Запобіжна пружинно-кулькова муфта

Реферат: Винахід належить до металургійного устаткування. Запобіжна пружинно-кулькова муфта для з'єднання двох співвісних валів, які установлені із зазором між торцями, містить на одному з валів ведену обойму з комплектом підпружинених кульок і опорний стакан з відповідною кількістю призматичних канавок, а на іншому валу ведучу півмуфту, з'єднану з опорним стаканом. Згідно з винаходом, обойма й опорний стакан розташовані на втулці. Для сприйняття осьових зусиль і створення силового замикання всередині муфти обойма контактує з буртом втулки з одного боку, а опорний стакан - з опорним кільцем, розміщеним з її другого боку. Також муфта має осьове розміщення пружин з кульками. Муфта має здатність передавати великі крутні моменти, дозволяє запобігати руйнуванню підшипників валів, має здатність автоматично відновлюватися після усунення причини перевантаження. UA 106261 C2 (12) UA 106261 C2 UA 106261 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до металургійного устаткування та може бути застосований в інших галузях важкого машинобудування, що використовують силові приводні механізми. Відома кулькова запобіжна муфта, виконана у вигляді веденої й ведучої півмуфт. Півмуфти підпружинені й взаємодіють між собою за допомогою кульок, які встановлені у сепаратор, а обойма веденої півмуфти напроти наскрізних отворів під кульками виконана конусної форми, виступи вершин яких виконані з ввігнутими радіусами, рівними радіусам кульок, які з ними взаємодіють, а по периферії ведучої півмуфти рівномірно по колу виконані сферичні виїмки радіусом, рівним радіусу кульок, що встановлені в дані виїмки (Деклараційний патент на винахід № 21912, Україна кл. F16D 7/06, бюл. № 4, 2007 р.). Основним недоліком муфти є сприйняття валами двигуна й механізму великих осьових навантажень ударного характеру, що виникають при спрацьовуванні муфти й передаються на опорні підшипники, що призводить їх до руйнування. Також відома кулькова запобіжна муфта, що містить ведучу й ведену півмуфти, з'єднані між собою кульками, встановленими в радіальних отворах веденої півмуфти, яка відрізняється тим, що зовнішня циліндрична поверхня втулки, що блокує, виконана гладкою, а механізм осьового переміщення втулки, що блокує, - у вигляді попередньо стиснутого елемента, розташованого між торцями ведучої півмуфти й втулки, що блокує, встановленої з можливістю вільного переміщення вздовж осі ведучої півмуфти та вільного одночасного з нею обертання відносно веденої півмуфти (Деклараційний патент на винахід № 24775, Україна кл. F16D 7/06, бюл. № 10, 2007 р.) Основними недоліками муфти є: 1). радіальне розташування пружин з кульками, тому що при високих кутових швидкостях виникає відцентрова сила, що прагне змістити кульки до периферії, змінивши тим самим настроювання переданого моменту та дозволяє втулці, що блокує, передчасно переміститися, а, виходить, подати сигнал на відключення двигуна; 2). після спрацьовування муфта автоматично не відновлюється; потрібно примусово відвести втулку, що блокує, від веденої півмуфти й одночасно повернути цю півмуфту до входження кульок у пази, що звільнилися; 3). радіальне розташування пружин з кульками спричиняє збільшення габаритів муфти, що не завжди можливо через конструктивні особливості приводу. Відомі кулькові запобіжні муфти EAS-Element clutch, що застосовуються для передачі великих крутних моментів і високих швидкостей обертання, а також при великих моментах інерції, що являють собою запобіжні муфти із профільним замиканням, які при перевантаженні роз'єднують привод і ведений механізм, однак такі муфти не відновлюють зачеплення автоматично. Вони залишаються роз'єднаними доти, поки їх не приведуть у вихідне положення вручну або за допомогою механічного або гідравлічного пристрою. Відомі механічні запобіжні муфти фірми Мауг, які після усунення причини перевантаження знову автоматично входять у зачеплення й готові до роботи, однак максимальний момент, переданий ними становить 0,5 кН*м, що в приводах, які використовуються, зокрема, у металургійному устаткуванні, є досить малою величиною. Задача винаходу - створення запобіжної пружинисто-кулькової муфти, що з'єднує два співвісних вали, установлені із зазором між торцями, що містить на одному з валів ведену обойму з комплектом підпружинених кульок і опорний стакан з відповідною кількістю призматичних канавок, а на іншому валу ведучу півмуфту, з'єднану з опорним стаканом, яка відрізняється тим, що обойма й опорний стакан розташовані на втулці, причому для сприйняття осьових зусиль і створення силового замикання всередині муфти обойма контактує з буртом втулки з одного боку, а опорний стакан - з опорним кільцем, розміщеним з її другого боку, причому муфта виконана з можливістю повернення у вихідне положення після спрацьовування за рахунок осьового розміщення пружин з кульками. Задача вирішується тим, що в запобіжній пружинно-кульковій муфті, що з'єднує два співвісних вали, встановлених із зазором між торцями, що містить на одному з валів обойму з комплектом підпружинених кульок і відповідний опорний стакан з відповідною кількістю конічних призматичних канавок, а на іншому валу півмуфту, з'єднану з опорним стаканом, і для того, щоб виключити осьові навантаження на вали, що виникають при спрацьовуванні муфти, обойма й опорний стакан розташовані на втулці, що має бурт і опорне кільце, що сприймають осьові зусилля й створюють силове замикання усередині муфти, а сама муфта після спрацьовування відновлюється автоматично. На кресленні зображена запобіжна пружинно-кулькова муфта, що містить втулку 1 з буртом 2 і опорним кільцем 3, на якій змонтована ведена обойма 4 з виконаними в ній наскрізними отворами, рівномірно розташованими по колу, у кожний з яких вставлений плунжер 5, що несе 1 UA 106261 C2 5 10 15 20 25 кульку 6 і підпружинений пружиною 7, один торець якої впирається в плунжер, а другий - у кільце 8, розташоване на обоймі і таке, що має можливість підтискати пружини за допомогою гайки 9. На втулці 1 встановлений голчастий підшипник 10, на зовнішнім кільці якого розташований опорний стакан 11 з відповідною кількістю конічних призматичних канавок, рівномірно розташованих по колу. Втулка 1 у свою чергу встановлюється своїм внутрішнім зубчастим профілем на відповідний зовнішній зубчастий профіль втулки 12, змонтованої на валу механізму й зафіксованою гайкою 13. Для обмеження переміщення втулки 1 щодо втулки 12 встановлено упорний стакан 14. На валу двигуна встановлена й зафіксована гайкою 15 зубчаста втулка 16, на яку із зачепленням встановлена ведуча півмуфта 17, яка у свою чергу з'єднана з опорним стаканом 11 болтами 18. Переміщення півмуфти 17 щодо втулки 16 обмежується кільцем 19 і стопорною шайбою 20. Зубчастий профіль втулок 12 і 16 аналогічний зубчастому профілю втулок у зубчастих муфтах типу МЗ за ДСТ 5006-55. Запобіжна пружинно-кулькова муфта працює так: у зчепленому стані кульки 6 розташовані у відповідних призматичних канавках опорного стакана 11 і підтиснуті пружинами 7 на величину переданого крутного моменту. У момент спрацьовування ведуча півмуфта 17 з опорним стаканом 11, підшипником 10 і опорним кільцем 3 обертається, видавлюючи з канавок кульки 6, які переміщають плунжери 5 із сигнальним диском 21, що замикає датчик 22, який дає команду на відключення двигуна. Кульки, вдавившись в обойму 4, роз'єднують муфту, стискаючи при цьому пружини 7, внаслідок чого виникають осьові зусилля, які сприймаються буртом 2 і опорним кільцем 3, в результаті чого напруження, що розтягує, виникає у втулці 1. Перевага запропонованої конструкції міститься в замиканні усередині самої муфти осьових зусиль, викликаних стиском пружин при її спрацьовуванні, що запобігає руйнуванню підшипників валів двигуна й механізму при багаторазовому ударному впливі кульок на відповідну півмуфту. Наявність спеціального зубчастого зачеплення в півмуфтах дозволяє допускати незначний перекіс валів при центруванні, що істотно полегшує монтаж привода. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 35 Запобіжна пружинно-кулькова муфта для з'єднання двох співвісних валів, які установлені із зазором між торцями, що містить на одному з валів ведену обойму з комплектом підпружинених кульок і опорний стакан з відповідною кількістю призматичних канавок, а на іншому валу ведучу півмуфту, з'єднану з опорним стаканом, яка відрізняється тим, що обойма й опорний стакан розташовані на втулці, причому для сприйняття осьових зусиль і створення силового замикання всередині муфти обойма контактує з буртом втулки з одного боку, а опорний стакан - з опорним кільцем, розміщеним з її другого боку, причому муфта виконана з можливістю повернення у вихідне положення після спрацьовування за рахунок осьового розміщення пружин з кульками. 2 UA 106261 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3