Лекция 22 единения валов с помощью специального механизма управления.

Лекция 22
21.4. Управляемые муфты
Управляемые муфты предназначены для соединения или разъединения валов с помощью специального механизма управления.
Они устанавливаются перед коробкой скоростей и других механизмах при необходимости изменения режима работы. Передача
вращающего момента может осуществляться либо зацеплением в
зубчатых и кулачковых муфтах, либо сцеплением (силами трения) в
фрикционных муфтах.
Кулачковые и зубчатые муфты имеют небольшие габариты и
массу, не допускают проскальзывания. Однако их включение на ходу
сопровождается ударами. Фрикционные муфты позволяют плавно
включать ведущие и ведомые валы под нагрузкой, предохраняют механизмы от внезапных перегрузок.
Управляемые муфты требуют точной соосности соединяемых валов.
Кулачковые и зубчатые муфты (рис. 13.7) состоит из двух полумуфт 1 и 2, имеющих на сцепляемых торцах выступы – кулачки
(рис. 13.7, а) или эвольвентные зубья (рис. 13.7, б). При включении
муфты кулачки или зубья одной полумуфты входят во впадины другой, создавая жесткое соединение.
Рис. 13.7. Кулачковая (а) и зубчатая (б) муфты
Проверочный расчет кулачков на износостойкость ведут по среднему давлению на их рабочих поверхностях
р
2Т
 p ,
0,7  Dm  z  b  h
(13.7)
где z - число кулачков, z = 3…12, Dm, b, h – средний диаметр, длина и
высота кулачка; [p] – допускаемое давление, для муфт,
включаемых при остановке, [p] = 80…120 МПа, для муфт, включаемых на ходу, [p] = 25…30 МПа.
Расчет кулачков на прочность при изгибе выполняют по напряжениям у основания кулачка
и 
2Тh
 и ,
0.7  z  Dm  W
(13.8)
где W – момент сопротивления сечения кулачка изгибу. Фрикционные сцепные муфты, в частности муфты сцепления автомобиля, передают вращающий момент между полумуфтами за счет сил трения
на рабочих поверхностях.
Давление на поверхностях контакта (смазываемых или сухих) создают с помощью устройств или механизма включения.
При включении фрикционных муфт вращающий момент нарастает с увеличением усилия нажатия. Благодаря этому можно соединять валы под нагрузкой. Пробуксовка муфты в процессе включения
обеспечивает плавный разгон ведомого вала.
На рис.13.8 показана конструкция таких муфт. Муфта состоит из
посаженного на ведущий вал 1 полумуфты 2 с закрепленным на ней
фрикционными накладками и полумуфты 3, которую перемещает в
осевом направлении на ведомом валу 4 механизмом управления.
7
6
2
3
2
7
5
2
3
3
1
4
Рис. 13.8. Управляемая сцепная муфта
Полумуфты могут быть с дисковыми (рис. 13.8, а, б) и коническими (рис. 13.8, в) рабочими поверхностями.
В многодисковой муфте (рис. 13.8, б) ведущая полумуфта 2 имеет
барабан с внутренними шлицами, в которые входят выступы ведущих
дисков 6. На ведомой полумуфте 3 имеются шлицевые пазы, в
2
которые входят выступы ведомых дисков 7. Диски 6 и 7 сжимаются
механизмом управления 4.
Материал фрикционных накладок выбирают в зависимости от
контактного давления
Fo
2TK
(13.9)

 p,
A f  Dm  z  A
где Fо - осевая сила, F0  2  T /(f  Dm  z) ; Т - вращающий момент, пеp
редаваемой муфтой; f - коэффициент трения покоя (коэффициент
сцепления); Dm - средний диаметр контактируемых дисков; z - число
пар поверхностей трения;
К - коэффициент запаса сцепления, К = 1,3...1,5;
А - площадь поверхности трения; А    b  Dm ;
[p] - допускаемое контактное давление.
Из зависимости (13.9) определяют допускаемый вращающий момент
2
  p  b  f  z  Dm
Т
.
2K
(13.10)
21.5. Самоуправляемые муфты
Самоуправляемые муфты выполняют автоматически одну из
следующих функций: ограничение передаваемой нагрузки - предохранительные муфты, передачу момента только в одном направлении
- обгонные муфты, выключение и включение при заданной скорости центробежные муфты.
Предохранительные муфты прекращают передачу вращающего момента на ведомый вал, когда момент превышает некоторую
установленную величину. Такой муфтой может быть сцепная, если
механизм управления заменить пружиной 2, регулируемой на определенную силу нажатия винтом 1 (рис. 10.9). При перегрузке ведомые
диски проскальзывают и автоматически замыкаются после уменьшения нагрузки. Поэтому такие муфты применяют при частых кратковременных перегрузках.
Фрикционные предохранительные муфты (ГОСТ 15621-77) выпускают для валов диаметром 9…48 мм. Расчет фрикционных предохранительных муфт аналогичен расчету фрикционных управляемых
муфт.
3
Рис. 13.9. Предохранительная сцепная муфта
Обгонные муфты применяют в велосипедах, автомобилях и других машинах и механизмах, в которых необходимо передавать вращающий момент в одном на- правлении.
По способу замыкания они бывают
фрикционными (роликовые, сухариковые,
клиновые и др.) и храповыми. Наиболее
распространены роликовые муфты свободного хода.
Простейшая роликовая муфта (рис.
10.10) состоит из наружной обоймы 3,
внутренней звездочки 4, роликов 1 и сжимающего устройства 2. Если ведущей является звездочка, соединение валов может
Рис. 13.10. Роликовая
происходить только при ее вращении по
обгонная муфта
ходу часовой стрелки.
При этом ролики попадают в сужающую часть клинового паза.
За счет трения происходит заклинивание наружной обоймы
3 и звездочки 4 и осуществляется передача вращающего момента Т. Если звездочка вращается в обратном направлении относительно
обоймы, то ролик освобождается и муфта вращающий момент не передает.
При остановке ведущего звена (звездочки) ведомое звено (обойма) может продолжать свободно вращаться по ходу часовой стрелки. Роликовые муфты рассчитывают на прочность по контактным напряжениям, возникающим в местах
контакта роликов,
4
8  T  Eпр
 H  0.418 
DdL z 
  H ,
(10.10)
где Епр – приведенный модуль упругости материала ролика и обоймы (звездочки); D – диаметр рабочей поверхности обоймы; d, L, z –
диаметр, длина и количество роликов;  - угол
заклинивания,  = 6…80; [Н] – допускаемое
контактное напряжение, [Н] = 1200…1500
МПа.
Центробежные муфты используют для
автоматического соединения и разъединения
валов при достижении заданной скорости их
вращения. В таких муфтах давление на поРис. 13.11. Центро- верхности трения создаются центробежными
бежная муфта
силами.
При определенной скорости вращения полумуфты (рис.13.11) под действием центробежных сил грузы колодки 2 преодолевают силу сжатия пружины, прижимаются к барабану ведомой обоймы, и муфта плавно включается.
Передача вращающего момента осуществляется за счет сил трения между колодками и барабаном ведомой обоймы. При снижении
скорости вращения ведущего вала муфта выключается.
Рабочие поверхности трения этих муфт проверяют по давлению
так же, как и для фрикционных управляемых муфт.
5