Тормозная муфта с универсальной самоцентрирующейся системой
BRAKE COUPLING WITH THE UNIVERSAL SELF-CENTERING SYSTEM

Изобретение может быть использовано в машиностроении при создании оборудования и устройств для всех областей промышленности, транспорте, приборостроении, строительстве.
6
Известна упругая муфта, содержащая концентрично расположенные внутреннюю и наружную полумуфты и размещенные между ними пружины, оси которых параллельны оси муфты, в которой каждый виток пружины имеет неподвижное соединение в точках касания с внутренней и наружной полумуфтами (RU, свидетельство полезной модели 3015, М. кл  F16D 3/52. Упругая муфта / М.Н. Максимов, Л.И. Кондратьева, Н.М. Крушинская, Е.Н. Скворцова (RU). - Заявка  95114119/20; заявлено 04.08.1995; опубл. 16.10.1996, бюл. 10 // Изобретения. Полезные модели. - 1996. - 10).
К недостаткам описанной муфты, несмотря на некоторую подвижность внутренней и наружной полумуфт, относятся ограниченные функциональные возможности и невозможность их разъединения при критических нагрузках.
Известна зубчатая компенсирующая муфта, выполненная в виде сопряженных зубчатых колес с одинаковым числом внешних и внутренних зубьев или в виде трех сопряженных деталей: ведущей и ведомой полумуфт и промежуточного звена в виде втулки с внутренними зубьями (см., например, А.Ф.Крайнев. Словарь-справочник по механизмам. - М.: Машиностроение, 1987. - 2-е изд., перераб. и доп. - 560 с., ил. - С.125, рис. а и б).
К недостаткам описанной зубчатой муфты относится невозможность безаварийного разъединения ведомого зубчатого колеса при критических нагрузках.
Целью изобретения является устранение этих недостатков и расширение функциональных возможностей муфты, в частности управление временем срабатывания муфты.
Поставленная цель достигается тем, что в тормозной муфте с универсальной самоцентрирующейся системой, содержащая входной и выходной валы муфта снабжена универсальной самоцентрирующейся системой, имеющей внутреннее и наружное основание, входной вал, связанный с внутренним основанием, выходной вал, связанный с наружным основанием, расположенные на этих основаниях ролики, звездочки или шестерни вращения, соединенные замкнутым ремнем, тросом или цепью, рычаг для смещения оси внутреннего относительно оси внешнего основания, при этом вращающий момент от роликов, шестерней или звездочек внешнего основания передают на промежуточный вал, связанный пружиной с внешним основанием, фиксируют промежуточный вал относительно внешнего основания в результате скручивания пружины, и в результате фиксируют все шестерни, ролики, звездочки оснований, цепь, трос или ремень, и как следствие останавливают вращение выходного и входного вала.
Универсальная самоцентрирующаяся система известна  из изобретений: (RU 2014106630 A , RU 2014106628 A, RU 2014106627 A, RU 2014106146 A, RU 2013157051 A, RU 2013154311 A, RU 2013153163A, RU 2013152649 A, RU 2013148896 A, RU 2013145988 A, RU 2013145987 A, RU 2013145253 A, RU 2013144445 A, RU 2013144444 A, RU 2013142690 A, RU 2013142204 A, RU 2013142203 A, DE 102013019629 A1, DE 102013019628 A1, DE 102013019627 A1, DE 102013019593 A1, DE 102013019592 A1, DE 102013019404 A1, DE 102013019402 A1, DE 102012018132 A1, DE 102012018131 A1, DE 102012017180 A1, DE 102012016380 A1, DE 102012016314 A1, DE 102012013308 A1, DE 102012012586 A1, DE 102012002076 A1, DE 102012001232 A1, DE 102012000316 A1).
Универсальная самоцентрирующаяся система имеет внешнее и внутреннее основания, расположенные в одной плоскости. Внешнее основание охватывает внутреннее основание. На каждом основании закреплены три или более роликов или шестерней вращения. Число роликов на каждом основании одинаково. Каждый ролик может быть заменен на два ролика замены для того, чтобы использовать участок троса, ремня или цепи между роликами для натяжения. Воздействие силы натяжения на участок троса, цепи или ремня между роликами замены не влияет на свойства универсальной самоцентрирующейся системы. Способ натяжения ремня, троса или цепи известен из изобретения: (RU 2013147711 A). В приведенных изобретениях использовались статические свойства универсальной самоцентрирующейся системы. В заявляемом изобретении использовано одно из динамических свойств универсальной самоцентрирующейся системы: совместное вращение внутреннего и внешнего оснований возможно даже при не совпадении осей вращения оснований. Это означает, что внутреннее и внешнее основания могут вращаться каждое относительно своих не совпадающих осей вращения при воздействии вращающего момента на одно из оснований.
В примере конкретного исполнения, подтверждающего способ, используется универсальная самоцентрирующаяся система, имеющая внутреннее основание 1 и внешнее основание 2. На внутреннем основании 1 закреплены три шестерни 3, 4, 5 с возможностью вращения относительно своих осей. На внешнем основании 2 закреплены четыре шестерни 6, 7, 8, 9 с возможностью вращения относительно своих осей, закрепленных в подшипниках 18. Шестерни 6 и 7 являются шестернями замены. Они установлены вместо шестерни 19, показанной на фигуре 7, где изображена универсальная самоцентрирующаяся система с тремя шестернями на каждом основании. На отрезок цепи 15, находящийся между шестернями 6 и 7, воздействует шестерня  натяжения 10 с пружиной 35 и при этом не изменяет свойств универсальной самоцентрирующейся системы.
При натянутой цепи 15 (на фигуре 7) оси вращения внутреннего и внешнего оснований совпадают. При воздействии вращающего момента на одно из оснований оба основания будут вращаться с одинаковой угловой скоростью.  Цепь 15 не перемещается вдоль своего периметра, и все шестерни 3, 4, 5, 8, 9, 19 не вращаются. Шестерни 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,  последовательно соединены между собой замкнутой цепью 15, как показано на фигуре 10. При этом шестерни 6, 7, 10 эквивалентны одной шестерне 19, показанной на фигуре 7. На одной оси с шестернями 6, 7, 8, 9 соосно закреплены шестерни 11, 12, 13, 14, передающие вращающий момент на ведомую шестерню 17 промежуточного вала. Вращающий момент прикладывается к оси 16 на внутреннем основании 1. На фигуре 10 показана часть устройства, где оси вращения внутреннего и внешнего оснований совпадают. При наличии вращающего момента на оси 16 шестерня 17 вращается вместе с основаниями универсальной самоцентрирующейся системы, если трение вращения шестерни 17, соединенной с промежуточным валом 32, меньше суммарного трения вращения шестерней 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10. При этом цепь 15 не перемещается вдоль своего периметра и все шестерни не вращаются относительно своих осей. Если к шестерне 17 приложить силу, превышающую суммарную силу трения шестерней оснований 1 и 2, то ведомая шестерня 17 будет не подвижной, а все шестерни оснований 1 и 2 будут вращаться относительно своих осей и цепь 15 будет перемещаться вдоль своего периметра.
Если сместить ось вращения 16 внутреннего основания относительно оси вращения внешнего основания, как показано на фигуре 11 , то цепь 15 начнет перемещаться вдоль своего периметра, при условии, что на вал 16 воздействует вращающий момент. Скорость перемещения цепи будет пропорциональна величине смещений осей оснований 1 и 2. Вращающий момент будет передаваться на шестерни 6, 7, 8, 9 и закрепленные на них шестерни 11, 12, 13 и 14. В универсальной самоцентрирующейся системе могут быть использованы ролики с ремнем и/или тросом. Входной вал может быть закреплен на любом из оснований, соответственно выходной вал должен быть соединен с другим основанием. В приведенном примере входной вал 16, одновременно являющийся осью вращения, закреплен на внутреннем основании. Выходной вал 34 передает вращающий момент через шестерню 31 на вал 30.Входной вал 16 получает вращающий момент от вала 27 через шестерни 28 и 29. При этом ось вала 27 остается неподвижной относительно корпуса 22. Смещение оси 16 происходит про повороте рычага 21  в направлении 25 относительно оси вала 27. При смещении оси 16 начинает перемещаться цепь 15 со скоростью, пропорциональной величине смещения оси. Вращательный момент передается на промежуточный вал 32, который начинает скручивать пружину 33. Когда пружина 33 полностью свернута, промежуточный вал становится неподвижным относительно внешнего основания. Поворот шестерней 11, 12, 13, 14 и соответственно смещения цепи 15 становится невозможным. Вращение входного вала 16 и выходного вала 34 прекращается. Время полной остановки валов 16 и 34 зависит от скорости вращения вала 16, величины смещения оси вала 16 и соотношения диаметров шестерней в устройстве и может изменяться от бесконечности до некоторого конкретного значения. При снятии усилия с рычага 21 ось внутреннего основания возвращается в центральное положение и вращающий момент с вала 16 может передаваться на выходной вал 34. Для увеличения прочности муфта может быть спарена, как показано на фигуре 6.
На фигуре 8 можно приблизительно оценить величину перемещения цепи 15 за один оборот при конкретных геометрических параметрах универсальной самоцентрирующейся системы. При повороте внешнего основания на угол 120 градусов шестерня 8 займет положение шестерни 9. Отрезок цепи 26 займет положение отрезка цепи 20. Разница в длине этих отрезков 645,37 - 454,02=191,35. За полный оборот цепь переместится на 195,35*3=574,75. Это сравнимо с радиусом внешнего основания 639,29. При этом центры оснований смещены на 100. При радиусе шестерней 50 шестерни повернутся вокруг своей оси за один оборот внешнего основания на величину 574,75/100/3,14=1,828 раза. Дальнейшее зависит от соотношения диаметров шестерней 11, 12, 13, 14 и ведомой шестерни 17. Передаточное отношение между этими шестернями может быть установлено от 0,1 до 10 в зависимости от того внутренние зубья у ведомой шестерни или наружные. Суммарное передаточное отношение определяется произведением передаточного отношения самой универсальной самоцентрирующейся системы, который в приведенном примере равен 1/1,828=0,547, и передаточным соотношением пары шестерней 17 и 11. В результате получаем, что диапазон плавного изменения передаточного соотношения 0 - 5, что на несколько порядков больше, чем в известных передачах. Этот диапазон можно сделать при необходимости уже, например
0 - 0,1 или 0 - 1.
На фигуре 1 представлена тормозная муфта с универсальной самоцентрирующейся системой.
На фигуре 2 представлен разрез тормозной муфты вдоль оси вращения.
На фигуре 3 представлен разрез тормозной муфты поперек оси вращения.
На фигуре 4 представлена спиральная пружина, соединяющая внешнее основание и промежуточный вал.
На фигуре 5 – обратная сторона тормозной муфты.
На фигуре 6 представлена спаренная тормозная муфта.
На фигуре 7 представлена универсальная самоцентрирующаяся система без роликов замены и натяжения.
На фигуре 8 представлены данные для ориентировочной оценки передаточного отношения универсальной самоцентрирующейся системы.
На фигуре 9 представлена обратная сторона оснований при смещении осей .
На фигуре 10 представлено изображение оснований при совпадении осей.
На фигуре 11 представлены основания универсальной измерительной системы при смещении осей.