Назначение и краткая классификация

Устройства, предназначенные для соединения двух валов между собой или с деталями, насаженными на вал, с целью передачи вра­щающего момента, называют муфтами. Помимо указанного основ­ного назначения некоторые муфгы предохраняют механизм от по­ломок при перегрузках, позволяют включать и выключать отдельные сборочные единицы механизма без его остановки и т. д.

В машиностроении применяют большое количество разнообраз­ных механических муфт (электрические, гидравлические и другие муфты не рассматриваются), которые условно можно подразделить на четыре класса: 1. Муфты нерасцепляемые (постоянно действую­щие) соединяют валы так, что их разъединение возможно только после остановки машины путем демонтажа муфты Муфты этого класса подразделяют на жесткие, компенсирующие и упругие.

II. Муфты управляемые прадназначены для соединения или разъ- единения валов при остановке или даже при работе машины. В этот класс входят синхронные и фрикционные (асинхронные) муфты.

III. Муфты самодействующие. Эти муфты автоматически выполняют включение и выключение при заданной скорости (центробежные муфты), передачу момента только в одном направлении (обгонные муфты), ограничение передаваемого момента (предохранительные муфты). IV, Прочие муфты представляют собой конструктивное сочетание различных муфт.

Основные типы нерасцепляемых, управляемых и самодействующих муфт

Нерасцепляемые муфты. Существует три основные раз­новидности жестких муфт, требующих строгой соосности соединяем мых валов. Простейшей из них является втулочная муфта, закреп­ляемая на валах с помощью призматических или клиновых (реже) шпонок (рис. 279, а) или конических штифтов (рис. 279, б). Вту­лочные муфты применяют сравнительно редко, так как помимо общего недостатка, характерного для жестких муфт, —требования строгой соосности осей соединяемых валов —они неудобны при сборке и разборке.

Втулки муфт изготовляют из стали или чугуна. При применен нии стали 45 рекомендуется принимать (для d = 20... 100 мм)

D «(1,7... 1,5) d; L«3d. (240)

Для указанных втулочных муфт пока еще сохраняются нормали машиностроения МН 1068—60, 1067—60 и 1069—60 для соединения шлицевых валов.

Фланцевая муфта (ГОСТ 20761—75) состоит из двух полумуфт (рис. 280), имеющих форму фланцев с круговым выступом на одной из полумуфт и впадиной (выточкой) на другой, обеспечивающих соосность фланцев при сборке. Фланцевые муфты надежно соеди­няют соосные валы и способны передавать большие моменты; они просты по конструкции, дешевы и могут соединять валы разных диаметров.

Материал этих полумуфт—чугун СЧ 21—40, а при окружных скоростях на наружных поверхностях фланцев v> 30 м/с—сталь 40

Рис. 279 Рис. 280

или стальное литье. Полумуфты соединены между собой болтами, часть из которых устанавливается в отверстия из-под развертки и работает на срез. Остальные болты устанавливают в отверстия

Рис. 281 Рис. 282

с зазорами: муфты рассчитаны так, что силы трения, возникаемые при затяжке этих болтов, не участвуют в передаче момента.

Продольно-свертная (продольно-разъемная) муфта состоит из двух половин с внутренними полуцилиндрическими поверхностями (рис 281), охватывающими консольные части соединяемых валов и стянутыми болтами. Болты, стягивающие полумуфты, работают на растяжение, т. е. их следует затянуть так, чтобы создать между поверхностями полумуфт и охватываемых валов силы трения, обес­печивающие передачу заданного момента.

Сборка и разборка этой муфты просты —ее можно снять без осевого перемещения валов. Как и все жесткие муфты, продольно-свертная требует строгой соосности соединяемых валов и, как и

Рис. 283

втулочная муфта, предназначена обычно для соединения валов оди­накового диаметра Продольно-свертные муфты обычно изготовляют из чугуна СЧ 21—40 в соответствии с ГОСТ 23106—78.

Компенсирующие самоустанавливающиеся муфты применяют для компенсации ошибок относительного положения соединяемых ва-

Рис. 284 Рис. 285

лов —смещения центров; несоосности (взаимный наклон осей валов); •севого смещения и других погрешностей, которые могут быть след­ствием неточности обработки и монтажа, возникновения деформаций в изменения температуры.

К компенсирующим самоустанавливающимся муфтам относятся: I) кулачково-расширительная муфта (рис. 282), компенсирующая незначительные осевые перемещения; 2) кулачково-дисковая муфта (ГОСТ 20720—75), состоящая из двух полумуфт (рис. 283), наса­женных с натягом на концы валов, и среднего диска с двумя взаимно верпендикулярными выступами (кулачками). Трущиеся поверхности этой муфты смазывают, и она компенсирует в основном смещение валов параллельно друг друга; 3) зубчатая муфта (рис. 284), ком­пенсирующая смещение центров валов и взаимный наклон их осей (до 30'). Применяется для передачи больших моментов без ударов и резких толчков; 4) цепная муфта (рис. 285), которая имеет то

Рис. 286 Рис. 287

же назначение, что и зубчатая, но передает меньшие моменты (ГОСТ 20742—75 регламентирует цепные однорядные муфты); 5) кре-стово-шарнирная муфта (универсальная муфта Кардана —Гука,

Рис. 288

рис. 286), имеющая большое распространение в автомобильной ави­ационной промышленности и в приборостроении. Состоит из двух вилок и крестовины. Вилки насаживаются на соединяемые концы валов, а крестовина шарнирно соединяет вилки. Компенсирует зна­чительные углы наклона осей валов (до 30°). Две последовательно соединяемые муфты компенсируют также большие смещения осей валов.

Упругие муфты применяют в машинах, работающих с перемен­ной нагрузкой и частыми включениями, а также там, где строгая

соосность соединяемых валов не может быть выдержана. Упругие элементы муфт выполняют из пружинной стали, резины, пластмассы. Они смягчают толчки и удары при работе муфты. Упругие муфты применяют в механизмах, работающих в режиме динамических на­грузок.

Втулочно-пальцевая упругая муфта (МУВП по ГОСТ 21424—75) состоит из двух полумуфгг (рис. 287) и соединительных упругих элементов. У этих муфт болты, соединяющие полу муфты-фланцы,

з аменяют стальными пальцами с надетыми на них резиновыми втул­ками, имеющими прорези трапе­циевидного сечения. Эти втулки в некоторой степени компенсиру­ют погрешности сборки (радиаль­ное смещение осей валов до 0,3 мм, перекос до 30'), смягчают толч­ки и удары при передаче момен­та.

По ГОСТ 14084—76 изготов­ляют муфты, в которых упругим элементом является резиновая звез­дочка (рис. 288, а). На рис. 288, б показана муфта с резинокордным упругим элементом (ГОСТ 20884— 75). Компенсирующие свойства указанных муфт значительно выше, чем у МУВП.

Упругая муфта со змеевидной пружиной (рис. 289) состоит из двух полумуфт с зубьями на наружной цилиндрической поверхно­сти, между которыми заложены секции змеевидных пружин прямо-

у гольного сечения. При повороте одной полумуфты относительно другой прямолинейные участки пружин изгибаются, компенсируя погрешности сборки, толчки и удары при передаче момента. Эти муфты обладают высокими эксплуатационными качествами. Они способны передавать большие мощности [(2.. .3) 10³кВт], но дороги.

Муфты управляемые. Различают синхронные кулачковые (см. рис. 282), зубчатые (см, рис. 284) и асинхронные фрикцион-

ные управляемые муфты. Наиболее широко распространены фрик­ционные муфты (транспортные машины, станки). Они обеспечивают плавное сцепление ведомого и ведущего валов за счет сил трения при любой разности угловых скоростей соединяемых валов. При

в озникновении резких перегрузок полумуфты пробуксовывают, пре­дохраняя механизм от поломок (пробуксовки нежелательны, так как диски или накладки преждевременно изнашиваются).

В зависимости от формы и количества рабочих поверхностей трения фрикционные муфты делят­ся на дисковые (рис. 290, а), много­дисковые (рис. 290,6 и 291), ци­линдрические (рис. 290, в—между полумуфтами 1 и 2 расположена резиновая шина 3 с воздушной камерой), конусные (рис. 292), барабанные с колодками, разжим­ными кольцами или обтяжными лентами. Чаще применяют много­дисковые фрикционные муфты (МН 5664—65), имеющие малые габариты и требующие для вклю­чения небольшое усилие.

При монтаже одну сцепную полу муфту сажают на вал наглухо, а вторая полумуфта может свободно перемещаться с помощью рычага вдоль второго вала, снабженного шлицами или направляющей шпонкой.

Самодействующие муфты. Эти муфты обеспечивают авто­матическое соединение и разъединение валов при изменении задан­ного режима работы машины.

Центробежная муфта (рис. 293) служит для автоматического сцепления (расцепления) валов при определенных угловых скоростях

Ю*

291

вследствие действия центробежных сил, с увеличением угловой ско­рости фрикционные колодки отжимаются и муфта замыкается. Обгонная муфта (муфта свободного хода) обеспечивает автомати-

Рис 293

А¹

ческое соединение вала с обоймой или с другим валом. Обгонные муфты бывают зубчатые, кулачковые и фрикционные. На рис. 294 показана фрикционная обгонная муфта, получившая наибольшее распространение. При передаче момента, например, от педали вело­сипеда к заднему колесу ролики обгонной муфты вследствие трения заклиниваются между поверхностями обоймы и звездочки муфты. При обратном вращении ролики выкатываются в широкие участки обоймы и муфта размыкается.

Предохранительные фрикционные муфты получили наибольшее применение при сравнительно частых перегрузках (ГОСТ 15622—77). Они отличаются от управляемых в основном отсутствием механизма включения, т. е. предохранительные муфты постоянно замкнуты, трущиеся поверхности прижаты друг к другу пружинами. Менее

Рис. 295 Рис. 296

распространены кулачковые (ГОСТ 15620—77) и шариковые (ГОСТ 15621—77) предохранительные муфты, в которых при перегрузках кулачки или шарики одной полумуфты выдавливаются из впадин другой и муфта размыкается.

При редком возникновении перегрузки применяют предохрани­тельные муфты со срезным штифтом (рис. 295). При перегрузке стальные штифты, вставленные в отверстия закаленных втулок, срезаются и муфта размыкается.

Прочие муфты. Эти муфты, состоящие из комбинаций от­дельных муфт (чаще из упруго- или жесткокомпенсирующих муфт с предохранительными муфтами), применяют при невозможности обеспечить одной муфтой требуемого производством характера соеди­нения валов. На рис. 296 показана комбинированная упругопредо-хранительная фрикционная муфта, встроенная в шкив.