Кулачковая муфта сцепления

(51)5 Е 16 О 11(02 ГОС 11 ОПИСАН ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР АТЕНТ СССР) СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1(46) 07,05.93, Бюл,М 1771) Белорусский политехнический институт (72) И.В,Можаров, Н.В.Шиш, А,А.Калина, В,И.Янченко, А,Т,Скойбеда и В,Д.Антоненко(56) Авторское свидетельство СССР М 1729175. кл, Р 16 О 11(02, 1988.Авторское свидетельство СССР Ь 1756683, кл. Р 16 0.11/02, 05.12.89, . (54) КУЛАЧКОВАЯ МУФТА СЦЕПЛЕНИЯ 57) Использование: в приводах технологических машин, в частности кормоуборочных комбайнов для принудительного отключения и останова рабочих органов. Сущность 2Уизобретения: ведущая 2 и ведомая 4 полу- муфты связаны между собой торцовыми кулачками 5 и 6 с односторонними скосами, Полумуфта 4 подпружинена относительно обоймы 3 и связана с ее кулачками 8 посредством кулачков 7, Кулачки 7 и 8 выполнены с двусторонними скосами. При передаче момента на обойму 3 действует осевое усилие, воспринимаемое пружинами 16. Средство фиксации обоймы 3 в окружном направлении выполнено в виде храпового стопора, При включении храпового стопора ведомая полумуфта 4 перемещается по валу 1, сжимая пружину 13, и поворачивается до выхода кулачков 5 и 6 из зацепления. Происход силовое замыкание вала 1 через кулачки 7 8 с обоймой 3 и его стопорение, 8 ил.12 8Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в приводах технологических машин, в частности кормоуборочных комбайнов, для принудительного отключения и останова рабочих органов,Цель изобретения - повышение надежности и долговечности путем снижения уровня динамической нагруженности муфты и рабочей машины в процессе останова.На фиг.1 изображена кулачковая муфта, общий вид, совмещенный с разрезом по оси; на фиг.2 - разрез А-А на фиг,1 (по опорному кольцу); на фиг.З - разрез Б - Б на фиг.2 (схема функционально значимых осевых размеров конструктивных элементов муфты); на фиг,4 - положение частей на разрезе Б - Б при передаче муфтой крутящего момента в направлении рабочего движения; на фиг,5 - положение частей на разрезе Б - Б в начальный момент действия тормозного импульса; на фиг.б - положение частей на разрезе Б - Б в момент действия максимальной величины тормозного импульса; на фиг.7 - график силовой характеристики демпфирующей пружины; на фиг,8 - разрез . В-В на фиг,1 (по остановочному устройству после затормаживания приводного механизма),Кулачковая муфта (фиг.1) содержит ведомый вал 1, установленные на нем соосно с возможностью вращения ведущую полу- муфту 2 и обойму 3, расположенную между ними с возможностью осевого перемещения ведомую полумуфту 4, подпружиненную к ведущей полумуфте 2 и снабженную с обеих сторон торцовыми кулачками 5 для взаимодействия с аналогичными ответными кулачками 6 ведущей полумуфты и дополнительными кулачками 7 для взаимодействия с кулачками 8 обоймы, устройство блокировки от циклического включения в виде опорного кольца 9, расположенного в расточке ведущей полумуфты 2 с вазможностью вращения таким образом, что торцы его выступов 10 находятся в одной плоскости с торцами кулачков 6 ведущей полумуфты.Опорное кольцо 9 взаимодействует своей наружной поверхностью с поверхностью расточки силами трения. Для. взаимодействия с торцовыми выступами 10 на одном из кулачков 5 ведомой полумуфты выполнен упор 11. Кулачки 5 и 6 выполнены с односторонними скосами, т.е. одна сторона кулачка имеет угол подъема профиля больше угла трения, а другая сторона - меньше угла трения, Кулачки 7 и 8 имеют двусторонние скосы, т,е, оба угла подъема профиля большеугла трения, На кулачках 8 обоймы для взаимодействия с торцами кулачков 7 выполнены опорные площадки 12, расстояние Ь 12(фиг.З) от которых до впадин кулачков 8обоймы, как и высота Ьо кулачка 6 ведущейполумуфты, не менее разности осевого раз 5 мера Ь 4 ведомой полумуфты 4 и расстоянияЬ д от торца кулачков ведущей полумуфты 2до упорных площадок 12, при этом высотаЬв кулачка 8 обоймы не больше высоты Ьткулачков 7 ведомой полумуфты и большевысоты Ьв кулачков 6 ведущей полумуфты,Кулачковая муфта снабжена регулируемой возвратной цилиндрической пружиной.13 комбинированного нагружения, закрепленной зацепом 14 в ведомой полумуфте, изацепом 15 в обойме, и дополнительно пакетом тарельчатых пружин 16, набранныхна подвижной 17 и неподвижной 18 втулках,размещенных со стороны внешнего торца19 обоймы между упором 20 вала 1 и средством регулировки натяга пружин соответственно, При этом между втулками 17 и 18имеется зазор, больший Ьв, но меньшийменьшей высоты кулачков Ьа или Ьт.Средство регулировки натяга выполнено в виде гайки 21 на валу со стопорнойшайбой 22, для предотвращения срезанияуса которой между валом 1 и неподвижнойвтулкой 18 установлена шпонка 23. Осевойразмер набора иэ полумуфт 2, 4 и обоймы 3ограничен упором обоймы 3 торцем 19 и вторец подвижной втулки 17 и упором ведущей полумуфты 2 своим внешним торцем вбурт вала 24,На наружной поверхности обоймы вйполнен храповый венец 25, являющийсяэлементом остановочного устройства, Последнее включает (фиг.8) корпус 26, в котором на оси 27 установлена приводная черезтолкатель 28 электромагнитом 29 собачка30, поджимаемая к корпусу при отсутствиитяги на электромагните возвратной.пружиной 31,Привод рабочих машин и механизмовможет. осуществляться не только от вала 1,но и непосредственно от ведомой полумуфты 4. на наружной поверхности которой выполняется в этом случае элемент дляпередачи крутящего момента, напримерзубчатый венец 32 (фиг,1).Муфта работает следующим образом.При вращении рабочих органов в прямом (рабочем) направлении крутящий момент с ведущей полумуфтой 2 передается наведомую полумуфту 4 кулачковыми рядами55 5 и 6, взаимодействующими сторонами суглом подъема больше угла трения, вследствие этого действие крутящего момента вызывает в кулачковом зацеплении осевуюсилу, действующую на ведомую полумуфту1813941 где Рпр(по) - усилие тарельчатых пружин 16,предварительно деформированных на величину йо, Н; 4 и стремящуюся переместить последнюю по валу совместно с обоймой, так как торцы дополнительных кулачков 7 полумуфты 4 опираются на опорные площадки 12 обоймы 3, как показано на фиг,1 и фиг,4. Однако, если величина осевой силы, приложенной к обойме, и, следовательно, соответствующего передаваемого крутящего момента не а- угол подъема кулачков 7 и 8 (фиг,3 и5);Р - угол трения в зацеплении кулачков7 и 8,обойма начинает перемещаться по валу 1. превышает усилия пакета тарельчатых пру- . При этом часть кинетической энергиижин 16, совместное перемещение полумуф вращающихся масс переходит в потенциты 4 и обоймы невозможно.: ": . альную энергию деформирующегося пакета. При передаче крутящего момента через . тарельчатых пружин 16.муфту выступы 10 опорного кольца 9 нахо-. :, Максимальная. величина поглощаемойдятся в пределах объема, который занимали . :.,пружинами потенциальной энергии Пбы удаленные расточкой части кулачков 6 15ведущей полумуфты 2, и, таким образом;не:". Ъ 1взаимодействуют с кулачками 5 полумуфты" " .П =. 3 Рпр(Ь)сй, Дж, (фиг.7), (2)лоПри подаче сигнала на электромагнит29 последний через толкатель 28 перемеща Где максимальная деформация п 1 определяет собачку 30 до контакта с зубьями храпо- ется величиной возможного перемещенйявого венца 25. Обойма замыкает на корпус обоймы 8 = ЬФ-Ьо. вплоть до выбора зазора26, Дополнительныекулачки 7 продолжаю-: между йодвйжной 17 и" неподвижной 18щей поворачиваться ведомой полумуфты 4 втулками, которое должно быть меньше высходят с опорных площадок 12 обоймы 3 25 соты кулачков 7 и 8, чтобы избежать выходаведомая полумуфта под действием осевой: последнихиэ зацепления.силы (крутящего момента) перемещается по: Подбором выше ойределенных .пара.валу 1, сжимая и закручивая (раскручивая) метров Рпр(Ь), Ьо. Й 1; а в остановочныхуст-возвратную пружину 13, и одйовременно Ройствах ударного типа (например,поворачивается относительно кулачков 6 30 храповых) величину максимального тормозведущей полумуфты 2 до тех пор; пока ку- . ного усилия можно снизить до расчетной.лачки 5.и, 6 не выйдут из зацепления, а -величины Р, определяемой соотношениемкулачки 7, заходящие во впадины кулачков:8, не начнут взаимодействовать с последни- . Характер диссипаций,потенциальноймаксми боковыми сторонами, с углом а профиля, 35 энергии пРужин П будет определятьсякак показано на фиг,5, При этом происходит параметрами остановочного устройства, сисиловое замыкайие вала 1 через кулачки 7 и стемы привода и рабочей машины. По окон 8 и остановочное устройство 25 с корпусом чании этого процесса рабочая машина. полностью останавливается, а муфта заниПосле выхода кулачков 5 и 6 из зацепле Мает устойчивое положение, аналогичноения (в начальный период относительногоизображенному на фиг.4,вращения полумуфт 2 и 4 до начала контакта Дальнейшее, после срабатывания муфкулачков 7 и 8 боковыми сторонами) упор 11; ты вРащение ведущей полумуфты в прежзацепляется.за один из выступов 10, огра- . нем направлении рабочего движенияничивая движение опорного кольца 9. При 45 вплоть до выключения привода относительэтом торцы выступов 10 устанавливаются но сблокированного с валом 1 через ведонапротивчастейторцевыхповерхностейку- мую полумуфту 4 опорного кольца 9лачков 5 (враспор), чем геометрически пре- сопровождает преодолением сил трения впятствуют перемещению (включению) паре расточка полумуфты- наружная поверведомой полумуфты 4 под действием пру хность опорного кольца, При этом момент,жин 16 либо 13, как показано на фиг.5. силы трения на опорном кольце уравновешивается силой реакции, дополнительнотом случае, когдапри торможении прижимающей боковую поверхность выстуинерционных масс рабочей машины в за- па 10 к Упору 11, что увеличивает надежцеплении кулачков 7 ведомой полумуфты и 55 ность фиксации полумуфт в выключенномкулачков 8 обоймы возникает окружные уси положении.лия Р, превышающие величину, определяе- Возврат муфты висходное положениемую соотношением; должен заканчиваться тем явлением, чтоР = Р, (Ьо)/т 9(а-Р) торцы кулачков 7 ведомой полумуфты устанавливаются на торцы выступов 12 кулачков8 обоймы 3, Для этого полумуфта 4 под действием раскручивающейся (закручивающейся) возвратной пружины должна . повернуться относительно обоймы 3 переместиться в осевом направлении вплоть до 5 замыкания кулачков 5 с кулачками 6 ведущей полумуфты 2.Однако в том случае, когда после затормаживания рабочей машины или механизма со стороны последнего на вал 1 действует 10 остаточный момент Мост, создающий, благодаря наличию сил трения в контакте язычка собачки 30 с зубом хрэпового венца 25, усилие Гг, как показано на фиг.8, приведенная величина которого существенно больше 15 усилия возвратной пружины 31 собачки, Поэтому известный храповый механизм оказывается заклиненным.Возврат кулачковой муфты в исходное положение осуществляется реверсировани ем ведущей полумуфты 2.При изменении направления вращения ведущей полумуфты 2 сила трения в паре кольцо - расточка изменяет направление, упор 11 перестает взаимодействовать с вы ступами 10, опорное кольцо 9 увлекается полумуфтой 2 во вращение относительно ведомой полумуфты 4 и сходит с торцев кулачков 5, создавая возможность осевого перемещения последней под действием 30 возвратной пружины 13 до взаимодействия кулачков 5 и 6 нескошенными сторонами с углом подъема меньше угла трения, В кулачковом зацеплении возникает только окружная сила, реверсирующая ведомую 35 полумуфту 4 и связанные с ней рабочие органы. Полумуфта 4 и вал 1 поворачиваются относительно замкнутой на корпус через храповый венец 25 обоймы 3 в пределах сектора до взаимодействия кулачков 7 и 8 40Д ьД боковыми сторонами с углом /3 профиля, большим угла трения, так как дополнительные кулачки 7 и кулачки 8 имеют гарантированное перекрытие благодаря выбору функционально значимых геометрических размеров конструктивных элементов, иллюстрируемому фиг.З, Дополнительные кулачки 7 устанавливаются на опорные площадки 12; под действием окружной силы в кулачковом зацеплении происходит реверсирование обоймы 3 и разблокировка остановочного устройства 25.Муфта возвращается в исходное состояние, как показано на фиг,1 и 4, и может быть включена на прямое направление вращения рабочих органов,Работа устройства аналогична в случае, когда опорные площадки 12 выполнены на кулачках 7 ведомой полумуфты.Формула изобретения Кулачковая муфта сцепления, содержащая соосно установленные ведущую и ведомую полмуфты, взаимодействующие посредством торцовых кулачков с одностронними скосами, размещенное в одной из полумуфт опорное кольцо с выступами, контактирующими с упором, закрепленным в другой полумуфте, обойму, нерегулируемую пружину, установленную между обоймой и ведомой полумуфтой, регулируемую пружину, поджимающую обойму к ведомой полумуфте, остановочное устройство, размещенное с возможностью взаимодействия с обоймой, при атом на обращенных друггк другу торцах обоймы и ведомой полумуфты выполнены дополнительные кулачки со скосами, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью снижения уровня динамических нагрузок, скосы на дополнительных кулачках выполнены двусторонними.1813941 едактор В.Сав н роизв Заказ 1820 ВНИИПИ Госуд Составитель И.МожаровТехред М.Моргентал Корректор М.К Тираж Подписноетвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН 113035, Москва, Ж, Рэушская наб 4/5 енно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина,