6.5 Синхронные муфты

К синхронным муфтам относятся кулачковые и зубчатые муфты. Ф этих муфтах момент от ведущего к ведомому валу передается взаимным зацеплением муфт посредством кулачков (торцовых выступов) или зубьев. Кулачковые и зубчатые муфты дешевле фрикционных, недостаток заключается в том, что их включение при вращении валов сопровождается ударами, которые могут вызвать поломки деталей привода или машины. Поэтому кулачковые и зубчатые муфты применяют при отсутствии требования к плавности включения, редких включениях и малой относительной угловой скорости, а также в условиях стесненных габаритов.

6.5.1 Муфты кулачковые.

На торцах полумуфт (рисунок 6.10) имеются выступы (кулачки). В рабочем положении выступы одной полумуфты входят во впадины другой. Для включения и выключения муфты одну из полумуфт устанавливают на валу подвижно в осевом направлении. Подвижную полумуфту перемещают с помощью специального устройства - отводки. Вилку отводки располагают в пазу.

Рисунок 6.10 – Муфта кулачковая

Кольцо служит для центровки валов. Несоосность валов резко снижает работоспособность кулачковых муфт.

Рисунок 6.11 – Муфта кулачковая

Расчет кулачковых муфт заключается в проверочном расчете на износостойкость и прочность кулачков в предложении их равномерной нагрузки. На износостойкость – по давлению на рабочих поверхностях:

;

на прочность (изгиб):

.

где k=2...3 – коэффициент неравномерности работы кулачков, зависящий от точности изготовления; - расчетный крутящий момент муфты; z –число кулачков полумуфты; - диаметр средней окружности кулачков; b – ширина кулачка; h – высота кулачка; - момент сопротивления сечения кулачка при изгибе; p – расчетное давление рабочей поверхности кулачков; – допускаемое давление кулачков; - расчетное напряжение на изгиб кулачков; - допускаемое напряжение на изгиб кулачков.

6.6 Муфты фрикционные (асинхронные).

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).

Рисунок 6.12 – Муфта фрикционная однодисковая

Муфты фрикционные, так же как и кулачковые, не до­пускают несоосности. Центровка полумуфт достигается рас­положением их на одном валу или с помощью специальных центрующих колец.

Муфты дисковые. Схема простейшей дисковой муфты с одной парой поверхностей трения изображена на рисунке 6.12.

Рисунок 6.14 – Муфта многодисковая

Муфты конические. Схема простейшей конической муфты изображена на рис. 6.15. От действия силы F_a на конической поверхности соприкасания полу­муфт возникают удельное давление р и удельные силы трения. Силы трения, направленные по касатель­ной к окружности конуса, исполь­зуются для передачи крутящего мо­мента.

Рисунок 6.15 – Муфта коническая

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.

Муфты автоматические, или самоуправляемые

Эти муфты предназначаются для автоматического разъ­единения валов в тех случаях, когда параметры работы машины становятся недопустимыми по тем или иным показа­телям.

Муфты предохранительные. Эти муфты служат для защиты машин от перегрузки. Любая фрикционная муфта, отрегули­рованная на передачу предельного момента, выполняет функции предохранительной. Специальные предохранительные фрикционные муфты не имеют механизма управления, а силы нажатия в них обычно обеспечиваются постоянно дейст­вующими пружинами. Расчет таких муфт аналогичен расчету фрикционных управляемых муфт.

Другим представителем предохранительных муфт является муфта со специальным разрушающимся элементом. Схема одного из многочислен­ных вариантов конструкции та­ких муфт изображена на рис. 6.17. Здесь крутящий мо­мент между полумуфтами передается через штифт, который срезается при пере­грузке. Для восстановления ра­боты муфты штифт заменяют.

Рисунок 6.16 – Муфта предохранительная со срезным штифтом

Рисунок 6.17 – Муфта предохранительная зубчатая регулируемая

Рисунок 6.18 – Муфта предохранительная шариковая регулируемая

Недостатком предохранительных кулачковых и зубчатых муфт являются удары кулачков и зубьев при перегрузках, сопровождающиеся большим шумом. Поэтому такие муфты не рекомендуют применять при высокой частоте вращения.

Муфты центробежные. Эти муфты автоматически соединяют валы только тогда, когда угловая скорость превысит некоторое заданное значение. Таким образом, эти муфты являются самоуправляемыми по угловой скорости. Центробежные муфты используют для автоматического включения и выключения исполнительного механизма с помощью регулировки угловой скорости двигателя; разгона машин с большими маховыми массами при двигателе с малым пусковым моментом; по­вышения плавности пуска; выключения при перегрузках (бен­зопила), когда бензодвигатель сбавляет обороты и может заглохнуть, и т. п.

Рисунок 6.19 – Муфта центробежная

Обгонные муфты передают момент в одном направлении и до­пускают свободное относительное вращение в противоположном. Поэтому их также называют муфтами свободного хода. Термин «обгонные муфты» возник в связи с тем, что муфты допускают обгон ведущего вала ведомым, если тот получает более быстрое вращение от другой кинематической цепи.

Обгонные муфты изготовляют:

а) зубчатыми и кулачковыми — храповыми;

б) фрикционными.