Результат интеллектуальной деятельности: Центробежная муфта с клещевым захватом

Предполагаемое изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам, применяемым в приводах машинных агрегатов для передачи вращающего момента между соосно расположенными валами.

Известна муфта центробежная (патент РФ №2288382) (аналог), состоящая из наружной ведомой полумуфты, внутренней ведущей полумуфты, колодок, выполненных в форме сектора с фасонными выступами на сторонах, прилегающих к смежным колодкам, и имеющие поперечный профиль фрикционной рабочей части в виде дуги. Колодки расположены вокруг втулки между опорным основанием, кольцевым выступом втулки и упорными элементами, жестко закрепленными на опорном основании и выполненными с выступами, образующими удерживающие и направляющие пазы для колодок, и с углублением для фиксации упругих элементов. Муфта предназначена для автоматической передачи вращающего момента между соосными валами при достижении определенной частоты вращения ведущего вала. Недостатком данной конструкции муфты является низкая нагрузочная способность, обусловленная слабым прижатием колодок к поверхности ведомой полумуфты под действием центробежных сил. Поэтому повышение нагрузочной способности муфты возможно только при увеличении массы колодок, а значит и веса всего устройства.

Известна центробежная муфта (АС №889955) (прототип), содержащая ведущую полумуфту с шарнирно закрепленными на ней через рычаги колодками и смонтированную на валу ведомую полумуфту. Муфта снабжена инерционными массами, установленными на рычагах с возможностью осевого перемещения. Однако рычажный механизм с инерционными массами используется в конструкции муфты только для исключения резонансных режимов работы металлообрабатывающего оборудования, и не увеличивает нагрузочную способность муфты.

Задачей предполагаемого изобретения является создание центробежной муфты, способной передавать большие вращающие моменты без существенного усложнения конструкции и увеличения массы.

Техническим результатом использования предлагаемой муфты является увеличение ее нагрузочной способности.

Технический результат достигается предлагаемой центробежной муфтой с клещевым захватом (далее муфта), состоящей из наружной ведущей полумуфты, внутренней ведомой полумуфты и клещевого захвата, образованного колодками и рычагами. Наружная ведущая полумуфта имеет горизонтальные направляющие для колодок, установленных с возможностью радиального перемещения, а также полости, образованные парами вертикальных направляющих для грузов, установленных с возможностью радиального перемещения. Колодки соединены с грузами посредством рычагов, установленных с возможностью поворота относительно колодок и грузов. В полостях, образованных парой вертикальных направляющих, установлены пружины сжатия для фиксации грузов в исходном положении на упорах.

На фиг. 1 изображена фронтальная проекция муфты в неподвижном состоянии (муфта расцеплена). На фиг. 2 изображена фронтальная проекция муфты в рабочем состоянии при достижении расчетной частоты вращения (муфта сцеплена). На фиг. 3 изображен механизм клещевого захвата со схемой сил, действующих на его элементы в рабочем состоянии при достижении расчетной частоты вращения (муфта сцеплена).

Муфта состоит из наружной ведущей полумуфты 1, внутренней ведомой полумуфты 2 и клещевого захвата, образованного колодками 3 и рычагами 4. Наружная ведущая полумуфта 1 имеет горизонтальные направляющие 5 для колодок 3, установленных с возможностью радиального перемещения, а также полости, образованные парами вертикальных направляющих 6 для грузов 7, установленных с возможностью радиального перемещения. Колодки 3 соединены с грузами 7 посредством рычагов 4, установленных с возможностью поворота относительно колодок 3 и грузов 7. В полостях, образованных парой вертикальных направляющих 6, установлены пружины сжатия 8 для фиксации грузов 7 в исходном положении на упорах 9.

Муфта работает следующим образом.

В неподвижном состоянии (фиг. 1) или при небольших частотах вращения наружной ведущей полумуфты 1 грузы 7 поджаты пружинами сжатия 8 к упорам 9 пар вертикальных направляющих 6, колодки 3 разведены рычагами 4 в стороны и не соприкасаются с ведомой внутренней полумуфтой 2, которая остается неподвижной.

При достижении наружной ведущей полумуфтой 1 расчетной частоты вращения (фиг. 2) грузы 7 под действием центробежных сил преодолевают усилие пружин сжатия 8 и перемещаются в радиальном направлении от центра вращения вдоль пар вертикальных направляющих 6. Грузы 7 тянут за собой рычаги 4, которые совершают поворот и прижимают колодки 3 к внутренней ведомой полумуфте 2. Причем сила прижатия F_пр колодок 3, обеспечиваемая клещевым захватом (фиг. 3), больше центробежных сил F_ц грузов 7 и определяется по формуле (1):

где F_пр - сила прижатия колодки;

F_ц - центробежная сила груза;

α - угол поворота рычагов относительно горизонтального (исходного) положения.

При малых углах поворота α рычагов величина силы прижатия F_пр больше центробежных сил F_ц в несколько раз. Например, при α=15°:

Муфта сцепляется и посредством сил трения, возникающих между рабочими поверхностями колодок 3 и внутренней ведомой полумуфты 2, происходит передача вращающего момента с ведущей наружной полумуфты 1.

При снижении частоты вращения наружной ведущей полумуфты 1 центробежные силы грузов 7 уменьшаются, под действием пружин сжатия 8 грузы 7 возвращаются вдоль пары вертикальных направляющих 6 к центру вращения до упоров 9, поворачивают рычаги 4 и разводят колодки 3 в стороны, освобождая клещевой захват. Муфта расцепляется, и передача вращающего момента с наружной ведущей полумуфты 1 на внутреннюю ведомую полу муфту 2 прекращается.