§ 19. 5. Синхронные муфты

К синхронным относятся кулачковые и зубчатые муфты. В этих муфтах момент передается от ведущего к ведомому валу взаимным зацеплением полумуфт посредством кулачков (торцовых выступов) или зубьев.

Кулачковые и зубчатые муфты проще и дешевле фрикционных, но они обладают тем большим недостатком, что их включение при вра­щении валов сопровождается ударами, которые могут вызвать поломки •деталей привода или машины. Поэтому кулачковые и зубчатые муфты обычно применяют при отсутствии требования плавности включения, при редких включениях и малой относительной угловой скорости, а также в условиях стесненных габаритов. Кулачковые и зубчатые муфты по конструкции весьма разнооб­разны.

Кулачковая муфта, показанная на рис. 9, состоит из двух полумуфт 1 и 2, сцепляющихся между собой посредством торцовых кулачков 3. Втулка 4 служит для центровки валов. Одна из полумуфт (на рисунке левая) соединена с валом неподвижно, а другая полумуфта (правая) установлена на валу с возможностью осевого перемещения на направляющих шпонках (в некоторых конструкциях на шлицах).

Осевое перемещение подвижной полумуфты осуществляется с помощью устройства, называемого отводкой, кольцо которой помещается в пазу 5 полумуфты 2. Для уменьшения износа деталей отводки под­вижная полумуфта устанавливается на ведомом валу. На рис. 196 муфта показана во включенном состоянии. После Выключения муфты правая сторона подвижной полумуфты занимает Положение, показанное на рисунке штриховыми линиями. \ В данной муфте кулачки имеют трапецеидальный профиль. В дру­гих кулачковых муфтах применяют кулачки иных профилей, в том числе прямоугольного, треугольного и несимметричного. Профиль кулачков определяется назначением муфты.

Полумуфты кулачковых муфт изготовляют обычно из цементуемых сталей 15, 20, 15Х, 20Х, а при больших размерах — из стали 40, 45, 40Х, 20ХН, 40ХН и др.

Расчет кулачковых муфт заключается в проверочном расчете на износостойкость и прочность их кулачков, в предположении их равно-

рис. 9. Кулачковая сцепная муфта.

рис. 10. Профили кулачков сцепных муфт

мерной нагрузки. На износостойкость — по величине давления на рабочих поверхностях по формуле

, (9)

на прочность (изгиб) — по формуле

, (10)

где k=2…3 коэффициент неравномерности работы кулачков, зави­сящий от точности их изготовления; T_K — расчетный момент муфты; z — число кулачков полумуфты; D₁ — диаметр средней окружности кулачков; b — ширина кулачка; h — высота кулачка (при кулачках переменной высоты — средняя); w_И — момент сопротивления сечения кулачка при изгибе; р — Рас­четное давление на рабочей поверхности кулачков; [р] — допускаемое давление для кулачков; — расчетное напряжение изгиба кулачков; — допускаемое напряжение на изгиб для кулачков.

Допускаемое давление для кулачков рекомендуется принимать: для муфт, включаемых на ходу, [р] = 30 — 40 МПа; для муфт, вклю­чаемых при неподвижных валах, [p]= 80 — 120 МПа. Допуска­емое напряжение на изгиб для кулачков можно принимать .

Простейшая зубчатая муфта показана на рис. 19.12,а. Полумуфты ее представляют собой зубчатые колеса с зубьями эвольвентного зацепления и одинаковым числом зубьев; одна из полумуфт с наружными зубьями, а другая с внутренними зубьями. Так же как и в кулачковой, в этой муфте одна из полумуфт соединена с валом не­подвижно (на рис. 11,а—правая), а другая полумуфта (на рис. 11,а— левая) при помощи отводки может перемещаться вдоль вала, в резуль­тате чего полумуфты и соответствующие валы сцепляются или рас­цепляются.

Зубчатая муфта более сложной конструкции представ­лена на рис. 11, б. Эта муфта предназначена для поочередного вклю­чения шестерен 1 и 2. Она состоит из подвижной обоймы 3 с внутрен­ними зубьями, управляемой при помощи отводки; неподвижной полу­муфты 4 с наружными зубьями, которая находится в постоянном сцеп­лении с обоймой и соединена с валом шлицами; двух одинаковых

рис. 11. Простейшая зубчатая муфта.

неподвижных полумуфт 5 н6 с наружными зубьями, каждая из которых изготовлена за одно целое со своей шестерней.

При необходимости частого включения и выключения зубчатых и кулачковых муфт, как, например, в автомобилях, для устранения или уменьшения ударов и шума, возникающих при включении этих муфт, применяют синхронизаторы.

Синхронизаторы представляют собой вспомогательные фрикцион­ные муфты, которые включаются раньше основных зубчатых или кулач­ковых муфт и, выравнивая угловые скорости вращающихся валов, тем самым устраняют или уменьшают удары и шум при включении послед­них.

Синхронизатор простейшей конструкции для зубчатой муфты, пред­ставленной на рис. 11, б, состоит из двух конусных муфт. Наружные подвижные полумуфты 7 и 8 этих муфт соединены с обоймой 3, а внут­ренние неподвижные полумуфты 9 и 13 выполнены за одно целое с полумуфтами 5 и 6 зубчатой муфты. При осевом перемещении обоймы 3 в ту или другую сторону она через шестерню 4 передает от отводки осевую силу конусной полумуфте 9 или 10. А так как полное вклю­чение фрикционной муфты происходит не сразу, а плавно, то осущест­вляется выравнивание угловых скоростей полумуфт зубчатой муфты.

Затем после преодоления сопротивления пружины фиксатора обоймы и смещения фиксирующих шариков 11 внутрь муфты дальнейшим перемещением обоймы включается зубчатая муфта.