Муфта-тормоз

Муфта-тормоз

Реферат

Изобретение относится к машиностроению, а именно к муфтам-тормозам механических прессов и других кузнечно-прессовых машин.

Известна принятая в качестве аналога муфта-тормоз (см. патент Германии №2657814, кл. F 16 D 67/00 с приоритетом от 21.12.1976 года), содержащая ступицу с выполненными в ней вертикальными отверстиями (каналами) для подведения сжатого воздуха в полость составного пневмоцилиндра, жестко прикрепленного к ступице, например, винтами и включающего оребренную крышку, опорный диск тормоза, кинематически связанный с пневмоцилиндром, подвижный П-образно выполненный по форме ведомый нажимной диск, опорный оребренный диск муфты, подвижный уплотненный манжетами поршень, установленный во внутренней кольцевой полости пневмоцилиндра, ведущие фрикционные диски с элементами трения муфты и тормоза, тормозные пружины и регулировочные шайбы.

Недостатками известной муфты-тормоза по патенту Германии №2657814 является труднодоступное расположение поршня пневмоцилиндра и тормозных пружин внутри узла включения, что ухудшает их монтаж и демонтаж и затрудняет и ухудшает обслуживание и замену деталей по мере их износа или поломки при эксплуатации, так как требует полной разборки муфты-тормоза, а именно съем, а затем последующую установку следующих базовых деталей узла трения: крышку пневмоцилиндра, опорный тормозной диск, ведущий диск тормоза с элементами трения, нажимной диск муфты и тормоза и тормозные пружины.

Одновременно, расположение в известном узле включения по патенту Германии №2657814 тормозных пружин на небольшом радиусе от центральной осевой линии муфты-тормоза также не позволяет обеспечить высокую величину тормозного момента, так как на этом радиусе возможно установить по диаметру не более 5-6 пружин, что значительно уменьшает надежность, безопасность и срок службы известного узла включения.

Далее, недостатком также является небольшой диаметр пневмоцилиндра муфты-тормоза, что ведет к необходимости работы узла включения на высоком давлении сжатого воздуха в воздушной магистрали, которое должно быть не менее 5,5-6,0 кг/см², чтобы обеспечить требуемую для выполнения работы величину крутящего момента узла трения.

Кроме того, в известной муфте-тормозе подвижный нажимной диск, связанный жестко с поршнем, установлены совместно консольно на пальцах, которые закреплены в теле опорного диска муфты. Последнее, в результате воздействия консольно установленных масс диска с поршнем при знакопеременных нагрузках на одиночных включениях 30-60 узла в минуту при работе муфты-тормоза, приводит к ослаблению и разбалтыванию крепления пальцев в их посадочных отверстиях, что значительно уменьшает срок службы муфты-тормоза по патенту Германии №2657814 в период ее эксплуатации.

Известна принятая в качестве аналога муфта-тормоз (см.авт.свид. СССР №327348, кл. F 16 d 67/04 с приоритетом от 06.04.1970 года), содержащая ступицу с выполненными в ней вертикальными отверстиями (каналами) для подведения сжатого воздуха в полость составного пневмоцилиндра, установленного на ступице и включающего диск тормоза, кинематически связанный с пневмоцилиндром нажимной диск, промежуточный ведомый подвижный диск, опорные оребренные диски муфты и тормоза, уплотненный манжетами поршень, установленный во внутренней кольцевой полости пневмоцилиндра, ведущие фрикционные диски с элементами трения муфты и тормоза, тормозные пружины и регулировочные устройства.

Данная муфта-тормоз имеет такой же недостаток, как и конструкция муфты-тормоза по патенту Германии №2657814, в части недостаточной величины тормозного момента из-за установки тормозных пружин на очень малом радиусе от осевой линии узла включения. При этом установленные пружины визуально не просматриваются, а их монтаж и демонтаж очень сложный и трудоемкий, так как требует полной разборки и сборки всех базовых деталей муфты и тормоза. Установка и замена манжетных уплотнений поршня пневмоцилиндра также требует выполнения полной разборки и сборки узла трения, на что затрачивается много усилий и времени.

Кроме того, другим недостаткам известной муфты-тормоза по авт.свид. СССР №327348 является высокая инерционность ведомой - разгоняемой и тормозимой на каждое включение части привода по причине наличия на больших диаметрах узла трения металлоемких обечаек со шлицевыми и резьбовыми соединениями для установки промежуточного диска муфты, подвижного поршня и опорных дисков муфты и тормоза, что резко сокращает срок службы всей конструкции муфты-тормоза и ухудшает условия ее обслуживания при эксплуатации.

Более того, выполнение узла бесступенчатой регулировки зазоров между фрикционными дисками в муфте и тормозе по мере износа их фрикционных элементов в виде перемещаемых по резьбе обечаек опорных дисков муфты и тормоза, фиксируемых от поворота торцевыми шпонками на двух противоположных торцах узла трения, очень труднодоступно, плохо контролируемо и трудоемко при выполнении процесса регулировки, что значительно ухудшает условия обслуживания при эксплуатации узла муфта-тормоз по авт.свид. СССР №327348.

Известна также принятая в качестве ближайшего аналога муфта-тормоз (см. патент DЕ №1207727 А, кл. F 16 D 67/04, опубл. 23.12.1965 года), содержащая ступицу с выполненными в ней вертикальными каналами для подведения сжатого воздуха в полость составного пневмоцилиндра, жестко прикрепленного к ступице и включающего оребренную крышку, подвижный уплотненный манжетами поршень, установленный во внутренней кольцевой полости пневмоцилиндра, опорный диск тормоза, кинематически связанный с пневмоцилиндром, П-образно выполненные по форме подвижные нажимной и промежуточный ведомые диски, опорный оребренный диск муфты, ведущие фрикционные диски муфты и тормоза с элементами трения, тормозные пружины и регулировочные шайбы.

У данной известной муфты-тормоза имеются такие же недостатки, как и у конструкции муфты-тормоза по патенту Германии №2657814, а именно: сложное технологическое исполнение опорного диска муфты за одно целое со ступицей узла включения; конструкция нажимного диска муфты и тормоза выполнена совместно и имеет жесткую связь с поршнем пневмоцилиндра; тормозные пружины расположены на небольшом радиусе от осевой линии узла трения, а также ряд других недостатков.

Одновременно, в конструкции ближайшего аналога (см. патент Германии №1207725) установка опорного диска тормоза на запрессованных пальцах в ведомом опорном диске муфты не обеспечивает надежной работы узла муфты-тормоза из-за воздействия при вращении больших консольно расположенных на пальцах масс ведомых деталей узла включения, а также в результате действия динамических ударных нагрузок при включении муфты-тормоза (до 30-60 включений в минуту) в период работы машины в режиме одиночных включений.

В то же время, известная конструкция муфты-тормоза по патенту Германии №1207725 также не может обеспечить высокую величину тормозного момента и срока службы узла включения в период его работы при эксплуатации в производственных условиях.

Технический результат изобретения - совершенствование конструкции муфты-тормоза, повышение ее надежности и величины тормозного момента, упрощение монтажа и демонтажа тормозных пружин и уплотнений поршня пневмоцилиндра, увеличение срока службы и улучшение условий обслуживания узла включения при эксплуатации.

Для достижения технического результата в муфте-тормозе, содержащей ступицу с выполненными в ней вертикальными каналами для подведения сжатого воздуха в полость составного пневмоцилиндра, жестко прикрепленного к ступице и включающего оребренную крышку, подвижный уплотненный манжетами поршень, установленный во внутренней кольцевой полости пневмоцилиндра, опорный диск тормоза, кинематически связанный с пневмоцилиндром, П-образно выполненные по форме подвижные нажимной и промежуточный ведомые диски, опорный оребренный диск муфты, ведущие фрикционные диски муфты и тормоза с элементами трения, тормозные пружины и регулировочные шайбы, составной пневмоцилиндр выполнен в виде оребренной крышки, жестко связанной при помощи винтов с Г-образной по форме оребренной обечайкой, образующей его цилиндрическую боковую поверхность и торцевую поверхность, которая является опорным диском тормоза, в котором равномерно по окружности установлены пальцы с резьбовыми регулировочными втулками с контргайками, взаимодействующими через установленные на пальцах тормозные пружины с торцевой поверхностью П-образно выполненного по форме нажимного диска муфты-тормоза, при этом поршень через манжетные уплотнения подвижно установлен на ступице во внутренней полости Г-образной по форме оребренной обечайки составного пневмоцилиндра между оребренной крышкой и торцом Г-образной по форме оребренной обечайки и, посредством жестко закрепленного на поршне кольца со сквозными отверстиями, выполненными по его окружности, контактно взаимодействует с нажимным ведомым диском муфты-тормоза, а вертикальные каналы для подведения сжатого воздуха в полость составного пневмоцилиндра могут представлять собой отверстия, при этом жесткое крепление составного пневмоцилиндра к ступице может быть осуществлено винтами, причем опорный диск муфты своим основанием Г-образной формы установлен и жестко соединен с такой же по форме наружной торцевой стороной ступицы узла включения, при этом на наружной кольцевой поверхности ступицы выполнены шлицы, с которыми подвижно взаимодействуют шлицы ведомых дисков узла трения, а на внутренней поверхности ступицы выполнены шлицы или шпоночные пазы для взаимодействия со шлицами или шпонками рабочего вала машины, и жесткое крепление опорного диска муфты к наружной торцевой стороне ступицы узла включения может быть осуществлено при помощи винтов и штифтов.

Данные существенные признаки и принципиально новые технические решения, изложенные в формуле изобретения, проявляют технические свойства, неизвестные как в принятом ближайшем аналоге, так и ни в одном из известных объектов, осуществляя достижение намеченного технического результата изобретения - совершенствование конструкции муфты-тормоза, повышение ее надежности и величины тормозного момента, упрощение монтажа и демонтажа тормозных пружин и уплотнений поршня пневмоцилиндра, увеличение срока службы и улучшение условий обслуживания узла включения при эксплуатации.

Указанные в формуле изобретения новые существенные признаки отвечают критерию "существенные отличия".

Конструкция муфты-тормоза по данной патентной заявке на изобретение имеет над ближайшим аналогом следующие преимущества:

1. Расположение тормозных пружин непосредственно под фрикционными элементами ведущих дисков муфты и тормоза позволяет значительно повысить величину тормозного момента, а также обеспечить надежность и стабильность включения узла трения в период его работы в условиях производства.

2. Конструкция муфты-тормоза позволяет осуществлять визуальный осмотр тормозных пружин при остановке вращения маховика машины и обеспечивает быструю (~10-15 минут) и легкую процедуру съема и установки тормозных пружин не снимая базовых деталей узла включения и не нарушая их соединения между собой, так как доступ к тормозным пружинам очень прост с наружной стороны узла трения и не требует демонтажа ни базовых деталей узла, ни съема его с вала машины для замены и установки тормозных пружин, что упрощает монтаж и демонтаж тормозных пружин и улучшает условия обслуживания узла включения при его эксплуатации.

3. При включении пневмоцилиндра его усилие передается через центр поршня и жестко связанное с ним кольцо на нажимной диск в зоне действия тормозных пружин и одновременно в непосредственной близости от элементов трения ведущих дисков муфты-тормоза, что обеспечивает передачу усилия пневмоцилиндра без перекоса деталей и ведет к совершенствованию конструкции узла включения и к увеличению срока его службы в период работы.

4. Съем и установка манжетных уплотнений поршня проводится легко и удобно путем откручивания наружных гаек крышки пневмоцилиндра, а затем с последующей ее установкой на место после замены манжетных уплотнений поршня пневмоцилиндра. При этом не затрагиваются при съеме крышки и замене манжет никакие другие базовые детали узла включения, что также упрощает монтаж и демонтаж уплотнений поршня пневмоцилиндра, а это улучшает условия обслуживания узла муфта-тормоз при ее эксплуатации;

На чертеже изображена предлагаемая муфта-тормоз в разрезе:

Муфта-тормоз состоит из ступицы 1 с выполненными в ней вертикальными каналами (отверстиями) 2 для подведения сжатого воздуха в полость 3 составного пневмоцилиндра 4, жестко прикрепленного к ступице 1 и включающего оребренную крышку 5 с ребрами 6, жестко связанной при помощи винтов через уплотнение 7 с Г-образной по форме оребренной ребрами 9 обечайкой 8, образующей цилиндрическую боковую поверхность 10 и торцевую поверхность пневмоцилинцра 4, которая является опорным диском 11 тормоза; При этом на опорном диске 11 равномерно по окружности установлены пальцы 12 с резьбовыми регулировочными втулками 13 с контргайками 14, взаимодействующими через установленные на пальцах 12 тормозные пружины 15 с торцевой поверхностью П-образно выполненного по форме нажимного диска 16 муфты-тормоза.

Ступица 1 выполнена из наружной кольцевой части 17 ступицы 1, на которой выполнены шлицы 18, и с ними подвижно взаимодействуют шлицы ведомых дисков узла трения: промежуточного диска 19 и ведомого нажимного диска 16 узла включения.

Также со шлицами (шпоночными пазами) 20, изготовленными на внутренней кольцевой части 21 ступицы 1, взаимодействуют шлицы или шпонки рабочего вала машины (не показано).

На верхней кольцевой поверхности 22 части 21 ступицы 1 установлен составной пневмоцилиндр 4, который жестко прикреплен винтами через уплотнение 23 к правой торцевой части 24 ступицы 1.

К левой (см. чертеж) торцевой части 25 ступицы 1 прикреплен винтами и штифтами через уплотнение 26 своим основанием Г-образной формы опорный диск 27 муфты узла трения.

Опорный диск 27 муфты также при помощи винтов прикреплен жестко к торцевой части 28 ступицы 1, которая соединяет ее короткую 17 и длинную 21 стороны.

Поршень 29 расположен в составном пневмоцилиндре 4 и уплотнен манжетными уплотнениями 30 и 31. Вместе с тем, поршень 29 установлен с возможностью перемещения во внутренней полости 3, образованной Г-образно выполненной обечайкой 8 и оребренной крышкой 5. При этом своей верхней манжетой 30 поршень 29 взаимодействует подвижно с внутренней частью цилиндрической боковой поверхности 10 пневмоцилиндра 4, а своей нижней манжетой 31 поршень 29 перемещается по поверхности 22 ступицы 1.

Кроме того, на поршне 29 жестко закреплено кольцо 32 с выполненными сквозными по его окружности отверстиями 33, которое взаимодействует контактно с нажимным ведомым диском 16 муфты-тормоза при ее включении.

Между опорным диском 11 тормоза и подвижным нажимным диском 16 размещен ведущий тормозной фрикционный диск 34 с фрикционными элементами 35. Диск 34 соединяется со станиной 36, например, через пальцы 37 неподвижно в радиальном и подвижно в осевом направлении.

Между опорным диском 27 муфты и подвижным нажимным диском 16 размещены ведущие фрикционные диски 38 муфты с фрикционными элементами 39, а также промежуточный ведомый диск 19. Ведущие фрикционные диски 38 соединяются с приводной частью 40 машины, например, с помощью пальцев 41 подвижно в осевом направлении.

Регулировка зазоров между фрикционными ведущими дисками 34 и 38, а также ведомыми дисками 11, 16 и 27 в муфте и тормозе по мере износа фрикционных элементов 35 и 39 выполняется при помощи регулировочных шайб 42.

Муфта-тормоз работает следующим образом.

При подаче по команде сжатого воздуха из сети через вертикальные каналы 2 в полость 3 составного пневмоцилиндра 4 поршень 29 перемещается в осевом направлении влево (см. чертеж) и, в результате этого, своим действием через кольцо 32 производит перемещение и сжатие тормозных пружин 15. При этом нажимной диск 16 отходит от фрикционных элементов 35 тормозного фрикционного диска 34 (тормоз растормаживается), а затем диск 16, продолжая двигаться влево, прижимает промежуточный диск 19 и ведущие фрикционные диски 38 с фрикционными элементами 39 к опорному диску 27 (включается муфта).

При выхлопе сжатого воздуха из полости 3 составного пневмоцилиндра 4 в атмосферу, тормозные пружины 15, воздействуя на торцевую поверхность нажимного ведомого диска 16, отводят последний от фрикционных элементов 39 ведущих дисков 38 муфты (муфта выключается), а затем прижимают диск 16 к фрикционным элементам 35 тормозного фрикционного диска 34 и, далее, к опорному диску 11 тормоза (включается тормоз) и, в результате этого, затормаживаются ведомые детали муфты-тормоза и приводы машины и прекращают свое вращение.

Далее весь цикл работы при включении муфты-тормоза повторяется вновь.

По мере износа в процессе работы пакета фрикционных элементов 35 и 39 узла муфты-тормоза производится регулировка величины зазоров между дисками 11, 16, 19, 27, 34 и 38 узла включения при помощи съема нужного количества регулировочных шайб 42. В результате этого уменьшается зазор между фрикционными элементами трения и ведомыми и ведущими дисками муфты-тормоза на требуемую величину.

Технический результат и экономический эффект при внедрении изобретения достигается в результате новых технических решений в конструкции муфты-тормоза в виде жесткой установки при помощи винтов на ступице узла включения составного пневмоцилиндра, состоящего из крышки с ребрами, соединенной винтами с Г-образной по форме оребренной обечайкой, образующей цилиндрическую боковую поверхность пневмоцилиндра и одновременно образующей его торцевую поверхность, которая является поверхностью опорного диска тормоза, несущим установленные в нем равномерно по окружности пальцы с резьбовыми регулировочными втулками с контргайками. При этом на этих пальцах установлены тормозные пружины, а поршень установлен подвижно через манжетные уплотнения на ступице во внутренней полости Г-образно выполненной по форме оребренной обечайки составного пневмоцилиндра, и поршень, посредством жестко закрепленного на нем кольца с выполненными сквозными по его окружности отверстиями, взаимодействует контактно с нажимным ведомым диском муфты-тормоза.

Данные новые технические решения обеспечивают совершенствование и упрощение конструкции муфты-тормоза, что повышает ее надежность и величину тормозного момента и упрощает монтаж и демонтаж тормозных пружин и уплотнений поршня пневмоцилиндра. Кроме того, получение требуемого технического результата достигается также путем выполнения ступицы из двух концентрично расположенных относительно друг друга и жестко связанных между собою перемычкой внутренней и наружной кольцевых частей ступицы, с выполненными на них шлицами или шпонками.

При этом на верхней кольцевой поверхности наружной части ступицы выполнены шлицы, с которыми взаимодействуют подвижно шлицы ведомых дисков узла трения, а со шлицами (шпоночными пазами), выполненными на кольцевой поверхности внутренней части ступицы, взаимодействуют шлицы (или шпонки) рабочего вала машины.

Одновременно с верхней поверхностью нижней кольцевой части ступицы взаимодействует подвижно своим нижним кольцевым манжетным уплотнением поршень пневмоцилиндра муфты-тормоза.

Данные новые технические решения увеличивают срок службы и улучшают условия обслуживания узла включения при эксплуатации.

1. Муфта-тормоз, содержащая ступицу с выполненными в ней вертикальными каналами для подведения сжатого воздуха в полость составного пневмоцилиндра, жестко прикрепленного к ступице и включающего оребренную крышку, подвижный, уплотненный манжетами поршень, установленный во внутренней кольцевой полости пневмоцилиндра, опорный диск тормоза, кинематически связанный с пневмоцилиндром, П-образно выполненные по форме подвижные нажимной и промежуточный ведомые диски, опорный оребренный диск муфты, ведущие фрикционные диски муфты и тормоза с элементами трения, тормозные пружины и регулировочные шайбы, отличающаяся тем, что составной пневмоцилиндр выполнен в виде оребренной крышки, жестко связанной при помощи винтов с Г-образной по форме оребренной обечайкой, образующей его цилиндрическую боковую поверхность, которая является опорным диском тормоза, в котором равномерно по окружности установлены пальцы с резьбовыми регулировочными втулками с контргайками, взаимодействующими через установленные на пальцах тормозные пружины с торцевой поверхностью П-образно выполненного по форме нажимного диска муфты-тормоза, при этом поршень через манжетные уплотнения подвижно установлен на ступице во внутренней полости Г-образной по форме оребренной обечайки составного пневмоцилиндра между оребренной крышкой и торцом Г-образной по форме оребренной обечайки и посредством жестко закрепленного на поршне кольца со сквозными отверстиями, выполненными по его окружности, контактно взаимодействует с нажимным ведомым диском муфты-тормоза.

2. Муфта-тормоз по п.1, отличающаяся тем, что вертикальные каналы для подведения сжатого воздуха в полость составного пневмоцилиндра могут представлять собой отверстия.

3. Муфта-тормоз по п.1, отличающаяся тем, что жесткое крепление составного пневмоцилиндра к ступице может быть осуществлено винтами.

4. Муфта-тормоз по п.1, отличающаяся тем, что опорный диск муфты своим основанием Г-образной формы установлен и жестко соединен с такой же по форме наружной торцевой стороной ступицы узла включения, при этом на наружной кольцевой поверхности ступицы выполнены шлицы, с которыми подвижно взаимодействуют шлицы ведомых дисков узла трения, а на внутренней поверхности ступицы выполнены шлицы или шпоночные пазы для взаимодействия со шлицами или шпонками рабочего вала машины.

5. Муфта-тормоз по п.4, отличающаяся тем, что жесткое крепление опорного диска муфты к наружной торцевой стороне ступицы узла включения может быть осуществлено при помощи винтов и штифтов.