механизм свободного хода

Формула изобретения

МЕХАНИЗМ СВОБОДНОГО ХОДА, содержащий вал, коаксиальные ему полумуфту и обойму, полумуфта связана с обоймой посредством упругих элементов, а с валом - посредством тел заклинивания, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, энергоемкости и упрощения механизма, упругие элементы выполнены в виде пластин, закрепленных неподвижно на обойме и кинематически связанных с полумуфтой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению.

Известны механизмы свободного хода, содержащие ведущую и ведомую обоймы, между которыми подпружинены тела заклинивания (например, ролики) [1].

Основным недостатком таких механизмов, работающих при высокочастотном нагружении, является многократное выключение запирающих элементов с их последующим ударным включением в течение непрерывного приложения нагрузки, что приводит к большим контактным напряжениям и разрушению механизма. Это вызвано тем, что податливости сталей, обычно применяемых в них, не удовлетворяют условиям динамического совмещения вынужденных и собственных частот колебаний при высокоциклическом нагружении.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является механизм свободного хода, содержащий ведущую обойму с вырезами для роликов, соосно с ней установленную на подшипнике ведомую обойму с выступами для тарельчатых шайб, установленных в гнездах ведомой обоймы [2].

Недостатками этого устройства являются его пониженная энергоемкость и сложность конструкции. Это объясняется формой упругих элементов, выполненных в виде тарельчатых шайб, определяющих увеличенные осевые габариты. Для установки тарельчатых шайб требуются штанги, гнезда, фиксаторы. Кроме того, ввиду жесткой центровки с помощью подшипника из-за технологических неточностей изготовления в таких конструкциях всегда имеется смещение рабочих поверхностей ведущей и ведомой обойм. Это приводит к неравномерному нагружению тел заклинивания (роликов), последовательной перегрузке одного за другим всех роликов и быстрому выходу из строя всего механизма. Долговечность устройства снижается также из-за большого количества деталей, подвергающихся вибрации и трению сопрягаемых поверхностей.

Целью изобретения является повышение надежности за счет снижения напряжений в деталях и на рабочих поверхностях тел заклинивания, а также повышение энергоемкости и упрощение механизма.

Это достигается тем, что в механизме свободного хода, содержащем ведущую и ведомую обоймы, упругозакрепленную на ведомой обойме полумуфту, взаимодействующую с телами заклинивания, полумуфта закреплена на ведомой обойме в плавающем положении, а другие элементы выполнены в виде пластин, закрепленных неподвижно на ведомой обойме и кинематически связанных с плавающей полумуфтой.

В процессе включения механизма происходит деформация упругих пластин, одновременное смещение полумуфты как в угловом, так и в радиальном направлении, равномерное включение всех тел заклинивания, на которые распределяется передаваемая нагрузка, и снижение удельных давлений на контактирующих поверхностях. Кроме того, выполнение упругих элементов в виде пластин позволяет повысить энергоемкость устройства за счет их более компактного размещения, а упростить устройство - за счет снижения количества деталей.

На фиг. 1 изображен предлагаемый механизм свободного хода; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1.

Механизм свободного хода состоит из вала 1 с вырезами 2 и роликами 3, полумуфты 4 с внутренней цилиндрической поверхностью 5 и внешним зубчатым зацеплением 6, ведомой обоймы 7 с неподвижно закрепленными на ней упругими пластинами 8. При этом обеспечивается постоянное кинематическое замыкание зубчатого зацепления 6 и пластин 8, а также перемещение полумуфты 4 как в угловом, так и в радиальном направлении. Для обеспечения постоянного соприкосновения роликов 3 с рабочими поверхностями обоймы 1 и полумуфты 4 и, следовательно, для обеспечения постоянной готовности механизма к заклиниванию предусмотрены пружины 9 (стопорение роликов от перемещения в осевом направлении на чертеже не показано). В предлагаемом механизме могут быть применены клиновые, храповые и другие типы механизмов свободного хода.

Механизм работает следующим образом.

При вращении вала 1 по часовой стрелке, когда его скорость больше скорости ведомой обоймы 7, ролики 3 легко проворачиваются на цилиндрической поверхности 5, обеспечивая механизму свободный ход.

По мере торможения вала 1, когда скорость полумуфты 4 начинает превосходить его скорость, ролики 3 под действием пружин 9 и заклинивающих сил со стороны цилиндрической поверхности 5 и выреза 2 обеспечивают надежное сцепление вала 1 и полумуфты 4. При этом рабочее усилие передается с ведомой обоймы на полумуфту 4 через упругие пластины 8, которые обеспечивают ей плавающее положение. В первоначальный момент процесса заклинивания роликов 3 по мере нарастания рабочего усилия упругие пластины 8 деформируются, плавающая полумуфта 4 смещается как в угловом, так и в радиальном направлении, обеспечивая равномерное заклинивание всех роликов 3 (обеспечивается автоматическое центрирование рабочих поверхностей 5 и выреза 2), следовательно, исключается возникновение больших удельных давлений на рабочих поверхностях 2,5 и роликов 3. Жесткость упругих пластин 8 обеспечивает их одноразовую деформацию в процессе импульса передаваемой нагрузки, исключая повторные ударные выключения и включения роликов 3.

Наличие плавающей обоймы, закрепленной на ведомой полумуфте, позволяет за счет подбора упругостей обеспечить динамическое совмещение вынужденных и собственных частот, тем самым исключить ударное многократное включение запирающих элементов в течение одного цикла приложения нагрузки и увеличить долговечность механизма.

Предлагаемый механизм свободного хода в сравнении с прототипом за счет плавного и полного включения всех роликов обеспечивает снижение напряжений на контактирующих поверхностях и деталях механизма, что позволяет увеличить его ресурс не менее чем на 60%. Кроме того, за счет большей общей упругости пластин повышается энергоемкость, а за счет уменьшения количества деталей упрощается механизм.