предохранительная фрикционная муфта

Формула изобретения

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ ФРИКЦИОННАЯ МУФТА, содержащая ведущую полумуфту с подводками, установленные на них с возможностью перемещения в радиальном направлении колодки с гибкими фрикционными элементами, поджатые посредством нажимных пружин к внутренней поверхности ведомой полумуфты, отличающаяся тем, что поводки расположены под углом к поперечной оси симметрии гибких фрикционных элементов, а величина угла обхвата последних выбирается из условий

cos < 0,5 при n=i;

cos > при n=2i,

где f - максимальный коэффициент трения между гибким фрикционным элементом и ведомой полумуфтой;

n - число поводков;

i - число гибких фрикционных элементов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для передачи крутящих моментов ограниченной величины.

Известна предохранительная фрикционная муфта, содержащая две концентричные одна другой полумуфты, связанные посредством гибкой фрикционной ленты, нажимные пружины, а также узел стабилизации крутящего момента (авт.св. N 1428862, кл. F 16 D 7/02, 1986).

Муфта имеет сложную конструкцию.

Наиболее близкой к предлагаемой является предохранительная фрикционная муфта, содержащая ведущую полумуфту с поводками, колодки с гибкими фрикционными элементами, установленные с возможностью перемещения в радиальном направлении на поводках и подпружиненные в указанном направлении, и ведомую полумуфту в виде барабана, охватывающую ведущую полумуфту (Известия ВУЗов. Машиностроение, 1971, N 4, с. 43, рис. 1).

Недостатками этой муфты является невысокая нагрузочная способность и ограниченная точность срабатывания.

Цель изобретения - повышение нагрузочной способности и точности срабатывания предохранительной фрикционной муфты.

Для этого в предохранительной фрикционной муфте, содержащей ведущую полумуфту с поводками, установленные на них с возможностью перемещения в радиальном направлении колодки с гибкими фрикционными элементами, поджатые посредством нажимных пружин к внутренней поверхности ведомой полумуфты, поводки расположены под углом к поперечной оси симметрии гибких фрикционных элементов, а величина угла обхвата последних выбирается из условий

cos < 0,5 при n=i,

cos > при n=2i,

где - угол обхвата гибких фрикционных элементов;

f - максимальный коэффициент трения между гибким фрикционным элементом и ведомой полумуфтой;

n - число поводков;

i - число гибких фрикционных элементов.

На фиг. 1 изображена предохранительная фрикционная муфта, общий вид; на фиг. 2 - расчетная схема.

Предохранительная фрикционная муфта содержит ведущую полумуфту 1 и выполненную в виде барабана ведомую полумуфту 2, установленную концентрично ведущей полумуфте. Полумуфты 1 и 2 связаны посредством гибких (упругих) фрикционных элементов 3 в виде лент, смонтированных на колодках 4. Крепление гибких фрикционных элементов 3 к колодкам 4 может быть шарнирным или жестким. Шарнирное крепление является предпочтительным при больших углах обхвата гибких фрикционных элементов 3 (во избежание потери их устойчивости). Гибкие фрикционные элементы 3 могут быть снабжены фрикционными накладками, увеличивающими сцепление с ведомой полумуфтой 2.

Поводки 5 жестко закреплены на ведущей полумуфте 1 и выполнены в рассматриваемом примере в виде цилиндрических стержней. Колодки 4 установлены на поводках 5 с возможностью перемещения в радиальном направлении (вдоль оси поводков) и подпружинены в указанном направлении нажимными пружинами 6, установленными соосно поводкам.

Поводки 5 расположены под непрямым углом к поперечной оси симметрии гибких фрикционных элементов 3.

На верхней части (фиг. 1) изображен вариант исполнения муфты с числом гибких фрикционных элементов 3, равным числу поводков 5, на нижней части - вариант исполнения с числом поводков, равным удвоенному числу гибких фрикционных элементов, т.е. по два поводка на один гибкий фрикционный элемент. В последнем случае связь поводков 5 с гибкими фрикционными элементами 3 осуществляется посредством втулок 7, прикрепленных к гибким фрикционным элементам.

Муфта работает следующим образом.

Усилие прижатия гибких фрикционных элементов 3 к ведомой полумуфте 2, обеспечивающее передачу крутящего момента за счет трения между ними, создается пружинами 6. При вращении ведущей полумуфты 1 в направлении против часовой стрелки на набегающем (левом, фиг. 2) и сбегающем (правом) концах гибкого фрикционного элемента 3 возникают усилия Q₂ и Q₁. Разность между усилиями Q₁ и Q₂ определяет величину предельного крутящего момента, передаваемой муфтой. Крутящий момент от полумуфты 1 на колодки 4 передается посредством поводков 5.

Для определения величины предельного крутящего момента, передаваемого муфтой, рассмотрим равновесие одной колодки 4. Сумма моментов относительно оси вращения (фиг. 2) дает

Q₁R-Q₂R= , (1) где R - радиус внутренней поверхности ведомой полумуфты 2;

Т - предельный крутящий момент муфты;

i - число гибких фрикционных элементов 3.

Сумма проекций всех сил на ось поводка 5 запишется в следующем виде

F=Q₁sin, (2)

где F - сила сжатия пружины 6;

- угол обхвата гибкого фрикционного элемента 3.

Используя зависимость между усилиями на набегающем и сбегающем концах гибкого фрикционного элемента 3, выражаемую формулой Эйлера

Q₁=Q₂e^f, (3) и решая совместно (1-3), получим

T = , (4) где f - коэффициент трения между гибким фрикционным элементом 3 и ведомой полумуфтой 2.

Сопоставительный анализ зависимости (4) и аналогичной зависимости для муфты-прототипа показывает, что предлагаемая муфта обладает более высокой точностью срабатывания, определяемой изменением приведенного коэффициента трения

f_пр= .

Соответственно для муфты-прототипа

f= .

Принимая f_min= 0,2, f_max=0,4, =160^о=2,8 рад, получим f_пр.min=0,428, f_пр.max=0,677, f¹_пр.min=0,273, f¹ _пр.max=0,512.

Тогда коэффициенты точности срабатывания муфты равны

K_т= = 1.58,

K= = 1.87.

Для обеспечения более высокой точности срабатывания поводок 5 должен располагаться со стороны набегающего конца гибкого фрикционного элемента 3.

Для установления условия, при котором данная муфта обладает более высокой нагрузочной способностью по сравнению с муфтой-прототипом, запишем неравенство, отбросив одинаковые сомножители в выражениях для определения крутящего момента сравниваемых муфт

> . (5) Представив

sin = 2sin cos , получим

cos < 1+ . (6)

Анализируя слагаемое в скобках правой части (6), видим, что при f=0

1+ = 2, а при f=

1+ = 1, т.е. при любом реальном значении f

1+ > 1, поэтому неравенство (5) удовлетворяется при

cos < . (7)

Неравенство (7) определяет условие, при котором заявляемая муфта обладает более высокой нагрузочной способностью при n=i (n - число поводков 5).

Рассматривая равновесие гибкого фрикционного элемента 3 при n=2i, получаем

F=Q₁sin+Fcos(-)=Q₁sin-Fcos,

Q₁= F = Fctg. (8)

Выражение (8) получено при проекции всех сил на ось поводка 5, примыкающего к набегающему концу гибкого фрикционного элемента 3.

Тогда величина предельного крутящего момента муфты составит

T = . (9)

Муфта обладает более высокой нагрузочной способностью при

> или

cos > . (10)

Использование изобретения позволяет повысить нагрузочную способность и точность срабатывания предохранительной фрикционной муфты.