90. Расчет фрикционных муфт

По назначению фрикционные муфты могут быть сцепными и предохранительными.

Сцепная фрикционная муфта (муфта сцепления) предназначенная для разъединения и плавного соединения входного и выходного валов посредством трения.

Во время включения в работу сцепных фрикционных муфт крутящий момент на ведомом валу возрастает поступательно и пропорционально увеличению силы взаимного прижатия поверхностей трения. Это позволяет соединять валы под нагрузкой и со значительной начальной разницей их угловых скоростей. В процессе включения муфта пробуксовывает, а разгон ведомого вала осуществляется плавно без ударов.

Предохранительная муфта предназначена для разобщения входного и выходного валов в случае превышения предельной величины крутящего момента.

По типу трущихся поверхностей различают муфты дисковые, конусные, барабанные, барабанно-ленточные.

По способу создания сил трения различают муфты с пружинным, грузовым, центробежным, кулачковым, гидравлическим, пневматическим и электромагнитным нажимом.

По типу сил трения различают муфты сухого трения и муфты, работающие в масле.

Классификация фрикционных муфт

Фрикционные муфты по форме рабочих поверхностей бывают следующих видов:

дисковые, рабочими поверхностями которых являются плоские торцевые поверхности дисков;

конусные,

цилиндрические.

Расчет фрикционных муфт производится на прочность сцепления и ограничение давления на рабочих поверхностях. Расчетный момент определяется по уравнению:

M_p=βM_k

где β— коэффициент запаса сцепления, учитывающий возрастание момента при перегрузках и вводимый с целью устранения буксования. Обычно принимается β= 1,25—1,5 в зависимости от возможной величины перегрузки; Мк— номинальный крутящий момент, который может передать дисковая муфта, определяется по уравнению:

M_k= π(R²-r²)R_срi

Так как радиальные размеры муфты приняты ранее (приложения 9, 10), то из уравнения определяется потребное число поверхностей трения, равное сумме наружных и внутренних дисков вместе с крайними фланцами минус единица, где R и r — наружный и внутренний радиусы кольцевой поверхности трения (рисунок 3.83). R_ср= — средний радиус поверхности трения; f - коэффициент трения (таблица 3.68). Ориентировочно радиусы диска можно принять в зависимости от диаметра вала и условий работы: при работе в сухую r=(1/1.5)d, R=(1.5/2.5)r;

При работе со смазкой r=(0.75/1)d, R=(1.5/2)r;

Для однодисковых муфт, когда i=2, при расчете определяется средний радиус дисков по уравнению: R_ср= ,

Где φ= = 0,5/0,6, ширина диска b=R-r.

Из сопоставления уравнений получаем R=R_ср+ r= R_ср- .

[р]= [р0] k1 k2 k3 — допускаемое удельное давление.

Значения [р0], k1,k2, k3 приведены в таблицах 3.68, 3.69, 3.70.

Обычно принимают i ≤6 для сухих муфт и i ≤16 для масляных.

С увеличением числа дисков ухудшается расцепляемость и возрастает неравномерность распределения сил сжатия. Расчетное число поверхностей трения округляется до четного числа. Если по расчету i выходит за рекомендуемые пределы, то следует изменить R и r.

Число ведущих дисков i= , ведомыхi₂=i₁+1

При разомкнутой муфте зазор между металлическими дисками принимается 0,2—0,5 мм в многодисковой муфте и 0,5—1 мм в одно- и двухдисковой. При неметаллических дисках зазор принимается 0,5— 1 мм в многодисковой муфте и 0,8—1,5 мм в одно- и двухдисковой. По величине зазоров и числу пар поверхностей трения i определяются размеры деталей муфты и механизма управления, а также ход s = Δi нажимного диска, необходимый для выборки зазоров между дисками.

Соединение дисков с корпусом и втулкой или валом чаще всего осуществляется с помощью прямобочных или эвольвентных шлицев. Опыт эксплуатации дисковых муфт показывает, что во втулке и корпусе выступы дисков вырабатывают канавки, которые ухудшают условия расцепляемости дисков и плавность включения.

В станочных муфтах для сжатия дисков широко используются рычажно-кулачковые нажимные механизмы и электромагниты, встроенные в муфту. Нажимные механизмы нормально разомкнутых муфт (рисунок 3.84) должны обеспечивать: значительный выигрыш в силе; удерживать муфту во включенном состоянии без дополнительного поджима, т. е. быть самотормозящими; равномерное распределение силы нажатия на поверхности дисков; плавность включения; достаточную длину хода нажимного диска; большой коэффициент передачи силы для осуществления легкого управления муфтой