Патент на изобретение №2335669

(54) ЗУБЧАТАЯ МУФТА

(57) Реферат:

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в устройствах для передачи крутящего момента сил от двигателя к силовой передаче, работающей преимущественно в режиме перегрузок и ударных нагрузок, в том числе и заклинивания рабочих органов силовой передачи. Зубчатая муфта выполнена в виде сопряженных зубчатых колес с одинаковым числом внешних зубьев ведущей и ведомой полумуфт и внутренних зубьев охватывающего звена. Охватывающее звено размещено в полости гильзы посредством упорных колец и выполнено составным из ведущей и ведомой частей. Ведущая и ведомая части сопряжены телами заклинивания в виде шаров и торцевыми поверхностями под воздействием попарно установленных упругих элементов в виде тарельчатых пружин сжатия. Пружины сжатия установлены между стопорными кольцами на концевых участках в полости гильзы и упорными кольцами составных частей охватывающего звена. При этом на торцевой поверхности ведущей части выполнены углубления в форме капель с наибольшей глубиной, равной половине диаметра тела заклинивания. На торцевой поверхности ведомой части охватывающего звена выполнены дуговые канавки в форме разноориентированных и сопряженных капель. Одна из канавок совмещена с отверстием, ось которого перпендикулярна к торцевой поверхности ведомой части, а глубина отверстия равна или больше диаметра тела заклинивания. Технический результат заключается в передаче больших величин крутящих моментов сил, высокой эксплуатационной надежности, увеличении быстродействия и срока службы, малых габаритных размерах, унификации деталей и высокой технологичности изготовления. 5 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в устройствах для передачи крутящего момента сил от двигателя к силовой передаче, работающей преимущественно в режиме перегрузок и ударных нагрузок, в том числе и заклинивания рабочих органов силовой передачи.

Известна предохранительная муфта, содержащая ведущий вал с двумя участками разнонаправленной резьбы, несущие две гайки, между которыми помещена пружина, а также охватывающий ее ведомый вал со шлицами на внутренней поверхности, в которой, с целью повышения плавности включения и чувствительности к ударным нагрузкам, она снабжена шариками и обоймами, а гайки смонтированы свободно внутри ведомого вала, обоймы установлены на шлицах вала, связаны одним торцом с пружиной и имеют на другом торце углубления для шариков, а последние размещены между обращенными друг к другу торцами обойм и гаек (авторское свидетельство SU №593027, М. кл.² F16D 43/20, 15.02.1978).

К недостаткам описанной предохранительной муфты относятся низкая эксплуатационная надежность и невозможность разрыва потока мощности при критических (разрушающих) нагрузках на ведомом валу. Описанная муфта требует высокой степени соосности соединяемых валов.

Известна также шариковая подвижная муфта, содержащая ведущую и ведомую полумуфты, промежуточный диск, тела качения в виде шариков, установленных с заданным шагом в радиальных пазах ведущей полумуфты и промежуточного диска, и уплотнение для заполнения пространства между пазами и шариками смазочным материалом (см., например, С.Н.Кожевников, Я.И.Есипенко, Я.М.Раскин. Механизмы. Справочник. Изд. 4-е, доп. Под ред. С.Н.Кожевникова. – М.: Машиностроение, 1976. – 784 с. с ил. – С.386 и 387, рис.6.12).

К недостаткам описанной шариковой подвижной муфты относятся невозможность разрыва потока мощности при критических нагрузках.

Наиболее близким аналогом к заявленному объекту является зубчатая компенсирующая муфта, выполненная в виде сопряженных зубчатых колес с одинаковым числом внешних зубьев ведущей и ведомой полумуфт и внутренних зубьев охватывающего звена (см., например, А.Ф.Крайнев, Словарь-справочник по механизмам. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1987. – 560 с. с ил. – С.125, схема б).

Несмотря на большую возможность компенсации перекоса соединяемых концов валов и их несоосности описанная муфта не может исключить разрушающие нагрузки при заклинивании ведомого вала в приводах тяжело нагруженных агрегатов.

Сущность заявленного изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, – односторонний разрыв потока мощности, передаваемого с ведущей полумуфты на ведомую полумуфту при критических нагрузках, и быстродействие муфты.

Технический результат – передача больших величин крутящих моментов сил, высокая эксплуатационная надежность, увеличение быстродействия и срока службы, малые габаритные размеры, унификация деталей и высокая технологичность изготовления.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной зубчатой муфте, выполненной в виде сопряженных зубчатых колес с одинаковым числом внешних зубьев ведущей и ведомой полумуфт и внутренних зубьев охватывающего звена, согласно изобретению размещенное в полости гильзы посредством упорных колец охватывающее звено выполнено составным из ведущей и ведомой частей и сопряженных телами заклинивания в виде шаров и торцевыми поверхностями под воздействием попарно установленных упругих элементов в виде тарельчатых пружин сжатия между стопорными кольцами на концевых участках в полости гильзы и упорными кольцами составных частей охватывающего звена, при этом на торцевой поверхности ведущей части выполнены углубления в форме капель с наибольшей глубиной, равной половине диаметра тела заклинивания, а на торцевой поверхности ведомой части охватывающего звена – дуговые канавки в форме разноориентированных и сопряженных капель, одна из которых совмещена с отверстием, ось которого перпендикулярна к торцевой поверхности ведомой части, а глубина отверстия равна или больше диаметра тела заклинивания.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен диаметральный разрез зубчатой муфты.

На фиг.2 – сечение А-А на фиг.2, положение тела заклинивания (шара) в углублении в форме капли ведущей части охватывающего звена и в дуговой канавке в ее углубленной части при передаче номинальной величины крутящего момента сил.

На фиг.3 – то же, при критической нагрузке, тело заклинивания в форме шара размещено на перемычке дуговых канавок в форме разноориентированных и сопряженных капель в ведомой части и в углублении ведущей части охватывающего звена.

На фиг.4 – то же, при снятии критической нагрузки с ведущей части охватывающего звена, тело заклинивания торцевой поверхностью ведущей части охватывающего звена сдвинуто в отверстие в углубленной части дуговой канавки ведомой части охватывающего звена.

На фиг.5 – то же, при включении реверсивного направления вращения ведущей полумуфты и ведущей части охватывающего звена, каждое тело заклинивания размещено неподвижно в углубленной части в дуговой канавке ведомой части охватывающего звена и сопряжено периодически с торцевой поверхностью и углублениями в форме капель на нем ведущей части охватывающего звена.

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем.

Зубчатая муфта (фиг.1) выполнена в виде сопряженных зубчатых колес с одинаковым числом внешних зубьев 1 ведущей полумуфты 2 и ведомой полумуфты 3 и внутренних зубьев 4 охватывающего звена 5.

Размещенное в полости гильзы 6 посредством упорных колец 7 и 8 охватывающее звено 5 выполнено составным из ведущей части 9 и ведомой части 10. Ведущая часть 9 и ведомая часть 10 сопряжены телами заклинивания 11 в виде шаров и торцевыми поверхностями 12 и 13 под воздействием попарно установленных упругих элементов 14 в виде тарельчатых пружин сжатия между стопорными кольцами 15 на концевых участках в полости гильзы 6 и упорными кольцами 7 и 8 составных ведущей 9 и ведомой 10 частей охватывающего звена 5.

На торцевой поверхности 12 ведущей части 9 охватывающего звена выполнены углубления 16 в форме капель с наибольшей глубиной, равной половине диаметра тела заклинивания 11. Глубина углубления 16 на торцевой поверхности 12 уменьшается в сторону направления вращения ведущей части 9 звена 5 (см. фиг.2-4).

На торцевой поверхности 13 ведомой части 10 охватывающего звена 5 выполнены дуговые канавки 17 и 18 в форме разноориентированных и сопряженных капель. Канавка 18 в своей широкой части совмещена с отверстием 19. Ось отверстия 19 перпендикулярна к торцевой поверхности 13 ведомой части 10 охватывающего звена 5. Глубина отверстия 19 равна или больше диаметра тела заклинивания 11. Диаметр отверстия 19 больше диаметра тела заклинивания 11. Канавки 17 и 18 сопряжены перемычкой 20. Глубина канавок 17 и 18 в зоне перемычки составляет 0,1…0,3 от диаметра тела заклинивания 11. Глубина канавки 17 в ее заглубленной части равна половине диаметра тела заклинивания 11. Глубина канавки 18 в месте сопряжения с отверстием 19 составляет 0,4…0,5 от диаметра тела заклинивания 11.

Предельная величина деформации упругих элементов 17 не должна превышать величины диаметра тела заклинивания 11. Упругие элементы 14 и упорные кольца 7 и 8 ведущей части 9 и ведомой части 10 охватывающего звена 5 имеют возможность осевого смещения по внутренней поверхности гильзы 6.

Сборку зубчатой муфты ведут на стенде с силовым нагружением упругих элементов 14 в полости гильзы 6.

Зубчатая муфта работает следующим образом.

При установившемся движении поток мощности с ведущей полумуфты 2 ее зубьями 1 передается посредством находящихся в зацеплении внутренних зубьев 4 на ведущую часть 7 охватывающего звена 5. Сопряженные торцевые поверхности 12 и 13 ведущей части 9 и ведомой части 10 под воздействием предварительно нагруженных упругих элементов 14 (см. фиг.1 и 2) и за счет сил трения тела заклинивания 11 о поверхности углубления 16 и канавки 17 передают тангенциальное усилие на упорное кольцо 8 ведомой части 10 охватывающего звена 5. Далее поток мощности через сопряженные зубья 4 и 1 подводится к ведомой полумуфте 3. Ею обеспечивается привод тяжело нагруженной силовой установки.

При критических нагрузках ведомая полумуфта 3 останавливается. В силу большого запаса мощности от электродвигателя ведущая полумуфта 2 продолжает свое вращение (см. фиг.3). При вращении ведущей части 9 охватывающего звена 5 углубления 16 на торцевой поверхности 12 тела заклинивания 11 смещаются вдоль дуговой канавки 17 в направлении перемычки 20. Одновременно с этим ведущая часть 9 охватывающего звена 5 смещается в сторону стопорного кольца 15 в полости гильзы 6, сжимая упорным кольцом 7 упругие элементы 14. При достижении тела заклинивания 11 перемычки 20 оно плавно сходит в дуговую канавку 18 и смещается в направлении отверстия 19. При дальнейшем вращении ведущей части 9 охватывающего звена 5 тело заклинивания 11 (см. фиг.4) принудительно заталкивается в отверстие 19. Таким образом, находящиеся тела заклинивания 11 в контакте с торцевыми поверхностями 13 выводятся из работы. Под воздействием упругих элементов 14 ведущая часть 9 торцевой поверхностью 13 прижимается к торцевой поверхности 12 ведомой части 10 охватывающего звена 5. В дальнейшем до выключения привода ведущей полумуфты 2 ведущая часть 9 торцевой поверхностью 12 будет скользить по торцевой поверхности 13 ведомой части 10 охватывающего звена 5, не вызывая поломок, деформации и разрушений в приводе силовой установки.

При включении привода полумуфты 2 в обратном направлении (реверс, см. фиг.5) тела заклинивания 11 упираются в углубления канавок 17 ведомой части 10 звена 5, а ведущая часть 9 своими углублениями 16 и торцевыми поверхностями 12 скользит по телам качения 11, сжимая упругие элементы 14, размещенные между стопорным кольцом 15 и упорным пояском 8, производя шум от ударных нагрузок при западании тел качения 11 в углубления 16 ведущей части 9 звена 5.

Описанная зубчатая муфта в силу своего конструктивного исполнения обеспечивает передачу больших величин крутящих моментов сил для привода тяжело нагруженных агрегатов, высокую эксплуатационную надежность, быстродействие при критических нагрузках, гарантированный срок эксплуатации. Компоновка и конструкция деталей обеспечивает муфте малые габаритные размеры, унификацию деталей и высокую технологичность изготовления.

Формула изобретения

Зубчатая муфта, выполненная в виде сопряженных зубчатых колес с одинаковым числом внешних зубьев ведущей и ведомой полумуфт и внутренних зубьев охватывающего звена, отличающаяся тем, что размещенное в полости гильзы посредством упорных колец охватывающее звено выполнено составным из ведущей и ведомой частей и сопряженных телами заклинивания в виде шаров и торцевыми поверхностями под воздействием попарно установленных упругих элементов в виде тарельчатых пружин сжатия между стопорными кольцами на концевых участках в полости гильзы и упорными кольцами составных частей охватывающего звена, при этом на торцевой поверхности ведущей части выполнены углубления в форме капель с наибольшей глубиной, равной половине диаметра тела заклинивания, а на торцевой поверхности ведомой части охватывающего звена – дуговые канавки в форме разноориентированных и сопряженных капель, одна из которых совмещена с отверстием, ось которого перпендикулярна к торцевой поверхности ведомой части, а глубина отверстия равна или больше диаметра тела заклинивания.

РИСУНКИ