Сцепные и предохранительные муфты

Сцепные служат для быстрого соединения и разъединения валов при работающем двигателе.

Они делятся на: кулачковые и фрикционные.

а) кулачковые муфты состоят из двух полумуфт с кулачками на торцевых поверхностях (рисунок 11.8). Кулачки могут быть различных профилей: прямоугольные, трапецеидальные, треугольные.

Число кулачков z от 3 до 60.

Недостаток: невозможность включения на быстром ходу, их включают только при скорости вращения вала

Рисунок 11.8 – Кулачковая муфта

Применяются для передачи больших вращающих моментов и для обеспечения постоянного передаточного отношения.

Кулачки проверяют расчетом:

- на износостойкость – по среднему давлению на рабочих поверхностях

, (11.1)

где 0,75 – коэффициент неравномерности распределения нагрузки по кулачкам из-за неточности изготовления.

− размеры муфты (b – высота зуба, h – глубина впадины, Д ₁ – диаметр средней окружности кулачков).

− допускаемое давление для закаленных кулачков.

- на прочность – по напряжению изгиба у основания кулачков в предположении неполного включения

, (11.2)

где − момент сопротивления кулачка изгиба,

а – средняя ширина кулачка,

[σ _и ] − допускаемое напряжение на изгиб кулачка принимают [σ _и ] ≈ [ p ].

б) фрикционные муфты

Служат для плавного сцепления валов под нагрузкой на ходу при любых скоростях.

При включении, за счет проскальзывания рабочих поверхностей муфты, разгон ведомого вала происходит плавно, без удара. При установившемся движении проскальзывание отсутствует, муфта замыкается, и оба вала вращаются с одной и той же угловой скоростью. В момент перегрузок фрикционные муфты пробуксовывают, предохраняя механизм от поломок.

По форме поверхностей трения фрикционные муфты бывают:

- дисковые (рисунок 11.9);

- конусные;

- цилиндрические.

Рисунок 11.9 – Фрикционная дисковая муфта

По условиям смазки – масляные и сухие.

Материалом масляных муфт служит закаленная сталь, чугун – сталь или чугун по фрикционному материалу – асбестопроволочная прессованная ткань

Материалом масляных муфт служит закаленная сталь, чугун – сталь или чугун по фрикционному материалу – асбестопроволочная прессованная ткань – ферродо.

Основным критерием работоспособности муфт являются износостойкость трущихся деталей.

Поверхности трения дисков на износостойкость проверяют под давлением.

Проверочный расчет муфты выполняют по моменту сил трения:

(11.3)

где, f – коэффициент трения покоя;

F – сила сжатия дисков;

− средний радиус трения, равный приведенному радиусу;

Д₁ и Д₂ – диаметры дисков;

Z = (Z₁+Z₂) − 1 – число пар трущихся поверхностей;

Z₁ и Z₂ – число ведущих и ведомых дисков;

К – коэффициент запаса сцепления К=1,3…1,5.

Давление на трущихся поверхностях

, (11.4)

где − допускаемое давление.

Предохранительные муфты предназначены для предохранения машин от перегрузок. Они работают только при строгой соосности.

По принципу работы предохранительные муфты делятся на:

- пружинно-кулачковые;

- фрикционные;

- с разрушающимся элементом.

Пружинно-кулачковая аналогична сцепной кулачковой, только неподвижная полумуфта прижимается к подвижной не механизмом управления, а постоянно-действующей пружинной с регулируемой силой.

При перегрузках осевые силы преодолевают прижимные усилия пружины, муфта многократно прощелкивает кулачками, подавая звуковой сигнал о перегрузке. Кулачки изготавливают трапециидального профиля с углом наклона 45…60°.

Муфты надежны в работе, но имеют повышенный износ кулачков.

Кулачки проверяют на износостойкость.

Фрикционные предохранительные муфты по конструкции аналогичны сцепным фрикционным, но сила нажатия в них создается отрегулированными на предельный вращающий момент (Т_пред) пружинами..

Муфта с разрушающимся элементом состоит из двух фланцевых полумуфт, соединенных штифтом (рисунок 11.10). При перегрузке штифт срезается и муфта выключается.