Предохранительная кулачковая муфта

согОз сОВетскихсОциАлистическиРЕСПУВЛИК сг 9) до 2рых осуществляется связь между П, Фланец 4 установлен на П 5 с возможностью вращения, П 2 имеет возможность осевого перемещения и поджата к фланцу 4 йружиной 9. Шарики 6 размещены в гнездах с наклонными рабочими поверхностями, которые выполнены на фланце 4 и нажимной втулке 7, которая установлена с возможностью осевого относительно П 5 перемещения и поджата в направлении фланца 4 и пружиной 10, При перегрузке происходит выход из зацепления друг с другом кулачков фланцев П 2 и 5, сопровождающийся синхронным поворотом П 2 и фланца 4, что обеспечивает полному контакта между кулачками в течение процесса их разъединения, 2 йл,конструкция 1973, с,273,чи крутящечины. Сущг (П) 2 и 5 ы фланцами ством котоном н звестнай муфты является ционно-технологические ие сложности изготовлевысокой нагрузочной спония - повыщение зксплуогических свойств муфты изготовления кулачков и рузочной способности. цель достигает я т чт предохранительная кулачковая держащая две соосно размещен пружиненные посредством злемента одна к другой полумуф ные посредством торцовых кул полненных на обращенных один фланцах полумуфт, одна из полу новлена подвижно в осе правлении, вторая - в ок направлении, снабжена ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОВРЕТЕг:гИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ТОРСКОМУ СБИДЕТЕЛ(57) Использование: для передаго момента ограниченной велность изобретения: полумуфтразмещены на валу 1 и снабженс торцовыми кулачками, посред Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для передачи крутящих моментов ограниченной величины.Известна предохранительная кулачковая муфта, содержащая две полумуфты, соединенные посредством торцовых кулачков трапецеидального профиля и поджатые одна к другой группой пружины,Муфта имеет невысокую нйгрузочную способность и значительный износ рабочих поверхностей кулачков при срабатывании.Наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому результату является предохранительная кулачковая муфта, содержащая две полу- муфты, размещенные соосно и подпружиненные посредством упругого элемента одна к другой, связанные посредством торцовых кулачков, выполненных на обращенных один к другому фланцах полумуфт, одна из полумуфт установлена подвижно в осевом направлении,правлении,Недостатком инизкие. эксплуатасвойства вследствния кулачков и несобности.Цель изобретеатационно-технолпутем упрощенияповыщения ее нагПоставленная с ем, о муфта, соные и подупругого ты, связаначков, вык другому муфт уста- наружном нажиманым узлом, установленным на подвижной в окружном направлении полумуфте и содержащим подпружиненную посредством дополнительного упругого элемента в направлении второй полумуфты, располо женную со стороны нерабочей торцовой поверхности фланца первой полумуфты и установленную с возможностью осевого относительно полумуфты перемещения нажимную втулку и нажимные тела кацения, 10 размещенные в гнездах с наклонными рабочими поверхностями, выполненных на фланце попумуфты и накимнойвтулке, при этом фланец установлен с возможностью вращения относительно полумуфты, а осе вая жесткость дополнительного упругого элемента выбирается. из следующего соотношения7ст 9 (а - .р)--- )2 19 дг гз 2071г 2 19 а ст 9 р1 + - , 1 ссд б р) 1 где Е - осевая жесткость основного упругого элемента;г 1,г 1,гз и гз - соответственно расстояние от эси муфты до кулачков попумуфт, радиус .посадочного отверстия подвижной в осевом направлении полумуфты, расстояние от оси муфты до нажимных тел качения и радиус посадочного отверстия нажимной втулки;а,ф,р - соответственно угол профиля к оси кулачка, угол между рабочей поверхностью гнезда нажимной втулки и осевой плоскостью муфты, проходящей через центр нажимного тела качения, и угол трения между купа ками;1 - коэффициент трения в связи нажимной втулки и полумуфты.На фиг.1 изображена предохранительная кулачковая муфта, принципиальная схема; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1,Предохранительная кулачковая муфтасодержит вал 1, на котором соосно размещеныподвижная в осевом направлении относительно вала полумуфта 2, связанная с валом1 посредством направляющей шпонки 3 и имеющая фланец, обращенный к фланцу 4, и подвижная в окружном направлении полу- муфта 5, На фланцах выполнены торцевыекулачки трапецеидального либо треугольного профиля с плоскими рабочими поверхностями, посредством которых фланецполумуфты 2 связан с фланцем, 4. Последний установлен с возможностью вращенияотносительно полумуфты 5 и опираетсясправа на ее буртик через упорный шарикоподшипник,Муфта снабжена.нажимным узлом, содержащим нажимные тела качения, выполненные в рассматриваемом примере в видешариков б, размещенных в гнездах с наклонными рабочими поверхностями (фиг,2),которые выполнены на фланце 4 и нажимной втулке 7, связанной с попумуфтой 5 посредством направляющей шпонки 8 иимеющей возможность осевого относительно полумуфты 5 перемещения. Нажимнаявтулка 7 установлена со стороны нерабочеготорца фланца 4,Попумуфта 2 подпружинена в направлении полумуфты 5 упругим элементом в видепружины сжатия 9, и нажимная втулка 7подпружинена в направлении полумуфты 2дополнительным упругим элементом, выполненным также в виде пружины сжатия10, Обе пружины установлены с предварительным сжатием, причем усилие предварительного сжатия пружины 10 равно поменьшей мере аналогичному усилию пружины 9,Усилия сжатия прукон 9 и 10 регулируются на соответствующую величину посредством регулировочных элементовсоответственно 11 и 12,Муфта работает следующим образом.Передача крутящего момента от вала 1через шпанку 3, полумуфту 2 осуществляется посредством кулачков на фланец 4 и далее через шарики 6, нажимную втулку 7 ишпонку 8 на попумуфту 5, В этом случае,когда ведущей является полумуфта 5, передача крутящего момента на вал 1 происходит и обратном порядке. При передачекрутящегр момента на кулачках фланцев полумуфт возникает осевая сила, котораяуравновешивается силами сжатия пружин 9и 10, Параметры нажимного узла выбираются такими, чтобы при отсутствии перегрузкираспорная сила на шариках 6 не превышаласилу сжатия пружины 10 и силу трения нашпонке 8 и осевое положение нажимнойвтулки 7 оставалось неизменным.При наступлении перегрузки возрастает окружная сила на кулачках, а также окружная сила на шариках б, что приводит кперемещению вправо полумуфты 2, котороесопровождается сжатием пружины 9, и кперемещению влево нажимной втулки 7, сопровождающемуся сжатием пружины 10 иповоротом фланца 4 относительно полумуфты 5Следовательно, в процессе срабатывания муфты кулачки фланцев полумуфт, выходя из зацепления друг с другом,продолжают контактировать по плоской рабоцей поверхности благодаря синхронномус полумуфтой 2 повороту фланца 4. Это позволяет снизить величину контактного давления на кулачках и повысить нагрузочную(4) г Г 2 где г 2- расстояние 6; Р- угол между гнезда нажимной в стью муфты, прохо, ветствующего шари Прирост силы т 1 Ь Ртр Ь Ро -гзуфты д й паве и осево ерез ц от оси мрабочтулки 7дящейка 6.рения шаРиков хностью И ПЛОСКО- нтр соот 5- 19 РГ 1 О+ - Т Т Г 2 гз ке 8(5) а шпон способность муфты, а также уменьшить износ рабочих поверхностей кулачков.Для обеспечения условия контакта ку- . лачков по плоскости их рабочих поверхно.Стей в процессе срабатывания муфты 5 необходимо, чтобы угол поворота фланца 4 относительно полумуфты 5 был равен углу поворота полумуфты 2 относительно полу- муфты 5, соответствующему выходу кулачков из зацепления друг с другом, Отсюда 10 следует, что угол поворота фланца 4 относительно полумуфты 5 должен иметь определенную величину, что накладывает соответствующее ограничение и на величину осевого перемещения влево нажимной 15 втулки 7.Определение соотношения междупара-. метрами элементов муфты, обеспечиваю- . щего выполнение укаэанного условия, производится на основе следующих рассуж дений.Прирост окружной. силы на кулачках в момент выхода их из зацепления равен Ь г;-(Ь Г- Ь гтр)ст 9(а -р), . (1) где Ь Р=Я- прирост силы сжатия пружины 9;. и - высота профиля кулачка; 2 - осевая жесткость пружины 9; Ь Ртр - прирост силы трения на шпанке 3; а- угол профиля к оси 30 кулачка; р- угол трения между кулачками, Но Ь Ртр Ь Ро - . 1, (2)Г 1 где г- расстояние от оси муфты до кулачков; 35 Г 1 - радиус посадочного отверстия полумуфты 2; 1 - коэффициент трения на шпонке 3,Подставив результат (2) в уравненйе (1), получимЬЕст 9 а -. 40 где гз - радиус посадочного отверстия нажимной втулки 7, Коэффициент трения нашпонке 8 принят равным. коэффициенту трения на шпонке 3,Величина линейного перемещения поокружности фланца 4 в зоне его контакта сшариками 6 определится на основе решения пропорции- = - откуда Х-1.ХГ 2г г 2 гили, учитывая, что1=йд а,Х=Ю- Юа,(6)Г 2Тогда прирост сйлы сжатия пружины 1 ОсоставитЬ Г 1 ХЕси ф=Ь Етс 9 а сс 9 ф . (7)где Е 1 - осевая жесткость пружины 10.Уравнение равновесия нажимной втулки 7 для момента выхода кулачков из зацепления друг с тдругом имеет видЬРр ЬГ тр ЬГили, с учетом выражений (4), (5) и (7) 9 ( т ) 2 ГЗГ 1 1 - т 9 т 2 ст 9 Р решая которое, получим,7 г 2 ст 9 (.а - р ) ( -- )71г 2 ГЗг 2 т 9 а сс 9 Я 1 + - т ст 9 (а -р,) 3г 1Полученное математическое выражение устанавливает соотношение между параметрами элементов муфты, выполнениекоторого обеспечивает контакт между кулачками по плоскости в процессе срабатывания независимо от осевого положенияполумуфты 2 в период выхода кулачков иэзацепления друг с другом, что позволяетполучить эффект.Для обеспечения указанной последовательности взаимодействия элементов муфты в процессе ее срабатывания необходим,чтобы при перегрузке распорная сила нашариках 6 превышала сумму силы сжатияпружины 10 и силы трения на шпанке 8, т.е.Гр Г 10+Ртр,8,или где Т - момент настройки муфты. Но1754967 происходит синхронный поворот полумуфты 2 и фланца 4.МуФта может быть снабжена ограничителем осевого перемещения влево нажимб ной втулки 7, устанавливаемым НЕполумуфте Б, что повышает надежность работы нажимного узла В условиях резкоударных наГруэок,Фланец 4 может быть зафиксирован от10 ОСВВОГО смещения Влево,При настройке муфты на необходимыйноминальный крутящий момент, которачпроизводится посредством регулирования.силы Сжатия пружины 9, осуществляется од 15 новременно и регулироВание силы скатияпружины 10 таким образом, чтобы обеспечивалось Выполнение условий (11) и (13).Использование изобретения позволитупростить изготовление кулачков и повы 20 сить нагрузочную способность муфты,сЬ Ор мул а из о бр ете н и яПредохранительная кулачковая муфта,содержащая две соосно размещеннье иподпрукиненные посредством упругого25 элемента одна к другой полумуфты, связанные посредством торцовых кулачков, вы, полненных на обрагценных один к другомуфланцах полумуфт, одна из полумуфт уста новлена подвижно в осевом направлении,30 вторая - в окружном направлении, о т л и ча О щ а я с я тем, что, с целью повышенияэксплуатационно-технолОГических свойствмуфть Путем упрощения изготовления кулачков и повышения ее нагрузочной способ 35 ности, оиа снабжена нажимным узлом,,устаноВленным на подВижной В Окружномнаправлении полумуфте и содержащим подпружиненную посредством дополнительного упругого элемента В направлении второй40 полумуфты, ОаспОложенную со стороны нерабочей торцовой поверхности фланца первой полумуфты и установленную свозможностью осевого относительно полумуфты перемещения нажимнуо втулку и на 45 жимные тела качения, размещенные вгнездах с наклонными рабочими поверхностями, выполненных на фланце полумуфтыи нажимной втулке, при этом фланец установлен с возможностью вращения относи 50 тельно полумуфты, а осевая жесткость 9 ф )(ЯД)тр (а -р) --Г 1а Р 1 о + ь - е 1 тс а сщ Р.Г 2гзУсловие(1 3) является достаточным для обеспечения отхода нажимной втулки 7 влево на необходимое расстояние, при котором(1 Д) 55 Т (10)19 (а - Р) -- 1подставив полученный результат В неравен.ство (9), имеем: Г 1 о Гг(т 9 (а-р) -- 3Г 1 Г 2 т19 Г ГЗ Полученное неравенство удовлетворяетусловию (9) и является необходимым, но недостаточным условием обеспечения указанной последовательности взаимодействияэлементов муфты в процессе ее срабатывания, поскольку нарастание окружной силына кулачках должно обеспечивать приростраспорной силы на шариках б, достаточныйдля перемещения влево нажимной втулки 7.Необходимость принятия данного условияобусловлена тем, что осевые жесткости пружин 9 и 10, устанавливаемые в соответствиис соотношением (8), могут быть неодинаковыми, прирост силы сжатия пружины 10 может быть больше, чем прирост силы сжатияпружины 9, и не будет обеспечено необходимое осевое перемещение нажимное втулки 7.Это Обеспечивается вйполнением следующего условия,РрР 10+Г тр.в, (12)где Г р -распорная сила на шариках б, соответствующая моменту выхода кулачков иззацепления друг с другом; Г 1 о - сила сжатия пружины 10 для указанного моментавремени; Е тр,в - сила трения на шпонке 8для укаэанного момента времени,НоГ р- - 19 Р,ТГ 2Р 1 о=Р 1 о+М 1,Р тр,в= -где Т - крутящий момент, передаваемыймуфтой в момент выхода кулачков из зацепления друг с другом,Тогда, подставив полученные выражения в йеравенство (12),. дополнительного упругого элемента выбирается из следующего соотношения т 2 ту ащф 1+ - Гст 9 (арде Е-Осевая жесткость основного упругоголемента;1754967 С Составитель М.Шишкарев Техред М,Моргентал Редактор В,Трубце Корректор О.Густи 1 каз 2872 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственноо комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина; г,г 1,г 2 и гз - соответственно расстояние от оси муфты до кулачков полумуфт, радиус посадочного отверстия подвижной в осевом направлении полумуфты, расстояние от оси муфты до нажимных тел качения и радиус посадочного отверстия нажимной втулки;й,ф, р- соответственно угол профиля к оси кулачка, угол между рабочей поверхностью гнезда нажимной втулки и осевой плоскости муфты, проходящей через Центр нажимного тела качения, и угол трения между. кулачками;1 - коэффициент трения в связи нажимной втулки и полумуфты,