5.18.6. Муфты управляемые.
Муфта кулачковая (рис. 5.99).
На торцах полумуфт 1, 2 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.
Рис. 5.99. Муфта кулачковая.
Подвижную полумуфту перемещают с помощью специального устройства- отводки. Вилку отводки располагают в пазе 4. Кольцо 5 центрирует валы. Несоосность валов снижает работоспособность муфты. Чаще всего кулачковые и зубчатые муфты размещают на одном вале и используют для переключения скоростей.
Применяют разные формы кулачков (рис. 5.100):
- прямоугольный (требует точного взаимного расположения полумуфт в момент включения);
- трапецеидальный (не требует точного взаимного расположения полумуфт, боковые зазоры компенсирует изменением глубины посадки кулачков);
- с симметричным и несимметричным профилем.
Рис. 5.100
Формы кулачков.
Значение угла профиля выбирают из условия самоторможения или мимнимального усилия при отводе.
Включение кулачковых муфт при относительном вращении полумуфт всегда происходит с ударом. Поэтому их включение должно происходить без нагрузки и при малых относительных скоростях вращения (< 1 м/с).
Работоспособность определяется износом кулачков
см= 2МкрK/(bhzD1) [см]= 35…45 МПА, (5-172)
где z - число кулачков.
Используют также муфты зубчатые сцепные.
Муфты фрикционные (Рис. 5.101).
Р
ис.
5.101
Муфта фрикционная
При включении фрикционных муфт крутящий момент возрастает постепенно по мере увеличения силы прижатия 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 и безопасного для прочности машины, фрикционная муфта одновременно является предохранительным устройством.
Все фикционные муфты делятся на 3 группы: муфты дисковые (плоские поверхности) (рис.5.101); муфты конические (рис. 5.102); муфты колодочные, ленточные и др. (с цилиндрической поверхностью).
Рис. 5.102. Коническая фрикционная муфта.
Самой простой является муфта дисковая, в которой к жестко закрепленной на одном валу полумуфте 1 под действием силы Fa прижимается полумуфта 2. Контакт осуществляется по фрикционным накладкам. Момент трения определяют по формуле
Мт= FaDcp/2= КMкр , (5-173)
где - коэффициент трения; Dcp=(D1+D2)/2.
Для уменьшения силы Fa и габаритов муфты применяют конструкции со многими парами трения- многодисковые муфты. Здесь
КMкр = Fa rcp z, (5-174)
где z - число трущихся пар.
При этом необходимо обеспечивать синхронность смыкания трущихся пар.
Увеличение Fa ограничено допускакемым средним удельным давлением (напряжением) [p].
Коэффициент трения можно увеличить с помощью накладок из специальных материалов (металлокерамики по закаленным сталям и др.).
Конические муфты (рис. 5.102) обеспечивают более высокий приведенный коэффициент трения
’= /sin .
При этом момент трения будет
Мт= (FaDcp/2) /sin . (5-175)
Чтобы не было самозаклинивания должно выполняться неравенство > , где - угол трения. Обычно = 15. Условие работоспособности конической муфты записывается в форме
p= Fa/(bDcpsin ) [p]. (5-176)
Конические муфты имеют бо’льшие габариты нежели многодисковые. Они сложнее в изготовлении и повышают требования к точности центровки валов. Они применяются реже дисковых.
Работоспособность фрикционных муфт определяется в основном износом трущихся поверхностей. Интенсивность износа зависит от удельной мощности трения.
В управляемых муфтах скольжение происходит во время включения и выключения, т.е. зависит от числа переключений в час. Перегрев муфт приводит к увеличению износа или даже обугливанию неметаллических поверхностей. Из-за неустановившегося теплового режима расчет производится только по удельному давлению, определяемому из опыта эксплуатации.
Управляются муфты электромагнитом, гидравлическим, пневматическим или механическим способом.