Патент на изобретение №2300028

(54) МУФТА МНОГОДИСКОВАЯ С ПНЕВМАТИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ

(57) Реферат:

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к муфтам с управляемым приводом бурового ротора, а также к автомобильной промышленности. Многодисковая муфта состоит из ведущей полумуфты (13) и ведомой полумуфты (14), при этом ведущая полумуфта (13) установлена на валу (3) с помощью шпоночного соединения (15). Ведомая часть полумуфты содержит ведомую опору (18) с подшипниками (19), установленными на валу (3), и выходной фланец (20). Также имеется входной фланец (21) и рабочая полость (22) пневмопривода, установленного соосно валу (3). На валу (3) посажены неподвижная опора (1) с подшипниками (2), а также пневматический привод, который состоит из корпуса пневмоцилиндра (4) и штуцера (5). При этом между корпусом пневмоцилиндра (4) и валом (3) муфты имеется гарантированный зазор. В пневмопривод также входит кольцеобразный поршень (6) с жестко закрепленным толкателем (7), штоки (9) с распорными пружинами (10), выжимной подшипник (11), установленный на боковой поверхности ведущего диска (12) с распорными пружинами (17). Технический результат заключается в совмещении многодисковой муфты с пневмоприводом на одном валу, увеличении крутящего момента и упрощении конструкции. 1 ил.

Муфта многодисковая с пневматическим приводом относится к нефтегазовой промышленности, в частности к муфтам с управляемым приводом бурового ротора, а также к автомобильной промышленности и предназначено для создания компактного пневматического привода, так и гидравлического, управляемого включением многодисковой фрикционной муфты с большим передаваемым моментом.

Известна поршневая фрикционная муфта [1], содержащая фланец, который выполнен в виде неподвижного поршня. Между наружной частью нажимного подвижного диска с цилиндрической поверхностью и фланцем размещено манжетное уплотнение. В месте подвижной посадки нажимного диска, на ступице корпуса, расположено второе манжетное уплотнение. Пневматическая камера образуется фланцем и нажимным диском.

К основному недостатку этих муфт необходимо отнести возможные перекосы нажимного диска относительного фланца и, как следствие этого, заедание, снижающее надежность эксплуатации. Эти муфты сложны и дороги в изготовлении.

Известна муфта [2], содержащая пневмокамеру, которая размещена между жестко закрепленным на валу нажимным диском, взаимодействующим через пружины с подвижно установленным на валу ведущим диском, и фланцем, присоединенным к ведущему диску, при этом пневмокамера снабжена ниппелем для подачи воздуха. Муфта, как привод воздушного компрессора, упрощает эксплуатацию путем включения ее при отключенном воздушном компрессоре.

К основным недостаткам прототипа можно отнести небольшой передаточный момент вращения, сложную в изготовлении конструкцию пневмокамеры и низкую долговечность пневмокамер.

Для устранения перечисленных недостатков поставлена задача создать многодисковую муфту на общем валу с пневматическим приводом.

Для решения поставленной задачи заявляемая муфта многодисковая с пневматическим приводом содержит ведущую установленную на валу и ведомую полумуфты, взаимодействующие через шлицевые соединения с ведущими и фрикционно-ведомыми дисками и пневмопривод, включающий корпус цилиндра со штуцером и поршнем.

Согласно изобретению в заявляемой муфте корпус цилиндра, поршень и полумуфты расположены на одном валу, при этом корпус цилиндра имеет кольцеобразную полость, в которой расположен кольцеобразный поршень, действующий на ведущие диски ведущей полумуфты через толкатель и упорный подшипник, к тому же на корпусе цилиндра закреплен большим диаметром фланец, а малым диаметром он сопряжен с толкателем, кроме того, в поршне параллельно оси вращения вала закреплены штоки с пружинами, свободные концы штоков проходят через отверстия, выполненные во фланце.

Отличительные признаки неразрывно связаны с техническим результатом, а именно:

– корпус цилиндра, поршень и полумуфты расположены на одном валу. Это позволяет выполнить компактную муфту относительно небольших размеров к ее мощности. Кроме того, при разработке конструкции муфты можно выбрать тот вариант исполнения системы управления муфтой, который наиболее просто вписывается в ее конструкцию;

– корпус цилиндра имеет кольцеобразную полость. Такое техническое решение обусловлено конструкцией пневматического привода муфты, при этом корпус цилиндра состоит из двух цилиндров большого и малого диаметров, посаженных один в другой соосно. Внутренняя полость между цилиндрами с одной стороны по торцу герметично закрыта, образуя тем самым внутреннюю кольцеобразную полость, т.е. карман. Этим достигается компактность пневматического привода и оригинальность конструкции муфты;

– в кольцеобразной полости цилиндра расположен кольцеобразный поршень. Такая форма затребована конструкцией цилиндра пневмопривода, в свою очередь, кольцеобразная форма цилиндра вызвана комбинацией двух функционально различных механизмов /систем/, т.е. вала муфты и кольцеобразного цилиндра с поршнем. При этом на вал с гарантированным зазором независимо посажен кольцеобразный цилиндр с поршнем, что позволяет уменьшить диаметральный габарит пневмопривода и создать комбинацию узлов, механизмов компактной;

– поршень взаимодействует с ведущими дисками ведущей полумуфты через толкатель и упорный подшипник. При этом поршень осуществляет осевое движение, создавая усилие, которое через толкатель и упорный подшипник позволяет сжать ведомые диски ведомой полумуфты ведущими дисками ведущей полумуфты, а следовательно, применена схема прямолинейного /осевого/ воздействия усилия на диски, что значительно упрощает в целом конструкцию узлов и деталей, тем самым обеспечивается надежность срабатывания муфты /включение, выключение/;

– на корпусе цилиндра закреплен большим диаметром фланец. При этом фланец по большему диаметру имеет сквозные отверстия для крепления последнего к корпусу цилиндра посредством болтового соединения. Такое техническое решение обеспечивает герметичность внутренней кольцеобразной полости корпуса цилиндра с поршнем, тем самым предотвращает попадание мелких включений с внешней среды во внутреннюю полость цилиндра, а следовательно, продлевается срок службы рабочей части пневматического привода;

– фланец малым диаметром сопряжен с перемещающимся толкателем поршня. Это достигается конструкцией фланца пневмоцилиндра, на малом диаметре которого посажена по плотной посадке втулка, и во взаимодействии с перемещающимся толкателем образуют пару трения, что способствует устойчивости поршня в процессе эксплуатации, так как толкатель и поршень представляют узел одной детали, тем самым снижается число возможных заеданий и увеличивается ресурс работы данного узла;

– на поршне, параллельно оси вращения вала, закреплены штоки с пружинами. Штоки одной стороной закреплены к боковой поверхности поршня жестко, а другой стороной взаимодействуют по скользящей посадке отверстий фланца, между которыми на штоках установлены пружины с усилием на разжатие. Такое техническое решение обеспечивает устойчивое положение поршня и предотвращает проворот его вокруг оси, а пружины способствуют возврату поршня в начальное положение, что позволяет стабилизировать функциональный режим работы поршня пневматического привода;

– свободные концы штоков проходят через отверстия, выполненные во фланце. Такая конструкция обусловлена осевым перемещением свободных концов штоков поршня по скользящей посадке отверстий неподвижного фланца, обеспечивая устойчивый режим работы поршня от проворота, вызванного вращательным моментом упорного подшипника от ведущей полумуфты через ведущий диск. К тому же свободные концы штоков, выходящие из отверстий фланца, в режиме обжатия ведомых фрикционных дисков ведущими, позволяют осуществить контроль, замер длины выходящих концов штоков, тем самым определяя износ фрикционных накладок муфты Это позволяет довольно просто проводить контроль за износом фрикционных накладок извне и уменьшить число неоправданных разборок конструкции муфты в процессе эксплуатации.

Заявляемая муфта многодисковая с пневматическим приводом поясняется чертежом, на котором показан продольный разрез муфты.

Муфта многодисковая с пневматическим приводом содержит опору неподвижную 1 с подшипниками 2, которые посажены на вал 3 муфты. К опоре неподвижной 1 крепится пневматический привод, который состоит из корпуса пневмоцилиндра 4 и штуцера 5 для впуска и выпуска воздуха, причем между корпусом пневмоцилиндра 4 и валом 3 муфты имеется гарантированный зазор, т.е. они независимы, из поршня 6 с кольцами уплотнительными по наружному и внутреннему диаметрам. В частности, поршень 6 имеет кольцеобразную форму, к наружной боковой поверхности которого жестко закреплен толкатель 7 цилиндрической формы. Полость корпуса пневмоцилиндра 4 с поршнем 6 закрыта фланцем 8, Между поршнем 6 с одной стороны жестко и фланцем 8 с другой стороны, по скользящей посадке в отверстия установлены штоки 9 направляющие, от проворота поршня 6 с распорными пружинами 10, которые обеспечивают возврат поршня в начальное положение. В свою очередь, толкатель 7 пневматического привода, взаимодействует с выжимным подшипником 11, который установлен на боковой поверхности ведущего диска 12 муфты. Соосно с пневматическим приводом на одном валу 3 последовательно установлена многодисковая муфта, состоящая из ведущей полумуфты 13 и ведомой 14. При этом ведущая полумуфта 13 посажена на вал 3 и удерживается от проворота шпоночным соединением 15. Между ведущей 13 и ведомой 14 полумуфтами установлены подвижно на пищевых соединениях соответственно диски ведущие 12 и ведомые фрикционные 16. Для разжатия ведущих дисков 12 имеются распорные пружины 17. Ведомая часть полумуфты содержит ведомую опору 18 с подшипниками 19 и выходной фланец 20. Имеется входной фланец 21 и рабочая полость 22 пневмопривода.

Муфта работает следующим образом.

В рабочую полость 22 пневматического цилиндра 4 через штуцер 5 поступает под давлением воздух, который приводит в движение поршень 6 с толкателем 7. Усилие от толкателя 7 через выжимной подшипник 11 сжимает ведомые фрикционные диски 16 ведущими дисками 12 муфты, преодолевая усилие распорных пружин 17, расположенных диаметрально вдоль оси вала 3 между ведущей полумуфтой 13 и наружным ведущим диском 12. При этом ведущие 12 и фрикционные диски ведомые 16 посажены подвижно на шлицевых соединениях полумуфт 13, 14 соответственно. В свою очередь, крутящий момент от входного фланца 21 по валу 3 муфты передается через шпоночное соединение 15, ведущей полумуфте 13 и ведущим дискам 12 посредством сцепления последних с ведомыми фрикционными дисками 16 к ведомой полумуфте 14, которая, в свою очередь, посажена на опорных подшипниках 19 вала 3, на выходной фланец 20. Необходимо отметить, что крутящий момент от входного фланца 21 к выходному фланцу 20 муфты прямо пропорционален подаваемому давлению воздуха в рабочую полость 22.

Выключение муфты осуществляется снятием давления воздуха в рабочей полости 22 пневматического цилиндра. При этом пружины 10 отводят поршень 6 с толкателем 7 в начальное положение, а пружины 17 разводят ведущие диски 12 ведущей полумуфты 13, освобождая от сцепления ведомые фрикционные диски 16, после чего вращение на ведомой полумуфте 14 ведомой опоре 18 и выходном фланце 20 прекращается.

Предлагаемая конструкция муфты многодисковой с пневматическим приводом не требует специального оборудования для ее изготовления, а также проста в эксплуатации и обслуживании.

Источники информации

1. Антонов А.А. Пневматические фрикционные муфты в нефтяной промышленности. М.: НЕДРА, 1973 г., 115 с. (рис.57).

2. Заявка РФ № 93033735/28 от 30.06.93 г., F16D 25/0635, Бюл. № 35, 20.12.95 г. – прототип.

Формула изобретения

Муфта многодисковая с пневматическим приводом, содержащая ведущую, установленную на валу, и ведомую полумуфты, взаимодействующие через шлицевые соединения с ведущими и фрикционно-ведомыми дисками, и пневмопривод, включающий корпус цилиндра со штуцером и поршнем, отличающаяся тем, что корпус цилиндра, поршень и полумуфты расположены на одном валу, при этом корпус цилиндра имеет кольцеобразную полость, в которой расположен кольцеобразный поршень, действующий на ведущие диски ведущей полумуфты через толкатель и упорный подшипник, к тому же на корпусе цилиндра закреплен большим диаметром фланец, а малым диаметром он сопряжен с толкателем поршня, кроме того, на поршне параллельно оси вращения вала закреплены штоки с пружинами, свободные концы штоков проходят через отверстия, выполненные во фланце.

РИСУНКИ