Муфты управляемые или сцепные.

Управляемые муфты позволяют соединять или разъединять валы с помощью механизма управления. По принципу работы все эти муфты можно разделить на две группы: муфты, основанные на зацеплении (кулачковые или зубчатые); муфты, основанные на трении (фрикционные).

Муфты кулачковые. На торцах полумуфт 1 и 2 (рис. 10) имеются выступы (кулачки) 3. В рабочем положении выступы одной полумуфты входят во впадины другой. Для включения и выключения муфты одну из полумуфт 2 устанавливают на валу подвижно в осевом направлении. Подвижную полумуфту перемещают с помощью специального устройства — отводки. Вилку отводки располагают в пазу 4. На чертеже штриховой линией показано выключенное положение полумуфты 2.

Рис.10.

Кольцо 5 служит для центровки валов. Несоосносгь валов резко снижает работоспособность кулачковых муфт. Чаще всего кулачковые и зубчатые (рис. 9) сцепные муфты располагают на одном валу и используют для переключения скоростей (например, на рис. 10).

Распространенные формы кулачков изображены на рис. 9. (сечение цилиндрической поверхностью). Прямоугольный про­филь (рис. 11, а) требует точного взаимного расположения полумуфт в момент включения. Кроме того, в таких муфтах неизбежны технологические боковые зазоры и связанные с этим удары при изменении направления вращения. Зазоры увеличива­ются при износе кулачков.

Рис. 11.

Трапецеидальный профиль (рис. 11, 6, в) не требует точного взаимного расположения полумуфт в момент включе­ния, а боковые зазоры компенсируются изменением глубины посадки кулачков. Симметричные профили кулачков — ревер­сивные, несимметричные — нереверсивные. В муфтах с трапеце­идальными кулачками возникают осевые силы Fa (рис. 11, 6), которые стремятся раздвинуть полумуфты и затрудняют вклю­чение; в этом отношении муфты с прямоугольными кулачками обладают преимуществом. Значение угла а трапецеидального профиля выбирают таким (обычно 2...5°), чтобы обеспечивалось самоторможение или не требовалось большого постоянного усилия на отводке.

Включение кулачковых муфт при относительном вращении валов всегда сопровождается ударами, которые могут вызвать разрушение кулачков. Поэтому такие муфты не рекомендуют применять для включения механизма под нагрузкой и при больших скоростях относительного вращения.

Работоспособность кулачковых муфт определяется в основ­ном износом кулачков, который зависит от напряжений смятия на поверхности соприкасания.

Для уменьшения износа поверхность кулачков должна быть твердой. Этого достигают с помощью объемной закалки или цементации. Применение цементации предпочтительней, так как при этом сохраняется вязкость сердцевины, что повышает сопротивление кулачка хрупким разрушениям от ударов. Муфты с цементированными кулачками изготовляют из сталей 15Х, 20Х, с объемной закалкой — из сталей 40Х, ЗОХН и т. п.

Муфты зубчатые сцепные. По устройству и методике расчета эта муфы (рис. 12) подобна зубчатой компенсирующей муфте с той разницей, что здесь обойма 2 изготовляется подвижной и управляется с помощью отводки. На рис. 12 обой­ма расположена в положении

Рис. 12.

«Включено». Диски 1 и 3 являются ограничителями, а втулка 4 центрирует валы и одновременно выполняет функцию подшипника при их относительном вращении (когда муфта выключена).

Применяют также зубчатые муфты без обоймы 2, у которых одна полумуфта имеет внутренние, а другая — внешние зубья.

Допускаемые напряжения смятия при расчетах прочности зубьев принимают такими же, как и для кулачковых муфт

Преимущества зубчатой муфты по сравнению с кулач­ковой — возможность изготовления на широко распространен­ном зуборезном оборудовании. При этом получают более высокую точность.

Для устранения ударов при включении в зубчатых муфтах широко применяют синхронизаторы (например, в коробках скоростей автомобилей). Синхронизаторы выравнивают ско­рости валов перед их соединением. Принцип работы син­хронизатора можно уяснить по рис. 13..

Дальнейшим перемещением обоймы включается зубчатая муфта (рис. 13). Разгон ведомых элементов производят, как правило, на холостом ходу. Поэтому фрикционные муфты синхронизаторов рассчитывают на передачу момента, необ­ходимого для преодоления инерционных нагрузок, возника­ющих при разгоне. Эти нагрузки обычно значительно меньше рабочих. Для того чтобы скорости успели выравняться в про­цессе непрерывного перемещения обоймы, это перемещение следует производить медленно.

Муфты фрикционные. При включении фрикционных муфт крутящий момент возрастает постепенно по мере увеличения силы нажатия на поверхности трения. Это позволяет соединять валы под нагрузкой и с большой разностью начальных угловых скоростей. В процессе включения муфта пробуксовывает, а раз­гон ведомого вала происходит плавно, без удара. Отрегули­рованная на передачу предельного крутящего момента, безопас­ного для прочности машины, фрикционная муфта выполняет одновременно функции предохранительного устройства.

Все фрикционные муфты в зависимости от формы рабочей поверхности можно разделить на три группы: муфты дисковые (плоская поверхность); муфты конические (коническая поверхность); муфты колодочные, ленточные и др. (цилиндрическая поверхность).

Муфты фрикционные, так же как и кулачковые, не до­пускают несоосности. Центровка полумуфт достигается рас­положением их на одном валу или с помощью специальных центрующих колец. На рис. приводятся схемы фрикционных муфт без указания способа центровки.

Муфты дисковые. Схема простейшей дисковой муфты с одной парой поверхностей трения изображена на рис. 13.

Здесь полумуфта 1 укреплена на валу неподвижно, а полумуфта 3 подвижна в осевом направлении, 2 — фрикционная накладка. Для со­единения валов к подвижной по­лумуфте прикладывают силу Fa.

Таким образом, применение многодисковых муфт позволяет увеличить передаваемый крутящий момент в z раз по срав­нению с двухдисковой муфтой (см. рис. 13), сохраняя при этом силу нажатия Fa и диаметры дисков.

Муфты предохранительные. Эти муфты служат для защиты машин от перегрузки. Любая фрикционная муфта, отрегули­рованная на передачу предельного момента, выполняет функции предохранительной. Специальные предохранительные фрикционные муфты не имеют механизма управления, а силы нажатия в них обычно обеспечиваются постоянно дейст­вующими пружинами. Расчет таких муфт аналогичен расчету фрикционных управляемых муфт.

Другим представителем предохранительных муфт является муфта со специальным разрушающимся элементом.

Рис. 14.

Схема одного из многочислен­ных вариантов конструкции та­ких муфт изображена на рис. 14.. Здесь крутящий мо­мент между полумуфтами 1 и 4 передается через штифт 3, который срезается при пере­грузке. Для восстановления ра­боты муфты штифт заменяют. Закаленные втулки 2 облегчают замену штифтов, предотвращают смятие более слабого материала полумуфт штифтом и тем самым приближают действительные условия среза штифта к расчетным.

Жесткое соединение полумуфт штифтом не может компен­сировать вредного влияния их несоосности на штифт, условия работы которого становятся неопределенными. Поэтому необ­ходима строгая центровка полумуфт.

Допускаемое напряжение [т] принимают равным пределу прочности материала на срез. Например, для закаленных штифтов из стали Ст5 допускают [т] = 420 МПа.

На рис. 15 изображена кулачковая предохрани­тельная муфта. Здесь полумуфты 1 и 3 зацепляются кулачками 2, имеющими трапецеидальный профиль с углом а.

От действия окружной силы Ft в зацеплении возникает осевая сила, которая стремится раздвинуть полумуф­ты и вывести их из зацепления. Этому противодействуют сила пружины F и сила трения на кулачках.

Рис. 15.

Недостатком предохранительных кулачковых муфт являются удары кулачков при перегрузках, сопровождающиеся большим шумом. Поэтому такие муфты не рекомендуют применять при высокой частоте вращения.

Муфты центробежные. Эти муфты автоматически соединяют, валы только тогда, когда угловая скорость превышают некоторое заданное значение. Таким образом, эти муфты являются' самоуправляемыми по угловой скорости. Центробежные муфты используют для автоматического включения и выключения исполнительного механизма с помощью регулировки угловой' скорости двигателя; разгона машин с большими маховыми массами при двигателе с малым пусковым моментом; по­вышения плавности пуска; выключения при перегрузках (бен­зопила), когда бензодвигатель сбавляет обороты и можетt; заглохнуть, и т. п.

Схема одной из центробежных муфт изображена на рис. 16. Центробежная сила Fn прижимает колодку 3 к ба­рабану полу муфты 2. Этому препятствует сила F, возникающая от прогиба пружины 4. Значение силы F регулируют винтом 5.

Рис. 16.

Муфты свободного хода. Эти муфты передают крутящий момент только в одном заданном направлении. Их применяют в станках, автомобилях, мотоциклах, велосипедах и т. д. В ве­лосипедах, например, они передают крутящий момент от педалей на колесо и в го же время позволяют колесу свободно катиться при неподвижных педалях.

Простейшим представителем муфт свободного хода является устройство с храповиком. Вследствие шума на холостом ходу и резкого ударного включения муфты с храповиком применяют сравнительно мало и только при низких скоростях.

Бесшумную работу обеспечивают фрикционные роликовые или шариковые муфты. Схема одной из таких муфт, встроенных в соединение шестерни с валом, изображена на рис. 17.. Если шестерня 1 вращается по часовой стрелке, то ролик закатывается в узкую часть паза и здесь заклинивается. Образуется жесткое соединение шестерни с валом через ролик. При вращении шестерни в противоположном направлении ролик выходит в широкую часть паза и шестерня оказывается разъединенной с валом. В этом направлении она может вращаться свободно. Толкатель 4, имеющий слабую пружину 3, выполняет вспомогательную роль. Он удерживает ролик в постоянном соприкасания с обоймой.

Рис. 17.

Дата добавления: 2015-08-18