RU2298709C2

RU2298709C2 - Friction sleeve

Info

Publication number: RU2298709C2
Application number: RU2004115176/11A
Authority: RU
Inventors: Александр Павлович Абрамов (RU); Александр Павлович Абрамов; Валентин Анатольевич Александров (RU); Валентин Анатольевич Александров; Анатолий Николаевич Конюхов (RU); Анатолий Николаевич Конюхов; Виктор Анатольевич Пантелейчук (RU); Виктор Анатольевич Пантелейчук
Priority date: 2004-05-19
Filing date: 2004-05-19
Publication date: 2007-05-10
Also published as: RU2004115176A

Abstract

FIELD: mechanical engineering, possible use in precise mechanics devices for transmitting given driving torque, and also as means for protecting mechanical transmission from rotation elements, exceeding allowed value.

SUBSTANCE: in accordance to invention, device consists of body, driving shaft, set of spring-loaded friction elements, in turns connected to body and driving shaft with possible axial movement, springs and elements for controlling their force. Materials of components of sleeve structure are selected so that in force closed circuit of parts, as closing link of which springs are used, some elements, for example, friction set, have greater coefficient of temperature expansion in comparison with other parts of force circuit, and total change of geometric dimensions during change of temperature of construction additionally compresses springs, for example, during heating, or partially tempers them, for example, during cooling, compensating temperature changes of friction coefficient.

EFFECT: simplified construction, namely of mechanical part of unit for "automatic temperature stabilization of value of momentum being transmitted" due to selection of sleeve part materials, decreased dimensions, weight and industrial costs of sleeve manufacture.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в устройствах точной механики для передачи заданного вращающего момента, а также является средством защиты механических трансмиссий от моментов вращения, превышающих допустимую величину.The invention relates to mechanical engineering and can be used in precision mechanics devices to transmit a given torque, and is also a means of protecting mechanical transmissions from rotation moments exceeding the permissible value.

Известна фрикционная муфта (см. а.с. SU 1108268 А по классу F16D 13/75, F16D 7/02), содержащая установленные на валу корпус, нажимной и опорный диски, пакет ведущих и ведомых фрикционных дисков, размещенный между корпусом и нажимным диском, пружины, установленные между нажимным и опорным дисками, дополнительный диск, дополнительные пружины, установленные между дополнительным и нажимным дисками, и узел регулировки усилия дополнительных пружин, при этом узел регулировки усилия дополнительных пружин выполнен в виде закрепленного на валу одним концом биметаллического элемента и корректирующего кулачка, кинематически связанного со свободным концом биметаллического элемента и установленного на валу с возможностью поворота, при этом дополнительный диск установлен на валу подвижно в осевом направлении и связан с рабочим профилем корректирующего кулачка.Known friction clutch (see AS SU 1108268 A class F16D 13/75, F16D 7/02), comprising a housing mounted on the shaft, pressure and support discs, a package of leading and driven friction discs located between the housing and the pressure disc , springs installed between the pressure and support disks, an additional disk, additional springs installed between the additional and pressure disks, and an additional spring force adjustment unit, while the additional spring force adjustment unit is made in the form of a bimet attached to the shaft at one end metal element and a corrective cam kinematically connected with the free end of the bimetallic element and mounted on the shaft with the possibility of rotation, while the additional disk is mounted on the shaft axially and is connected with the working profile of the corrective cam.

В известной муфте устройство автоматической температурной стабилизации величины передаваемого момента за счет корректирования нажимного усилия, действующего на фрикционные диски с помощью термобиметаллического элемента, воздействующего на кулачок, кинематически связанный с пружинами, воздействующими на диск, представляет собой сложный узел, дополнительно нагруженный потерями на трение в оси вращения корректирующего кулачка и на его торцевых поверхностях при передаче осевого усилия.In the known clutch, a device for automatic temperature stabilization of the transmitted moment by correcting the pressure exerted on the friction disks by means of a thermobimetallic element acting on the cam kinematically connected to the springs acting on the disk is a complex assembly additionally loaded with friction losses in the axis rotation of the corrective cam and on its end surfaces when transmitting axial force.

Целью настоящего изобретения является упрощение конструкции, а именно механической части узла "автоматической температурной стабилизации величины передаваемого момента" за счет подбора материалов деталей муфты, уменьшение габаритов, веса и производственных затрат на ее изготовление.The aim of the present invention is to simplify the design, namely the mechanical part of the node "automatic temperature stabilization of the transmitted moment" due to the selection of materials of the parts of the coupling, reducing the dimensions, weight and production costs for its manufacture.

Указанная цель достигается тем, что в предложенной фрикционной муфте, содержащей корпус, приводной вал, набор подпружиненных фрикционных элементов, поочередно связанных с корпусом и приводным валом с возможностью осевого перемещения, пружины, установленные между нажимным и опорным дисками, элементы регулировки усилия пружин, материалы составляющих элементов конструкции муфты подобраны так, что в силовой замкнутой цепи деталей, замыкающим звеном которой являются пружины, часть элементов, например, фрикционный набор, имеет больший коэффициент температурного расширения по сравнению с остальными деталями силовой цепи, и суммарное изменение геометрических размеров при изменении температуры конструкции, дополнительно сжимает пружины, например, при нагреве, или частично отпускает их, например, при охлаждении, компенсируя температурные изменения коэффициента трения.This goal is achieved by the fact that in the proposed friction clutch containing a housing, a drive shaft, a set of spring-loaded friction elements, alternately connected with the housing and the drive shaft with the possibility of axial movement, springs installed between the pressure and support discs, elements of the adjustment of the force of the springs, materials components clutch design elements are selected so that in a power closed circuit of parts, the closing link of which are springs, some elements, for example, a friction set, have a larger coefficient itsient thermal expansion compared with the other parts of the main circuit, and the total change in geometric dimensions when modifying the temperature, further compresses the spring, e.g., by heating or partially releases them, for example, under cooling, compensating the temperature variations of the friction coefficient.

При этом должно быть достигнуто пропорциональное изменение нажимного усилия пружин, соизмеримого с изменением коэффициента трения за счет подбора суммарной толщины пакета дисков с большим коэффициентом температурного расширения.In this case, a proportional change in the spring pressure should be achieved, commensurate with the change in the friction coefficient due to the selection of the total thickness of the disk pack with a large coefficient of thermal expansion.

Для усиления эффекта компенсации, когда увеличения количества дисков нежелательно, в цепь передачи усилия пружин к набору фрикционных элементов может быть помещена вставка из термочувствительного материала, размеры которой подбираются в соответствии с характеристикой пружин.To enhance the compensation effect, when an increase in the number of disks is undesirable, an insert made of heat-sensitive material can be placed in the chain of transmission of the spring force to the set of friction elements, the dimensions of which are selected in accordance with the characteristics of the springs.

На фиг.1 изображена фрикционная муфта, разрез; на фиг.2 - фрикционная муфта с вставкой из термочувствительного материала, разрез.Figure 1 shows a friction clutch, section; figure 2 - friction clutch with an insert of a thermosensitive material, section.

Муфта состоит из корпуса 1 с внутренними шлицами и внешним зубчатым венцом для передачи момента вращения, набора фрикционных элементов: ведомые 2 - снабжены внешними зубчатыми венцами для связи с внутренними шлицами корпуса 1 и ведущие 3-е внутренним зубчатым венцом для связи со шлицами приводного вала 4. Пружины 5, расположенные между опорным 6 и нажимным 7 дисками, обеспечивают поджатие фрикционных элементов через посредство толкателей 8. Регулировка усилия пружин осуществляется гайкой 9. Вставка из термочувствительного материала 10 при необходимости может быть размещена, например, в специальном кармане, выполненном в опоре 11.The coupling consists of a housing 1 with internal splines and an external gear ring for transmitting torque, a set of friction elements: driven 2 - equipped with external gear rings for communication with the internal splines of the housing 1 and leading 3rd internal gear ring for communication with the splines of the drive shaft 4 5. The springs 5 located between the supporting 6 and push 7 discs provide compression of the friction elements through the pushers 8. Adjustment of the force of the springs is carried out by a nut 9. An insert of heat-sensitive material 10 with go can be placed, for example, in a special pocket, formed in the support 11.

Муфта работает следующим образом: момент вращения передается от приводного вала 4 через шлицы ведущим фрикционным элементам 3 с помощью трения между ведущими 3 и ведомыми 2 фрикционными элементами, далее через шлицы - на корпус 1.The coupling works as follows: the torque is transmitted from the drive shaft 4 through the splines to the leading friction elements 3 by friction between the leading 3 and the driven 2 friction elements, then through the splines to the housing 1.

При превышении момента фрикционные элементы проворачиваются относительно друг друга, предохраняя трансмиссию и другие механизмы, связанные с муфтой.When the torque is exceeded, the friction elements rotate relative to each other, protecting the transmission and other mechanisms associated with the clutch.

Трение фрикционных элементов (ведущих 3 и ведомых 2) муфты, передающих момент вращения, должно быть строго регламентировано подбором материалов трущихся пар и регулировкой пружин 5, так как муфта не выключается, а работает постоянно как элемент трансмиссии, но проскальзывает только при превышении допустимого момента вращения.The friction of the friction elements (leading 3 and driven 2) of the clutch transmitting the torque should be strictly regulated by the selection of materials of the rubbing pairs and the adjustment of the springs 5, since the clutch does not turn off, but works constantly as a transmission element, but slips only when the permissible torque is exceeded .

В большинстве пар трения статическое трение значительно отличается от динамического, что исключает точность ограничения передаваемого момента за счет проскальзывания полумуфт относительно друг друга.In most friction pairs, static friction is significantly different from dynamic, which excludes the accuracy of the limitation of the transmitted moment due to the slip of the coupling halves relative to each other.

Такой парой трения, в которой отсутствует "провал" передаваемого момента вращения при "страгивании", т.е. в начале проскальзывания полумуфт, обусловленный разницей статического и динамического трения, является, например, фторопласт-4 - сталь. Величина трения фторопласта-4 мала и его увеличение достигается увеличением количества пар трения, а коэффициент линейного расширения фторопласта-4 на порядок больше коэффициента линейного расширения стали.Such a friction pair in which there is no “failure” of the transmitted rotation moment during “stragging”, i.e. at the beginning of slipping of the coupling halves, due to the difference in static and dynamic friction, is, for example, fluoroplast-4 - steel. The friction value of fluoroplast-4 is small and its increase is achieved by increasing the number of friction pairs, and the linear expansion coefficient of fluoroplast-4 is an order of magnitude greater than the linear expansion coefficient of steel.

Такое сочетание коэффициентов линейного расширения, уменьшающего геометрические размеры, и коэффициента трения, увеличивающего трение для фторопласта-4, при снижении температуры конструкции, позволяют обеспечить сравнительно точное ограничение момента вращения с помощью автоматического уменьшения поджатия пружин 5 при изменении температуры конструкции.This combination of linear expansion coefficients, which reduces geometric dimensions, and friction coefficient, which increases friction for fluoroplast-4, while lowering the temperature of the structure, allows to provide a relatively accurate limitation of the torque by automatically reducing the compression of the springs 5 when changing the temperature of the structure.

При понижении температуры коэффициент трения между ведущими 3 и ведомыми 2 фрикционными элементами, в нашем примере, увеличивается, но весь набор фрикционных элементов уменьшается больше, чем уменьшается приводной вал 4, на котором располагается опорный диск 6, являющийся упором для пружин 5, и толкатели 8 с нажимным диском 7, с одной стороны, и опорный диск 12 и стягивающая гайка 13, с другой стороны. Установочная высота пружин увеличивается, уменьшая давление на фрикционные элементы, в результате момент вращения остается постоянным.With decreasing temperature, the friction coefficient between the leading 3 and the driven 2 friction elements, in our example, increases, but the entire set of friction elements decreases more than the drive shaft 4, on which the supporting disk 6 is located, which is the focus for the springs 5, and pushers 8 with a pressure disk 7, on the one hand, and a support disk 12 and a tightening nut 13, on the other hand. The installation height of the springs increases, reducing the pressure on the friction elements, as a result, the torque remains constant.

Таким образом, уменьшение размеров металлической части конструкции при охлаждении меньше уменьшения фторопластов ого набора фрикционных элементов муфты, где большое количество фторопластовых фрикционных элементов составляет значительную суммарную длину в силовой цепи пружин, существенно влияющую на геометрические размеры поджатых пружин. В результате линейный размер места установки пружин, как разница длин металлической и фторопластовой частей, при охлаждении увеличивается, а их усилие уменьшается, компенсируя увеличение коэффициента трения фторопласта при охлаждении.Thus, the decrease in the size of the metal part of the structure during cooling is less than the decrease in the fluoroplastic set of friction clutch elements, where a large number of fluoroplastic friction elements makes up a significant total length in the power circuit of the springs, which significantly affects the geometric dimensions of the pressed springs. As a result, the linear size of the installation location of the springs, as the difference in the lengths of the metal and fluoroplastic parts, increases during cooling, and their force decreases, compensating for the increase in the coefficient of friction of the fluoroplastic during cooling.

При повышении температуры изменения идут в противоположном направлении.With increasing temperature, the changes go in the opposite direction.

На фиг.2 показан вариант конструкции фрикционной муфты со вставкой 10 из материала с большим коэффициентом линейного расширения, которая работает аналогично, однако эта вставка позволяет более точно и более полно обеспечить эффект компенсации величины отклонений предельного момента вращения с изменением температуры.Figure 2 shows a design variant of the friction clutch with an insert 10 made of a material with a large coefficient of linear expansion, which works similarly, but this insert allows you to more accurately and more fully provide the effect of compensating for deviations of the limiting torque with temperature.

Таким образом, в предложенной конструкции стало возможным без введения дополнительных устройств использовать для автоматической температурной стабилизации величины передаваемого момента вращения взаимное влияние элементов конструкции с различными коэффициентами температурного расширения, где толщина фрикционного (полимерного) набора составляет достаточную величину, температурные изменения которой непосредственно влияют на усилие пружин.Thus, in the proposed design, it became possible, without introducing additional devices, to use for the automatic temperature stabilization of the transmitted torque value the mutual influence of structural elements with different coefficients of thermal expansion, where the thickness of the friction (polymer) set is a sufficient value, the temperature changes of which directly affect the force of the springs .

Это свойство усилено введением нового элемент, а именно - компенсационной вставкой, позволяющей точнее использовать изменения геометрии составных элементов конструкции для пропорционального и соизмеримого влияния изменения усилия пружин на изменение трения при изменении температуры.This property is enhanced by the introduction of a new element, namely, a compensation insert, which allows more accurate use of changes in the geometry of the structural components for the proportional and commensurate effect of changes in the force of the springs on the change in friction with temperature.

Claims

1. Friction clutch comprising a housing, a drive shaft, a set of spring-loaded friction elements, alternately connected with the housing and the drive shaft with the possibility of axial movement, springs installed between the pressure and support discs, elements of the adjustment of the force of the springs, characterized in that the materials of the constituent structural elements couplings are selected so that in a power closed circuit of parts, the closing link of which are springs, some elements, for example a friction set, have a larger coefficient of temperature expansion rhenium in comparison with other parts of the main circuit and the total change in geometric dimensions when modifying the temperature further compresses the spring, e.g., by heating or partially releases them, for example, under cooling, compensating the temperature variations of the friction coefficient.

2. The friction clutch according to claim 1, characterized in that an insert of a thermosensitive material is placed in the chain for transmitting the force of the springs to the set of friction elements.