4.2.3 Управляемые и самоуправляемые муфты

Управляемые и самоуправляемые муфты по принципу работы являются сцепными. Конструктивно управляемые муфты состоят, как правило, из двух полумуфт, одна из которых жестко укреплена на конце одного вала, а вторая может перемещаться в осевом направлении соединяемого вала от ручного или специального привода. Применяются при строгой соосности валов при частых пусках и остановках, необходимости изменения режима работы и реверсирования (коробки скоростей, механизмы сцепления и др.). Передача вращающего момента осуществляется либо за счет зацепления (кулачковые и зубчатые муфты), либо силами трения (фрикционные муфты). Фрикционные муфты (рис. 4.13) по форме рабочей поверхности разделяют на одно- и многодисковые, цилиндрические, конические (рис. 4.14).

Рис. 4.13

Рис. 4.14

Самоуправляемые муфты выполняют автоматически одну из следующих функций: ограничение передаваемой нагрузки – предохранительные муфты; передачу нагрузки (вращающего момента) только в дном направлении – обгонные муфты; включение и выключение при заданной скорости вращения – центробежные муфты.

Предохранительные муфты срабатывают, когда вращающий момент превышает установленную величину. К предохранительным относят все фрикционные муфты, отрегулированные на определенную величину момента, при повышении которого происходит проскальзывание фрикционных элементов. Эти муфты получили наибольшее применение при частых перегрузках. Менее распространены кулачковые и шариковые муфты, в которых при перегрузках кулачки или шарики одной полумуфты выдавливаются из впадин другой и муфта размыкается. При резких перегрузках применяют муфты со срезным штифтом или шпонкой (рис. 4.15). Обгонные муфты (муфты свободного хода) разделяют на храповые, работающие по принципу зацепления; фрикционные, действующие вследствие заклинивания промежуточных тел (роликов, шариков) между полумуфтами. Фрикционные муфты (рис. 4.16) наиболее распространены, особенно в трансмиссиях машин и передачах транспортных средств (велосипеды, мотоциклы и др.).

Рис. 4.15 Рис. 4.16

Центробежные муфты применяются для автоматического включения и выключения исполнительного механизма с помощью регулировки угловой скорости двигателя; разгона машин при двигателе с малым пусковым моментом; повышения плавности пуска; для предотвращения резонанса и т.п. Распространены центробежные муфты с шариками, а также колодочные и дисковые фрикционные муфты.

Различные типы муфт находят широкое применение в артиллерийской технике. Например: электромагнитные. Фрикционные, дисковые и кулачковые как предохранительные муфты в механизмах подъема и поворота боевых машин РСЗО; цилиндрические втулочные муфты в накатниках, в механизмах подъема колес и поворотных механизмах артиллерийских орудий.

4.2.4. Выбор и понятие о расчете муфт

Большинство муфт стандартизовано. Основными характеристиками стандартных муфт являются: допускаемый расчетный вращающий момент [Т_р], частота вращения, размеры, масса, момент инерции. Стандартные муфты выбирают в зависимости от назначения и условий работы по величине расчетного момента

Т_р = КТ ≤ [Т_р], (4.13)

где Т – передаваемый вращающий момент в Н·м;

К – коэффициент режима работы, выбираемый по таблице в зависимости от назначения привода и машины в целом.

Учитывается также диаметр соединяемых валов.

Для выбранной стандартной фланцевой муфты (см.рис. 4.9), укрепленной болтами с зазором по формуле (4.12) определяется сила затяжки болтов. Болты, поставленные без зазора, проверяются на срез и смятие по формулам сопротивления материалов.

Зубья зубчатых компенсирующих муфт проверяются по контактному давлению на рабочих поверхностях

Р = ≤[Р] (4.14)

где в,h, d – длина, высота зуба и диаметр делительной окружности;

z – число зубьев;

[Р] = 4…5 МПа – допускаемое контактное давление.

Для муфт типа МУВП (см. рис. 4.12) с целью ограничения износа определяют давление пальца на втулку по формуле

Р = ≤ [Р], (4.15)

где z ≈ 6 – число пальцев;

D₀ – диаметр окружности расположения осей пальцев;

d_n – диаметр пальцев;

ℓ - длина упругого элемента;

[Р] ≈ 2 МПа.

Упругий элемент (втулка) может проверяться на смятие, а палец – на изгиб.

Условие работоспособности фрикционных муфт (рис. 4.13).

Р = ≤ [Р], (4.16)

где F_a - осевая сила;

D₀ – средний диаметр контакта;

z - число пар поверхностей трения;

А – площадь поверхности трения;

f - коэффициент трения и [Р] (выбирается по справочнику в зависимости от материала трущихся поверхностей). Например, асбест или ферадо по стали и чугуну [Р] = (0,2…0,3) МПа; f = 0,3.