Предохранительная муфта: устройство, типы, особенности



Самоуправляемые муфты предназначены для автоматического сцепления или расцепления валов при изменении заданного режима работы машины.

В зависимости от параметра, влияющего на работу самоуправляемой муфты, они классифицируются:

  • по направлению вращения – обгонные;
  • по частоте вращения – центробежные;
  • по величине передаваемого вращательного момента – предохранительные.

***

Обгонные муфты

Предохранительная муфта: устройство, типы, особенности

Самый простой пример обгонной муфты – храповик, в который вставляется заводная рукоятка автомобильного двигателя («кривой стартер», как его называют водители). Проворачивая коленчатый вал рукояткой, водитель заводит двигатель, при этом частота вращения коленчатого вала резко возрастает. Жесткая связь между рукояткой и коленчатым валом, наверняка, привела бы к травме, если водитель не успеет отдернуть руку. Храповик, благодаря скосам на пазах, выталкивает рукоятку, разъединяя ее от коленчатого вала, если вал начинает вращаться с большей скоростью, т. е. выполняет функцию обгонной муфты.

Еще один пример обгонной муфты – храповой механизм, встроенный в велосипедный привод ведущего колеса от педалей. При вращении педалей в сторону движения, колесо раскручивается, увеличивая частоту вращения; если вы перестанете крутить педали во время движения, колесо будет продолжать крутиться, не оказывая влияние на педали, и велосипедист может передохнуть.

По принципу действия обгонные муфты бывают фрикционные и храповые.

Наибольшее распространение получила фрикционная роликовая обгонная муфта (рис. 1) из-за бесшумности, малого «мертвого хода», способности работать при высоких частотах вращения валов и возможности большого числа включений и выключений. Муфта состоит из двух полумуфт, одна из которых (обойма) имеет форму кольца, другая – форму звездочки с вырезами для цилиндрических роликов.

Ведущей может быть как звездочка, так и обойма. Если ведущей является звездочка, то муфта, изображенная на рис. 1, может передавать вращение по часовой стрелке, если ведущей является обойма – против часовой стрелки.

Предохранительная муфта: устройство, типы, особенности

При передаче вращающего момента ролики, заклиниваясь между полумуфтами в суживающейся части полости, образуют жесткое сцепление полумуфт.

Если частота вращения ведомого вала по какой-либо причине превысит частоту вращения ведущего вала, ролики, расклиниваясь, выкатятся в расширенную часть полости — муфта автоматически выключится, т. е. разъединит валы.

При отставании или даже остановке ведущего вала ведомый вал может продолжать вращение.

Важнейшим параметром роликовой обгонной муфты является угол α заклинивания. Обычно угол заклинивания α = 5…8˚.

В муфтах применяют стандартные ролики роликоподшипников, изготовляемые из стали марки ШХ15 с термообработкой до твердости 58…60 HRC. Материал звездочки и обоймы – сталь марки 20Х с цементацией и закалкой до твердости 59…60 HRC. Ролики работают при смазывании маслом марки И-Г-А-32.

Обгонные роликовые муфты работают бесшумно, допуская большое число включений. Они применяются в конструкции многих машин и механизмов.

Такая муфта, например, используется в механизме привода стартера, разъединяя ведущую шестерню стартера (бендикс) от венца маховика после запуска двигателя.

Если бы в приводе стартера не была бы предусмотрена обгонная муфта, то двигатель после запуска буквально разорвал бы стартер из-за бешеных оборотов якоря.

Критерием работоспособности роликовых муфт являются контактная прочность рабочих поверхностей роликов и полумуфт. Муфты выбирают по стандарту для диаметров валов d = 10…90 мм с диапазоном вращающих моментов от 2,4 до 800 Нм. Число роликов в муфте обычно 3 или 5.

***

Центробежные муфты

Центробежные муфты (рис. 2) служат для соединения и разъединения валов при достижении ведущим валом заданной частоты вращения.

По устройству центробежные муфты представляют собой фрикционные муфты, у которых механизмом управления служат специальные грузы-колодки 1, находящиеся под действием центробежных сил во время вращения ведущего вала.

При достижении ведущим валом заданной частоты вращения центробежные силы, перемещая колодки с фрикционными накладками по направляющим ведущей полумуфты в радиальном направлении, плавно прижимают их к ведомой полумуфте – включают муфту.

Передачу вращающего момента осуществляют силы трения между фрикционными поверхностями колодок и ведомой полумуфты. Величина сил трения пропорциональна квадрату частоты вращения ведущего вала.

Предохранительная муфта: устройство, типы, особенности

Реже встречаются центробежные муфты с механизмом управления, перемещающим ведомую полумуфту в осевом направлении, прижимая ее торцевой поверхностью к ведущей полумуфте. В этом случае при увеличении частоты вращения ведущего вала грузы, перемещаясь под действием центробежных сил, через рычаги перемещают ведомую полумуфту в осевом направлении.

Центробежные муфты изготавливают также с сыпучим наполнителем (стальная дробь, смесь стального и графитового порошка с маслом).

Центробежные муфты обычно применяют в качестве пусковых, т. е. для разгона механизмов с большими маховыми массами (прокатные станы, кузнечные молоты, вентиляторы, центрифуги, прессы и т. п.

) при двигателе с малым пусковым моментом или для обеспечения плавности пуска машины. Размеры муфт принимают конструктивно.

Рабочие поверхности трения колодок проверяют на износостойкость аналогично фрикционным муфтам.

***



Как и следует из названия, предохранительные муфты предназначены для предохранения машин от разрушения при перегрузках. Предохранительные муфты располагают как можно ближе к месту возможного возникновения перегрузки. Такие муфты работают при строгой соосности валов.

  • Во избежание случайных выключений предохранительных муфт во время работы машины их рассчитывают по предельному моменту Тпред:
  • Тпред = 1,25 Тmax,
  • где Тmax – наибольший момент, передаваемый муфтой при нормальной работе машины, Нм.
  • Про принципу работы предохранительные муфты делят на пружинно-кулачковые, фрикционные и с разрушающимся элементом.
  • ***

Пружинно-кулачковая предохранительная муфта

Пружинно-кулачковая предохранительная муфта (рис. 3) по конструкции аналогична сцепной кулачковой муфте, только подвижную в осевом направлении полумуфту прижимают к неподвижной не механизмом управления, а постоянно действующей пружиной с регулируемой силой прижатия. Трапецеидальные кулачки выполняют небольшой высоты с углом α профиля 30, 45 или 60˚.

При перегрузке сумма осевых составляющих сил Fa на гранях кулачков превышает прижимную силу пружины и муфта срабатывает – отключает ведомый вал, при этом многократно пощелкивает кулачками, сигнализируя о перегрузке.

Повторные мгновенно-ударные включения кулачков отрицательно влияют на прочность деталей, поэтому эти муфты применяют для передачи небольших моментов при малых частотах вращения и при малых маховых массах.

Предохранительная муфта: устройство, типы, особенности

Размеры пружинно-кулачковых муфт принимают конструктивно. Кулачки имеют повышенный износ, поэтому их проверяют на износостойкость и прочность аналогично сцепным кулачковым муфтам. Пружины рассчитывают методами сопротивления материалов.

***

Фрикционная предохранительная муфта

Фрикционные предохранительные муфты (рис. 4) применяют при частых кратковременных перегрузках и больших частотах вращения. Конструкция таких муфт аналогична конструкции сцепных фрикционных муфт. Силу прижатия создают пружиной (или пружинами), отрегулированной на передачу предельного вращающего момента Тпред. Предохранительная муфта: устройство, типы, особенности При перегрузке муфта, пробуксовывая, поглощает механическую энергию, преобразуя ее в тепловую, не прекращая передачу момента. Пружину периодически регулируют, так как по мере износа поверхностей трения диски сближаются, уменьшая силу прижатия пружин.

  1. Чаще других используют сухие многодисковые муфты, размеры которых подбирают по стандарту или принимают конструктивно, а затем проверяют расчетом аналогично сцепным фрикционным муфтам.
  2. ***

Фланцевая муфта со срезным штифтом

Муфта со срезным штифтом (рис. 5) относится к предохранительным муфтам с разрушающимся элементом. Она состоит из двух фланцевых полумуфт, соединенных цилиндрическим штифтом, расположенным во втулках. При перегрузке штифт срезается и муфта выключается.

Предохранительная муфта: устройство, типы, особенности

Эти муфты просты по конструкции, имеют небольшие габаритные размеры. Главным недостатком фланцевых муфт со срезным штифтом является останов машины для замены разрушившегося штифта. По этой причине такие муфты применяют в механизмах и машинах, где перегрузки случаются редко. Для замены штифта полумуфты поворачивают относительно друг друга.

  • Штифты таких муфт изготавливают из стали марки 45, втулки – из стали 40Х с закалкой до твердости 50…60 HRC.
  • Размеры муфты принимают по нормали станкостроения.
  • Условие срабатывания муфты со срезным штифтом:
  • Тразр ≥ Тпред,
  • где Тразр = 10-3πdш2τвzR/4k – расчетный разрушающий момент, Нм; dш – диаметр штифта, мм; z – число штифтов; k – коэффициент неравномерности распределения нагрузки между штифтами (k = 1 при одном штифте, и k = 1,2 при двух штифтах); R – радиус расположения осей штифтов, мм; τв – предел прочности при срезе материала штифта, Н/мм2.
  • ***

Комбинированные муфты

Комбинированные муфты представляют собой сочетание различных муфт в одной конструкции. Такие муфты применяют, когда ни одна отдельно взятая муфта не может обеспечить требуемых условий соединения валов. В машиностроении часто применяют комбинацию компенсирующих упругих муфт с предохранительными (рис. 6).

Предохранительная муфта: устройство, типы, особенности

***

Работоспособность и надежность деталей машин



Главная страница

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Источник: http://k-a-t.ru/detali_mashin/27-mufty_5/index.shtml

Фрикционные муфты: виды, устройство и принцип работы :

Устройство механизированной техники предполагает наличие переходных участков, через которые транслируется крутящий момент. В большинстве случаев эту функцию передачи энергии выполняют специальные муфты.

Отчасти их можно рассматривать в качестве соединительных элементов, но в перечень задач такой оснастки входит и обеспечение привода.

В полной мере эту работу выполняют фрикционные муфты, которые задействуются в транспортной технике, промышленных станках, инженерном оборудовании и так далее.

Предохранительная муфта: устройство, типы, особенности

Общее устройство муфты

Конструкционно муфты различаются и могут иметь особенности устройства в зависимости от типа, но чаще всего в качестве базы для них используют пакет дисковых элементов с фрикционной функцией. Конкретное число дисков будет зависеть от частоты крутящего момента, который должен быть передан от одного вала другому. В традиционной муфте предусматривается два диска.

Один из них фрикционный, а другой – стальной. Причем материал изготовления тоже может быть общим. Выраженное отличие имеет фрикционное покрытие. Его задача заключается в обеспечении надежной сцепки, за счет которой будет реализовано движение валов. В целях повышения коэффициента трения фрикционные муфты снабжаются углеродными элементами и высокопрочной керамикой.

Существуют и модели без фрикционных покрытий. В таких случаях дисковые стальные компоненты крепятся в барабанной основе, смежной с управляемым валом, которому передается крутящий момент. Конструкция также может дополняться возвратными пружинами и поршнем. Задача поршня заключается как раз в усилении сцепки между фрикционным покрытием и ведомым валом.

Что касается пружины, то она возвращает рабочий диск на место.

Принцип работы

Предохранительная муфта: устройство, типы, особенности

Как уже отмечалось, муфты могут иметь разные задачи, но в целом принцип их работы остается одним – осуществление сопряжения и разъединения двух рабочих агрегатов. В процессе подключения к движению фрикционной муфты на управляемом валу постепенно нарастает сила прижатия. То есть фрикционная сторона осуществляет поступательное сцепление с ведомым валом. В этот момент важна не столько сама сцепка, сколько схождение двух сил прижатия на фоне совершаемой работы со стороны основного вала.

Читайте также:  Как и чем почистить латунь в домашних условиях от окиси

Муфта для предохранения рассчитана на функцию безопасного разобщения валов при выходе пиковой величины крутящего момента за рамки стандартных значений. Подключаемый вал в дальнейшем будет продолжать стабильную плавную работу. Впрочем, это определит характер движения механизмов, которые обслуживает фрикционная муфта.

Принцип работы дисков при осуществлении прямолинейного движения предполагает, что большое значение в качестве сопряжения будут иметь вспомогательные узлы и агрегаты, через которые также транслируется передача.

Например, к таким могут относиться бортовые редукторы, сервомеханизм (при поворотах), а также вилка отключения муфты.

Разновидности муфты

Предохранительная муфта: устройство, типы, особенности

Муфты различаются по конструкционному исполнению, способу оказания прижимного усилия и характеру обеспечения механики трения. Уже говорилось, что в качестве элементов муфты чаще всего выступают диски. Но также могут использоваться конусные, цилиндрические и барабанно-ленточные детали. Такие элементы обычно применяют в конструкциях, где реализуется нестандартная конфигурация прижима, например угловая. Техническим развитием традиционных механизмов стала многодисковая фрикционная муфта, которая выигрывает за счет плавности хода и обеспечения более высокой силы сцепления. Что касается способа оказания прижимного усилия, то оно может обеспечиваться гидравликой или пневматикой. В первом случае рабочей средой будет выступать техническая жидкость, а во втором – сжатый воздух от компрессора. Также современные муфты работают за счет электромагнитных потоков, но из-за высокой стоимости и сложности данное решение менее распространено. Механика трения, в свою очередь, обеспечивается по сухому или мокрому принципу. В первом случае движения выполняются без применения смазки, а во втором – с маслом, которое снижает негативные эффекты трения и отводит тепло.

Муфта сцепления

Предохранительная муфта: устройство, типы, особенности

Данная разновидность муфты отвечает за плавное сцепление ведущего и ведомого валов. Сложность ее задачи обусловливается не столько физической сцепкой, сколько противодействием нагрузкам окружающей среды. Для понимания особенности таких муфт на фоне других деталей, обеспечивающих сцепку, можно сравнить их с аналогами в виде зубчатых и кулачковых компонентов соединительной цепи. В отличие от них, фрикционные муфты сцепления при большой разности в скоростях двух валов не дают сильных ударов и перегрузок. Они скорее затормаживают активность механизма, обеспечивая тем самым возможность соосного сопряжения в наиболее выгодный момент. Иными словами, они подстраиваются под оптимальные условия сопряжения.

Предохранительная муфта

Предохранительная муфта: устройство, типы, особенности

Муфты этого типа служат для безопасного соединения или разъединения валов в том случае, если механизм работает под высокими нагрузками. Такие элементы способны автоматически восстанавливать функциональность агрегата после того, как пиковая перегрузка завершилась. Но важно иметь в виду, что из-за различий в коэффициентах трения дисков тонность работы предохранительной муфты достаточно невелика. Поэтому ее чаще используют при регулярных, но кратковременных перегрузках, когда работа механизма выходит за рамки нормативной частоты крутящего момента. Компенсация поглощаемой энергии обеспечивается пружиной, демпферными элементами устройства или теплоотводящими материалами, из которых может быть выполнена и основа конструкции.

Используемые в конструкции материалы

Предохранительная муфта: устройство, типы, особенности

Традиционные технологии изготовления муфт базируются на использовании стальных сплавов с антикоррозийными покрытиями. В наши дни также развивается сегмент композитных углеродных материалов, кевларовые элементы и так далее. Самые же технически развитые детали изготавливают из специализированных фрикционных материалов. В частности, к таким можно отнести ретинакс, трибонит и пресс-композит. Первый представляет собой сплав барита, асбеста и фенолформальдегидных смол, дополненных стружкой из латуни. В состав трибонита также входят компоненты нефтепродуктов и композиты, благодаря которым диск фрикционной муфты может эксплуатироваться в условиях водной среды. Прессованные композиты отличаются тем, что в составе их структуры предусматриваются высокопрочные волокна, повышающие износостойкость деталей.

Формы выпуска деталей

Дисковые муфты представляют целый класс пластинчатых фрикционных деталей. В эту группу кроме стандартного форм-фактора также входят вкладыши, которые изготавливаются из вышеупомянутого ретинакса и композитных сплавов.

Пластинчатая муфта сцепления может иметь и форму сектора.

Такие элементы тоже имеют внутренний и внешний диаметры, но в конструкции предусматривается и угловой сектор, позволяющий интегрировать элемент в механизмы с нестандартной сцепкой.

Предохранительная муфта: устройство, типы, особенности

Заключение

Хотя на смену традиционной механике приходят более эргономичные, функциональные и удобные в управлении приводные системы наподобие электромагнитных и пневматических, в некоторых сферах по-прежнему востребованы привычные силовые детали.

К таким как раз относятся и фрикционные муфты, благодаря несложной форме которых простые технические устройства служат долго и исправно. Разумеется, есть свои сложности в обслуживании таких компонентов. Они изнашиваются, требуют ремонта и замены.

Однако даже внедрение современных электромагнитных аналогов пока не способно в полной мере восполнить функцию стальной муфты с гидравликой. Другое дело, что есть спрос на повышение технико-эксплуатационных качеств за счет новых композитных материалов.

Но и они принципиально отличаются лишь физико-химическими свойствами.

Источник: https://www.syl.ru/article/327777/friktsionnyie-muftyi-vidyi-ustroystvo-i-printsip-rabotyi

Муфты полного привода. Устройство и принцип работы. — DRIVE2

Описываемый ниже тип включения полного привода настолько распространён, что перечень всех автомобилей, где он устанавливается будет достаточно обширным.Renault Duster, Nissan Qashqai, Mitsubishi Outlander, Hyundai Tucson, Hyundai Creta (upd.

в х поправили, что на Creta стоит муфта другого типа), Ford Escape, Mazda CX-5 — это лишь некоторые из тех, что на слуху. В основном, конечно же, это так называемые «паркетники», где установка полноценных раздаточных коробок невозможна из-за плотной компоновки.

Так же малые габариты и простота управления позволяют устанавливать муфты этого типа и на совсем маленькие автомобили типа Mini Cooper. Однако и это далеко не вся область применения.

Точно такие же муфты (правда, открытого типа и покрупневшие в размерах) можно обнаружить и в составе «взрослых» раздаточных коробок (например Borg Warner 4405 для Ford Explorer или Borg Warner 4406 для Ford Expedition/Lincoln Navigator).Устройство муфты.

Предохранительная муфта: устройство, типы, особенности

Полный размер

Устройство муфты. Изображение специально упрощено. Катушка выключена. Фрикционная муфта распущена.

  • Конструктивно муфту можно разделить на три части:— электромагнитная муфта для активации функции полного привода управляемая внешним электронным блоком;— кулачковая муфта, предназначение которой — преобразование разницы крутящих моментов на входном и выходном валу в усилие сжатия фрикционного пакета;
  • — фрикционная муфта посредством которой и передаётся основной крутящий момент от входного вала к выходному.

Предохранительная муфта: устройство, типы, особенности

Один из вариантов муфты. Здесь: 7А и 7Б — кулачковая муфта с шариками (почему-то от другого типа, нежели тот, который разрезан :D, на разрезе это деталь 9).

Предохранительная муфта: устройство, типы, особенности

Полный размер

А это уже Hyundai. Принцип тот же. Слева — обойма кулачковой муфты с шариками (она же нажимной диск фрикционной муфты, она же ведомый диск).

На большинстве автомобилей все эти муфты (за исключением неподвижной катушки) заключены в герметичный корпус в который залита специальная трансмиссионная жидкость.

Сделано это из-за слишком разных требований к маслам используемых в гипоидных зубчатых передачах (главная пара) и в передачах с использованием фрикционных материалов.

Для простоты представления процессов рассмотрим работу муфты на примере работы в режиме принудительного полного привода. В этом случае алгоритмы работы электроники управляющей включением электромагнитной муфты можно опустить.

Предохранительная муфта: устройство, типы, особенности

Полный размер

Катушка включена. Скорость вращения входного и выходного валов одинакова.

При включении принудительного полного привода происходит подача напряжения на катушку электромагнитной муфты (6).

Якорь (3) электромагнитной муфты притягивается к катушке и смещаясь по шлицам обоймы кулачковой муфты (2) входит в зацепление с корпусом муфты образуя жёсткую кинематическую связь обоймы (2) с входным валом.

Вторая обойма (1) кулачковой муфты постоянно зацеплена с выходным валом посредством шлицов.

Предохранительная муфта: устройство, типы, особенности

Полный размер

Теперь буксуем! На оси показан касательный разрез кулачковой муфты по канавке.

Пока вращение входного и выходного валов синхронно (езда по твёрдому покрытию с хорошим сцеплением) ничего не происходит. Но как только возникает пробуксовка передней оси, входной вал смещается вперёд относительно выходного. Это приводит к смещению шарика (5) кулачковой муфты в бороздках.

А так как бороздки имеют переменную глубину (скосы) шарик начинает давить на обоймы обгонной муфты. Обойма (2) упирается в корпус. Обойма (1) имеющая нажимной диск начинает сжимать фрикционную муфту. Сила сжатия будет расти до того момента пока угловые скорости входного и выходного валов не выравняются.

То есть конструкция муфты такова, что при её срабатывании никакой пробуксовки (больше чем это достаточно для срабатывания кулачковой муфты, т.е. считанные градусы) в муфте нет. Как только начинается пробуксовка, обоймы кулачковой муфты смещаются ещё больше и фрикционный пакет сжимается с бОльшей силой пока пробуксовка муфты не будет устранена.Правда тут есть нюанс.

На дорогих спортивных авто в конструкцию муфты вносят дополнительное усовершенствование. Между якорем (3) и корпусом муфты устанавливается ещё один «первичный» (primary) пакет фрикционов. Тогда за счёт модуляции сигнала на катушке (6) появляется возможность контролировать блокировку обоймы муфты (2) допуская её некоторое проскальзывание.

Тем самым появляется возможность гибко перераспределять крутящий момент между передней и задней осью. Необходимо это для изменения поведения в повороте (баланс между избыточной и недостаточной поворачиваемостью) у машин претендующих на гордое звание раллийных или спорт-каров. К недорогим паркетникам это никоим образом не относится.

Там муфта работает просто по принципу вкл/выкл. Однако, «дорогие технологии» постепенно становятся более доступными и есть основания надеяться, что вскоре можно будет заняться подобной тонкой настройкой и бюджетных авто.

Предохранительная муфта: устройство, типы, особенности

Полный размер

В сети фигурирует это фото как фото заднего моста от Duster-а поздней конструкции. Хорошо виден дополнительный пакет фрикционов в электромагнитной муфте. Увы, потенциал конструкции по изменению крутящего момента на задней оси не используется. Возможно на Duster II поставят более продвинутую электронику.

Но тогда возникает закономерный вопрос: как же тогда возникает перегрев муфты? А возникает он по совокупности факторов.1. Трение во фрикционном пакете при включении муфты хоть и минимально по времени, но всё есть.

Учитывая передаваемый момент и цикличность включений-выключений муфты (на некоторых режимах езды и неправильной буксовки, о чём ниже) выделение тепла может достигать значительных величин.2. Нагрев электромагнитной катушки. Он достаточно мал, чтобы вызвать перегрев даже будучи включённой значительное время, но всё же тоже вносит вклад.3.

Нагрев в результате проскальзывания якоря (3) по корпусу муфты. Это не является штатным функционированием, но может возникать при резком включении муфты. Например, при езде на высоких скоростях по нестабильным покрытиям в режиме 4WD AUTO. При этом время включения фрикционной муфты (то есть время проскальзывания в ней) увеличивается, а значит и увеличивается тепловыделение в ней.

Читайте также:  Виды и типы пружин: конические, составные, призматические

Интересен так же способ, которым контроллер определяет температуру муфты. Датчиков температуры муфты на большинство указанных авто не устанавливается, тем не менее контроллер как-то определяет температуру. А определяет он её по изменению сопротивления катушки, то есть по изменению тока протекающего через неё. Сопротивление меди увеличивается с ростом температуры.

Изменение составляет около 25% при увеличении температуры на 60°C. Электроника просто измеряет изменение силы тока при приложенном напряжении и высчитывает сопротивление. По изменению сопротивления можно вычислить температуру. Измерения не являются абсолютно точными (измерения калиброванным датчиком будут заведомо точнее), но более чем достаточными для выявления перегрева.

При выключении муфты обесточивается катушка (6), под действием пружинного диска якорь муфты «отлипает» от корпуса муфты. Тем самым пропадает кинематическая связь между входным валом и обоймой кулачковой муфты (2), она получает возможность свободного вращения относительно корпуса на игольчатом подшипнике (4).

Шарик (5) кулачковой муфты под действием сил реакции сжатого фрикционного пакета стремится занять устойчивое положение в углублении обойм (1) и (2), а так как препятствующих ему это сделать сил нет (обойма (2) свободно вращается), он «распускает» кулачковую муфту, а та в свою очередь — фрикционный пакет. Муфта разблокирована.Теперь ещё один нюанс.

Так как механическая блокировка приводится в действие от разницы в частотах вращения хвостовиков переднего и заднего мостов учитывается не пробуксовка какого-то конкретного колеса на оси, а средняя арифметическая скорость вращения левого и правого колёс осей.

То есть, например, при диагональном вывешивании при активной работе газом за счёт инерции вывешенных колёс скорости вращения входного и выходного валов муфты будут периодически выравниваться и меняться местами вызывая смещение шарика (5) кулачковой муфты и разблокировку фрикционной муфты.

аналогичные процессы будут происходить и при «дрифтинге» и, само собой разумеется, при смене направления движения.Из этого следует, что дифференциал заднего моста с блокировкой сильно облегчил бы жизнь муфте полного привода. Количество ненужных включений-выключений сильно бы сократилось.Теперь обсудим, что будет происходить в муфте при износе её компонентов.

Кулачковая муфта — практически вечная. Ей как и подшипникам грозит только контактная усталость и выкрашивание пятна контакта шарика с канавками, но даже и с такими дефектами она будет работать ещё достаточно долго вплоть до полного разрушения, так как относительные скорости шарика и обойм ничтожно низкие.

Износ якоря (либо фрикционных дисков первичного пакета, неравномерный, либо с задирами) и его контактной поверхности на внутреннем корпусе муфты приведёт к пробуксовке обоймы кулачковой муфты (2) и неполному сжатию фрикционного пакета. Как правило сопровождается это заметными рывками в трансмиссии под большой нагрузкой.

Однако такой вид износа достаточно редок (помним, что относительные скорости входного и выходного валов невысоки, а при штатной «мягкой» эксплуатации и вообще около нуля).Износ фрикционного пакета муфты до какого-то момента компенсируется кулачковой муфтой. Просто увеличиваются ходы её обойм до блокировки муфты.

Но когда предел будет достигнут кулачковая муфта превратится в подшипник. При этом будут слышны достаточно громкие щелчки всякий раз, когда шарики будут проскакивать углубления в обоймах. При этом так же возможны рывки в трансмиссии но гораздо более вялые нежели в предыдущем случае.Подведём итог. В достоинства муфты занесём простоту конструкции, минимум движущихся частей (а те, что есть, движутся с невысокими относительными скоростями), простоту управления без применения дорогих сервоприводов, герметичность конструкции (никаких выходящих наружу тяг и валов управления), плавность включения, опция управления передаваемым на задние колёса моментом. Недостаток по сути один — отсутствие возможности постоянного жёсткого подключения полного привода.P.S. А вот видео с конструкцией муфты полного привода ранних Дастеров:

Или 3D графика взята от балды (есть основания для такого предположения), или Дастеры с такими муфтами в Россию не поставлялись.А вот интересное видео с разборкой муфты (c 1:55):

P.P.S. Термин «кулачковая муфта» использован намеренно. По идее это разновидность шариковой муфты. Однако для улучшения восприятия текста и сути функционала муфты использовано другое название. «Кулачковый» профиль в данном случае образован канавками. Математики меня поймут )))upd

ВАЖНОЕ ДОПОЛНЕНИЕ!

Источник: https://www.drive2.ru/b/516569255500579591/

Предохранительные муфты | фрикционные, кулачковые и шариковые предохранительные муфты — на промышленном портале myfta.ru

Предохранительная муфта: устройство, типы, особенностиПредохранительные муфты – устройства, которые кроме соединения валов обеспечивают ограничение передаваемого крутящего момента и защиту механизма от поломок при перегрузках. Еще, соединительные предохранительные муфты, кроме прочности соединения, защищают механизмы и валы от коррозии. Они подбираются для выполнения таких функций как: соединение валов без изменения крутящего момента, защита от предельных нагрузок, удлинение валов, и т.д.

Предохранительные муфты выполняются из различных материалов, в зависимости от того, в каких условиях будут работать. Муфты изготавливают из металла, из различных сплавов, из пластика…. К примеру, у пластиковой муфты главным достоинством является ее легкость и стойкость к влажной среде. Такие муфты применяются в насосных станциях, гидросооружениях, в газовой промышленности.

Предохранительная муфта: устройство, типы, особенностиПредохранительные муфты бывают:

  • муфты с разрушающимися элементами (срезными штифтами), которые подлежат замене после срабатывания;
  • муфты зацепления (кулачковые, шариковые и пр.), которые пружинами удерживаются во включенном состоянии, пока это усилие пружины не преодолеет возрастающий момент;
  • фрикционные, в которых давление между поверхностями трения создаётся пружинами. При этом пружины отрегулированы на передачу предельного момента.

Фрикционные предохранительные муфты

Муфту фрикционную можно отрегулировать на передачу определенного вращающего предельного момента. В таком случае она выполняет предохранительную функцию.

Предохранительная муфта: устройство, типы, особенности

Такая муфта предохранительная фрикционная, рассчитывается так же, как и сцепная фрикционная. Но только допускаемые давления для таких предохранительных муфт берутся по большим значениям.

Чтобы не было ненужной пробуксовки дисков муфты и отключения механизмов, величину нажатия ее пружин устанавливают на 25 % больше, чем передаваемый расчетный момент.

При редких случаях пробуксовки, можно увеличить допустимое давление на 50 %.

Муфты выпускаются со шлицевыми посадочными и шпоночным посадочным отверстиями. Диски муфты прижимаются друг к другу пружинами, усилие нажатия которых устанавливается специальной гайкой.

Из фрикционных предохранительных муфт, дисковая фрикционная предохранительная муфта получила, пожалуй, наибольшее распространение. Она способна передавать довольно значительные крутящие моменты при большой компактности конструкций, отличается небольшим усилием замыкания и плавностью работы. Такие муфты отличаются простотой эксплуатации.

Но вместе с тем, у таких дисковых муфт есть и некоторые недостатки. Так, у них иногда, в процессе работы, происходит прилипание дисков друг к другу, из-за чего запаздывает скольжение дисков, а это означает, что величина крутящего момента, превышающей допустимую.

Кроме того, на работу такой муфты, влияет изменение вязкости смазки, которая вызывает изменение величины момента трения.

Для защиты от маловероятных перегрузок применяют муфту со срезным штифтом. Такая муфта состоит из двух полумуфт, которые соединены стальным штифтом. Этот штифт, работающий на срез, вставлен в стальные закаленные втулки. При передаче перегрузочного момента, от одной полумуфты к другой, штифт срезается. Для продолжения работы муфты срезанный штифт необходимо заменить на новый.

Кулачковая предохранительная муфта

Муфта кулачковая предохранительная предназначена для улучшения эксплуатационных характеристик за счет уменьшения воздействия нагрузок на стабильность работы муфты.

Муфта кулачковая предохранительная состоит из двух полумуфт и диска с торцовыми кулачками. Диск закреплен на первой полумуфте пальцами. На пальцах, между торцами диска и полумуфты установлены пружины, а кулачки размещены в отверстиях упругого вкладыша, который стоит во второй полумуфте. Кулачки изготовлены такой же конусообразной формы, как и ответные им отверстия.

Предохранительная муфта: устройство, типы, особенности

Крутящий момент через пальцы и кулачки диска, передается второй полумуфте. Если величина крутящего момента в пределах допустимого, то кулачки находятся в соответствующих отверстиях.

При превышении допустимой величины крутящего момента, кулачки, разжимают боковые поверхности отверстий, и входят в канавки. При этом перемещении кулачков пружины сжимаются, диск прижимается к первой полумуфте, и обе полумуфты проскальзывают относительно друг друга.

Это происходит до тех пор, пока нагрузка вновь не станет в пределах допустимой.

Это позволяет демпфировать колебания соединяемых валов и динамические нагрузки, за счет упругой деформации вкладыша, а также компенсировать угловые и осевые смещения обеих полумуфт, и предохранить муфту от передачи превышающего крутящего момента.

Муфта предохранительная шариковая

Муфта предохранительная шариковая, из большого числа специальных муфт, пользуется широким распространением.

При своей работе, такие муфты используют взаимодействие подпружиненных шариков с соответствующими им углублениями или вырезами.

В этой муфте осуществляется связь шестерни с диском с помощью шариков, которые расположенных в отверстиях в теле шестерни. В диске также есть отверстия, в которые заходят шарики. Эти шарика прижимаются к диску пружинами.

Величина передаваемого крутящего момента, регулируется с помощью гайки, которая перемещает плунжер, и изменяет натяжение пружин.

При возникновении перегрузки, кромки отверстий диска отжимают шарики, и муфта начинает работать как трещотка.

на портале myfta.ru:

Видео по теме с YouTube:

Источник: http://myfta.ru/articles/predohranitelnye-mufty

Предохранительная муфта вместо шпонки на кардане мех. лебедки! — logbook Toyota Land Cruiser Prado 1993 on DRIVE2

Сидел я тут, читал истории Такезо о внедрении механической лебедки на его Крузилу… Да и решил все же пошерстить интернет по следующей теме…Думаю информация будет интересна всем обладателям механических лебедок!

С момента установки мех лебедки не покидала меня бред.. одна мысль… А бывают ли такие механические лебедки с многоразовым не ломающимся предохранительным механизмом, защищающим от превышения предельного крутящего момента…

Этакие предохранительные муфты…

Предохранительная муфта — это муфта, которая кроме соединения валов при необходимости ограничивает передаваемый крутящий момент и защищает детали машин от поломок при перегрузках. Предохранительные муфты располагают как можно ближе к месту возможного возникновения перегрузки. Муфты работают при строгой соосности валов.В общем основу основ можно понять из материала википедии:

Пружинно-кулачковая предохранительная муфтаВ пружинно-кулачковой предохранительной муфте подвижную в осевом направлении полумуфту прижимают к неподвижной постоянно действующей пружиной с регулируемой силой прижатия.

При перегрузке сумма осевых составляющих сил на гранях кулачков превышает прижимную силу пружины, и муфта срабатывает — отключает ведомый вал, многократно прощелкивает кулачками, подавая звуковой сигнал о перегрузке.

Читайте также:  Орбитальная эксцентриковая шлифмашина: виды и назначение

Срабатывание муфты сопровождают значительные ударные нагрузки, поэтому эти муфты применяют для передачи небольших вращающих моментов при малых частотах вращения и малых маховых соединяемых массах.

  • (Об этом мы поговорим ниже)
  • Предохранительная фрикционная муфта

Предохранительная муфта: устройство, типы, особенности

Фрикционные предохранительные муфты автоматически восстанавливают работоспособность машины после прекращения действия перегрузки, однако точность их невысока вследствие непостоянства коэффициента трения на рабочих поверхностях дисков.

Их применяют при частых кратковременных перегрузках и значительных частотах вращения. Силу нажатия создают пружиной, отрегулированной на передачу предельного вращающего момента.

При срабатывании муфта поглощает механическую энергию, преобразуя ее в тепловую, передача же вращающего момента не прекращается.

  1. (Такую муфту можно изготовить из дифференциала повышенного трения, но много колхозить, трудно настроить, нет четкого сигнала о превышении момента)
  2. Предохранительная муфта с разрушающимся элементом

Предохранительная муфта: устройство, типы, особенностиПредохранительная муфта: устройство, типы, особенности

Особо суровые дядьки делают вот так! Но это не наш метод))

Предохранительные муфты с разрушающимся элементом выполняют со специальным предохранительным элементом в форме штифта или шпонки, работающим на срез.

Эти муфты просты по конструкции, имеют малые размеры и высокую несущую способность. Недостатком их является останов машины для замены разрушившегося элемента после срабатывания муфты.

Применяют в приводах, работающих с редкими случайными перегрузками.

(ну с этим вариантом знаком каждый мехлебедчик)

Долго шерстил интернет, интересного мало… Делюсь с вами о результатах поисков!Выяснил, что неплохой вариант предельной муфты установлен на тракторе МТЗ — на кардане переднего моста. Эта муфта весьма компактная, надежная, с возможностью регулировки по моменту срабатывания.

Предохранительная муфта: устройство, типы, особенности

Умельцы ставят этот девайс на трансмиссию — сразу после раздатки. Каких-либо причин, для того что бы такую вещь не ставить на кардан мех. лебедки я не увидел. Единственное — вес около 18 кг, но для экспедиционника это ерунда. В общем, цена не велика, думаю заморочиться и сляпать такую систему!есть еще более компактные муфты, но инфы нет(((

Буду благодарен, если кто то скажет какой крутящий момент срывает родной штифт, или на какой крутящий момент расчитана лебедка, дабы ориентироваться на крутящий момент муфты?

В общем, буду рад обсудить любую информацию по теме, возможных иных вариантах! Пишем, не стесняемся))

Источник: https://www.drive2.com/l/466393042367021718/

Предохранительные муфты: виды и особенности

Предохранительная муфта: устройство, типы, особенности

Динамические машины часто испытывают кратковременные, превышающие пиковые значения нагрузки. В большинстве случаев их вызывают сбои в работе определенных систем оборудования. Изменение конструкции машины – дорогостоящая задача. Эта процедура приведет к увеличению габаритов устройства и усложнению его обслуживания. С экономической точки зрения выгоднее создать силовую схему на основании номинальных нагрузок и подключить к оборудованию защитное устройство. Предохранительная муфта с проскальзыванием – один из таких вариантов.

Особенности и применение предохранительных муфт

Предохранительные или перегрузочные муфты используют при передаче момента силы, поэтому иногда их называют муфтами предельного момента. Сферы применения защитных устройств:

  • оборудование, техника ударного действия;
  • механизмы, применяемые для работы с разнородной средой;
  • автоматизированное оборудование;
  • кинематические схемы, передающие небольшую часть мощности приводного двигателя.

Предохранительные изделия комбинируют с компенсирующими моделями для работы с несоосными валами.

Типы предохранительных муфт

Устройства подразделяют исходя из их принципа действия. Основных видов изделий 4:

  • фрикционные;
  • с разрушающимся элементом;
  • магнитные;
  • пружинно-колпачковые.

Предохранительная муфта: устройство, типы, особенности

Последний вид устройств может выпускаться с роликами или шариками. Он считается более распространенным вместе с фрикционным.

Фрикционные

Предохранительные муфты редукторов этого типа считаются самыми простыми. Они подходят для работы при коротких перегрузках от ударного воздействия. Их используют в комбинации с фланцами, звездочками, шкивами.

При штатном усилии устройство передает нагрузку за счет сжатия фланцев и ступицы. Если же показатели силы превышают допустимые, фланец прокрутится по втулке. Допустимый уровень силового момента зависит от местоположения и количества пружин.

Конструкция предохранительных муфт:

  • ступицы;
  • фрикционные накладки;
  • втулки;
  • стопорные винты;
  • подвижный нажимной диск;
  • тарельчатые пружины;
  • датчики вращения (не входят в стандартный комплект поставки).

Вращательный датчик позволяет отрегулировать время проскальзывания соединения. Это сведет к минимуму повреждения. Проскальзывание завершается автоматически, но при этом механизм продолжает работать. Ступицу часто заменяют игольчатым подшипником.

Такая модификация необходима, если скорость скольжения и радиальные нагрузки высокие, а требования к местоположению вала и привода очень строгие. Диапазон момента силы современных предохранительных соединительных элементов – от 2 до 50000 Нм, а валовый диаметр – до 200.

Скорость проскальзывания падает с увеличением размера защитного устройства.

Пружинно-кулачковые

Предохранительная муфта этого типа отличается высокой точностью срабатывания. Главную роль в повышенной точности отводится упругим свойствам пружины. При достижении пикового момента вращения пружинно-кулачковый механизм сработает с большей вероятностью, чем фрикционный.

К плюсам изделия относят высокие показатели жесткости кручения, отсутствие мертвого хода. Это особенно важно при работе следящих приводов. Недостатки у пружинно-кулачковых предохранительных муфт тоже есть. Они сильно ограничены по скоростным характеристикам. При высоких скоростях защитные элементы много раз перегружаются из-за самовключений.

Со временем падает показатель крутящегося момента. Пружинно-кулачковые механизмы бывают:

  • кулачковыми;
  • кулачково-роликовыми;
  • шариковыми.

Сложнее всего изготавливать кулачковые муфты, поэтому производители часто используют шариковые изделия. Трение скольжение при такой конструкции заменяется частично трением качением.

В кулачково-роликовых моделях установлены радиально расположенные ролики. Во время работы шарики прижимаются к гнездам за счет передачи усилия от пластин.

Если нагрузка выше номинальной, шарик вылетает из гнезда, а сила передается.

Особенности эксплуатации пружинно-кулачкового устройства

Защитный элемент обеспечивает следующие способы восстановления валов:

  • Автоматическое при прекращении перегрузок. Вращение продолжается.
  • Вручную или специальным механизмом. Такой метод применяется, если дополнительно был установлен запорный механизм. Его монтируют между подвижным диском и пружинным блоком.
  • Непрерывная передача вращения. Задействуется, когда остановить работу механизма нельзя. В оборудование дополнительно устанавливают ограничитель хода диска и сигнализацию. При критической ситуации диск перемещается до упора, активирует сигнализацию.

Использование пружинно-кулачковых муфт способствует снижению стоимости и уменьшению размеров машин. Расходы на эксплуатацию тоже снижаются, т.к. растет надежность оборудования.

Источник: http://FiF-group.ru/article/predohranitelnaja-mufta/

Общие сведения о муфтах

Муфты — устройства, соединяющие валы механизмов и оборудования. Основная их задача — непосредственно соединение и передача крутящего момента,  осуществление кинематической и силовой связи между частями оборудования, также у муфт есть несколько дополнительных свойств и задач. 

  • Большинство видов сложного промышленного оборудования компонуют из отдельных частей, и используются несколько видов муфт.
  • Муфты подразделяются по различным признакам. 
  • Прежде всего есть две большие группы:
  • Глухие (жесткие нерасцепные муфты)- с ними 2 вала работают как единый
  • Компенсирующие — для исправления несоосностей.

По принципу работы:

  • Постоянные (нерасцепляемые, глухие);
  • Управляемые (срабатывающие);
  • Самоуправляемые (срабатывающие при определенных условиях)  

В зависимости от восприятия нагрузок:

  • жесткие (соединяют вал глухо, не компенсируют случайные удары и помехи), 
  • упругие (компенструют несовпадения осей и колебания)
  1. По виду используемой энергии:
  2. — механические
  3. — электрические (электромагнитные)
  4. — пневматические
  5. Это основная классификация муфт по конкретным параметрам.  

Функции и назначение муфт:

  • 1) Соединение валов
  • 2) Смягчение ударов, колебаний, демпфирование вибраций
  • 3) Компенсация осевых, угловых  и продольных смещений
  • 4) Сцепеление и расцепление валов при заданных параметрах.
  • 5) Управление включением исполнительного элемента машины без 
  • остановки двигателя (без отключения питания),  ауткально для предохранительных муфт.
  • 6) Передача определенного вида движения, например однонаправленного как в обгонных муфтах.
  • 7) Ограничение параметров передаваемого движения — скорости или крутящего момента. 
  • Рассмотрим подробнее основные разновидности муфт:

Глухие муфты

Как уже сказано, они не обеспечивают никакого сглаживания погрешностей.

Соединяют нагрухо и 2 вала, две части оборудования работают как единое целое

Жесткие муфты 

похожи на глухие, фактически это — синонимы. Однако жесткие муфты могут быть не только втулочной или фланцевой коснтрукции, они могут состоять из полумуфт.

К тому же она может быть жесткой на кручение, но эластичной на смещение валов, или возможны иные комбинации свойств.

Предохранительная муфта: устройство, типы, особенности

Упругие муфты

сейчас наиболее распространены, постоянно разрабатываются новые конструкции, совершенствуется. У них разный принцип компенсации несоосностей — но обычно в основе их действия — упругие элементы, с использование резины, полиамида, нейлона и др., они наилучшим образом справляются со своей задачей.

Существуют также металлические упругие элементы, например — пружины и пакеты пружин, пластины, стержни и т.п. Они работают на кручение или на изгиб.  Их применяют только при очень больших моментах, так как при малых и средних гораздо эффективнее использовать неметаллические.

Различают постоянной и переменной жесткости.

Переменная степень жесткости у тех, что с неметаллическими элементами. (они не подчиняются закону Гука). А также — с металлическими, степень деформирования которых ограничивается конструкцией.

Зубчатые муфты 

  1. Механически компенсируют все виды смещений за счет боковых зазоров в зацеплении и специальной обточки зубьев.
  2. Простая зубчатая муфта состоит из двух полумуфт с наружными зубьями и разъемной обоймой с двумя рядами внутренних зубьев.

  3. Допускаемые смещения валов определяют из условия, чтобы углы между осью обоймы и осью одного или другого вала были не больше 1° 30'
  4. Также при активной работе данного устройства происходит скольжение при соприкосновении зубьев и их износ.

  5. Применяют в широком диапазоне моментов. 

Предохранительные муфты 

Защищают оборудование от поломок и перегрузок, срабатывают, когда превышается момент. Мы предлагаем предохранительные фрикционные муфты. Принцип ее работы в том, что звездочка, установленная между двумя фрикционными дисками, при  достижении критического момента начинает проскальзывать. Сам предельным момент настраивается поджатием пружины.

Также есть множество прочих видом муфт, не столь растпростарненных, как эти большие группы.

Предохранительная муфта: устройство, типы, особенности

Предохранительная фрикционная муфта

Кулачковые муфты

  • Сцепная муфта, состоящая из ведущей и ведомой полумуфт и механизма управления, связанного с ведомой полумуфтой, причем полумуфты имеют радиально расположенные кулачки треугольного трапецеидального или прямоугольного профиля (симметричного или несимметричного).
  • Она относится к виду синхронных муфт — тех, что передают вращающий момент за счет зацепления и обеспечивающая жесткую кинематическую связь, это значит равенство угловых скоростей ведущей и ведомой полумуфты.
  • В свою очередь, асинхронная муфта — сцепная муфта, передающая вращающий момент за счет сил трения и обеспечивающая плавное соединение и разъединение вращающихся валов в широком диапазоне угловых скоростей и передаваемой нагрузки.
  • Шарнирная муфта — муфта с одним или двумя шарнирами Гука, позволяющая изменять смещения соединяемых валов во время работы.

Источник: http://mech-mufta.ru/spravochnye-materialy/item/obshhie-svedeniya-o-muftah

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector