Предохранительная муфта

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ Союз Советских Социалистических Республик(43) Опубликовано 30 Государственный канает Совета о 1 инистроа СССР па делан нзобретеннй и открытий(4 о) ат Иностранецлаф Джон Барклей Орвин .(Великобритания) 2) Автор изобретен тронная фирмаресижн Лимитед ИнДжиб71) Заявитель еликобритания 54) ТА ХРАНИТЕЛЬНА естна и ержашаяшую и вед единенные соот выполненным в шихся упоров, о с возможностью батывании на ва фланце ведущей ничительное уст ведомой полуму гр не 121 ототипом изоДанная муфта является бретения.Однако, в указанной муфт мотрены средства, которые срабатывающего устройства ваюшимися, а также в ней по крайней мере трудно до е не предусделали бы упосамоустанавлиневозможно илибиться того, чт враше бы каждая пара передающихров имела бы точное угловс целью обеспечения повтония. всех их одновременноке срабатываюших устройстбатывания. ое соотношениерного зацеплепри переустановв. после сраИзобретение относится к области машиностроения и может быть использовано, в частности, в прокатных станах.Известна предохранительная муфта для крупных прокатных станов, способная переда-вать большие крутящие моменты. В ней, с целью предотвращения серьезных поломок привода стана, устанавливают срезные штифты, соединяющие полумуфты при передаче заданной величины крутяшего момента и разрур шаюшиеся при перегрузках 111.Такой вид срабатываюшего устройства, работаюшего при очень бельших величинах крутящего момента, является ненадежным и н постоянным в работе. Напряжения среза при 1 н быстро изменяющейся нагрузке от крутяшего момента в крупных прокатных станах приводят к сильной усталости металла, в результате чего срезные штифты могут внезапно разрушиться даже при нагрузках меньше до пустимых что приводит к простою прокатного стана. Кроме того, при замене срезных штифтов стан будет бездействовать в течение длительного времени, что также связано с большими затратами. 25 дохранительная муфта, сонтрично установленные вед фланцевые полумуфты, соетствуюшим устройством виде пары взаимозацепляюдин из которых установле углового поворота при ср лике, смонтированном на полумуфты и несушем о ройство, а другой упор586851 25 3Кроме того, в такой муфте отсутствует блокировка вращающихся полумуфт в их обычном положении, в котором производится передача крутящего момента, а также индивидуальное перезацепление упоров. 5Таким образом, в указанной муфте не предусмотрена быстрая и удобная переустановка срабатывающего устройства и за труднено повторное сцепление отсоединяющихся передающих вращение упоров после 10 срабатывании.С целью повышения надежности и облегчения повторного включения полумуфт после срабатывания в прерлагаемой муфте один из езаимозацеппяющихся упоров установ(5 лен с возможностью упругого смещения преимущественно в радиальном направлении относительно осивращения полумуфты, на которой он расположен, а ограничительное устройство выполнено а виде двух подпру жиненных дисков с торцоаымя углублениями, взаимодействующими с телами качения, напри- мер роликами, помещенными в сквозных отверстиях обоймы между дисками, при атом валик смонтирован на подшипниках. Кроме того, упор, установленный на валике, может быть выполнен в виде кулачка, взаимодействующего с пазом, выполненным на упоре ведомой полумуфты, который может быть выполнен в виде подпружиненного вкладыша, имеющего паз под кулачок.С целью повышения нагрузочной способ 35ности муфты последняя снабжена дополнительными срабатывающими устройствами,расположенными но окружности фланца ведущей полумуфты,Кроме того, муфта может быть снабже 40на дополнительным ограничительным. устройством, установленным на валике, приатом один из упоров. расположен междуограничительными устройствами,Кроме того, один из дисков ограничитель 45 ного устройства может быть жестко связан с ведущей полумуфтой, а другой-невращаюшийся диск, может быть установлен на валике с возможностью осевого перемещения.50Муфта может быть снабжена штифтом, фиксирующим угловое положение полумуфт при полном и неполном зацеплении .кулачка с пазом вкладыша и роликов с торцовыми углублениями дисков.С целью устранения радиального смеще-. ния вклаДыша за пределы ведомой полумуф ты в нем установлен ступенчатый штырь.Боковые контактирующие поверхности кулачка и паза могут быть выполнены выпуклыми. 4На фиг. 1, изображена предлагаемая муфта в сборе с частичным продольным разрезом; на фиг. 2 - вид по стрелке А нафиг. 1;. на фиг. 3 - срабатывающее и ограничительные устройства в увеличенноммасштабе; на фиг. 4 - сечение по Б-Б нафиг. 3.Муфта содержит входной вал 1, соединенный с силовым агрегатом (не показан),на котором на шлицах или с помощью шпонки закрепляется ведущая полумуфта 2. Входной вал 1 устанавливается соосно с выходным валом 3, соединенным с приводимойв действие установкой, например с валкамистана горячей прокатки. На валу 3 закреплена ведомая полумуфта 4. Траектория передачи мощности показана линией В-В.Вокруг валов 1 и 3 и их соответствующих полумуфт расположено восемь ограничичительных.устройств 5, каждое из которыхимеет диск 6, нрикрепленный к ведущей полумуфте 2, ивзаимодействующий с ним диск7, установленный на валике 8 и свободновращающийся относительно ведущей полумуфты 2 на игольчатом или другом антифрикционном подшипнике 9. Каждый из дисков 7установлен на валике 8. с помощью шлицев 10,Как показано на фиг, 3, каждый диск 6 имеет сборную конструкцию, части которого соединяются вместе и крепятся к ведущей полумуфте 2 болтами 11, входящими во втулки 12.Между дисками 6 и 7 расположена обойма 13 (см. фиг. 3 и фиг. 4), снабженная рядом сквозных отверстий для,тел качения, например, роликов 14, которые вращаются вокруг осей, радиальных относительно оси валика . 8.Как показано на фиг. 4, имеется один рядо роликов 14, расположенных под углом 60На обращенных друг к другу поверхносгях дисков 6 и 7 имеются углубления 15 и 1 6 соответственно, каждое из которых может иметь полукруглую,Ч -образную или У-образную форму, ось кривизны которых сов падает с осью вращения ролика 14, когда 1 он взаимодействует с углублениями 15 и 16 (см. фиг. 3). Когда диски 6 и 7 находятся в зацеплении друг с другом, каждое из углублений 15 совмещается с соответствующими углублениями 1 6. Ролики 14 удерживаются углублениями 15 и 16 под действием пружинных награждающих средств, содержащих ряд конических пружин 17, установленных на концах валика 8 и поджатых регулировочными гайками 18. Пружинные нагружающие средства служат для сме58685 щения диска 7 в осевом направлении пошлицам 10 валика 8 с тем, чтобы удержатьролики 14 в зацеплении с дисками 6 и 7,К каждому диску 7 прикладывается такойкрутящий момент, при котором противодей 1Вствующая сила между полукруглыми поверхностями углублений 15 и 16 и роликами.такова, что она превышает усилие, создаваемое действием пружин 17. В этих условияхкаждый диск 7 начинает вращаться вместес валиком 8 относительно взаимодействующего с ним диска 6, т.е. ускоренно двигаться вместе с роликами 14, выхбдящимиза кромки 19 углублений 15 и 16, при этомэтом каждый диск 7 смещается в осевомнаправлении вдоль шпицев 10 против действия пружин 17.При рассмотрении противодействующихсил, возникающих между роликами 14 и.кромками 19 углублений 15 и 16, когдаролики начинают движение расцепления видно, 3)что сопротивление такому расцеплению бь 1 строуменьшается несмотря на увеличившеесянапряжение пружин 17.На ведомой полумуфте 4 смонтированыупоры 20, выполненные в виде вкладышей М21, в каждом из которых имеется паз 22(см. фиг. 4) при этом количество упоров20 соответствует количеству ограничительных устройств 5 и располагаются они стем. же угловым интервалом вокруг полу- ЭОмуфты 4,Каждый упор 20 находится в зацеплениис сооствегствуюшим упором 23, выполненным например,в виде кулачка 24, установленного на каждом вапике 8. Поверхности ЗЬ25 паза 22 и взаимодействующие с нимибоковые поверхности 26 кулачка 24 выполнены выпуклыми аналогично зубьямшестерен, что обеспечивает линейное зацепление между ними. 4 ОТаким образом, при вращении против часовой стрелки вокруг оси Г-Г, как показанострелкой Р на фиг. 4, линия давления боковой поверхности 26 кулачка 24 на боковуюповерхность 25 паза 32 вкладыша 21 по 45казана стрелкой Она фиг. 4.Для обеспечения перезацепления каждогокулачка 24 с соответствующим пазом 22после срабатывания каждый паз 22 выполнен во вкладыше 21, имеющем ограниченное 69скользящее перемещение в радиальном направлении относительно оси Г-Г при помощипружины 27, расположенной на штифте 28,головка 29 которого служит для ограничения перемещения вкладыша 21, ИНаправление давления по стрелке П является таким что при зацеплении упоров20 и 23, показанном иа фиг. 4, отсутствуюет достаточная противодействующая силас упора 23 на упор 20, которая бы стара- Ю 16лась сместить упор 23 в паз 22 вкладыша 21 и вывести упор 20 из зацепленияс ведущим упором 23,При сборке муфты нужно обратить. внимание на то, чтобы каждый из восьми упоров 23 одновременно входил в зацепление с каждым соответствующим упором 20,так чтобы общая нагрузка, создаваемаякрутящим моментом на входном валу 1,равномерно распределялась между восемьюпарами упоров 23 и 20 и взаимодействуюшими с ними ограничительными устройствами 5.При работе детали обычно находятся вположении, показанном на фиг, 3 и 4. Крутящий момент с входного вала 1 передается на ведущую полумуфту 2 и каждый извосьми упоров 23, находящихся на ней накаждый из упоров 20, тем самым прикладывая к каждому из последних силу, стремящуюся повернуть валик 8 и диск 7 относительно соответствующего диска 6, который жестко соединен с полумуфтой 2, закрепленнойна входном валу 1 с помощью шпонки илишлицев.Этому крутящему моменту, питающемусяповернуть валик 8, противодействуют ролики 14 пока крутящий момент не достиг установленной величины. Таким образом, доустановленной величины крутящий моментпередается с ведущей полумуфты 2 черезантифрикционные подшипники 9 валики 8,упоры 23 и упоры 20 на ведомую полумуфту 4,Как только крутящий момент на входном валу превысит установленную величину,два диска 6 будут ускоренно вращатьсяотносительно соответствующих двух дисков 7. Такое перемещение обеспечиваетсяза счет поворота упора 23 вместе с валиком 8 вокруг оси последнего, вследствиечего кулачок 24 постепенно выводится изпаза 22 вкладыша 21. Такой вывод значительно облегчается тем что, когда каждый диск 7 начинает ускоренное движениепо отношению к взаимодействующему сним диску 6, сопротивление создаваемоероликами 14 такому ускоренному движению, быстро падает. Вследствие этого давление, оказываемое боковой поверхностью26 на боковую поверхность 25 во время такого расцепляюшего перемещения соответствующих кулачка 24 и паза 22, быстроуменьшается. И результате этого снижается до минимума износ в процессе их относительного расцепления и создается возможность быстрого перемещения кулачка24 и расцепленное положение 30, показанное на фиг. 4, в котором он полностью выведен из зацепления с пазом 22 вкладыша21.7Поскольку связь валиков 8 ограничитеж ного устройства 5 и полумуфты 2, в которой они находятся, осуществляется через антифрикционные подшипники 9, то отсутствуют помехи относительному вращению меж ду дисками 7 и 6, а следовательно, отсутствуют помехи крутящему моменту, при котором предохранительная муфта прекращает передачу крутящего момента между входными 1 и выходными 3 валами. 10Диски 7 муфты не принимают участил в передаче крутящего момента между полу- муфтами 2 и 4, а служит только для сдерживания вращения валиков 8.Совместное угловое перемещение оупора 15 23 и валика 8 составляет менее 90, т,е. каждый диск 7 будет повернут на общий угол менее 90 в процессе расцепления упора 23 с упором 20, а общая величина такого углового перемещения может сосотавлять 70Поскольку ролики 14, расположенные между царами дисков 6 и 7, находятся в зацеплении с обращенными друг к другу поверхностями этих дисков во время такого ускоренного углового перемещения ведущего элемента, то ролики 14 вместе с их обоймой 13 будут поворачиваться Иа угол, составляющий половину углао 70, т,е. будет поворачиваться на угол 35Как только упоры 23 и 20 выйдут из зацепления друг с другом, то больше .не будет действовать никакая сила, которая препятствовала бы относительному враще 35 нию дисков 6 и 7, вследствие чего ати элементы будут оставаться в относитель- ном угловом расцепленном положении и будут удерживаться в атом положении с помощью пружин 17, действующих на ролики 14.Таким образом, если, как показано на фиг. 4, угловое расстояние между роликами 14, помещенными в углублену 15 и 16 дисков 6 и 7 составляет 60, то ограни45 ченное угловое перемещение дисков 6 и 7, связанное с расцеплением каждого упора 23, и сцепление кулачка 24 с пазом 22 не позволяет любому из роликов 14 сместится на на такое угловое расстояние, чтобы повтор 50 но войти в зацепление со следующим рядом углублений 15 и 1.6 в направлении вращения обоймы 13.Возврат в исходное положение предохранительной муфты может производиться одним из двух способов, зависящих главным образом от величины передаваемого крутя щего момента. В том случае, когда муфта предназначена для передачи относительно больших крутящих моментов, возврат в ис 60 хищное положение элементов срабатывающего и ограничивающего устройств нужнопроизводить механически, так как вручнуютрудно контролировать высвобождающуюсяанергию при возвращении шестнадцати группроликов 14 в углубления 15 и 1 6,Эта трудность устраняется за счет введения средств для разъемгого блокированияведущей полумуфты 2 с ведомой полумуфтой 4 в угловом положении, в котором каждый из упоров 23 может быть частичновведен в повторное зацепление с взаимодействующим с ним упором 20 при вращениивалика 8, Когда упоры 23 находятся в положении частичного повторного зацепления, торолики 14 каждой пары дисков 6 и 7 распэлагаются рядом, но не в углублениях 15и 16, с которыми они взаимодействуют,когда закончится повторное включение муфты.Такие средства могут содержать конический стопорный штифт 31, который вставляется в направлении, перпендикулярном коси Г-Г муфты, через отверстия 32, выполненные в полумуфтах 2 и 4.После совместной блокировки полумуфт2 и 4 валики 8 вручную проворачиваютсяс помощью соответствующего инструмента,взаимодействующего с площадками 33, выполненными на валике 8, для перемещенияупоров 23 в положение частичного повторного зацепления, в котором боковая поверхность 24 каждого упора 20 находится вплотном зацеплении с боковой поверхностью26 каждого упора 23. Таким образом, каж-дый упор 23 при этом может завершитьполное зацеплениеесли полумуфта 2 механически поворачивается в направлении, противоположном обычному вращению.Стопорный штифт 31 вытаскивается и входной вал 1 поворачивается на небольшой угол в направлении, противоположном его обычному вращению, тем самым снова устанавливая упоры 20 и 23 полностью в зацепленное положение, показанное на фиг. 4, с тем, чтобы произвести переуста, новку ограничительных устройств 5 путем вращения каждого валика 8 на величину достаточную для осуществления требуемого вращательного перемещейия каждого диска 7 и роликов 14 снова в их взаимное зацепление под действием пружин 17.Смещение упоров 20 и 23 из положения частичного зацепления в положение полного повторного зацепления достигается посредст вом радиального скользящего перемещения вкладыша 21, поскольку при вращении полу- муфт 2 в обратном направлении упор 20 мо.жет смещаться радиально внутрь относителен но упора 23. Следовательно при вращении полумуфт 2 все упоры одновременно воз.вращаются в положение полного зацепленияи, кроме того, происходит одновременнаяпереустановка всех ограниченных устройствраже если один из валиков 8 не занял своего,точного углового положения, необходимого для достижения перезацепления упоров, так как скользящее перемещение упора20 обеспечивает автоматическое расположение упоров 20 и 23 относительно другдруга при обратном вращении полумуфты 2. 10Поскольку такое перезацепление иливозврат в исходное положение, сопровождаемое одновременным высвобождениемэнергии давления от пружин 17, производится.механически, то устраняется опасность для оператбра,КЬгда предохранительная муфта передаетнебольшой крутящий момент, то необязательно производить возврат муфты в иоходное положение механически, так каквысвобождаемая энергия при возврате роликов 14 во взаимодействующие с нимиуглубления 15 и 16 не велика и возвратроликов 14 можно производить вручную.В этом случае ведущая 2 и ведомая 425полумуфты разъемного блокируются в уловом положении, в котором каждый изупоров 23 может быть полностью перезацеплен с взаимодействующим с ним упором 20, т, е. полумуфты 2 и 4 разьемноблокируются вместе в их обычном передающем крутящий момент взаимном расположении. Блокировочным средством можетбыть конический стопорный штифт, аналоги+.ный штифту 31.35Хотя полумуфты 2 и 4 блокируются вместе, каждый валик 8 может поворачиватьсянезависимо вручную с помощью инструмента, взаимодействующего с площадками 3340на валике 8, для смешения упоров 23 вположение полного перезацепления.После этого конический стоиорный штифт31 вынимается и муфта готова к работе.Если нужно, то могут предусматриваться защелки (не иоказащл) удерживающиекаждый упор 23 в его расцепленном положении.Можно установить с возможностью упругого смещения в направлении радиальном к оси вращения муфты, не упор 20,а весь или часть упора 23,Вместо пружин 17, использующихся длясмешения дисков 6 и 7, могут применятьсягидравлические, пневматические или другиеустройства.Формула изобретения1, Предохранительная муфта, содержаО шая концентрично установленные ведущую 10и ведомую фланцевые полумуфты, соединенные срабатывающим устройством, выполненным в виде пары взаимозацепляющихсяупоров, один из которых установлен с воэможностью углового поворота ири срабатывании на валике, смонтированном нв фланце ведущей полумуфты и несущем ограничительное устройство, а другой - на ведомой полумуфтео т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения надежности и облегчении повторного включения полу- муфт, один из взаимозацепляюшихся упоров установлен с возможностью упругого смещения преимущественно в радиальном направлении относительно оси вращения полумуфты на которой он расположен, а ограничительное устройство выполнено в виде двух подпружиненных дисков с торцовыми углублениями, взаимодействующими с телами качения например, роликами, помещенными в сквозных отверстиях обоймы между дисками, при этом валик смонтирован на подшипниках.2. Муфта по и. 1, . о т л и ч а ю ш ая с я тем, что упор, установленный нал валике, выполнен в виде кулачка, взаимодействующего с пазом, выполненным на упоре ведомой муфты.3, Муфта по п. 1, о т л и ч а ю ш а яс я тем, что упор ведомой муфты выполнен в виде подпружиненного вкладыша имеющего паз под кулачок.4. Муфта по и. 1, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью увеличения нагрузочной способности, она снабжена дополнительными срабатывающими устройствами, расположенными по окружности фланца ведушей иолумуфты.5, Муфта по п. 4, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что она снабжена дополнительным ограничительным устройством, установленным на валике, при этом один из упс- ров расположен между ограничительными устройствами.6. Муфта. по и. 1, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что один из дисков ограничительного устройства жестко связан с ведущей полумуфтой, а другой - невращаюшийся диск, установлен на валике с возможностью осевого перемещения.7, Муфта по и, 1, о т л и ч а ю ш а я с я тем, что она снабжена штифтом, фиксирующим угловое положение полум при полном и неиоином зацеплениях кулачка с пазом вкладыша и роликов с торцовь- ми углублениями дисков.8, Муфта ио и, 1, о т л и ч а ю ш ая с я тем, что, с целью устранения радиального смещения вкладыша за пределы ве58685111домоВ полумуфты, в нем установлен ступенчатыВ штырь.9. Муфта по п. 1,о т л и ч а ю щ аи с и тем, что контактирующие боковыеповерхности кулачка и паза выполнены выпуклыми. 12Источники информации, принятые во вви=мание при экспертизе:1,. Авторское свидетельство СССРМ 252778, кл. Р 16 Х) 9/00, 1968.2. Патент США й 2038896,л, 192-56, 1936.