4.3. Фрикционные муфты

Фрикционные муфты передают вращающий момент за счет сил трения на рабочих поверхностях. Включения муфты производят плавным прижатием рабочих поверхностей соединяющихся деталей муфты. Изменяя силы сжатия поверхностей, можно регулировать силы трения и передаваемый момент. Вследствие проскальзывания рабочих поверхностей в начале включения разгон ведомого вала происходит плавно без удара. При установившемся движении проскальзывание отсутствует, полумуфты сцеплены, и оба вала вращаются с одной и той же скоростью. При перегрузке муфта пробуксовывает, предохраняя машину от поломки.

По форме поверхности трения фрикционные муфты делят на дисковые (плоская поверхность), конусные (коническая поверхность) и цилиндрические (цилиндрическая поверхность). Наибольшее распространение имеют дисковые муфты.

В дисковых муфтах рабочими поверхностями служат плоские торцы дисков. Схема простейшей дисковой муфты показана на рис. 4.4. Полумуфта 1 закреплена на валу неподвижно, а полумуфту 2 перемещают в осевом направ-лении, прижимая силой F_a при включении к диску полумуфты 1.

Фрикционные муфты не допускают несоосности валов. Для обеспечения соосности полумуфт в неподвижную полумуфту 1 запрессовано центрирующее кольцо 3.

По условиям смазывания муфты бываютсухие и масляные, работающие в масляной ванне. Масло служит для уменьшения изнашивания дисков, пре-дотвращения заедания, отвода тепла, обеспечения стабильности коэффициента

Рис. 4.4 трения.

Пару трения образуют чугунные или закаленные стальные диски, диски с металлокерамическим покрытием, диски с приклеенными (или на заклепках) накладками из фрикционных материалов.

Условие передачи муфтой требуемого расчетного момента Т_р

Т_f = βТ_р, (4.1)

где T_f = 10^-3F_afR – момент сил трения, Н·м;

F_a – сила сжатия дисков, Н;

f – коэффициент трения;

R = (D_н + D_в)/4 – средний радиус поверхности трения дисков (рис. 4.4), мм;

β – коэффициент запаса сцепления: β = 1,25…1,5.

Необходимая сила прижатия дисков, Н, из соотношения (4.1)

F_a = 10³βT_p / (fR)

Вследствие малых значений f сила F_a получается достаточно большой.

Износостойкость трущихся поверхностей дисков проверяют по величине давления р на них, МПа:

p = F_a / A = 4F_a / [π(D_н² – D_в²)] < [p].

Для уменьшения силы прижатия дисков и габаритов муфты применяют многодисковые муфты.

Многодисковая фрикционная муфта

(рис. 4.5) состоит из полумуфт 1 и 2, дисков 3 и 4 и нажимного механизма 5. Диски соединены с полумуфтами подвижными шлицевыми соединениями. В пазы наружных (ведущих) дисков 3 входят продольные выступы на внутренней поверхности полумуфты 1, а в пазы на наружной поверхности полумуфты 2 – зубья внутренних (ведомых) дисков 4. Под действи-ем силы F_a диски сжимаются, возникают силы Рис. 4.5 трения, передающие момент Т_f.

Число дисков из-за трения в их пазах ограничивают: в сухих муфтах число наружных дисков не более 4; в масляных – не более 11.

Момент сил трения для многодисковой муфты

T_f = 10^-3F_afRzk_z,

где z = (z_н + z_в – 1) – число пар трущихся поверхностей;

z_н и z_в – число наружных и внутренних дисков;

k_z – коэффициент, учитывающий влияние числа дисков (при z_н = 3; k_z = 1; при z_н = 6; k_z = 0,9).

Сила сжатия дисков, Н,

F_a = 10³βT_p / (fRzk_z).

Давление на трущихся поверхностях

p = F_a / A = 4F_a / [π(D_н² – D_в²)] < [p].

Муфты с механическим приводом применяют для передачи малых и средних моментов (Т = 25…2500 Н·м при d = 22…100 мм). При передаче больших моментов многодисковые муфты снабжают пневматическим, гидрав-лическим или электромагнитным [2, c.230] (широко применяется в станко-строении) дистанционным управлением.