Самоуправляемые муфты
Самоуправляемые муфты предназначены для автоматического сцепления и расцепления валов при изменении заданного режима работы, машины. Самоуправляемые муфты бывают: по направлению вращения — обгонные, по угловой скорости — центробежные, по моменту—предохранительные. Обгонные муфты или муфты свободного хода, служат для передачи вращающего момента в одном направлении. Наибольшее распространение получила роликовая муфта рис.17 с диапазоном диаметров валов d==10...90 мм и числом роликов z=3...5. Эта муфта состоит из двух полумуфт, одна из которых имеет форму кольца, а вторая — форму звездочки с вырезами для роликов. Для быстрого включения муфты ролики отжимаются пружинами. При передаче вращающего момента ролики заклиниваются между полумуфтами в суживающейся части выреза, образуя жесткое сцепление. Если по какой-либо причине угловая скорость ведомого вала превысит угловую скорость ведущего, то вследствие обгона ролики расклинятся, выкатятся в расширенную часть выреза и муфта автоматически выключится. При останове ведущего вала ведомый вал продолжает вращаться. Обгонные роликовые муфты работают бесшумно, допуская большую частоту включений. Применяются в станках, автомобилях и т. д. Критерием работоспособности роликовых муфт является контактная прочность рабочих поверхностей роликов и полумуфт.
Рисунок 17 Обгонная роликовая муфта
Центробежные муфты предназначены для автоматического включения или выключения ведомого вала при достижении ведущим валом заданной угловой скорости. По устройству центробежные муфты представляют собой фрикционные муфты, у которых механизмом управления служат грузы-колодки рис. 18, находящиеся под действием центробежных сил. При достижении ведущим валом заданной угловой скорости центробежные силы, действуя на грузы, производят включение муфты. Передача вращающего момента осуществляется силой трения, пропорциональной квадрату угловой скорости. В современном машиностроении применяются конструкции центробежных муфт, которые служат для разгона механизмов с большими маховыми массами при двигателе с малым пусковым моментом, для повышения плавности пуска, для предотвращения разноса машины и т. п. Размеры муфт принимают конструктивно. Рабочие поверхности трения грузов проверяют на износостойкость аналогично фрикционным муфтам.
Рисунок 18 Центробежная колодочная муфта
Предохранительные муфты. предназначены для предохранения машин от перегрузок. Муфты ставят как можно ближе к месту возникновения перегрузки; они могут работать только при строгой соосности валов. По принципу работы предохранительные муфты делятся на пружинно-кулачковые, фрикционные и с разрушающимся элементом. Пружинно-кулачковая предохранительная муфта по конструкции аналогична сцепной кулачковой, только подвижная в осевом направлении полумуфта прижимается к неподвижной не механизмом управления, а постоянно действующей пружиной с регулируемой силой. Кулачки выполняют трапецеидального профиля небольшой высоты с углом наклона рабочих граней 45...60° рис. 19. При перегрузке сумма осевых составляющих сил Ра на гранях кулачков становится больше .прижимной силы пружины и муфта многократно прощелкивает кулачками, подавая звуковой сигнал о перегрузке. Повторные мгновенно-ударные включения кулачков при перегрузке отрицательно влияют на сопротивление усталости деталей механизма, вследствие чего эти муфты применяют для передачи небольших моментов при малых угловых скоростях. Кулачковые предохранительные муфты надежны в работе, но имеют повышенный износ кулачков. Размеры муфт подбирают по стандарту или принимают конструктивно. Кулачки проверяют на износостойкость аналогично сцепным кулачковым муфтам, пружины рассчитывают методами сопротивления материалов.
Рисунок 19 Пружинно-кулачковая предохранительная муфта
Фрикционные предохранительные муфты отличаются большим разнообразием. Применяются при частых кратковременных перегрузках. Конструкция этих муфт рис. 20 аналогична конструкции сцепных фрикционных муфт. Сила нажатия в них создается пружинами, отрегулированными на передачу предельного вращающего момента Тпред. Пружины периодически регулируют, так как по мере износа поверхностей трения диски сближаются, уменьшая силу сжатия пружин. Чаще других используются сухие многодисковые муфты, размеры которых подбирают по стандарту или принимают конструктивно, а затем проверяют расчетом аналогично сцепным фрикционным муфтам.
Рисунок 20. Многодисковая фрикционная предохранительная муфта
Комбинированные муфты представляют сочетание различных муфт в одной конструкции. Применяются, когда ни одна отдельно взятая муфта не может обеспечить требуемого характера соединения валов. Число возможных комбинаций муфт велико. В машиностроении часто встречается комбинация компенсирующих упругих муфт с предохранительными рис. 21.
Рисунок 21 Комбинированная упруго-предохранительная фрикционная муфта