12.4. Самоуправляемые муфты

Самоуправляемые муфты служат для автоматического разъединения (соединения) валов в тех случаях, когда передаваемый валом момент или скорость превышает заданную условиями эксплуатации величину. Рассмотренные фрикционные сцепные муфты (см. рис. 12.7) могут быть использованы в качестве самоуправляемых по величине передаваемого момента. В этих муфтах при перегрузках будет происходить проскальзывание полумуфт с автоматическим разъединением валов.

Центробежная муфта прямого действия (рис. 12.10, а) применяется для автоматического сцепления валов, а центробежная муфта обратного действия (рис. 12.10, б) – для автоматического расцепления валов. Полумуфты 1 и 2 соединяются с помощью колодок 3, которые могут поступательно перемещаться в полумуфте 1.

а

б

Рис. 12.10

В муфтах прямого действия колодки удерживаются силами упругости F_пр пружин растяжения в полумуфте 1. При вращении вала с полумуфтой 1 со скоростью  на колодки действуют центробежные силы инерции F_n = mr², где m – масса колодки, r – расстояние от центра масс колодки до оси вращения полумуфты 1. При увеличении скорости вращения сила инерции преодолевает силу упругости пружины и прижимает колодку к полумуфте 2 с силой N = F_n – F_пр, создающей трение между полумуфтами. При моменте трения М_тр = F_тр· r = (F_n – F_пр)r, превышающем момент сопротивления, происходят передача вращательного движения от полумуфты 1 к полумуфте 2 и соединение валов.

В муфтах обратного действия (см. рис. 12.10, б) расцепление валов происходит при скорости, когда сила инерции (F_n) колодки ставится равной силе упругости пружины (F_пр) и отжимает колодку от полумуфты 2.

Обгонная муфта (рис. 12.11) передает движение только в одном направлении. Она состоит из ведущей 1 и ведомой 2 полумуфт, шариков (роликов) 4.

Принцип работы обгонных муфт состоит в следующем. Полумуфта 1 жестко закреплена на ведущем валу. При его вращении по часовой стрелке шарики 4 под действием сил пружин 3 и сил трения вкатываются в узкую часть клинового зазора полумуфт и, заклиниваясь, передают вращательный момент от полумуфты 1 к полумуфте 2, свободно сидящей на валу и являющейся зубчатым колесом.

Рис. 12.11

При вращении полумуфты 1 против часовой стрелки шарики выходят в широкую часть клиновых зазоров и полумуфты разъединяются, т.е. вращение от вала к зубчатому колесу не передается.

Такие муфты нормализованы. Они обеспечивают бесшумную работу и обладают высокой нагрузочной способностью.

Тема 13. «Зубчатые механизмы».

Зубчатые механизмы чаще по сравнению с другими видами механизмов применяются в машиностроении, приборостроении, в технических системах. Они служат для преобразования вращательного движения ведущего звена и передачи моментов сил.

1 3.1. Параметры цилиндрических косозубых колес

В косозубых цилиндрических колесах в отличие от прямозубых оси зубьев составляют некоторый угол β с осью колеса (рис. 13.1). Величину этого угла рекомендуют выбирать равным 10, 12, 16 и 20°. Работать в паре могут колеса только с равными углами наклона зубьев, но с разным (правое и левое) направлением винтовых линий. Оси косозубых колес параллельны.

К

Рис. 13.1

t

Рис.13.1

осозубые передачи обладают рядом достоинств по сравнению с прямозубыми: благодаря наличию угла наклона β зубья вступают в зацепление по своей длине b постепенно, что обеспечивает более равномерную и плавную работу, и, естественно, снижение шума механизма вследствие большего коэффициента перекрытия. У косозубых колес минимальное число зубьев z_k min, при котором не происходит подрезания, меньше, чем у прямозубых (z_k min = z_mincos³β). Косозубые передачи позволяют подобрать при заданном межосевом расстоянии за счет изменения угла наклона β пару колес со стандартным модулем.

К недостаткам косозубых передач следует отнести более сложное изготовление колес по сравнению с прямозубыми и появление дополнительного осевого усилия, передаваемого на опоры. Для устранения осевого усилия можно применять шевронные зубчатые колеса. Венец шевронного колеса состоит из участков с правым и левым направлением зубьев. Зубья такого колеса могут быть нарезаны на одном ободе или венец состоит из жесткого соединения двух косозубых колес с разным направлением наклона зубьев. Шевронные колеса сложнее в изготовлении косозубых.

Различают торцовое сечение в плоскости t-t вращения колеса и нормальное n-n – в плоскости, перпендикулярной направлению зуба. Параметры, определяющие размеры косозубых колес в обоих сечениях, не одинаковы, поэтому им присваивают разные индексы: параметрам в торцовом сечении – t, в нормальном – n. Окружной шаг АС (см. рис. 13.1) в торцовом сечении p_t = πm_t, а в нормальном сечении шаг АВ равен p_n = πm_n, где m_t и m_n – торцовый и нормальный модули. Из АВС следует, что p_t = p_n/cosβ, поэтому

m_t = m_n/cosβ. (13.1)

При нарезании косозубых колес ось инструмента наклоняют по отношению к оси колеса на угол β. Стандартным является нормальный модуль m_n, и размеры профилей зуба в нормальном сечении (p_n = πm_n; h_a = m_n; h_f = (1 + + c*)m_n; h = (2 + c*)m_n; S = πm_n/2). Модуль m_t в торцовой плоскости, окружной шаг p_t, диаметр делительной (базовой) окружности d = m_tz косозубого колеса зависят от угла β наклона продольных осей зубьев. Размеры косозубого колеса через стандартный модуль следующие: делительный диаметр d = (m_nz)/cosβ; диаметр выступов зубьев d_a = d + 2m_n; диаметр впадин d_f = d – (2 + 2c*)m_n; длина зуба b = (3 … 15)m_n; ширина венца колеса b' = bcosβ. Отметим, что ширина венца колеса влияет на величину коэффициента перекрытия, как и угол наклона β зуба.