МУФТА ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ
SAFETY COUPLING

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для передачи вращательного движения с ведущего вала на ведомый с одновременной защитой механизмов от перегрузок, превышающих расчетные.
Прототипом является муфта предохранительная, содержащая соединенный с концами ведущего и ведомого валов цельный корпус, на один конец отверстия которого посажена призматическая шпонка на прямобочный паз, а на другой конец отверстия корпуса посажены несколько подныривающих призматических шпонок, являющихся элементами сцепления, на пазы, имеющие наклонные бока, пазы равномерно распределены по окружности и расположены параллельно оси корпуса, подныривающие шпонки имеют равнорасположенные отверстия с уступом, в которые вставлены цилиндрические пружины сжатия, а другие концы пружин упираются в направляющую, свободно вставленную в прямобочный паз соединяемого вала, корпус соединен с валом полукольцами, вставленными в проточку вала, и зафиксирован болтами [пат. РФ 2381395, МПК F16D 43/20, 7/02, 1/04, 2010].
Недостатком прототипа является:
- сложность конструкции устройства;
- ограниченные функциональные возможности, обусловленные невозможностью регулирования момента, передаваемого муфтой;
- неудобство в эксплуатации, вызванное необходимостью периодического контроля состояния муфты, которая при срабатывании подвергается износу.
Задачей изобретения является упрощение конструкции, расширение функциональных возможностей и улучшение эксплуатационных характеристик.
Задача решается тем, что муфта предохранительная, содержащая корпус с ведущим и ведомым валами и цилиндрические пружины, дополнительно снабжена осью, на которую с возможностью вращения установлены валы и плотно посажены пружины, закрепленные соответственно одним концом на валах.
Пружины выполнены разной жесткости. По крайней мере одна пружина выполнена из проволоки прямоугольного сечения. Ось выполнена с радиальным пазом. Корпус выполнен с радиальным пазом. Пружины выполнены из материала с большим коэффициентом линейного расширения, чем у материала оси.
Указанные отличительные признаки позволяют достичь следующих преимуществ по сравнению с прототипом.
Снабжение муфты осью, на которую с возможностью вращения установлены валы и плотно посажены пружины, закрепленные соответственно одним концом на валах, упрощает конструкцию муфты за счет уменьшения числа деталей, повышает надежность и улучшает эксплуатационные характеристики.
Выполнение пружин разной жесткости позволяет получать соответственно разносторонние характеристики муфты при реверсном вращении валов. Это расширяет функциональные характеристики и улучшает эксплуатационные свойства.
Выполнение по крайней мере одной пружины из проволоки прямоугольного сечения позволяет приблизительно одинаковыми по размерам пружинами создавать разносторонние характеристики муфты за счет разных моментов трения этих пружин. Это улучшает эксплуатационные характеристики.
Выполнение оси с радиальным пазом позволяет увеличить срок службы муфты за счет упругой деформации стенок паза и увеличения ширины последнего, обеспечивающих компенсацию износа оси и пружин при трении. Это улучшает эксплуатационные характеристики.
Выполнение корпуса с радиальным пазом позволяет изменять величину передающего муфтой момента за счет введения через корпус клина в радиальный паз оси. Это расширяет функциональные возможности и улучшает эксплуатационные характеристики.
Выполнение пружины из материала с большим коэффициентом линейного расширения, чем у материала оси, дает возможность производить автоматическое разъединение муфты при ее срабатывании от перегрузки. Это обеспечивает сохранность элементов муфты и увеличивает ее срок службы.
Изобретение поясняется чертежом.
На чертеже изображена муфта предохранительная.
Муфта содержит ведущий и ведомый валы 1, 2, установленные с возможностью вращения на оси 3, на которую плотно (с натягом) посажены пружины 4, 5, соответственно закрепленные одним концом на валах. В оси может быть выполнен радиальный паз 6, в который через радиальный паз 7 корпуса 8, свободно установленного на валах, может быть помещен (запрессован) клин 9.
Муфта предохранительная работает следующим образом.
Предположим, что вращающий момент передается через муфту от ведущего 1 к ведомому валу 2. При вращении вала 1 в одну сторону, например по часовой стрелке (если смотреть на чертеже слева), витки пружины 4 будут как бы затягиваться, увлекая за собой ось 3. Поскольку пружины установлены на оси с натягом, то пружина 5 будет вращаться заодно с осью 3, захватывая своим концом ведомый вал 2. Так будет продолжаться до тех пор, пока величина момента на валу 2 не превзойдет расчетное значение, при котором поворачивающаяся ось 3 начнет как бы несколько раскручивать витки пружины 5 и проворачиваться в ней и в валу 2, создавая момент трения, величина которого соизмерима со значением допустимого момента перегрузки. Если материал пружины имеет коэффициент линейного расширения, больший, чем у материала оси 3, то от возникающего при трении тепла диаметр пружины увеличится больше, чем диаметр оси. Поэтому натяг пружины будет ослабевать, что уменьшит износ трущихся поверхностей. Кроме того, уменьшится момент сопротивления на валу 1, что приведет к уменьшению тока потребления двигателем привода, которое легко может быть автоматически зафиксировано для оповещения персонала или последующего выключения привода.
При повороте вала 1 в другую сторону, против часовой стрелки, и при возрастании момента на валу 2 больше допустимого пружина 4 будет проворачиваться на оси 3, которая от поворота в указанном направлении будет удерживаться затягивающейся пружиной 5. При этом между витками пружины 4 и осью 3 также создается момент трения. Таким образом, происходит двустороннее предохранение механизма от перегрузки.
Если пружины 4 и 5 выполнены с разной жесткостью, то в одну сторону допустимый момент будет больше, а в другую - меньше.
В процессе срабатывания муфты (проворота валов относительно друг друга) происходит износ поверхностей пружины и оси. Для компенсации этого износа и увеличения срока службы муфты в оси под пружинами делается радиальный паз 6. При напрессовывании на ось 3 пружин паз деформируется (сжимается) в пределах упругой деформации. В процессе износа указанных поверхностей паз расширяется за счет упругой силы оси 3, компенсируя изменяющийся (уменьшающийся) момент трения.
Для изменения (или корректировки в процессе эксплуатации) в определенных пределах момента, передаваемого муфтой, в паз 6 через паз 7 корпуса 8 может быть помещен клин 9, который, раздвигая паз 6, увеличит натяг пружин и, следовательно, значение передаваемого муфтой момента. Изменяя толщину клина, можно получать разные значения момента срабатывания муфты. Заметим, что муфта может быть выполнена без корпуса 8, однако в этом случае необходимо исключить продольное спадание валов с оси.
Внедрение изобретения позволит создать простую по конструкции, надежную и удобную в эксплуатации предохранительную муфту двустороннего действия.