книги из ГПНТБ / Есипенко, Я. И. Муфты повышенной точности ограничения нагрузки

к которому прикреплено зубчатое колесо, устанавливает­ ся свободно на валу 11.

МУФТА С ШАРИКО-ВИНТОВЫМ ОТЖИМНЫМ УСТРОЙСТВОМ

С целью устранения некоторых недостатков, присущих муфтам с шариковым и зубчато-винтовым отжимными устройствами, А. 3. Паламаренко предложил конструкцию

Рис. 13. Предохранительная муфта с шарико-винтовым отжимным устройством.

муфты с центральной винтовой парой и распорными шари­ ками [23].

В муфте, одно из конструктивных решений которой по­ казано на рис. 13, на валу 2 установлена шлицевая втул­ ка 11 с дисками 4,8 и 9, которые могут перемещаться вдоль ее оси и поворачиваться вместе с ней относительно вала 2, опирающегося на подшипник 3. Диски 6, имеющие асбес­

40

товые обкладки 7, установлены подвижно в барабане 5 на его внутренних направляющих шпонках. Барабан не­ подвижно соединен с валом 1. Для создания силы трения между дисками служит пружина 10, усилие которой регу­ лируется гайками 12. Конец вала 2 представляет собой несамотормозящийся винт, а левая часть втулки 11 — гайку. В отверстиях втулки 11 по окружности выточки вала 2 на равных расстояниях находятся шарики 13, касающиеся одновременно фаски нажимного диска 9, одной стороны

Передача крутящего момента может осуществляться при вращении ведущего вала как в одном, так и в другом на­ правлении. При крутящем моменте, не превышающем задан­ ный М п, необходимая нормальная силаЯ, сжимающая фрик­ ционные диски, равна разности между усилием Тп пружины 10 и осевым усилием Q2шариков 13, возникающим в резуль­ тате действия винтовой пары. С увеличением крутящего мо­ мента увеличивается осевое усилие винтовой пары и, соот­ ветственно, усилие, передаваемое шариками на нажимной диск 9. При перегрузке сила S уменьшается до величины, при которой муфта буксует. Восстановить передачу крутя­ щего момента можно при уменьшении момента сил сопро­ тивлений на ведомом валу до величины, меньшей, чем та,

где Q2 — осевая составляющая распорного усилия шариков, которая определяется из равенства

2 М П cos р sin a t

(57)

41

где р — угол наклона образующей выточки вала; — угол фаски ступицы нажимного диска; fx — коэффициент трения между шариком и валом.

Усилие5, необходимое для передачи заданного крутяще­ го момента, определяется по известной формуле

S = мП

Яс«7р

Подставляя значения S и Q2 в выражение (56), определя­ ем зависимость усилия Тп пружины от передаваемого момен­ та без учета сил инерции деталей, трения качения шариков и трения в шлицевых соединениях:

Умножая числитель и знаменатель правой части равенства (59) на R cifx, получаем

42

Максимальный момент, при котором срабатывает муфта, если fx = 1 ,

на в соответствии с формулой (59) по данным примера. Экспериментальные исследования

работы муфты с параметрами, указанными в примере, про­ изводились на испытательном стенде с различными фрикци­ онными парами, т. е. при различных значениях fx . Получен­ ные значения моментов М п приведены на графике (рис. 14). Кривая 2 получена при нагружении муфты динамометри­ ческим ключом в статике, а кривая 3 — при нагружении ее тормозом, когда привод стенда работает. В результате ис­ следования работы муфты установлено, что величина момен­

ским ключом. Это объясняется тем, что ведомые части ис­ следуемой муфты и привода имели значительные массы.

43

Анализируя формулу (59), замечаем, что для того, чтобы по мере износа трущихся поверхностей передаваемый момент оставался постоянным, необходимо сделать выточку на валу с переменным углом |3.

Для повышения точности выключения муфты, т. е, для уменьшения коэффициентов ут и |3Т, следует увеличить угол ах и уменьшить угол р, но при этом возрастет усилие Тп пружин. Последнее является недостатком муфт повышенной точности ограничения нагрузки.

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ ТОРМОЗ ПЛАНЕТАРНОЙ ПЕРЕДАЧИ, ЗАЩИЩАЮЩИЙ ДЕТАЛИ ПРИВОДА ОТ ПЕРЕГРУЗОК

Рассматриваемое предохранительное устройство пред­ ставляет собой эпициклический зубчатый механизм, лишен­ ный одной из двух степеней свободы при помощи фрикцион­ ного тормоза. Обычно затормаживается солнечное колесо внутреннего зацепления. При передаче крутящего момента, величина которого ниже М п, реактивный момент на солнеч­ ном колесе меньше момента трения, создаваемого тормозом, солнечное колесо неподвижно, и вся система в целом пред­ ставляет собой планетарный редуктор. Как только пере­ даваемый крутящий момент станет равным или превзойдет момент М п, солнечное колесо, ранее удерживавшееся сила­ ми трения, начнет вращаться. Водило остановится,механизм превратится в обычный редутор с паразитными колесами (ранее сателлитами).

Ниже выясним, как влияет величина коэффициента тре­ ния скольжения между трущимися поверхностями колодок

го на рис. 15, а. К ведущему солнечному колесу 5 приложен крутящий момент к ведомому звену-водилу 6 — крутя­ щий момент М п. Солнечные колеса 3 и 5 кинематически свя­

44

заны сателлитами 4, свободно вращающимися на осях води­ ла 6. Тормозной барабан (солнечное колесо 3) заторможен при помощи колодочного, постоянно замкнутого пружи­ ной 2, тормоза с тормозными колодками 1 (на виде сбоку

Рис. 15. Схема планетарного механизма с предохранительным тор­ мозом:

а — тормоз двухколодочный; б — тормоз ленточный.

где iu — передаточное число планетарной передачи при заторможенном колесе 3; г]14 — к. п. д. планетарной передачи. Момент М 3 на колесе 3 будет меньше или равен моменту тре­ ния Л4Тр, создаваемому тормозом.

Рассматривая состояние планетарной передачи в период буксования тормозного барабана, при котором силы, действущие на ее элементы, уравновешены, без учета потерь на трение в кинематических парах можно записать следующее уравнение:

Mi = Мп— Мтр.

45

Подставив значение М 1 в уравнение (64) и сделав пре­ образования, получим

где D6 — диаметр тормозного барабана; I и — размеры рычага, на котором находится колодка 1. Подставив зна­ чение Л4Тр в формулу (65), получим

Мп = TnBCfx.

Таким образом, крутящий момент Мп прямо пропорцио­ нален действительному коэффициенту трения скольжения между поверхностями трения колодок и тормозного бара­ бана. Коэффициент точности ут для рассматриваемого устройства при /„ = 0,2 и fm = 0,4 равен двум,т. е. такой же, как и у обычной предохранительной муфты, без обратной связи.

На рис. 17 прямая 2 показывает зависимость передава­

46

Для механизма с ленточным тормозом (рис. 15, б) при вращении тормозного барабана против часовой стрелки

момент трения

/И тр = Тп(е',а4„

Рис. 16. Схема планетарного механизма с отжимным устройством колодок предохранительного тормоза.

Подставив его значение в выражение (65), получим:

Mn = TnBCfnp,

где 5 = -----параметр ленточного тормоза; /пр = eafx —

— 1 — приведенный коэффициент трения.

Так как fx входит в показатель степени, то Мп в большей степени зависит от его изменения, чем в случае торможения солнечного колеса колодочным тормозом. На рис. 17 при­ ведена зависимость М п от fx (кривая /) для тормоза с пара­ метрами Тп = 100 кГ\ D6 = 200 мм\ i14 = 4,2; г]14 = 0,95;

47

а = 1,8л; fn = 0,2; fm = 0,4. Коэффициент точности для этой муфты ут = 4,1, максимальный коэффициент точности рт =s 100.

Рассмотрим тормоз планетарного механизма с отжимным устройством (рис. 16). Колодки /, прижимаемые к тормоз­ ному барабану 2 пружинами 3, имеют ролики 4, расположен­ ные на осях 5. Под действием крутящего момента Мп колод­ ки стремятся повернуться. Повороту препятствует стой­ ка 6, в У-образных пазах которой расположены ролики 4. В результате взаимодействия роликов 4 с наклонной поверх­ ностью У-образных пазов стойки 6 возникают усилия, под действием которых уменьшаются усилия, прижимающие колодки к барабану 2. Чем больше передаваемый момент М а, тем больше усилие R, тем с меньшим усилием прижима­ ются колодки 1 к тормозному барабану 2 и тем меньше момент сил трения.

Момент сил трения, приложенных к барабану, уравно­

Из условия равновесия колодки можно записать, что про­ екция сил на горизонтальную ось

На основании равенств (70), (71) и принимая во внимание, что F = Nfx, получаем:

Q2 = ^/xtg«*1.

Подставляя Q2 в равенство (69), находим

48

Соответственно

Подставив Q3 в формулу (68), получим зависимость

Выражение (72) выведе­ но без учета сил трения скольжения и трения каче­ ния роликов 4 в контакте с осями 5 и поверхностями V-образных пазов стойки. Подставив выражение (72) в формулу (65), получим

ум _ 2Tnfx (2а+ D6)iu r]u

п(l+ ^tg ai)(ii4%4— 1)'

(73)

Обозначим В — 2 (2а -f D6);