МУФТА ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ ПРУЖИННО-КУЛАЧКОВОГО ТИПА

Полезная модель относится к предохранительным муфтам пружинно-кулачкового типа и может быть использована в различных устройствах и системах привода, например на задвижках в трубопроводной арматуре, для отключения ведущего звена при превышении момента на ведомом звене во время вращения маховика.
Известен ряд предохранительных устройств для предотвращения разрушения деталей механизмов. Например известна предохранительная фрикционно-кулачковая муфта [авторское свидетельство СССР №311063, МПК F16D 13/30, опубликовано 09.08.1971], содержащая фрикционный узел муфты, выполненный в виде жестко соединенной с одним из валов конической втулки и надетой на нее конической чашки с торцовыми кулачками со стороны большего основания, взаимодействующими с сопряженными с ними кулачками полумуфт, при этом между торцами полумуфты и втулки установлен вкладыш из упругого материала.
Недостатками этой предохранительной фрикционно-кулачковой муфты, как следует из описания ее работы, являются конструктивная сложность, сложность в изготовлении и сборке за счет большого количества составных ответственных деталей; ненадежность конструкции за счет применения пружины сжатия, которая со временем теряет свои механические свойства, после чего конструкция нуждается в дополнительной настройке.
Наиболее близкой по своей технической сущности к заявляемой муфте является конструкция предохранительной муфты предельного момента, использованная в составе бурава возрастного, принятая в качестве ближайшего аналога [патент РФ на полезную модель №169677, МПК B27G 15/00, опубликовано: 28.03.2017].
Предохранительная муфта состоит из двух полумуфт, на ведущую полумуфту установлена пружина, передающая усилие для прижатия ведущей полумуфты к ведомой, а обе полумуфты имеют отверстия для установки стопорного устройства.
Недостатками этой конструкции, как следует из описания ее работы, являются: ненадежность конструкции за счет применения пружины сжатия, которая со временем теряет свои механические свойства; ненадежность конструкции за счет применения полого корпуса с резцовой головкой; отсутствие возможности настройки диапазона предельно вращающего момента.
Задачей полезной модели является упрощение конструкции муфты предохранительной пружинно-кулачкового типа и повышение ее надежности.
Технический результат (простота и надежность конструкции) обеспечивается тем, что каждая полумуфта снабжена четырьмя кулачками с боковыми гранями, одна из которых строго вертикальна и является первой по направлению крутящего момента, а другая имеет угол наклона 45°; на двух противоположно расположенных кулачках нижней полумуфты размещены отверстия для винтового соединения с маховиком, который установлен на штоке задвижки; полумуфты прижаты двумя тарельчатыми пружинами, установленными на верхнюю полумуфту, сверху которых установлено прижимное кольцо; тарельчатые пружины и прижимное кольцо размещены в цилиндрическом корпусе, закрепленном на штоке стопорным винтом.
Предлагаемая конструкция позволит применять при сборке небольшое количество деталей, составляющих муфту, а надежность конструкции заключается в особой форме полумуфт с кулачками, соприкасающимися боковыми гранями, перпендикулярными направлению крутящего момента, а также боковыми гранями с углом 45°, имеющими большой запас прочности, которые позволяют осуществлять надежное зацепление между собой, что обеспечивает предохранение механизма задвижки от разрушения при превышении заданного крутящего момента на маховике.
Заявляемое конструктивное выполнение муфты предохранительной пружинно-кулачкового типа позволяет
упростить сборку узла, вследствие использования небольшого количества деталей;
увеличить надежность конструкции, за счет снижения риска поломки штока и узла затвора от превышения крутящего момента на маховике.
Заявленная полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлены конструктивные элементы узла с муфтой, на фиг. 2 конструктивные элементы муфты, полумуфты нижняя и верхняя, на фиг. 3 - узел в сборе, с указанием контактной плоскости в момент закрытия задвижки, на фиг. 4 - узел в сборе, с указанием контактной плоскости в момент открытия задвижки.
Муфта предохранительная пружинно-кулачкового типа содержит следующие конструктивные элементы:
1 - муфта;
2 - полумуфта нижняя;
3 - полумуфта верхняя;
4 - тарельчатые пружины;
5 - прижимное кольцо;
6 - корпус;
7 - кулачок;
8 - винт;
9 - маховик;
10 - шток задвижки;
11 - шпонка;
12 - стопорный винт;
13 - контактная плоскость в момент закрытия задвижки;
14 - контактная плоскость в момент открытия задвижки.
Муфта 1 предохранительная пружинно-кулачкового типа (фиг. 1, 2) состоит из двух цилиндрических полумуфт: нижней 2 и верхней 3; при этом на полумуфте верхней, под корпусом 6 установлены две тарельчатые пружины 4 с прижимным кольцом 5.
Каждая полумуфта, нижняя 2 и верхняя 3, снабжена четырьмя кулачками 7. Кулачки 7 имеют боковые грани, одна из которых строго вертикальна, а другая имеет угол наклона 45°. Вертикальная грань является первой по направлению крутящего момента.
На двух противоположно расположенных кулачках 7 нижней полумуфты 2 размещены отверстия для винтового соединения (посредством винтов 8) с маховиком 9. Маховик 9 закреплен на штоке задвижки 10 при помощи шпонки 11. Через резьбовое соединение к штоку задвижки 10 крепится корпус 6 и фиксируется стопорным винтом 12 от проворота.
Муфта предохранительная пружинно-кулачкового типа работает следующим образом. Полумуфта верхняя 3 при помощи шпонки 11 соединена со штоком задвижки 10, полумуфта нижняя 2 винтами 8 закреплена на ступице маховика 9. При вращении маховика 9 (фиг. 3) для закрытия задвижки кулачки 7 полумуфт 2, 3 соприкасаются 13 вертикальными гранями, перпендикулярными направлению приложения крутящего момента, что исключает возможность проскальзывания полумуфт. При вращении маховика для открытия задвижки (фиг. 3) кулачки 7 полумуфт соприкасаются 14 гранями, расположенными под углом 45° к направлению приложения крутящего момента, при этом полумуфты 2, 3 прижаты тарельчатыми пружинами 4, что позволяет вращать маховик 9 с заданным усилием. В случае, если усилие превысит максимальное заданное значение на маховике, происходит проскальзывание кулачков 7 полумуфт 2, 3 относительно друг друга, и перемещение задвижки не произойдет, что позволит предотвратить разрушение или деформацию штока задвижки 10 и узла затвора муфты. Регулировка крутящего момента, как и предотвращение от проскальзывания происходит за счет поджатия или ослабления тарельчатых пружин 4 при помощи цилиндрического корпуса 6, установленного на резьбовой части штока 10.