8.3 Сцепные управляемые муфты

Сцепные управляемые муфты предназначены для соединения или разъединения валов с помощью специальных механизмов управления. Применяются механические, гидравлические, пневматические и электромеханические механизмы управления. Соединение и разъединение валов в некоторых муфтах может осуществляться только в покое, у других это возможно и во время работы.

Сцепные управляемые муфты делятся на муфты зацепления и фрикционные. Муфты зацепления обладают большой нагрузочной способностью, компактны, долговечны, в них отсутствует проскальзывание. Но они требуют точного центрирования, резко и шумно включаются, поэтому их преимущественно используют при невысоких скоростях вращения вала и нечастом включении или включают при остановленной машине.

Фрикционные муфты обеспечивают плавное и малошумное включение, но обладают большими габаритами и низкой долговечностью.

8.3.1 Сцепные управляемые муфты зацепления

Кулачковые муфты (рис. 8.10а) состоят из двух полумуфт с торцевыми кулачками (выступами), входящими во впадины между кулачками сопряженной полумуфты. Включение и выключение осуществляется осевым перемещением одной полумуфты (обычно ведомой) на шлицах или на направляющих шпонках.

Кулачки (выступы на торце) чаще имеют треугольный или трапецеидальный профиль. Треугольные кулачки легко входят в зацепление, но при больших моментах возникает значительная сила отталкивания, что требует дополнительной силы прижатия полумуфты, а при высоких скоростях происходит быстрое обмятие вершин зубьев. Трапецеидальные кулачки лучше работают при больших моментах и скоростях. Применяются также и прямоугольный профиль. Он не обеспечивает сцепление без зазора, поэтому плохо работает при реверсивной нагрузке. Труднее включается, зато не требует дополнительного прижатия. Применяется ограниченно в тяжелых машинах, а также при ручном включении.

а	б
Рис. 8.10. Кулачковые (а) и зубчатая (б) муфты

Зубчатые муфты (рис. 8.10б) состоят из двух полумуфт, одна из которых представляет собой шестерню с внутренними зубьями, а вторая – с наружным при одинаковом модуле и числе зубьев. Муфта включается при осевом перемещении одной из полумуфт. Для облегчения включения торцы зубьев закругляют.

При необходимости частого включения (например, в автомобилях) для уменьшения ударов и шума применяются синхронизаторы – небольшие фрикционные муфты, включаемые перед включением основной муфты и выравнивающие скорости ведомых и ведущих элементов.

8.3.2 Фрикционные муфты

Работа фрикционных муфт основана на создании сил трения между элементами муфты. Фрикционные муфты допускают плавное сцепление при любой скорости, но обладают большими габаритами и низкой долговечностью.

Фрикционные муфты бывают сухие и масляные, т.е. работающие со смазкой. В масляных муфтах ниже силы трения, но выше износостойкость.

В дисковых муфтах (рис. 8.11а) рабочие поверхности имеют простую форму. Применяют однодисковые (с двумя поверхностями трения) и многодисковые муфты. В однодисковых муфтах диск, связанный с одним валом, сжимается двумя фланцами, связанными с другим валом.

Многодисковые муфты более компактны, обладают более плавным включением, но отличаются худшей расцепляемостью.

а	б	в
Рис. 8.11. Фрикционные муфты

Конусные муфты (рис. 8.11б) состоят из двух полумуфт имеющих конические рабочие поверхности – внутреннюю и наружную. Конические поверхности позволяют создать на них значительные давления и силы трения при малых силах включения. Во избежание самозахватывания муфты и облегчения расцепления угол наклона образующей конуса должен быть меньше угла трения покоя (8-15º).

Достоинства конусных муфт: хорошая расцепляемость и относительная простота конструкции. Недостатки: значительные радиальные габариты и высокие требования к соосности соединяемых валов. В настоящее время применяются редко.

В цилиндрических шинно-пневматических муфтах (рис. 8.11в) трение создается между колодками резинового баллона, связанного с одной полумуфтой, и цилиндрическим ободом второй полумуфты (барабана). Для включения муфты в камеру баллона подается воздух под давлением, баллон расширяется, и колодки равномерно прижимаются к барабану.

Достоинства шинно-пневматических муфт: удобство управления; возможность использования муфты в качестве предохранительной за счет регулирования давления; малая чувствительность к неточностям взаимного расположения валов; самокомпенсация износа; хорошие демпфирующие свойства. Недостатки: значительная стоимость баллона; старение резины; чувствительность резины к попаданию масла, щелочей и кислот.