RU2163313C2

RU2163313C2 - Powder clutch

Info

Publication number: RU2163313C2
Application number: RU99110341A
Authority: RU
Inventors: И.Н. Хамин
Original assignee: Хамин Иван Никифорович
Priority date: 1999-05-12
Filing date: 1999-05-12
Publication date: 2001-02-20

Abstract

FIELD: cone clutches. SUBSTANCE: powder clutch is designed for coupling of shafts and transmission of torque due to friction forces between driving and driven half-couplings. Powder clutch has sectional body with shafts positioned coaxially on which driving and driven half-couplings are secured rigidly. Driven half-coupling is connected to drive mechanism. Half-couplings are made as discs which ends are provided with several tapered grooves and projections positioned concentrically. Grooves of driving half-coupling are made in configuration reverse to those of grooves and projections of driven half-coupling so that projections of driving half-coupling may enter groove of driven half-coupling with rotation. End surfaces of both half-couplings are divided into several sectors by radial hollows arranged uniformly along circumference. Depth of hollows corresponds to depth of concentric grooves. External circumferential surface of driven half-coupling is provided with intake grooves positioned at an angle to shaft axis. They couple radial hollows with external behind-disc cavity. Friction powder is placed between discs. EFFECT: enhanced reliability, simplified construction. 2 dwg

Description

Изобретение относится к сцепным коническим муфтам, позволяющим плавно соединять и разъединять валы в процессе их вращения, и может найти самое широкое применение в машиностроении и везде там, где используются подобные механизмы. The invention relates to coupling conical couplings that allow smoothly connecting and disconnecting shafts during their rotation, and can find the widest application in mechanical engineering and everywhere where similar mechanisms are used.

Предлагаемая порошковая муфта также может с успехом использоваться в качестве тормозного механизма. The proposed powder clutch can also be successfully used as a brake mechanism.

Известные конические фрикционные муфты мало находят применение в технике и преимущественным образом используются для передачи вращающегося момента /или торможения/ с небольшими динамическими нагрузками /см. "Словарь-справочник по механизмам" Ф.М. Крайнева, Москва, Машиностроение, 1981 г., стр. 327/. Для увеличения силы трения к ведомым дискам приклепываются накладки из фрикционного материала. Known conical friction clutches are of little use in technology and are mainly used for transmitting torque / or braking / with small dynamic loads / cm. "Dictionary-reference on mechanisms" F.М. Kraineva, Moscow, Mechanical Engineering, 1981, p. 327 /. To increase the friction force, friction material pads are riveted to the driven discs.

Широкое применение в технике находят дисковые фрикционные муфты /см. там же, стр. 390/, но они также имеют эти же недостатки, т.е. используют также фрикционные накладки. Disc friction couplings / cm are widely used in technology. ibid., p. 390 /, but they also have the same disadvantages, i.e. Friction linings are also used.

Известные фрикционные муфты /конические и дисковые/ включают в себя разъемный корпус с установленными соосно ведущим и ведомым валами, на которых установлены полумуфты /ведомая и ведущая/. Ведомая полумуфта связана с приводным механизмом. Known friction clutches / conical and disk / include a detachable housing with coaxially mounted drive and driven shafts, on which are mounted half couplings / driven and drive /. The driven coupling half is connected to the drive mechanism.

Недостатками у известных фрикционных конических муфт является то, что у них мала площадь соприкасающихся поверхностей, что снижает силу трения и не позволяет их использовать при передаче вращательного момента с большими динамическими нагрузками. The disadvantages of the known friction conical couplings is that they have a small area of contacting surfaces, which reduces the friction force and does not allow them to be used when transmitting torque with high dynamic loads.

Недостатками всех известных фрикционных муфт является сложность их конструкции, которые содержат для увеличения трения приклепанные накладки из фрикционного материала, которые при многократном соединении и разъединении полумуфт быстро изнашиваются. Замена накладок требует к себе большей профессиональной подготовки, что усложняет эксплуатацию таких муфт. The disadvantages of all known friction clutches are the complexity of their design, which contain riveted linings made of friction material to increase friction, which, when repeatedly connected and disconnected, the coupling halves wear out quickly. Replacing the linings requires more training, which complicates the operation of such couplings.

С целью повышения сил трения, упрощения конструкции и исключения фрикционных накладок предлагается совершенно иная по конструкции коническая сцепная муфта, использующая в качестве фрикционного материала, в местах соприкосновения рабочих поверхностей у полумуфт, фрикционный порошок /например, алюминиевую пудру/. Муфта включает в себя разъемный корпус с установленными соосно ведущим и ведомым валами, на одном из которых жестко закреплена ведущая полумуфта, а на другом - ведомая полумуфта. Ведомая полумуфта имеет возможность перемещаться вдоль оси вала и связана с приводным механизмом. With the aim of increasing friction forces, simplifying the design and eliminating friction linings, a completely different conical coupling coupling is proposed, which uses friction powder, for example, aluminum powder, as a friction material in the places where the working surfaces meet. The coupling includes a detachable housing with coaxially mounted driving and driven shafts, on one of which the driving coupling half is rigidly fixed, and on the other - the driven coupling coupling. The driven coupling half has the ability to move along the axis of the shaft and is connected with the drive mechanism.

Конструктивной особенностью порошковой сцепной муфты является то, что полумуфты выполнены в виде дисков, на торцах которых выполнены несколько конических канавок /впадин/ и выступов, расположенных концентрично относительно друг друга, причем выступы и канавки ведущей полумуфты выполнены в обратной конфигурации выступам и канавкам ведомой полумуфты с таким расчетом, чтобы конические выступы ведущей полумуфты могли входить в канавки ведомой полумуфты и, наоборот, выступы ведомой полумуфты могли свободно входить в канавки ведущей полумуфты с возможностью вращаться относительно друг друга. Кроме того, торцевые поверхности обеих полумуфт разбиты /поделены/ на несколько секторов радиальными впадинами /выемками/, равномерно распределенными по окружности. Глубина радиальных впадин соответствует глубине концентрических канавок. На внешней окружной поверхности подвижной полумуфты выполнены несколько заборных канавок, расположенных под углом к оси вала и соединяющих радиальные полости с внешней, задисковой полостью. Между дисками, в полостях полумуфт, помещается фрикционный порошок. В качестве фрикционного порошка /заполнителя/ можно использовать вязкие, товотные нефтяные продукты /например, нигрол и т.п./ с примесями фрикционных порошков. A structural feature of the powder coupling is that the coupling halves are made in the form of disks, at the ends of which are made several conical grooves / depressions / and protrusions arranged concentrically relative to each other, and the protrusions and grooves of the driving coupling half are made in the reverse configuration to the protrusions and grooves of the driven coupling half with so that the conical protrusions of the driving coupling half can fit into the grooves of the driven coupling half and, conversely, the protrusions of the driven coupling coupling can freely enter the grooves of the driving coupling half fty with the possibility to rotate relative to each other. In addition, the end surfaces of both coupling halves are divided / divided / into several sectors by radial depressions / recesses /, uniformly distributed around the circumference. The depth of the radial depressions corresponds to the depth of the concentric grooves. On the outer circumferential surface of the movable coupling half, several intake grooves are made located at an angle to the axis of the shaft and connecting the radial cavities with the external, cavity cavity. Between the disks, in the cavities of the coupling halves, friction powder is placed. As friction powder / filler / you can use viscous, solid oil products / for example, nigrol, etc. / with impurities of friction powders.

Сами полумуфты изготавливаются, наоборот, из более прочного материала. The coupling halves themselves are made, on the contrary, from a more durable material.

На фиг. 1 показана порошковая муфта в поперечном сечении по А-А на фиг. 2. In FIG. 1 shows a powder clutch in cross section along AA in FIG. 2.

На фиг. 2 показана порошковая муфта в продольном сечении по Б-Б на фиг. 1. In FIG. 2 shows a powder clutch in longitudinal section along BB in FIG. 1.

Порошковая сцепная муфта содержит разъемный корпус 1 и 2, жестко закрепленный на ведущем валу 3. Ведущая полумуфта выполнена за одно целое с корпусом. На торцевой поверхности диска /корпуса/ 1 выполнены несколько конусообразных канавок 4 /семь шт./, расположенных относительно друг друга концентрично и разделяющихся между собой концентрическими выступами 5 /семь шт. /. Торцевая поверхность с выступами разделена на сектора радиальными впадинами /выемками/ 6 /шесть шт./, равномерно распределенными по окружности /см. угол α показывает размер одной радиальной впадины на торце ведущей полумуфты, а угол β показывает размер радиальной впадины на торце ведомой полумуфты/. Powder coupling includes a detachable housing 1 and 2, rigidly mounted on the drive shaft 3. The drive coupling half is made in one piece with the housing. On the end surface of the disk / housing / 1 there are several conical grooves 4 / seven pieces /, arranged concentrically relative to each other and separated by concentric protrusions 5 / seven pieces. /. The end surface with protrusions is divided into sectors by radial depressions / recesses / 6 / six pcs /, evenly distributed around the circumference / cm. the angle α shows the size of one radial depression at the end of the driving coupling half, and the angle β shows the size of the radial depression at the end of the driven coupling half /.

Ведомая полумуфта выполнена в виде диска 7, жестко закрепленного на ведомом валу 8, которая имеет свободное вращение в полости корпуса 1 и 2 и имеет свободное перемещение вдоль оси вала 8 заодно с валом. Вал 8 связан с приводным механизмом /на фиг. не показано/. На торцевой поверхности диска 7 выполнены несколько конусообразных канавок 9 и выступов 10 /семь шт./, концентрично расположенных относительно друг друга и в обратной конфигурации выступам и канавкам, выполненным на торцевой поверхности ведущей полумуфты. Выступы 10 также поделены на сектора радиальными впадинами /угол β/. The driven coupling half is made in the form of a disk 7, rigidly mounted on the driven shaft 8, which has free rotation in the cavity of the housing 1 and 2 and has free movement along the axis of the shaft 8 along with the shaft. The shaft 8 is connected to the drive mechanism / in FIG. not shown. On the end surface of the disk 7 there are several conical grooves 9 and protrusions 10 / seven pieces /, concentrically arranged relative to each other and in the reverse configuration, protrusions and grooves made on the end surface of the drive coupling half. The protrusions 10 are also divided into sectors by radial depressions / angle β /.

На окружной поверхности диска 7 выполнены порошкосгонные канавки 11 /шесть шт./. Они соединяют внутренние полости 6 с наружной, задисковой полостью 12. Канавки 11 выполнены относительно оси вращения диска 7 под углом к оси и в сторону ее вращения /по часовой стрелке/. Powder-driven grooves 11 / six pcs / are made on the circumferential surface of the disk 7. They connect the inner cavity 6 with the outer, cavity cavity 12. The grooves 11 are made relative to the axis of rotation of the disk 7 at an angle to the axis and in the direction of rotation / clockwise /.

Междисковые полости 6 заполняются порошком, а избыточный порошок 13 размещается в полости 12 между диском подвижной полумуфты и стенкой корпуса. The interdisc cavities 6 are filled with powder, and the excess powder 13 is placed in the cavity 12 between the disk of the movable coupling half and the housing wall.

Порошковая сцепная муфта работает следующим образом. Powder coupler works as follows.

На фиг. 2 показаны полумуфты в сцепленном положении. Это рабочее положение и вращение будет передоваться от ведущего вала на ведомый вал через сцепленные полумуфты, при этом корпус вместе с полумуфтами будет вращаться как одно целое звено. Для того чтобы полумуфты расцепились, необходимо вал 8 с полумуфтой 7 переместить в правую сторону до упора к стенке 2. При этом выступы 5 и 10 выйдут из впадин 4 и 9. В процессе перемещения полумуфты 7 в полостях 6 будет создаваться разрежение, а в полосте 12 - сжатие воздуха. В результате вращения корпуса 1 и 2 и избыточного воздуха в полости 12 порошок 13, находящийся в полости 12, переместится в полости 6 по каналам 11. In FIG. 2 shows coupling halves in engaged position. This operating position and rotation will be transmitted from the drive shaft to the driven shaft via coupled coupling halves, while the housing together with the coupling halves will rotate as a single unit. In order for the coupling halves to disengage, it is necessary to move the shaft 8 with the coupling half 7 to the right until it stops against the wall 2. In this case, the protrusions 5 and 10 will come out of the cavities 4 and 9. During the movement of the coupling half 7, a vacuum will be created in the cavities 6, and in the cavity 12 - air compression. As a result of rotation of the housing 1 and 2 and excess air in the cavity 12, the powder 13 located in the cavity 12 will move into the cavity 6 through the channels 11.

При нажатии на вал 8 в левую сторону вал с полумуфтой 7 переместиться в левую сторону, при этом образовавшиеся полости между дисками полумуфты будут сокращаться, а порошок сжиматься. Конусообразные выступы 5 и 10 будут входить во впадины 4 и 9 и будут воздействовать на порошок, который будет ими растаскиваться по всем канавкам и впадинам, перегоняя его из полостей 6 в другие полости по кругу вдоль узких конусообразных канавок 4 и 9, вовлекая в движение ведомую полумуфту. Избыточный порошок будет перегоняться обратно через канавки 11 в полость 12. При полном нажатии ведомой полумуфты оставшийся порошок зажмется между выступами 5 и 10 и за счет трения порошка вращение ведомого диска относительно ведущего диска прекратится и будут вращаться как одно целое звено. При динамических нагрузках и разного рода сопротивлениях вращению на выходном звене порошок способен уплотняться и позволять полумуфтам смягчить передачу вращательного момента. When pressing the shaft 8 in the left side, the shaft with the coupling half 7 will move to the left side, while the cavities between the half coupling disks will be reduced, and the powder will be compressed. The conical protrusions 5 and 10 will enter the depressions 4 and 9 and will act on the powder, which will be pulled along all the grooves and depressions, driving it from the cavities 6 to other cavities in a circle along the narrow conical grooves 4 and 9, involving the driven coupling half. The excess powder will be distilled back through the grooves 11 into the cavity 12. When the driven coupling half is fully pressed, the remaining powder will be squeezed between the protrusions 5 and 10 and due to friction of the powder, the rotation of the driven disk relative to the leading disk will stop and will rotate as a single unit. Under dynamic loads and various kinds of resistance to rotation at the output link, the powder is able to condense and allow the coupling halves to soften the transmission of torque.

Кроме фрикционных свойств порошка вращающий момент будет передоваться еще за счет возникновения компрессионных сил, возникающих в полостях между полумуфтами в процессе сокращения объемов у полостей 6. Когда радиальные полости 6 ведущего диска совместятся с радиальными полостями ведомого диска /см. положение полостей 6 на фиг. 1/, где угол α совместится с углом β, тогда полости 6 будут иметь максимальный объем, а когда выступы 10 закроют полости 6, тогда объем полостей будет наименьший. Таким образом, периодически то закрывая полости 6, то открывая их, выступы 10 также периодически будут то сжимать, то засасывать его из полости 12. В процессе сжатия порошка в полостях 6 будет возникать передача вращательного момента. In addition to the frictional properties of the powder, the torque will be transmitted due to the occurrence of compression forces arising in the cavities between the coupling halves during the reduction of the volumes of the cavities 6. When the radial cavities 6 of the drive disk are combined with the radial cavities of the driven disk / cm. the position of the cavities 6 in FIG. 1 /, where the angle α is combined with the angle β, then the cavities 6 will have a maximum volume, and when the protrusions 10 close the cavities 6, then the volume of the cavities will be the smallest. Thus, periodically closing the cavities 6, then opening them, the protrusions 10 will also periodically compress or suck it from the cavity 12. In the process of powder compression in the cavities 6, a torque transmission will occur.

Поскольку алюминиевый порошок обладает высокими фрикционными свойствами, выступы одной полумуфты будут надежно удерживаться во впадинах и канавках другой полумуфты. Since aluminum powder has high frictional properties, the protrusions of one coupling half will be held firmly in the depressions and grooves of the other coupling half.

Для более плавной передачи вращательного момента от ведущей полумуфты на ведомую необходимо выполнить на одной из полумуфт радиальные полости с четным числом, а на другой полумуфте - нечетное, например 5 и 6, или радиальные полости на полумуфтах выполнить с разными по величине углами α и β.д For a smoother transfer of torque from the leading coupling half to the driven one, it is necessary to perform radial cavities with an even number on one of the coupling halves, and an odd one on the other coupling half, for example 5 and 6, or perform radial cavities on the coupling halves with different angles α and β. d

Claims

A powder coupling coupling comprising a detachable housing with coaxially mounted shafts on which the drive and driven coupling halves are rigidly fixed, the latter of which is connected to the drive mechanism, characterized in that, in order to increase reliability, simplify the design and eliminate friction linings, the coupling halves are made in the form disks, on the ends of which several conical grooves and protrusions are arranged concentrically relative to each other, and the protrusions and grooves of the drive coupling half are made in the reverse configuration protrusions and grooves of the driven coupling half so that the protrusions of the driving coupling half can enter the grooves of the driven coupling and, conversely, the protrusions of the driven coupling can enter the grooves of the driving coupling half, the end surfaces of both coupling halves are divided into several sectors by radial cavities uniformly distributed circumferentially, the depth of the radial depressions corresponds to the depth of the concentric grooves; several intake canals are made on the outer circumferential surface of the driven coupling half Wok located at an angle to the axis of the shaft and connecting the radial hollows with the external disk cavity, friction powder is placed between the disks in the cavities of the coupling halves.