RU2095656C1

RU2095656C1 - Safety friction clutch

Info

Publication number: RU2095656C1
Authority: RU
Inventors: М.П. Шишкарев
Original assignee: Ростовский-на-Дону институт автоматизации и технологии машиностроения
Priority date: 1992-02-17
Filing date: 1992-02-17
Publication date: 1997-11-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: driving clutch part 1 and driven clutch part 2 are interconnected through friction disk 3. Pressing disk 4 is mounted on the driving clutch part for permitting axial movement. The pressing out and pressing in units have rotation bodies received in sockets of variable depth. The working surfaces of the sockets are made up as adjacent central and periphery portions. The angle between the side surface of the central portion and axial plane of the clutch, which passes through the center of a rotation body, is defined by a relationship presented in the invention description. EFFECT: enhanced reliability. 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для передачи крутящего момента ограниченной величины. The invention relates to mechanical engineering, and in particular to devices for transmitting torque of a limited size.

Известна предохранительная фрикционная муфта, содержащая ведущую и ведомую полумуфты, связанные фрикционным диском, отжимной и нажимной узлы. [1]
Недостатками известной муфты является сложность конструкции и ограниченная точность срабатывания.Known safety friction clutch containing the leading and driven half-couplings connected by a friction disk, squeezing and push units. [one]
The disadvantages of the known clutch is the complexity of the design and limited accuracy.

Наиболее близкой к изобретению является предохранительная фрикционная муфта, содержащая ведущую и ведомую полумуфты, связанные посредством по меньшей мере одного фрикционного диска, отжимной узел и нажимной узел, включающий тела качения, размещенные в гнездах переменной глубины, выполненных в опорной втулке и нажимном диске [2]
Недостатком известной муфты является невысокая надежность, поскольку при вступлении в работу отжимного узла уменьшается усилие срабатывания нажимного узла, в результате чего происходит осевое смещение опорной втулки под действием силы пружины, что приводит к выключению отжимного узла.Closest to the invention is a safety friction clutch comprising a driving and driven half coupling connected by at least one friction disk, a squeezing assembly and a pressing assembly comprising rolling elements housed in variable depth sockets made in the support sleeve and pressure disk [2]
A disadvantage of the known clutch is its low reliability, since when the squeeze unit comes into operation, the response force of the push unit decreases, resulting in axial displacement of the support sleeve under the action of the spring force, which leads to the shutdown of the squeeze unit.

Задачей изобретения является повышение надежности работы муфты путем стабилизации усилия срабатывания нажимного узла в переходный период. The objective of the invention is to increase the reliability of the coupling by stabilizing the response force of the pressure unit in the transition period.

Поставленная задача достигается тем, что в известной муфте рабочие поверхности гнезд переменной глубины выполнены в виде центрального и периферийного участков, причем величина угла между боковой поверхностью центрального участка и осевой плоскостью муфты, проходящей через центр соответствующего тела качения, определяется из соотношения

где α₁- величина угла между боковой поверхностью периферийного участка и осевой плоскостью муфты, проходящей через центр соответствующего тела качения.The problem is achieved in that in the known coupling the working surfaces of the nests of variable depth are made in the form of a central and peripheral sections, and the angle between the lateral surface of the central section and the axial plane of the coupling passing through the center of the corresponding rolling body is determined from the relation

where α ₁ is the angle between the lateral surface of the peripheral section and the axial plane of the coupling passing through the center of the corresponding rolling body.

На фиг. 1 изображена схема предохранительной муфты: на фиг.2 разрез A-A на фиг. 1. In FIG. 1 shows a diagram of a safety clutch: in FIG. 2, section A-A in FIG. one.

Предохранительная фрикционная муфта содержит ведущую 1 и ведомую 2 полумуфты, связанные фрикционным диском 3, количество которых может варьироваться в зависимости от условий эксплуатации. Нажимной диск 4 установлен на ведущей полумуфте 1 с возможностью осевого перемещения и вращения. The friction clutch contains a leading 1 and a driven 2 coupling halves connected by a friction disk 3, the number of which may vary depending on operating conditions. The pressure disk 4 is mounted on the leading coupling half 1 with the possibility of axial movement and rotation.

Отжимной узел выполнен в виде шариков 5, размещенных в гнездах переменной глубины с зазором (фиг.2, левая часть) между жестко закрепленными на ведущей полумуфте 1 упором и нажимным 4 дисками. The squeezing unit is made in the form of balls 5 placed in the nests of variable depth with a gap (Fig. 2, left side) between the stop rigidly fixed on the driving coupling half 1 and the pressure plate 4.

Нажимной узел выполнен в виде шариков 6, размещенных в гнездах переменной глубины, выполненных в нажимном диске 4 и опорной втулке 7, связанной в окружном направлении с полумуфтой 1 посредством направляющей шпонки 8 и установленной с возможностью осевого перемещения. Шарики 6 размещены в гнездах переменной глубины без зазора (фиг.2). The pressure unit is made in the form of balls 6, placed in sockets of variable depth, made in the pressure disk 4 and the support sleeve 7, connected in the circumferential direction with the coupling half 1 by means of a guide key 8 and mounted with the possibility of axial movement. Balls 6 are placed in the nests of variable depth without a gap (figure 2).

Фрикционный диск 3 подпружинен к упорному диску посредством нажимного диска 4 пружиной 9, усилие которой может регулироваться гайкой 10, навинченной на резьбовой участок ступицы полумуфты 1. The friction disk 3 is spring-loaded to the thrust disk by means of a pressure disk 4 by a spring 9, the force of which can be regulated by a nut 10 screwed onto the threaded section of the hub of the coupling half 1.

Рабочие поверхности гнезд переменной глубины нажимного узла выполнены в виде смежных центрального и периферийного участков, величина угла между боковой поверхностью центрального участка и осевой плоскостью муфты, проходящей через центр соответствующего шарика 6, меньше величины аналогичного угла периферийного участка (фиг.2). The working surfaces of the nests of variable depth of the pressure unit are made in the form of adjacent central and peripheral sections, the angle between the lateral surface of the central section and the axial plane of the coupling passing through the center of the corresponding ball 6 is less than the same angle of the peripheral section (figure 2).

При передаче нагрузки, не превышающей номинальную, крутящий момент передается от полумуфты 1 на фрикционный диск 3 посредством упорного диска и от полумуфты 1 посредством шпонки 8, опорной втулки 7, шариков 6 и нажимного диска 4 на фрикционный диск 3. When transferring a load not exceeding the nominal, the torque is transmitted from the coupling half 1 to the friction disk 3 by means of a thrust disk and from the coupling half 1 by means of a key 8, a support sleeve 7, balls 6 and a pressure disk 4 to the friction disk 3.

Параметры нажимного узла (величина угла α радиус окружности, на которой расположены шарики 6 и др. ) выбираются такими, чтобы при передаче номинального крутящего момента при коэффициенте трения между дисками, равном его среднему (расчетному) значению, величина распорной силы на шариках 6 была равна сумме силы сжатия пружины 9 и силы трения в шпоночном соединении. The parameters of the pressure unit (the value of the angle α is the radius of the circle on which the balls 6 and others are located) are selected so that when transmitting the rated torque with a friction coefficient between the disks equal to its average (calculated) value, the magnitude of the spacer force on the balls 6 was equal to the sum of the compression force of the spring 9 and the friction force in the keyway.

Вследствие этого опорная втулка 7 находится в состоянии равновесия, нажимной диск 4 также сохраняет состояние равновесия относительно полумуфты 1, а шарики 5 отжимного узла в указанный период времени крутящий момент не передают. As a result of this, the support sleeve 7 is in equilibrium, the pressure disk 4 also maintains an equilibrium state with respect to the coupling half 1, and the balls 5 of the squeezing unit do not transmit torque during the indicated period of time.

Следовательно, в данный период времени величина передаваемого крутящего момента прямо пропорциональна величине действительного коэффициента трения между фрикционными парами. Therefore, in a given period of time, the transmitted torque is directly proportional to the value of the actual coefficient of friction between the friction pairs.

При наступлении перегрузки в условиях увеличения коэффициента трения происходит возрастание распорной силы на шариках 6, что приводит к перемещению вправо опорной втулки 7 и к повороту нажимного диска 4 относительно упорного диска полумуфты 1. В результате этого шарики 6 перемещаются на периферийные участки гнезд переменной глубины нажимного диска 4 и опорной втулки 7, а шарики 5 отжимного узла вступают в контакт с гнездами переменной глубины упорного и нажимного 4 дисков и начинают передавать крутящий момент. Следовательно, в данный период времени крутящий момент от полумуфты 1 на нажимной диск 4 передается как шариками 5, так и шариками 6, поэтому доля крутящего момента, передаваемого шарики 6, уменьшается. When an overload occurs under conditions of an increase in the coefficient of friction, an increase in the spacer force occurs on the balls 6, which leads to a shift of the support sleeve 7 to the right and to a rotation of the pressure disk 4 relative to the thrust disk of the coupling half 1. As a result, the balls 6 are moved to the peripheral sections of the nests of variable depth of the pressure disk 4 and the supporting sleeve 7, and the balls 5 of the squeezing unit come into contact with the sockets of variable depth of the thrust and pressure 4 disks and begin to transmit torque. Therefore, in a given period of time, the torque from the coupling half 1 to the pressure plate 4 is transmitted by both balls 5 and balls 6, therefore, the proportion of torque transmitted to the balls 6 is reduced.

Поскольку в данный период времени шарики 6 взаимодействуют с периферийными участками гнезд переменной глубины, имеющими больший угол давления a₁, распорная сила на шариках 6 остается постоянной и равной распорной силе в период взаимодействия шариков 6 с центральными участками гнезд переменной глубины. Поэтому равновесие опорной втулки 7 не нарушается, это не приводит к возврату элементов нажимного узла в исходное положение и повышает надежность работы муфты.Since in this time period the balls 6 interact with the peripheral sections of the nests of variable depth having a larger pressure angle a ₁ , the spacer force on the balls 6 remains constant and equal to the spacer force during the interaction of the balls 6 with the central sections of the nests of variable depth. Therefore, the balance of the support sleeve 7 is not violated, this does not lead to the return of the elements of the pressure unit to its original position and increases the reliability of the coupling.

Длина центрального участка гнезда переменной глубин нажимного узла должна соответствовать (в окружном направлении) окружным зазорам между шариками 5 и соответствующими им гнездами переменной глубины с тем, чтобы обеспечить переход шариков 6 на периферийные участки гнезд либо в момент вступления шариков 5 в контакт с гнездами, либо несколько ранее. The length of the central section of the nest of variable depths of the pressure unit must correspond (in the circumferential direction) to the circumferential gaps between the balls 5 and the corresponding nests of variable depth in order to ensure that the balls 6 move to the peripheral sections of the nests either at the moment the balls 5 come into contact with the nests, or a little earlier.

Для обеспечения указанных условий необходимо выполнение определенного соотношения между величинами углов α и α₁ которое устанавливается из следующего: при вступлении в работу отжимного узла нажимной и отжимной узлы передают каждый по 1/2 крутящего момента на нажимном диске 4, т.е. крутящий момент, передаваемый нажимным узлом, уменьшается вдвое по сравнению с периодом, когда весь крутящий момент на нажимной диск передается нажимным узлом.To ensure these conditions, it is necessary to fulfill a certain ratio between the values of the angles α and α ₁ which is established from the following: when the squeezing unit comes into operation, the push and squeeze units transmit 1/2 torque each to the press disk 4, i.e. the torque transmitted by the pressure unit is halved compared to the period when the entire torque to the pressure disk is transmitted by the pressure unit.

Распорная сила на шариках 6 в том случае, когда нажимной узел передает весь крутящий момент на нажимной диск 4, равна

где T крутящий момент на нажимном диске 4;
r радиус окружности, на которой расположены шарики 6;
α - величина угла между рабочей поверхностью центрального участка гнезда и осевой плоскостью муфты, проходящей через центр соответствующего тела качения.The spacer force on the balls 6 in the case when the pressure unit transmits all the torque to the pressure disk 4 is

where T is the torque on the pressure plate 4;
r is the radius of the circle on which the balls 6 are located;
α is the angle between the working surface of the central section of the socket and the axial plane of the coupling passing through the center of the corresponding rolling body.

Распорная сила на шариках 6 в том случае, когда крутящий момент на нажимной диск 4 передается отжимным и нажимным узлами, составляет

где T₁ крутящий момент, передаваемый нажимным узлом в указанный период времени,
α₁- величина угла для периферийного участка гнезда.The spacer force on the balls 6 in the case when the torque to the pressure plate 4 is transmitted by the squeeze and push units is

where T _{1 the} torque transmitted by the push unit in a specified period of time,
α ₁ - the angle for the peripheral section of the nest.

Согласно полученным выше условиям

тогда из выражений (1) и (2) следует

Для обеспечения возврата элементов муфты в исходное положение после остановки вращения необходимо выполнение условия

где R средний радиус трения фрикционных поверхностей;
f коэффициент трения между фрикционными поверхностями.According to the conditions obtained above

then from expressions (1) and (2) it follows

To ensure the return of the coupling elements to their original position after stopping rotation, the condition

where R is the average friction radius of the friction surfaces;
f coefficient of friction between friction surfaces.

Изобретение позволяет повысить надежность работы муфты путем стабилизации усилия срабатывания нажимного узла в переходный период. The invention improves the reliability of the coupling by stabilizing the response force of the pressure unit in the transition period.

Claims

A safety friction clutch comprising a driving and driven half-couplings connected by at least one friction disk, a squeezing assembly and a pressing assembly comprising rolling elements housed in nests of varying depth, made in the support sleeve and pressure disk, characterized in that the working surfaces of the sockets of variable depth are made in the form of adjacent central and peripheral sections, the angle between the lateral surface of the central section and the axial plane of the coupling passing through the center, respectively rolling body rolling, is determined from the ratio

where α ₁ is the magnitude of a similar angle between the lateral surface of the peripheral section and the axial plane of the coupling passing through the center of the corresponding rolling body.