Сцепные управляемые муфты зацепления

Кулачковые муфты (рис. 8.10 а) состоят из двух полумуфт с торцевыми кулачками (выступами), входящими во впадины между кулачками сопряженной полумуфты. Включение и выключение осуществляется осевым перемещением одной полумуфты (обычно ведомой) на шлицах или на направляющих шпонках.

Кулачки (выступы на торце) чаще имеют треугольный или трапецеидальный профиль. Треугольные кулачки легко входят в зацепление, но при больших моментах возникает значительная сила отталкивания, что требует дополнительной силы прижатия полумуфты, а при высоких скоростях происходит быстрое обмятие вершин зубьев. Трапецеидальные кулачки лучше работают при больших моментах и скоростях. Применяются также и прямоугольный профиль. Он не обеспечивает сцепление без зазора, поэтому плохо работает при реверсивной нагрузке. Труднее включается, зато не требует дополнительного прижатия. Применяется ограниченно в тяжелых машинах, а также при ручном включении.

а	б
Рис. 8.10. Кулачковые (а) и зубчатая (б) муфты

 

Зубчатые муфты (рис. 8.10 б) состоят из двух полумуфт, одна из которых представляет собой шестерню с внутренними зубьями, а вторая – с наружным при одинаковом модуле и числе зубьев. Муфта включается при осевом перемещении одной из полумуфт. Для облегчения включения торцы зубьев закругляют.

При необходимости частого включения (например, в автомобилях) для уменьшения ударов и шума применяются синхронизаторы – небольшие фрикционные муфты, включаемые перед включением основной муфты и выравнивающие скорости ведомых и ведущих элементов.

Фрикционные муфты

Работа фрикционных муфт основана на создании сил трения между элементами муфты. Фрикционные муфты допускают плавное сцепление при любой скорости, но обладают большими габаритами и низкой долговечностью.

Фрикционные муфты бывают сухие и масляные, т.е. работающие со смазкой. В масляных муфтах ниже силы трения, но выше износостойкость.

 

В дисковых муфтах (рис. 8.11 а) рабочие поверхности имеют простую форму. Применяют однодисковые (с двумя поверхностями трения) и многодисковые муфты. В однодисковых муфтах диск, связанный с одним валом, сжимается двумя фланцами, связанными с другим валом.

Многодисковые муфты более компактны, обладают более плавным включением, но отличаются худшей расцепляемостью.

а	б	в
Рис. 8.11. Фрикционные муфты

Конусные муфты (рис. 8.11 б) состоят из двух полумуфт имеющих конические рабочие поверхности – внутреннюю и наружную. Конические поверхности позволяют создать на них значительные давления и силы трения при малых силах включения. Во избежание самозахватывания муфты и облегчения расцепления угол наклона образующей конуса должен быть меньше угла трения покоя (8-15º).

Достоинства конусных муфт: хорошая расцепляемость и относительная простота конструкции. Недостатки: значительные радиальные габариты и высокие требования к соосности соединяемых валов. В настоящее время применяются редко.

 

В цилиндрических шинно-пневматических муфтах (рис. 8.11 в) трение создается между колодками резинового баллона, связанного с одной полумуфтой, и цилиндрическим ободом второй полумуфты (барабана). Для включения муфты в камеру баллона подается воздух под давлением, баллон расширяется, и колодки равномерно прижимаются к барабану.

Достоинства шинно-пневматических муфт: удобство управления; возможность использования муфты в качестве предохранительной за счет регулирования давления; малая чувствительность к неточностям взаимного расположения валов; самокомпенсация износа; хорошие демпфирующие свойства. Недостатки: значительная стоимость баллона; старение резины; чувствительность резины к попаданию масла, щелочей и кислот.

 

 

Самодействующие муфты

Самодействующие (самоуправляющиеся) муфты автоматически срабатывают в определенных условиях.

 

Предохранительные муфты

Предохранительные муфты разъединяют валы при превышении величины вращающего момента, предохраняя механизм от перегрузки. Предохранительные муфты необходимо устанавливать: в машинах ударного действия; а машинах обрабатывающих неоднородную среду, в которой возможны твердые включения; в автоматических машинах и устройствах в связи с отсутствием непрерывного наблюдения за их работой.

 

Предохранительные муфты с разрушающимся элементом (рис. 8.12 а) применяются при редких перегрузках. Разрушающиеся элементы выполняют в виде штифтов из среднеуглеродистой улучшенной стали, прочность которых рассчитана на строго определенный вращающий момент. В случае перегрузки штифт срезается.

Такие муфты компактны, их удобно располагать близко к источникам перегрузки. Недостатки: необходимость замены штифтов при каждом срабатывании муфты.

а	б
Рис. 8.12. Предохранительные муфты

Пружинно-шариковые предохранительные муфты (рис. 8.12 б) широко применяют при небольших скоростях и передаваемых моментах. Они обеспечивают высокую точность срабатывания, имеют возможность регулировки силы сжатия пружин, и, следовательно, регулировки в небольшом диапазоне моментов. При перегрузках муфта прощелкивает. Сцепление автоматически восстанавливается после прекращения действия перегрузки.

 

Кроме перечисленных, применяются предохранительные муфты других типов: пружинно-кулачковые, фрикционные муфты и т.д.

 

 

Обгонные муфты

Обгонные муфты (муфты свободного хода) передают момент в одном направлении и допускают свободное относительное вращение в противоположном.

 

Роликовая обгонная муфта (рис. 8.13) состоит из звездочки, кольцевой обоймы, роликов, пружин и толкателей. При вращении звездочки по часовой стрелке, ролики закатываются в суживающиеся полости и заклиниваются между звездочкой и обоймой. При обратном вращении ролики выкатываются в широкую часть полостей и муфта расцепляется.

Достоинства роликовых обгонных муфт: отсутствие мертвых ходов при наличии некоторой угловой податливости, важной для смягчения ударов, и почти бесшумная работа.

Рис. 8.13. Роликовая обгонная муфта

Для тихоходных валов применяют также зубчато-храповые и кулачково-храповые муфты.

Центробежные муфты

Центробежные муфты автоматически включаются при достижении определенной частоты вращения и выключаются при падении частоты вращения. Такие муфты применяются для разгона механизмов и машин с малыми пусковыми моментами и облегчения пуска.

Центробежные муфты (рис. 8.14) представляют собой фрикционные муфты, у которых механизм управления заменен специальными грузами, которые, двигаясь по направляющим под действием центробежных сил, прижимается к поверхности и тем самым включает муфту.

Рис. 8.14. Центробежная муфта

 

 

Подбор муфт

Подбор муфты начинается с выбора типа муфты на основании анализа условий работы машины, путем сравнения эксплуатационных характеристик муфт, их стоимости, массы, габаритов, технологических возможностей для изготовления и т.д.

Параметрами для выбора типоразмера выбранного типа муфты служат расчетный вращающий момент , частота вращения валов n и номинальные диаметры соединяемых валов и .

Расчетный вращающий момент вычисляется по формуле:

где - номинальный вращающий момент;

- табличное значение максимального вращающего момента, передаваемого муфтой.

- коэффициент, учитывающий режим работы (ее динамическую составляющую): При спокойной работе и небольших разгоняемых при пуске массах k = 1,1…1,5; при неравномерной работе с толчками и средних разгоняемых массах k = 1,5…2,0; при ударной нагрузке и больших разгоняемых массах k = 2,5…3,0.

В таблице приведены рекомендованные значения коэффициента k для различных типов машин:

Тип машины
Транспортеры ленточные, испытательные машины	1,25 – 1,50
Транспортеры цепные, скребковые, винтовые	1,5 – 2,0
Вентиляторы, компрессоры, насосы центробежные	1,25 – 2,0
Компрессоры и насосы поршневые	2,0 – 3,0
Станки металлорежущие:
с непрерывным движением	1,25 – 1,5
с возвратно-поступательным движением	1,5 – 2,5
Деревообрабатывающие станки	1,5 – 2,0
Мельницы шаровые, дробилки, молоты, ножницы	2,0 – 3,0
Краны грузоподъемные, элеваторы	3,0 – 4,0
Примечание: В передачах от поршневых двигателей значения на 50–80% больше.

По таблицам справочников, из подходящих по условиям работы типов муфт, подбираются муфты по посадочному диаметру валов с минимальным значением вращающего момента муфты (но не меньше расчетного вращающего момента ). При этом скорость вращения валов не должна превышать максимальной скорости вращения муфты. Если соединяются валы разного диаметра, то подбор муфт идет по большему посадочному диаметру.

При выборе муфт можно столкнуться с ситуацией, когда по справочным таблицам невозможно подобрать муфту с диаметром посадочного отверстия, равным диаметру вала двигателя или редуктора. В этом случае предполагается, что муфта будет изготовлена по размерам из справочника, но с отверстием в одной из полумуфт по диаметру вала.

 

Список литературы

1. Подшипники качения. Сборник стандартов. В 2-х т. Т. 1. – М.: Изд-во стандартов, 1989 – 439 с.

2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. Т. 2. – М.: «Машиностроение», 1980 – 559 с.

3. Бабкин А.И. Проектирование цилиндрических и конических зубчатых передач. Учебно-методическое пособие для курсового проектирования. – Северодвинск: РИО Севмашвтуза, 2006 – 70 с.

4. Бабкин А.И. Проектирование клиноременных передач. Учебно-методическое пособие для курсового проектирования. – Северодвинск: РИО Севмашвтуза, 2006 – 43 с.

5. Бабкин А.И. Проектирование цепных передач. Учебно-методическое пособие для курсового проектирования. – Северодвинск: РИО Севмашвтуза, 2006 – 23 с.

6. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин – М.: Высшая школа, 2001 – 447 с.

7. Иванов М.Н. Детали машин – М.: Высшая школа, 1991 – 383 с.

8. Иосилевич Г.Б. Детали машин – М.: Машиностроение, 1988 – 368 с.

9. Курмаз Л.В., Скойбеда А.Т. Детали машин. Проектирование – Минск.: УП «Технопринт», 2002 – 290 с.

10.Решетов Д.Н. Детали машин – М.: Машиностроение, 1989 – 496 с.

11.Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин – Калининград.: Янтар. сказ, 2004 – 454 с.

12.Шелофаст В.В. Основы проектирования машин – М.: Изд-во АПМ, 2000 – 472 с.

 

 

Бабкин Александр Иванович