19.5 Сцепные муфты

Сцепные (управляемые) муфты служат для быстрого соединения и разъединения валов при работающем двигателе. Применяются при строгой соосности валов.

По принципу работы различают муфты с профильным замыканием (кулачковые, зубчатые) и фрикционные.

Муфты с профильным замыканием применяют для передачи значительных моментов при нечастых включениях, необходимости жесткой кинематической связи и необязательной плавности включения.

Фрикционные муфты применяют для плавного соединения и разъединения валов под нагрузкой на ходу в широком диапазоне скоростей при частых пусках и остановах (например, в автомобилях, прессах, станках).

Кулачковые муфты состоят из двух полумуфт 1 и 2 с кулачками на торцовых поверхностях (рис. 19.9). При включении кулачки одной полумуфты входят во впадины другой, создавая жесткое сцепление. Для переключения муфты одна полумуфта передвигается вдоль вала на направляющей шпонке или шлицах с помощью механизма управления муфтой. Соосность полумуфт обеспечивают с помощью специального центрирующего кольца 3, запрессованного в неподвижную полумуфту 1.

Рис. 19. 9

Зубчатая сцепная муфта (рис. 19.10) по конструкции и принципу работы имеет сходство с обычно постоянной зубчатой муфтой.

Рис. 19. 10

Полумуфты представляют собой зубчатые колеса с зубьями эвольвентного зацепления и одинаковым числом зубьев: одна из полумуфт с наружными зубьями, другая – с внутренними. Так же, как и в кулачковой, одна из полумуфт соединена с валом неподвижно (на рис. 19.10 – правая), а другая полумуфта (левая) с помощью отводки может перемещаться вдоль вала.

Недостатком муфт с профильным замыканием является невозможность включения на быстром ходу. Во избежание сильных ударов и поломки включение кулачковых и зубчатых сцепных муфт производят без нагрузки при разности окружных скоростей на кулачках или зубьях до 1 м/с.

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.

По форме поверхности трения фрикционные муфты подразделяют на дисковые (плоская поверхность), конусные (коническая поверхность) и цилиндрические (цилиндрическая поверхность). Наибольшее распространение имеют дисковые муфты.

В дисковых муфтах рабочими поверхностями служат плоские торцы дисков. Схема простейшей дисковой муфты показана на рис. 19.11. Полумуфта 1 закреплена на валу неподвижно, а полумуфту 3 можно перемещать в осевом направлении, 2 – фрикционная накладка. Для соединения валов подвижную полумуфту прижимают к неподвижной силой . Передачу вращающего момента осуществляют за счет сил трения на трущихся поверхностях муфты при их прижатии. В начале включения вследствие проскальзывания рабочих поверхностей муфты разгон ведомого вала происходит плавно без удара с постепенным нарастанием передаваемого вращающего момента по мере увеличения нажимной силы . При установившемся движении проскальзывание отсутствует, полумуфты сцеплены, и оба вала вращаются с одной и той же угловой скоростью.

Рис. 19. 11

Схема простейшей конусной муфты изображена на рис. 19.12. От действия силы на конической поверхности соприкасания полумуфт возникают удельное давление и удельные силы трения . Силы трения, направленные по касательной к окружности конуса, используются для передачи крутящего момента.

Рис. 19. 12

В отличие от дисковых и конусных (рис. 19.11, 19.12) цилиндрические фрикционные сцепные муфты имеют цилиндрические рабочие поверхности.