Управляемые или сцепные муфты. Общие сведения. Кулачковые и зубчатые (сцепные) муфты.

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.

Чаще всего кулачковые и зубчатые сцепные муфты располагают на одном валу и используют для переключения скоростей.

Распространенные формы кулачков изображены на рис 1 (сечение цилиндрической поверхностью). Прямоугольный профиль (рис 1, 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.

Трапециидальный профиль (рис 1, б, в) не требует точного взаимного расположения полумуфт в момент включения, а боковые зазоры компенсируются изменением глубины посадки кулачков. Симметричные профили кулачков – реверсивные, несимметричные – нереверсивные.

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 (υ 1 м/с).

Работоспособность кулачковых муфт определяется в основном износом кулачков, который зависит от напряжения смятия на поверхности соприкасания. Эти напряжения рассчитывают приближенно в предположении, что нагрузка распределяется равномерно между всеми кулачками:

,

где z – число кулачков полумуфты.

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 изготавливают из сталей 15Х, 20Х, с объемной закалкой – из сталей 40Х, 30ХН и т.п. При этом допускают:

[σсм] = 90…120 МПа – включение без относительного вращения;

[σсм] = 50…70 МПа – включение на тихом ходу;

[σсм] = 35…45 МПа – включение на повышенных скоростях.

 

Муфты зубчатые сцепные.

По устройству и методике расчета эта муфта подобна зубчатой компенсирующей муфте с той лишь разницей, что здесь обойма изготовляется подвижной и управляется с помощью отводки.

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

Для устранения ударов при включении в зубчатых муфтах широко применяют синхронизаторы (например, в коробках скоростей автомобилей). Синхронизаторы выравнивают скорости валов перед их соединением. Конструкцию зубчатой муфты, предназначенной для переключения скоростей в коробке передач, дополняют двусторонней конической фрикционной муфтой, которая и является синхронизатором.

Фрикционные муфты синхронизаторов рассчитывают на передачу момента, необходимого для преодоления инерционных нагрузок, возникающих при разгоне (проскальзывание, которое наблюдается при включении фрикционных муфт, позволяет плавно разгонять ведомые элементы; разгон ведомых элементов, как правило, происходит на холостом ходу). Эти нагрузки обычно значительно меньше рабочих. Для того чтобы скорости успели выровняться в процессе непрерывного перемещения обоймы, это перемещение следует производить медленно.