RU2036344C1

RU2036344C1 - Safety friction clutch

Info

Publication number: RU2036344C1
Application number: RU93029031A
Authority: RU
Inventors: М.П. Шишкарев
Original assignee: Ростовский-на-Дону институт автоматизации и технологии машиностроения
Priority date: 1993-05-14
Filing date: 1993-05-14
Publication date: 1995-05-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: driving 1 and driven 2 clutch parts are interconnected through friction disk 8 clamped between stop 3 and pressing 5 disks via pressing spring 9. Pressing disk 5 carries rods 6 which are provided with end stops 7 and enter openings made in intermediate disk 11. Disk 11 is pressed by spring 13 to bearing disk 10 secured to clutch part 1. Balls 12 are received in sockets of varying depth between bearing disk 10 and intermediate disk 11. In overloading, force, which occurs at balls 12, acts in the direction of the pressing force exerted by spring 13 and presses out intermediate disk 11 to the right. The disk moves over rods 6 and abuts against end stops 7. Spring 9 is interposed between pressing disk 5 and bearing disk 10. EFFECT: enhanced reliability. 2 dwg

Description

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

Известна предохранительная фрикционная муфта, содержащая ведущую и ведомую полумуфты, связанные фрикционным диском, нажимную пружину и узел стабилизации крутящего момента [1]
Такая муфта имеет невысокую точность срабатывания.Known safety friction clutch containing the leading and driven half-couplings connected by a friction disk, a pressure spring and a torque stabilization unit [1]
Such a clutch has a low accuracy of operation.

Наиболее близкой к предлагаемой является предохранительная фрикционная муфта, содержащая ведущую и ведомую полумуфты, связанные фрикционным диском, зажатым между жестко закрепленным на ведущей полумуфте упорным и установленным с возможностью осевого и окружного перемещения относительно ведущей полумуфты нажимным дисками посредством установленных соосно закрепленным на нажимном диске штокам основных нажимных пружин, узел стабилизации крутящего момента, расположенный между упорным диском и установленным с возможностью осевого и окружного перемещения относительно ведущей полумуфты промежуточным диском, установленным своими отверстиями на штоках и поджатым к упорному диску дополнительной нажимной пружиной, при этом штоки снабжены концевыми упорами [2]
Недостатками этой муфты являются большие габариты и вес вследствие наличия дополнительной нажимной пружины с большим усилием сжатия и группы основных нажимных пружин.Closest to the proposed one is a safety friction clutch containing a driving and driven half coupling connected by a friction disk clamped between a thrust disk fixed to the axial and circumferential displacement relative to the driving coupling half by means of pressure disks installed by means of the main pressure rods coaxially mounted on the pressure disk springs, a torque stabilization unit located between the thrust disk and installed axially and o ruzhnogo movement relative to coupling half leading intermediate disc mounted with their holes in the rods and pressed against the thrust washer further compression spring, wherein the rods are provided with end stops [2]
The disadvantages of this clutch are its large dimensions and weight due to the presence of an additional compression spring with a large compression force and a group of main compression springs.

Задача изобретения уменьшение габаритов и веса предохранительной фрикционной муфты. The objective of the invention is the reduction in size and weight of the safety friction clutch.

Для этого в предохранительной фрикционной муфте, содержащей ведущую и ведомую полумуфты, связанные по меньшей мере одним фрикционным диском, поджатым к упорному через установленный с возможностью осевого и окружного перемещения относительно ведущей полумуфты нажимной диск посредством основной нажимной пружины, жестко закрепленные на нем штоки, размещенные в отверстиях установленного с возможностью осевого и окружного перемещения относительно ведущей полумуфты промежуточного диска с возможностью осевого относительно него перемещения и снабженные осевыми упорами, закрепленными с возможностью регулировочного перемещения на свободных концах штоков, дополнительную нажимную пружину и отжимной стабилизирующий узел, выполненный в виде тел качения, размещенных в гнездах переменной глубины, первая часть которых выполнена в промежуточном диске, вторая часть гнезд переменной глубины выполнена в закрепленном на ведущей полумуфте опорном диске, а основная нажимная пружина расположена между нажимным и опорным дисками. To do this, in the safety friction clutch containing the leading and driven half-couplings, connected by at least one friction disk, pressed against the thrust through the pressure disk installed with the possibility of axial and circumferential movement relative to the leading half-clutch, by means of the main pressure spring, rods rigidly fixed to it, placed in holes mounted with the possibility of axial and circumferential movement relative to the leading half-coupling of the intermediate disk with the possibility of axial relative to it move and equipped with axial stops fixed with the possibility of adjusting movement on the free ends of the rods, an additional compression spring and a squeezing stabilizing unit made in the form of rolling elements placed in sockets of variable depth, the first part of which is made in the intermediate disk, the second part of the sockets of variable depth in the supporting disk fixed on the leading coupling half, and the main pressure spring is located between the pressure and support disks.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предохранительной фрикционной муфты; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1. In FIG. 1 shows a schematic diagram of a safety friction clutch; figure 2 section aa in figure 1.

Предохранительная фрикционная муфта содержит соосно установленные ведущую 1 и ведомую 2 полумуфты. Упорный диск 3 установлен с возможностью осевого и окружного перемещения относительно полумуфты 1 и опирается на ее буртик через упорный подшипник 4. Нажимной диск 5 установлен с возможностью осевого перемещения относительно упорного диска 3 и связан с ним в окружном направлении, например, посредством шлицевого соединения. The safety friction clutch contains coaxially mounted leading 1 and driven 2 coupling halves. The thrust disk 3 is mounted with the possibility of axial and circumferential movement relative to the coupling half 1 and rests on its shoulder through the thrust bearing 4. The pressure disk 5 is mounted with the possibility of axial movement relative to the thrust disk 3 and is connected with it in the circumferential direction, for example, by means of a spline connection.

Штоки 6 установлены аксиально, закреплены на нажимном диске 5 и снабжены концевыми упорами 7, установленными с возможностью регулировочного перемещения. The rods 6 are mounted axially, mounted on the pressure plate 5 and are equipped with end stops 7 mounted with the possibility of adjusting movement.

Связь между полумуфтами 1 и 2 осуществляется посредством фрикционного диска 8, зажатого между упорным 3 и нажимным 5 дисками при помощи основной нажимной пружины 9, размещенной между нажимным и опорным 10 дисками. Опорный диск 10 закреплен на полумуфте 1 с возможностью осевого регулировочного перемещения. The connection between the coupling halves 1 and 2 is carried out by means of a friction disk 8, sandwiched between the thrust 3 and push 5 discs using the main pressure spring 9, located between the pressure and supporting 10 discs. The support disk 10 is mounted on the coupling half 1 with the possibility of axial adjustment movement.

Промежуточный диск 11 установлен на полумуфте 1 с возможностью осевого и окружного перемещения. Штоки 6 размещены в отверстиях промежуточного диска 11 с возможностью осевого перемещения относительно последнего. The intermediate disk 11 is mounted on the coupling half 1 with the possibility of axial and circumferential movement. The rods 6 are placed in the holes of the intermediate disk 11 with the possibility of axial movement relative to the latter.

Отжимной стабилизирующий узел муфты выполнен в виде шариков 12, расположенных в гнездах переменной глубины (фиг.2), которые выполнены в опорном 10 и промежуточном 11 дисках. The squeezing stabilizing clutch assembly is made in the form of balls 12 located in sockets of variable depth (Fig. 2), which are made in the supporting 10 and intermediate 11 disks.

Промежуточный диск 11 поджат в направлении опорного диска 10 дополнительной нажимной пружиной 13. Усилие сжатия пружины 13 может быть отрегулировано регулировочным элементом 14, а усилие сжатия пружины 9 осевым перемещением опорного диска 10. The intermediate disk 11 is pressed in the direction of the support disk 10 by an additional pressure spring 13. The compression force of the spring 13 can be adjusted by the adjusting element 14, and the compression force of the spring 9 by axial movement of the support disk 10.

Профиль гнезд переменной глубины может быть криволинейным, при этом боковые поверхности гнезд должны быть очерчены кривыми линиями, выпуклыми в направлении шариков 12. The profile of the nests of variable depth can be curved, while the lateral surfaces of the nests should be outlined by curved lines convex in the direction of the balls 12.

Для уменьшения трения между пружиной 9 и нажимным диском 5 может быть установлен упорный подшипник. To reduce friction between the spring 9 and the pressure plate 5 can be installed thrust bearing.

Муфта может быть выполнена в многодисковом варианте. The coupling can be made in a multi-disc version.

Муфта работает следующим образом. The coupling operates as follows.

Крутящий момент от полумуфты 1 и опорного диска 10 передается посредством шариков 12 на промежуточный диск 11, далее на штоки 6, нажимной 5 и упорный 3 диски и на фрикционный диск 8. The torque from the coupling half 1 and the supporting disk 10 is transmitted via balls 12 to the intermediate disk 11, then to the rods 6, push 5 and thrust 3 disks and to the friction disk 8.

Под воздействием передаваемого крутящего момента на шариках 12 возникает осевая составляющая силы нормального давления, действующая навстречу силе сжатия пружины 13 и стремящаяся отжать вправо промежуточный диск 11. Параметры отжимного стабилизирующего узла, первоначальная сила сжатия пружины 13, радиус окружности, на которой расположены штоки 6, и величина коэффициента трения между штоками и промежуточным диском 11 выбираются такими, чтобы при передаче крутящего момента, не превышающего по величине номинальное значение, осевая реакция на шариках 12 уравновешивалась суммой сил трения на штоках и силой сжатия пружины 13, установленной при ее регулировании. В этом случае осевая сила на шариках 12 не передается на нажимной диск 5 и муфта передает номинальный крутящий момент, соответствующий силе сжатия пружины 9. Under the influence of the transmitted torque on the balls 12, an axial component of the normal pressure force appears, acting against the compression force of the spring 13 and tending to press the intermediate disk 11 to the right. Parameters of the squeeze stabilizing assembly, the initial compression force of the spring 13, the radius of the circle on which the rods 6 are located, and the value of the coefficient of friction between the rods and the intermediate disk 11 are selected such that, when transmitting a torque not exceeding the nominal value, the axial reaction to balls 12 was balanced by the sum of the friction forces on the rods and the compression force of the spring 13, established during its regulation. In this case, the axial force on the balls 12 is not transmitted to the pressure plate 5 and the clutch transmits the nominal torque corresponding to the compression force of the spring 9.

При возрастании на ведомых частях привода и муфты момента сопротивления в условиях увеличившегося коэффициента трения между фрикционными парами 3, 5 и 8 соответственно возрастает и крутящий момент, передаваемый шариками 12. В результате этого увеличивается осевая сила на шариках, что приводит к нарушению равновесия промежуточного диска 11 и он начинает перемещаться вправо, сжимая пружину 13. When the drag moment increases on the driven parts of the drive and clutch under the conditions of an increased coefficient of friction between the friction pairs 3, 5 and 8, the torque transmitted by the balls 12 also increases accordingly. As a result, the axial force on the balls increases, which leads to an imbalance in the intermediate disk 11 and he begins to move to the right, compressing the spring 13.

Осевая сила, действующая на штоки 6 со стороны промежуточного диска 11 в процессе его движения вправо, равна силе трения скольжения между штоками 6 и промежуточным диском 11: ее действие на штоки приводит к уменьшению силы прижатия фрикционных поверхностей дисков 3, 5 и 8 пропорционально крутящему моменту. Величина силы трения скольжения может варьироваться путем подбора материалов пар трения. Таким образом устанавливается необходимое значение силы отжатия вправо нажимного диска 5 в период движения промежуточного диска 11. The axial force acting on the rods 6 from the side of the intermediate disk 11 during its movement to the right is equal to the sliding friction force between the rods 6 and the intermediate disk 11: its action on the rods leads to a decrease in the compressive force of the friction surfaces of the disks 3, 5 and 8 in proportion to the torque . The magnitude of the sliding friction force can vary by selecting materials of friction pairs. Thus, the necessary value of the pressing force to the right of the pressure disk 5 is set during the movement of the intermediate disk 11.

В заключительной фазе движения вправо промежуточного диска 11 он упирается в упоры 7 и осевая сила на шариках 12 передается непосредственно на штоки 6. In the final phase of the movement of the intermediate disk 11 to the right, it abuts against the stops 7 and the axial force on the balls 12 is transmitted directly to the rods 6.

Нарастание силы трения скольжения на штоках 6 происходит пропорционально величине перемещения промежуточного диска 11, что позволяет эффективно ограничивать передаваемый крутящий момент до крайнего перемещения промежуточного диска. Тем самым обеспечивается сохранение точности срабатывания муфты на том же уровне, что и муфты-прототипа (при соответствующем значении коэффициента трения между штоками 6 и промежуточным диском 11 с тем, чтобы прирост силы трения был не менее величины уменьшения силы сжатия нажимных пружин муфты-прототипа). The increase in the sliding friction force on the rods 6 is proportional to the displacement of the intermediate disk 11, which effectively limits the transmitted torque to the extreme movement of the intermediate disk. This ensures that the clutch response accuracy is maintained at the same level as the prototype clutch (with the corresponding value of the friction coefficient between the rods 6 and the intermediate disk 11 so that the increase in friction force is not less than the decrease in the compression force of the compression springs of the prototype clutch) .

Сравнительный анализ показывает, что при прочих одинаковых параметрах и показателях сила сжатия пружины 13 значительно меньше силы сжатия пружины промежуточного диска в муфте-прототипе. A comparative analysis shows that, with other parameters and indicators being the same, the compression force of the spring 13 is much less than the compression force of the spring of the intermediate disk in the prototype clutch.

Действительно
T 2R_cp f F_п9,
Т₁ 2 R_cp f Σ F_п, где Т и Т₁ крутящие моменты, передаваемые предлагаемой муфтой и муфтой-прототипом соответственно;
R_cp средний радиус трения фрикционных дисков;
f коэффициент трения между фрикционными дисками;
F_п9 первоначальная сила сжатия пружины 9;
ΣF_п cуммарная сила сжатия основных нажимных пружин муфты-прототипа.Really
T 2R _cp f F _p9 ,
T ₁ 2 R _cp f Σ F _p , where T and T _{1 the} torques transmitted by the proposed coupling and coupling prototype, respectively;
R _{cp is the} average radius of friction of the friction discs;
f coefficient of friction between the friction discs;
F _{p9 the} initial compression force of the spring 9;
ΣF _{p the} total compression force of the main pressure springs of the prototype clutch.

Первоначальная сила сжатия пружины 13 равна
F_п13=F_o-F_тр

tgα-F_тр

F_тр где F_o осевая сила на шариках 12;
r радиус окружности, на которой расположены шарики;
α угол наклона боковой поверхности гнезда переменной глубины к осевой плоскости муфты;
F_тр сила трения на штоках 6.The initial compression force of the spring 13 is equal to
F _p13 = F _o -F _Tr

tgα-F _mp

F _Tr where F _o axial force on the balls 12;
r is the radius of the circle on which the balls are located;
α the angle of inclination of the side surface of the socket of variable depth to the axial plane of the coupling;
F _Tr friction force on the rods 6.

Первоначальная сила сжатия пружины промежуточного диска муфты-прототипа равна
F₁=F_р+Σ F_п-F_тр=Σ F

+ 1

-F_тр=F

+ 1

-F_тр
При выводе последней зависимости принято в соответствии с приведенными выше условиями Т Т₁ и Σ F_п F_п9. Сопоставляя полученные зависимости, находим, что F_п13 < F₁. Следовательно, пружина 13 имеет меньшие размеры и вес, поскольку данные параметры пропорциональны силе, развиваемой пружиной, поэтому и муфта в целом имеет меньшие габариты и вес.The initial compression force of the spring of the intermediate disk of the prototype clutch is
F ₁ = F _p + Σ F _p -F _Tr = Σ F

+ 1

-F _mp = F

+ 1

-F _tr
When deriving the last dependence, it is accepted in accordance with the above conditions T T ₁ and Σ F _p F _p9 . Comparing the obtained dependences, we find that F _p13 <F ₁ . Therefore, the spring 13 has smaller dimensions and weight, since these parameters are proportional to the force exerted by the spring, therefore, the clutch as a whole has smaller dimensions and weight.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет уменьшить габариты и вес муфты. Thus, the present invention allows to reduce the size and weight of the coupling.

Claims

SAFETY FRICTION COUPLING, containing the leading and driven half couplings, connected by at least one friction disk, pressed against the thrust one through the pressure disk installed with the possibility of axial and circumferential movement relative to the leading coupling half, by means of the main pressure spring, rods rigidly fixed on it, located in the holes installed with the possibility of axial and circumferential movement relative to the leading half-coupling of the intermediate disk with the possibility of axial relative to it movement axial stops fixed with the possibility of adjusting movement on the free ends of the rods, an additional compression spring and a squeezing stabilizing assembly made in the form of rolling bodies placed in sockets of variable depth, the first part of which is made in the intermediate disk, characterized in that the second part of the sockets is variable depths are made in a support disk fixed on the leading half-coupling, and the main pressure spring is located between the pressure and support disks.