Фрикционные муфты. Общие сведения. Расчет дисковых муфт.

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 центрирующих колец.

Муфты дисковые.

 

 

Схема простейшей дисковой муфты с одной парой поверхностей трения изображена на рис 1. Здесь полумуфта 1 укреплена на валу неподвижно, а полумуфта 3 подвижна в осевом направлении, 2 – фрикционная накладка. Для соединения валов к подвижной муфте прикладывают силу Fа. Момент трения Тт определяют по формуле:

,

где - средний радиус рабочих поверхностей, который приближенно принимают за приведенный радиус сил трения на этих поверхностях.

Чтобы ограничить условия неравномерного износа, обычно принимают D1/D2 = 2…1,5.

Для уменьшения силы Fа и габаритов муфты применяют конструкции не с одной, а со многими парами поверхностей трения – многодисковые муфты. Для них справедлива формула:

,

где z – число пар трущихся поверхностей; ; n – число дисков.

Применение многодисковых муфт позволяет увеличить передаваемый крутящий момент в z раз по сравнению с двух дисковой муфтой (рис 1), сохраняя при этом силу нажатия Fа и диаметры дисков.

Тт можно увеличить, кроме того, путем увеличения Fа, f и диаметров дисков (среднего радиуса трения). Увеличение диаметров приводит к повышению габаритов муфты, а поэтому на практике используется в последнюю очередь. Увеличение Fа ограничено допускаемым средним удельным давлением [p] на трущихся поверхностях:

.

Механизмы управления фрикционными муфтами, применяемые на практике, весьма разнообразны не только по конструкции, но и по принципу действия. В зависимости от последнего различают муфты с электромагнитным, гидравлическим, пневматическим и механическим управлением.

 

Конические муфты. Расчет.

Рис 1

Схема простейшей конической муфты изображена на рис 1. От действия силы Fа на конической поверхности соприкасания полумуфт возникает удельное давление р и удельные силы трения pf. Силы трения, направленные по касательной к окружности конуса, используются для передачи крутящего момента. Рассматривая равновесие правой полумуфты, получаем:

,

.

Решая эти уравнения совместно, находим:

,

где - приведенный коэффициент трения.

Значение непрерывно возрастает с уменьшением α. Увеличение позволяет во столько же раз уменьшить силу Fа. В этом и заключается положительная особенность конических муфт по сравнению с простыми дисковыми (в многодисковых муфтах Fа может быть меньше, чем в конических). Однако применять очень малые углы α на практике не рекомендуют, так как при этом происходит самозаклинивание полумуфт, затрудняющее их расцепление. Для устранения самозаклинивания полумуфт необходимо иметь:

.

Обычно выполняют: α 150.

Условие износостойкости рабочих поверхностей

.

Конические муфты в сравнении с многодисковыми имеют большие габариты. Они сложнее в изготовлении и повышают требования к точности центровки валов. По этим причинам конические муфты применяют реже, чем дисковые.