5.3. Муфты с разрушающимся элементом

Эти муфты выполняют со специальным предохранительным элементом в виде штифта или шпонки, работающим на срез.

Муфты просты по конструкции, имеют малые габариты и высокую несущую способность. Недостатком является останов машины для замены разрушившегося элемента после срабатывания муфты. Применяют в приводах, работающих с редкими случайными перегрузками.

Муфта со срезным штифтом (рис. 5.4, а) состоит из двух фланцевых полумуфт 1 и 2, соединенных цилиндрическим штифтом 3, расположенным во втулках 4 и 5. Закаленные втулки предотвращают смятие штифтом материала полумуфт. При перегрузке штифт срезается, и муфта выключается. Кроме гладких (рис. 5.4, б) применяют штифты с кольцевой проточкой в месте раз-рушения (рис. 5.4, в), обладающие повышенной точностью срабатывания.

Рис. 5.4

5.4. Центробежные муфты Центробежные муфты служат для соединения и разъединения валов при достижении ведущим валом заданной частоты вращения. Их применяют в качестве пусковых для приводов с большими инерционными массами (грузоподъемные машины, прокатные станы, прессы и др.) при двигателе с малым пусковым моментом. Центробежные муфты позволяют электродви-

гателю легко (без нагрузки) разогнаться и, по достижении им определенной частоты вращения, начать плавный разгон привода без больших инерционных нагрузок деталей. Пусковые муфты одновременно являются и предохранительными.

Центробежные муфты подразделяют на муфты с грузами (с колодками) (рис. 5.5, а) и муфты с наполнителем (стальными шариками, дробью, смесью стального и графитового порошка с маслом) (рис. 5.5, б) [2, c.322].

а) б)

Рис. 5.5

На рис. 5.5, а приведена центробежная муфта с грузами, которая представляет собой фрикционную муфту. При достижении ведущим валом и полумуфтой 1 заданной частоты вращения центробежные силы, перемещая грузы 3 с фрикционными накладками в радиальном направлении по направляющим ведущей полумуфты 1, плавно прижимают их к ведомой полумуфте 2 – включают муфту. При снижении частоты вращения ведущей полумуфты грузы возвращаются в исходное положение пружинами 4.

Условие передачи муфтой расчетного момента Т_р:

T_f > Т_р,

где T_f – момент сил трения, Н·м:

T_f = 0,5·10^-3F_цfDz,

где F_ц = 10³mv² / r – центробежная сила, Н;

m – масса груза, кг;

ω – угловая скорость, c^-1;

r – расстояние от оси вращения до центра масс груза, мм;

f – коэффициент трения;

D – диаметр ведомой полумуфты, мм;

z – число грузов.

Износостойкость рабочих поверхностей трения грузов проверяют по величине давления p, МПа:

p = F_ц / (ab) < [p],

где ab – площадь проекции опорной поверхности груза, мм².

5.5. Обгонные муфты

Обгонные муфты [2, c.247] служат для передачи вращающего момента в одном направлении и допускают свободное относительное вращение в противоположном, автоматически разъединяя валы. Поэтому их еще называют муфтами свободного хода. Термин “обгонные” отражает то, что муфты допускают обгон ведущего вала ведомым, отключая валы, если ведомый получает более быстрое вращение от другой кинематической цепи. Различают два вида муфт: фрикционные и храповые.

Наибольшее применение получили фрикционные обгонные муфты с роликами, способные передавать значительные вращающие моменты при высоких скоростях, любом числе включений, обладающие бесшумностью и малым “мертвым” ходом. Муфты применяя-ют в станках, автомобилях, вертолетах, велосипедах и т.д.. Диапазон передаваемых муфтами моментов Т от 0,1 до 100000 Н·м. Недостатками обгонных муфт с роликами являются стро-гая соосность валов, повышенная точность изготовления, невозможность регулирования.

На рис. 5.6 показана трех-роликовая муфта, встроенная в соединение шестерни с валом. Она состоит из двух полумуфт: обоймы 1 и звездочки 2. Обойма неподви-жно соединена с валом, ее рабочая поверхность – цилиндр диаметром D. Звездочка, объединенная с шес-терней, имеет вырезы для размеще-ния цилиндрических роликов 3.

Рис. 5.6

Звездочка и обойма образуют сужающиеся полости. Под действием слабой пружины 4 ролик находится в постоянном соприкосновении с обоймой. Ведущей может быть как звездочка, так и обойма. Если ведущей является звездочка, то муфта (рис. 5.6, сечение А–А) может передавать правое вращение, если ведущей является обойма – левое вращение.

При передаче вращающего момента ролики, заклиниваясь между полу-муфтами в сужающейся части полости, образуют жесткое сцепление. При превышении частотой вращения ведомого вала частоты вращения ведущего (при обгоне) ролики, расклиниваясь, сжимают пружины и выкатываются в расширенную часть полости – муфта выключается. При останове ведущего вала ведомый вал может свободно продолжать вращаться.

Важнейшим параметром муфты является угол α заклинивания; α = 4…10º (в нормалях принято α = 6º). Трехроликовые (Т = 2,4…74 Н·м; d = 10…40 мм) и пятироликовые муфты (Т = 56…800 Н·м; d = 25…90 мм) стандартизованы..

Критерием работоспособности роликовых муфт является контактная прочность рабочих поверхностей роликов и полумуфт.