Муфта кулачковая
CAM CLUTCH

Изобретение относится к общему машиностроению и может быть использовано для передачи крутящих моментов и соединения валов.
Известна кулачковая муфта, содержащая установленные на валах ведущую и ведомую полумуфты, одна из которых установлена с возможностью осевого перемещения, а вторая жестко закреплена на ведущем валу (см. Поляков В.С и др. Справочник по муфтам. Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1974, с. 145, рис. IV. 4).
Недостатком известной кулачковой муфты является сложность конструкции из-за наличия дополнительных центрирующих элементов, необходимых для включения муфты при незначительном перекосе валов.
Также известна, выбранная в качестве ближайшего аналога по совокупности существенных признаков и получаемому техническому результату, муфта блокировки межколесного дифференциала, состоящая из двух полумуфт, одна из которых подвижная и установлена с возможностью осевого перемещения, а другая неподвижная, имеющая торцевые зубья, торцевые поверхности которых выполнены под углом к продольной оси муфты (RU №175068 U1, МПК B60K 17/02 (2006.01), F16D 11/10 (2006.01), опубл. 17.11.2017).
Недостатком данной конструкции является невысокая контактная прочность зубьев муфты:
- на боковых поверхностях зубьев полумуфт из-за малой площади контакта возникают высокие контактные напряжения, приводящие к питтингу или выкрашиванию металла на боковой поверхности зубьев полумуфт;
- в ножке зубьев полумуфт из-за малой площади поперечного сечения зубьев возникают высокие изгибные напряжения, приводящие к излому или срезу зубьев полумуфт.
Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении надежности кулачковой муфты за счет увеличении контактной прочности зубьев.
В ходе решения задачи прорабатывались следующие варианты:
- увеличить площадь контакта за счет увеличения количества зубьев в полумуфтах, но тогда уменьшится площадь корневого сечения зубьев, а значит уменьшится момент сопротивления изгибным напряжениям, что вызовет поломку зубьев полумуфт;
- увеличить высоту и наружный диаметр зубьев полумуфт, но в этом случае значительно увеличатся радиальные и осевые размеры полумуфт, что недопустимо при ограничении радиальных и осевых размеров конструкции, в которую встроена кулачковая муфта.
Поставленная задача была решена следующим образом.
В муфте кулачковой, состоящей из двух полумуфт, выполненных с торцевыми зубьями, подвижной, установленной с возможностью осевого перемещения, и неподвижной, боковые поверхности торцевых зубьев в радиальном направлении расположены под углом к вертикальной оси и направлены в одну сторону. В частном случае исполнения боковые поверхности зубьев выполнены по прямой линии или по радиусу.
Перечисленные отличительные существенные признаки, заключающиеся в том, что боковые поверхности торцевых зубьев в радиальном направлении расположены под углом к вертикальной оси и направлены в одну сторону, в совокупности с известными, позволяют увеличить площадь боковой поверхности зубьев (катет - зуб прототипа, всегда меньше гипотенузы - наклонный новый зуб), и, таким образом, получить технический результат во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны данного изобретения.
Анализ известных технических решений, проведенный по научно-технической и патентной документации, показал, что совокупность существенных признаков заявляемого технического решения не известна из уровня техники.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами:
фиг. 1 - муфта кулачковая в сборе, вид в разрезе;
фиг. 2 - вид на зубья полумуфт, разрез А-А на фиг. 1, боковые поверхности зубьев выполнены по прямой линии (исполнение 1);
фиг. 3 - то же, вид на неподвижную полумуфту в изометрии;
фиг. 4 - то же, вид на подвижную полумуфту в изометрии;
фиг. 5 - вид на зубья полумуфт, разрез А-А на фиг. 1, боковые поверхности зубьев выполнены по радиусу (исполнение 2);
фиг. 6 - то же, вид на неподвижную полумуфту в изометрии;
фиг. 7 - то же, вид на подвижную полумуфту в изометрии.
Кулачковая муфта состоит из двух полумуфт, подвижной полумуфты 1, установленной с возможностью осевого перемещения по валу 2, и неподвижной полумуфты 3, которые имеют торцевые зубья 4.
Боковые поверхности 5 и 6 торцевых зубьев 4 в радиальном направлении расположены соответственно под углом α и β к вертикальной оси и направлены в одну сторону.
Боковые поверхности зубьев могут быть выполнены по прямой линии 7 и 8 (исполнение 1) или по радиусу 9 и 10 (исполнение 2), который зависит от диаметра резцовой головки и ширины резцов, применяемых в соответствующем производстве.
Так как площадь боковой поверхности зубьев и площадь корневого сечения увеличилась из-за удлинения зуба за счет наличия наклона, то контактные напряжения, а также изгибные напряжения уменьшились, при этом осевые и радиальные габариты остались в тех же пределах.
Работа кулачковой муфты происходит следующим образом.
Подвижная полумуфта 1 перемещается по валу 2 и торцевыми зубьями 4 сцепляется с такими же торцевыми зубьями 4 неподвижной полумуфты 3.
Заявленная муфта имеет простую и надежную конструкцию, увеличенную контактную прочность зубьев.
Техническое решение возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании с использованием современных технологий и материалов.