МЕХАНИЗМ СВОБОДНОГО ХОДА РЕЛЕЙНОГО ТИПА

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в приводе механизмов и машин для преобразования знакопеременного вращения в однонаправленное, например, в импульсных вариаторах, инерционных трансформаторах вращающего момента, а также в приводе устройств, передающих крутящий момент при определенных соотношениях угловых скоростей ведущего и ведомого звеньев, например, в приводе стартеров.
Известен механизм свободного хода [1], содержащий внутреннюю и наружную обоймы, между которыми установлены заклинивающие элементы, выполненные в виде роликов.
Недостаток данного механизма свободного хода заключается в низкой надежности, так как весь крутящий момент передается через заклинивающие элементы, что вызывает высокую нагруженность этих элементов и, как следствие, их поломку.
Наиболее близким по технической сущности к полезной модели является механизм свободного хода [2], содержащий входной и выходной валы, внутреннюю и наружную обоймы, между которыми размещены заклинивающие элементы.
Недостаток этого механизма заключается в его низкой надежности и долговечности, так как весь крутящий момент передается через заклинивающие элементы. При этом заклинивающие элементы работают в тяжелых условиях, что приводит к поломке механизма свободного хода
Целью предполагаемого изобретения является увеличение надежности и долговечности механизма свободного хода.
Поставленная цель достигается тем, что в механизме свободного хода, содержащем ведущий и ведомый валы, внутреннюю и наружную обоймы, заклинивающие элементы, ведущий вал взаимодействует с внутренней обоймой посредством кинематической связи, обеспечивающей создание осевой силы при передаче крутящего момента через заклинивающие элементы, а взаимодействие ведущего вала с наружной обоймой (или ведомым валом) осуществляется не только через заклинивающие элементы, но и посредством фрикционной связи.
Заклинивающие элементы могут быть любого типа: роликовыми, эксцентриковыми, пружинными, храповыми и т.д. Кинематическая связь между ведущим валом и внутренней обоймой, обеспечивающая создание осевой силы, может быть выполнена, например, в виде винтовой передачи.
На фиг.1 изображен продольный разрез механизма свободного хода релейного типа.
Пример исполнения механизма свободного хода релейного типа представлен на фиг.1.
На ведущем валу 1, установленному с помощью передачи «винт - гайка» во внутренней обойме 2 механизма свободного хода, закреплен фрикционный диск 3. Заклинивающие элементы 4 взаимодействуют с наружной обоймой 5 механизма свободного хода, связанной с ведомым валом.
Механизм свободного хода релейного типа работает следующим образом.
В случае вращения ведущего вала 1 с угловой скоростью меньшей угловой скорости ведомого вала (или в противоположных направлениях) ведущий вал вместе с внутренней обоймой 2 вращаются независимо от наружной обоймы и от ведомого вала. При этом заклинивающие элементы 4 расклинены и крутящий момент с ведущего вала на ведомый не передается. При достижении ведущим валом угловой скорости ведомого вала происходит заклинивание элементов 4. При этом крутящий момент начинает передаваться с ведущего вала 1 через внутреннюю обойму 2, заклинивающие элементы 4, наружную обойму 5 на выходной вал. Внутренняя и наружная обойма будут вращаться с одинаковой угловой скоростью. Так как ведущий вал и внутренняя обойма взаимодействуют друг с другом через передачу «винт-гайка», то ведущий вал начнет проворачиваться во внутренней обойме, что вызовет осевую силу и осевое перемещение ведущего вала в сторону внутренней торцевой поверхности наружной обоймы 5. Осевое перемещение ведущего вала будет происходить до тех пор, пока фрикционный диск 3 не упрется во фрикционную торцевую внутреннюю поверхность наружной обоймы. При этом крутящий момент от ведущего вала на ведомый будет передаваться не только через заклинивающие элементы 4, но и через фрикционные поверхности диска 3 и наружной обоймы 5. То есть, через заклинивающие элементы передается лишь часть крутящего момента. За счет соответствующего выбора параметров винтовой передачи можно обеспечить передачу основной величины крутящего момента через фрикционные поверхности, значительно разгрузив при этом заклинивающие элементы 4.
Если угловая скорость ведущего вала станет меньше угловой скорости наружной обоймы, то элементы 4 расклинятся, и крутящий момент через эти элементы передаваться не будет. При этом прекратится действие осевой силы на ведущий вал со стороны внутренней обоймы 2. Тогда фрикционный диск 3 прижиматься к внутренней торцевой поверхности наружной обоймы 5 не будет. Крутящий момент через фрикционные поверхности передаваться также не будет. Механизм свободного хода полностью
разомкнется. Ведущий и ведомый валы в этом случае будут опять вращаться независимо друг от друга.
Следует заметить, что, несмотря на наличие фрикционного контакта поверхностей диска 3 и наружной обоймы 5, рассмотренный механизм свободного хода релейного типа лишен главного недостатка фрикционной сцепной муфты - больших потерь мощности при пробуксовке фрикционных дисков и связанных с этим нагревом и короблением дисков. Действительно, контакт фрикционной поверхности диска 3 и внутренней торцевой поверхности наружной обоймы 5 может происходить лишь при выровненных угловых скоростях внутренней и наружной обойм механизма свободного хода релейного типа. Лишь при заклинивании механизма свободного хода появляется осевая сила, действующая на ведущий вал и прижимающая фрикционный диск 3 к внутренней торцевой фрикционной поверхности наружной обоймы 5.
Преимущества же фрикционной дисковой муфты, например, ее способность передавать большие величины крутящего момента за счет поверхностного контакта, а, следовательно, при низких удельных давлениях, проявляются в механизмах свободного хода релейного типа в полной мере.
В качестве механизма, создающего осевое усилие при передаче крутящего момента, может служить не только винтовая пара, но и другие передачи, например, шестеренная передача с косозубым зубчатым зацеплением.
Кроме того, с целью увеличения нагрузочной способности механизма свободного хода, фрикционная связь ведущего вала и наружной обоймы (или ведомого вала) может осуществляться посредством пакета фрикционных пластин.
Предложенное конструктивное решение позволяет разгрузить заклинивающие элементы механизмов свободного хода в десятки и сотни раз. Принцип действия разработанного механизма свободного хода аналогичен работе электрического реле, когда через слабую электрическую схему передается лишь ток малой мощности, но это приводит к срабатыванию основной электрической цепи, способной надежно передавать главный поток электрической энергии.
Разработанные конструктивные решения, при которых основная величина крутящего момента передается вне заклинивающих элементов, а момент, передаваемый через эти элементы, имеет небольшую величину и служит лишь для срабатывания надежной основной силовой цепи, позволяют резко разгрузить заклинивающие элементы свободного хода и в конечном итоге создать конструкции надежных и долговечных механизмов свободного хода.
Следует также отметить, что разработанные надежные механизмы свободного хода характеризуются также простотой и технологичностью конструкции, высоким коэффициентом полезного действия и имеют ряд других преимуществ.
Источники информации:
1. Мальцев В.Ф. Механические импульсные передачи. М.: Машиностроение, 1978, стр.288, рис.1.
2. Поляков В.С., Барбаш И.Д. Муфты. Конструкции и расчет. Изд.4, переработ, и доп. Л.: Машиностроение, 1973, стр.228, рис.157, а).