А )1 + ( г - 1) асср ( 1 +,С 4 ) -сЦ акт(4) Последнее выражение получено при- / 1 + г1иВср 1 яа/г К, = = - (2) Тэ Тэ Тмин Тмаксгде Тэ - экстремальноезначение предельно которое в свою очередь получено при услого крутящего момента, вии ЕР=Еи, где Ер - распорная сила на шариках муфты, связанные посредством фрикционных дисков 4 и 5, а также фрикционных дисков 6 и 7, Диски 4 и 5 расположены между жестко установленным на полумуфте 1 упорным диском 3 и свободно установленным на ней нажимным 8 диском и образуют две пары трения между полумуфтами 1 и 2. Диски 6 и 7 расположены со стороны противоположного по отношению к дискам 4 и 5 торца нажимного диска 8 и образуют дополнительные пары трения.Отжимной стабилизирующий узел выполнен в виде шарг,ков 9, размещенных в гнездах с наклонными рабочими поверхностями, расположенных на обращенных один к другому торцах упорного и нажимного 8 дисков (фиг,2),Осевое нажатие пар трения 4-5 и 6-7 осуществляется посредством пружины 10, усилие которой, а значит, и величина момента настройки муфты может регулироваться элементом 11, который может быть выполнен, например, в виде гайки, навинченной на резьбовой участок ступицы полумуфты 1,Внутренние радиусы поверхностей трения дисков 4 - 7 приняты равными между собой, при этом средние радиусы трения , допол нител ьн ых пар трения 6-7 имеютменьшую по сравнению со средними радиусами трения пар 4 - 5 величинуМуфта работает следующим образом.5 При работе нажимной диск 8 сместитсяв окружном направлении относительно упорного диска, что приводит к возникновению на шариках 9 распорной силы, направ ленной навстречу усилию пружины 10. Это 10 приводит к уменьшению силы нажатия дисков 4 и 5,Учитывая, что момент между полумуфтами 1 и 2 передается как дисками 4 и 5, так и 15 дисками 6 и 7, а также то обстоятельство, чтораспорная сила на шариках 9 не приводит к изменению силы прижатия дисков 6 и 7, получим выражение для определения величины предельного крутящего момента в за висимости от коэффициента трения междупарами 4 - 5 и 6 - 7(6) и) 21 и ) + Е 1 л (Е) ( Е+ 21 и 9, т.е, при условии, когда муфта передаеткрутящий момент, равный экстремальномузначению. Решая выражение(4) при условии Кт =1,т.е. при условии максимальной точностисрабатывания, получим Полученное условие устанавливаетнижнее предельное значение параметра и,при котором муфта имеет наибольшее высокую точность срабатывания.Зависимость крутящего момента от величины коэффициента трения для рассматриваемой муфты при параметрах,вычисленных в соответствии с выражениями (5) и (б), приведена на фиг.3 (кривая 3).График построен при п = 0,5, А = 1,23, В =5,5. Отсчет величин крутящих моментов длякривой 3 производится по оси ординат, расположенной справа. 25Анализ графика показывает, что в интервале коэффициента трения 0,26 - 0,4 муфта имеет Кт = 1, в то время как для кривых 1и 2 точность срабатывания ниже,Анализ выражения (6) показывает,что 21 30)1, поскольку при Е 1 = 1 его правая частьстановится равной 1, что противоречит ранее принятому соотношению величин средних радиусов трения основных идополнительных пар трения, 35Материалы пар трения 4 - 5 и 6-7 выбираются одинаковыми с тем, чтобы величинарассеивания коэффициента трения имелаодну и ту же тенденцию к изменению,Использование изобретения позволит 40.повысить точность срабатывания муфты.Формула изобретенияПредохранительная фрикционная муфта, содержащая ведущую и ведомую полумуфты, связанные по меньшей мере 45посредством одного расположенного между жестко установленным на ведущей полумуфте упорным диском и свободноустановленным на ней нажимным диском При выполнении последнего равенства муфта передает независимо от величины коэффициента трения одинаковый предельный крутящий момент. При этом необходимо выполнять условие А 1, поскольку в противном случае левая часть равенства (5) становится бесконечно большой, что приводит к потере физической сущности. конструкции муфты. Решая выражение. определяющее параметр А, с учетом приведенного выше условия, имеем фрикционного диска, образующего пару трения между полумуфтами, и по меньшей мере одну пару трения между ведомой полу- муфтой и нажимным диском, по меньшей мере один допо.нительный фрикционный диск, образующий дополнительные пары трения между нажимным диском и ведущей полумуфтой, причем указанный по меньшей мере один дополнигельный фрикционный диск подпружинен в направлении упорного диска, а последний и упомянутый по меньшей мере один основной фрикционный диск расположены со стороны противоположных торцов нажимного диска и выполнены с равными внутренними радиусами поверхностей трения, отжимной стабилизирующий узел, выполненный в виде расположенных на обращенных один к другому торцах нажимного и упорного дисков гнезд с наклонными рабочими поверхностями и размещенных в укаэанных гнездах шариков, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эксплуатационных качеств путем повышения точности срабатывания, дополнительные пары трения выполнены со средним радиусом трения, меньшим среднего радиуса трения основных пар трения, причем параметры указанных пар трения, а также отжимного стабилизирующего узла выбраны с учетом; ледующих выражений: В, ща" = 5 рпЯсргде 2,21 - соответственно число основных и дополнительных пар трения;Рср, Рср 1 - соответственно средние радиусы трения основных и дополнительных 5 пар трения;1 с - средний коэффициент трения материалов указанных пар трения; и - рассеивание упомянутого коэффициента трения;а- угол наклона рабочих поверхностейгнезд к поперечной плоскости муфты; г - радиус расположения центров шариков.