19.4. Сцепные самоуправляемые муфты

где (D1 D2 )(2Dср ), обычно 0,10...0,35; Kz — коэффи-

циент влияния числа дисков на силу включения муфты [32] (введен для учета трения выступающих частей диска о направляющие пазыполумуфт ).

Кроме рассмотренных типов муфт сцепления существует

19.4. Сцепные самоуправляемые муфты

Сцепные самоуправляемые муфты соединяют или разъединяют валы автоматически при наступлении особых условий в работе машины. В зависимости от выполняемых функций эти муфты подразделяютна несколько типов .

Муфты предохранительные. Эти муфты предохраняют до-

рогостоящие детали машин (зубчатые колеса, валы и др.) от случайных перегрузок. Перегрузки могут быть вызваны особенностями рабочих процессов машин (дробильные, землеройные и т. п.); изменением условий работы машины (прекращение подачи смазочногоматериала, появлениезаедания и др.).

При расчете предохранительных муфт во избежание случайных выключений за расчетный вращающий момент принимают T = 1,25Tmax, где Tmax — максимальный момент, возникающий при работемашины .

Муфты предохранительные с разрушающимся элементом от-

личмалымиются габаритами и высокойточностью срабатывания. На рис. 19.22 показана муфта, у которой полумуфты 2 и 7 соединены цилиндрическим предохранительным элементом 5 и установлены на валу 1. Полумуфта 2 соединена с валом шпонкой, полумуфта 7 сидит на валу свободно. Стальные втулки 4 и 6, закаленныедо высокойтвердости , предохраняюткрая отверстийво фланцах от повреждения при разрушении предохранительного элемента. Резьбоваяпробка 3 удерживает элемент 5 от выпадания. Канавки шириной f и глубиной g на торцах фланцев полумуфт защищают последние от повреждения заусенцем этого элемента по-

слеразрушения .

451

Глава 19. Муфтыприводов

Рис. 19.22. Предохранительнаямуфта с разрушающимсяэлементом

При перегрузке предохранительный элемент срезается и полумуфты размыкаются. Для восстановления работоспособности

где z— число штифтов; k— коэффициент неравномерности распределения нагрузки на штифт из-за ошибок изготовления (при z = 1 k = 1, при z= 2…3 k= 1,2…1,3); в = (0,7…0,8) в — предел прочности штифта на срез; в — предел прочности материала штифта на растяжение; D — диаметр окружности расположения осейштифтов .

2) диаметр штифта

d [8Tпр k ( z в D)]12.

При одном предохранительном элементе точность срабатывания муфты более высокая, однако концы валов и опоры дополнительно нагружены радиальной консольной силой, которая вращаетсявместе с муфтой.

Муфты предохранительные фрикционные автоматически вос-

станавливают работоспособность машины после прекращения действия перегрузки, однако точность срабатывания их невысока вследствие непостоянства коэффициента трения на рабочих поверхностяхдисков.

452

Рис. 19.23. Предохранительная фрикционная многодисковаямуфта

На рис. 19.23 представлена муфта, у которой полумуфты 1 и 5, установленные на одном валу, соединены пакетом фрикционных дисков 2( диски см. также на рис. 19.21, б), сжатых строго фиксированной силой через витые пружины 3 гайкой 4. При перегрузке наружные диски проскальзывают относительно внутренних дисков и муфта передает лишь тот предельный момент, на который

муфт сцепления. Особое внимание уделяют стабильности коэффициента трения при изменении рабочих условий (температуры, давления, временипробуксовки ).

453

Глава 19. Муфтыприводов

С увеличением числа фрикционных дисков диаметральные размерыму фтыдля передачи одинакового вращающего моментаумень - шаются. Однако при этом ухудшается отвод теплоты от рабочих поверхностей при пробуксовке муфты и изменяется коэффициент трения.

Муфты свободного хода. Эти муфты служат для передачи вращающего момента только в одном направлении, когда угловые скорости ведущей и ведомой полумуфт равны. Если угловая скорость ведомой полумуфты превысит угловую скорость ведущей,

работать при высоких окружных скоростях. Поэтому рассмотрим принципдействия иконструкциитолько фрикционных муфт .

Муфта свободного хода роликовая (рис. 19.24) состоит из обой-

мы 1 и звездочки 2, которые являются полумуфтами, роликов 3, расположенных равномерно по окружности, и прижимных устройств, состоящих из поршня и пружины 6. Ролики удерживают боковые крышки4 , которые фиксируют пружинныекольца . Поворотуобоймы

Рис. 19.24. Роликовая муфта свободного хода

454

19.4. Сцепные самоуправляемые муфты

препятствует шпонка 5. Ведущим звеном муфты может быть и звездочка, иобойма .

На рис. 19.25 представлены характер взаимодействия ролика с обоймой и звездочкой после соединения полумуфт и план сил, действующих на ролик со стороны звездочки и обоймы для случая, когда ведущей является звездочка ( 2 > 1) (см. рис. 19.24). Когда обойма начинает обгонять звездочку ( 1 > 2), ролик силами трения о звездочку и обойму смещается в более широкую часть клинового зазора (на рис. 19.25, а положение ролика показано штриховойлинией )и полумуфты размыкаются.

Рис. 19.25. Характер взаимодействия ролика с обоймой и звездочкой (а) иплан сил (б)

Основным параметром муфты является угол заклинивания , обычно = 6…10° . Длянормальной работы муфтызначение должно быть постоянным как в начале заклинивания ролика (первое касание роликом полумуфт), так и после полного включения муфты. Однако в рассматриваемой муфте угол переменный, что является большим недостатком. В этой муфте большую сложность представляет изготовление звездочки, так как малейшие ошибки при получении опорной поверхности для ролика влияют на рассеяние значений угла заклинивания и надежность работы муфты. Недостатком муфты является также ее малая несущая способность вследствие ограничениячисла роликов.

Основные размерыму фты находят из приближенного соотношения D 7,7(Tр z)13, мм. Здесь Tp — расчетный вращающий мо-

455

Глава 19. Муфтыприводов

Муфта с эксцентриковыми роликами показана на рис. 19.26.

Между концентричными цилиндрическими поверхностями полумуфтрасположены эксцентриковые ролики .

Рис. 19.26. Характер взаимодействия эксцентрикового ролика с полумуфтами( а) иплан сил (б)

Муфта с эксцентриковыми роликами обладает следующими преимуществами по сравнению с роликовой муфтой свободного хода: простота выполнения рабочих поверхностей полумуфт; повышенная несущая способность благодаря существенному увеличению числа роликов; больший радиус кривизны рабочих поверхностейроликов , что уменьшаетгерцевские конапряжениятактные .

При условии 1 > 2 ролики заклиниваются между полумуфтами и муфта передает вращающий момент. При 2 > 1 муфта размыкается.

На рис. 19.26, б представлен план сил, действующих на ролик вовключенной му фте.

Муфты центробежные (пусковые). Для пуска машин с боль-

шими разгоняемыми массами (транспортирующие машины, центрифуги, вентиляторы и т. п.) необходимо применять мощные двигатели, развивающие большой вращающий момент при пуске и работающие после этого с большой недогрузкой при стационарном рабочем режиме машины. Это существенно повышает стоимость машины и затраты на ее эксплуатацию. В таких случаях целесообразноприменять центробежны емуфты .

По виду рабочего элемента центробежные муфты подразделяют на колодочные и с сыпучим наполнителем. Они служат для автоматического плавного соединения (разъединения) агрегатов при достиженииведущей полумуфто йзаданной угловой скорости.

456

19.4. Сцепные самоуправляемыемуфты

Рис. 19.27. Центробежные муфты:

новлены колодки 2 с осью поворота 4 и пружины растяжения 3, отжимающие с силой Fп колодки от рабочей поверхности ведомой полумуфты 1. По мере разгона ведущей полумуфты центробежные силы Fц, преодолеваяси лу пружин Fп,п лавно прижимают колодки к рабочей поверхности ведомой полумуфты, вызывая появление силы трения Fтр.

На рис. 19.27, б представлена схема центробежной муфты с дробью. Ведущий вал 1 жестко соединен с разъемным корпусом 2. Ведомыйва л 3 жестко соединен с диском4 , имеющим радиальные гофры. При вращении корпуса муфты стальная дробь 5 под действием центробежных сил перемещается к периферии корпуса, уплотняется и плавно увлекаетдиск 4 силамитрен ия.

На рис. 19.28 показана колодочная центробежная муфта, встроенная в шкив клиноременной передачи. Ступица 2 является ведущей полумуфтой, с которой подвижно в радиальном направлении соединены три колодки 3 с фрикционными накладками. Ведомая полумуфта 1, являясь шкивом, установлена на ступице 2 на двух подшипниках качения. Если муфта не вращается, полумуфты 1 и 2 разъединены. При вращении ведущей полумуфты 2 колодки также начинают вращаться и под действием центробежных сил плавно прижимаются к цилиндрической поверхности ведомой полумуфты, соединяяпо лумуфты.

457

Глава 19. Муфтыприводов

Рис. 19.28. Колодочная центробежная муфта, встроенная в шкив ременнойпередачи

гдеF r — радиальнаясила , действующая нако лодку; f — коэффициент трения; Rтр — радиус трения, м; z— число колодок; G — вес колодки, Н; g— ускорениесвободно го падения, м/с2; r— расстоя-

ние от оси вращения до центра масс колодки, м; n— частота вра-