Фрикционная муфта

Муфта — это устройство, предназначенное для соединения концов валов или для соединения валов с деталями на них. Основная цель — передача крутящего момента без изменения его модуля или направления.

Функции, выполняемые муфтами: защита механизма от перегрузки, компенсация несоосности валов, разъединение или соединение валов во время работы и т.д.

В зависимости от конструкции эти муфты различаются по своим функциям и принципу действия. Различают механические, гидравлические, электрические и другие муфты. Часто используемые муфты стандартизированы. Основными данными ограничителя крутящего момента является значение крутящего момента, на который рассчитана муфта. В следующем разделе рассматриваются только наиболее распространенные механические муфты, используемые в машиностроении. В зависимости от характера соединения валов мы разделяем муфты на неуправляемые (фиксированные), управляемые и самоуправляемые (автоматические). Глухая муфта создает жесткое и неподвижное соединение валов. Они не компенсируют ошибки производства и сборки и требуют точной центровки вала. Холостые муфты обычно используются для медленно вращающихся валов. Втулочная муфта является самой простой из полых муфт и состоит из соединительной втулки со штифтами (рис. 7.1, а) или ключами (рис. 7.1, б). Их главное преимущество — простота конструкции. Они используются для довольно легких нагрузок на валы диаметром до 60 … 70 мм.

а) б)

Рцс. 7.1 Втулочные муфты с: а — штифтами; б — шпоночными пазами Фланцевая муфта — наиболее распространенная (рис. 7.2) состоит из двух полумуфт 2, соединенных болтами 1. Болты переводятся по одному: с пазом (вариант I) и без паза под развертку (вариант II). Центрирование полумуфт в этом случае осуществляется с помощью винтов, установленных без люфта, которые рассчитываются на сдвиг. Беззазорные болты позволяют использовать муфты меньшего размера и поэтому более распространены.

Рис. 7.2 Фланцевые муфты Фланцевые муфты используются для соединения валов диаметром до 200 мм и более. Преимущество этих муфт заключается в простоте конструкции и относительно небольших размерах. Жесткие компенсирующие муфты. Подвижные части могут компенсировать радиальные, угловые и осевые смещения валов, вызванные неточностями в процессах изготовления и сборки, а также упругие деформации. Это снижает нагрузки на валы и подшипники. Недостатком жестких компенсационных муфт является отсутствие упругих компонентов для демпфирования толчков и ударов. Наиболее часто используемыми муфтами являются кулачковые и зубчатые муфты. Кулачковая муфта (рис. 7.3) состоит из двух полумуфт 1 и 3, соединенных промежуточным диском 2. При работе диск перемещается по пазам полумуфт, благодаря чему компенсируется несоосность соединенных валов (радиальные смещения — до 0,04d, угловые смещения — до 30′). Движение выступов в пазах сопровождается износом. Интенсивность износа возрастает с увеличением несоосности и частоты вращения. Чтобы уменьшить износ поверхностей трения, муфты следует периодически смазывать и не подвергать их чрезмерным нагрузкам на изгиб.

Рисунок 7.3: Кулачковая муфта Для обеспечения износостойкости кулачковых муфт рассчитывается давление на боковые поверхности выступов и пазов: Где Тр — расчетный крутящий момент; h — рабочая высота выступа; D, d — наружный и внутренний диаметры соответственно; [p] — допустимое давление: при термически необработанных, хорошо смазанных поверхностях или при закаленных поверхностях трения [p] = 15 … 30 МПа. Детали кулачковых муфт изготавливаются из стали St5 (ковка) или стали 25L (литье). Для высоконагруженных муфт используются легированные стали типа 15Х, 20Х с науглероженными рабочими поверхностями. Зубчатая муфта (рис. 7.4, а) состоит из двух полумуфт 1 и 3 с наружными эвольвентными зубьями и разъемной обоймы 2 с внутренними зубьями. Передача крутящего момента осуществляется за счет значительного количества одновременно работающих зубьев, что обеспечивает высокую нагрузочную способность и малые размеры муфты.

Передача крутящего момента возможна благодаря большому количеству зубьев, работающих одновременно, и малым размерам муфты. 7.4 Для компенсации перемещений предусмотрен торцевой зазор δ. Для уменьшения вредного влияния контакта кромок используются бочкообразные зубья (рис. 7.4, б), а муфта изготавливается с увеличенными зазорами. Зубчатые муфты допускают угловое смещение валов (рис. 7.4, в) Δα max = 1,5°, радиальное Δr = 0,2 … 0,6 мм, осевой (не показан) — 1 … 8 мм. Детали Зубчатые муфты изготавливаются из углеродистой стали типа 45, 40Cr, 45L, кованой или литой. Для повышения износостойкости зубья полумуфт подвергаются термической обработке до твердости не менее 40NRC, а зубья сепаратора — до твердости не менее 35HRC.

Компенсационные пружинные муфты используются не только для компенсации смещений валов, но и для снижения динамических нагрузок и гашения вибраций, возникающих при работе машинных передач.

Втулочно-пальцевая упругая муфта (рис. 7.5) состоит из двух полумуфт 1, соединенных пальцами 2, на которые для смягчения ударов надеты гофрированные резиновые манжеты. Такие муфты, благодаря простоте своей конструкции, нашли широкое применение в приводах от электродвигателей на валах диаметром 9 … 160 мм для крутящих моментов 6, 3 … 16000 Нм.

Рцс. 7.5 Гибкие муфты Резиновые втулки очень тонкие, поэтому амортизирующая способность муфты низкая. Они допускают радиальное смещение вала до 0,6 мм, продольное смещение до 5 мм и угловое смещение до 1°. Для ограничения износа среднее контактное давление штифта на втулку рассчитывается по формуле: где z = 6 — количество штифтов; Dm — диаметр окружности положения оси штифта; dn — диаметр штифтов; l — длина пружинного элемента; [p] ≈ 2 МПа — допустимое давление для резиновых втулок. Муфта со змеевидными пружинами (рис. 7.6) состоит из двух полумуфт 1 с зубьями специальной формы, между которыми свободно размещены секции змеевидных пружин 3 прямоугольного сечения. Корпус 2, состоящий из двух половинок, служит резервуаром для пластичной смазки и защищает пружину от выпадения. Pc. 7.6 Сцепление со змеевидными пружинами Сцепление используется для передачи больших крутящих моментов, обладает хорошей производительностью, занимает небольшую площадь, но относительно дорого. В зависимости от размера, муфты могут компенсировать радиальные смещения валов на 0,5 … 3 мм, осевой — 4 … 20 мм и угловой — до 1° 15′. Материалы полумуфт — сталь 45, литая сталь 45L; пружины — пружинные стали 65G, 60C2. Расчет муфты включает в себя проверку прочности пружины на изгиб прочностными методами.

Управляемые (соединительные) муфты.

Они позволяют соединять и разъединять валы без остановки двигателя. Приводные муфты можно классифицировать как кулачковые, зубчатые, эксцентриковые или фрикционные. Кулачковые и зубчатые муфты имеют очень малые размеры и вес и не могут проскальзывать. Однако их задействование часто затруднено во время работы машины. Фрикционные муфты позволяют ведущему и ведомому валам плавно соединяться под нагрузкой при любой скорости их вращения и защищают механизмы от внезапных перегрузок. Управляемые муфты требуют точного выравнивания соединяемых валов. Кулачковая муфта (рис. 7.7) состоит из двух полумуфт, 1 и 2, на сопрягаемых поверхностях которых имеются выступы — кулачки. Когда сцепление включено, кулачки одной половины сцепления входят в выемки другой, образуя жесткое соединение.

Рисунок 7.7: Во избежание ударов кулачковая муфта включается, когда двигатель неподвижен или на низких скоростях (до 1 м/с). Полумуфты обычно располагаются на одном валу для обеспечения хорошей концентричности. Когда муфта выключена, зубчатое колесо свободно вращается на фрикционном подшипнике 3. Когда муфта включена, крутящий момент от зубчатого колеса передается через кулачки и шлицы на вал. Для устранения толчков и шума при включении сцепления используются специальные сцепные устройства — синхронизаторы. Кулачки муфты изготавливаются из стали 20, 15Х, 20Х с последующим науглероживанием или из стали 40Х, 30ХН с последующей объемной закалкой. Размеры муфт принимаются по проекту, после чего кулачки проверяются на износостойкость и долговечность. Фрикционные муфты передают крутящий момент между полумуфтами за счет сил трения на рабочих поверхностях (рис. 7.8).

• , (7.3)
• Автоматические муфты автоматически выполняют одну из следующих функций: ограничение передаваемой нагрузки — предохранительные муфты; передача нагрузки (крутящего момента) только в одном направлении — обгонная муфта; включение и выключение на определенной скорости — центробежные муфты.

Рцс. 7.8 Фрикционные муфты: a — однодисковая; b — многодисковая; c — коническая В начальный период контакта между полумуфтами происходит относительное проскальзывание их рабочих поверхностей (смазанных или сухих), что обеспечивает плавное включение сцепления. При равномерном движении пробуксовка отсутствует, но при перегрузке муфта проскальзывает, защищая машину от поломок. Фрикционные муфты должны обладать хорошей адгезией, высокой износостойкостью и теплостойкостью контактных поверхностей. Материал деталей трения (облицовок) выбирают по средним контактным напряжениям (давлениям): где Fa — осевая сила; T — крутящий момент; k = 1,3…1,5 — коэффициент запаса сцепления; Dm — средний диаметр контакта; f — коэффициент сцепления (трения покоя); z — число пар поверхностей трения; А = πDmb — площадь поверхности трения; b — ширина поверхности трения; [p] — допускаемые контактные напряжения. Крутящий момент, который может передаваться фрикционной муфтой, можно рассчитать по уравнению (7.3). Количество пар поверхностей трения может быть увеличено для увеличения передаваемого крутящего момента. Многодисковые фрикционные муфты имеют небольшие размеры и требуют небольшого усилия зацепления. Муфта перегрузки активируется, когда крутящий момент превышает определенное заданное значение. При достижении предельного крутящего момента осевые силы, обусловленные формой углублений муфты, заставляют шарики перемещаться в осевом направлении (против сопротивления пружины) и размыкать муфту, после чего происходит пробуксовка.

Однонаправленные муфты (муфты свободного хода) предназначены для передачи крутящего момента только в одном направлении.

Наиболее часто используются фрикционные односторонние муфты, которые передают крутящий момент путем заклинивания промежуточных тел (в основном роликов) между полумуфтами.

Эти муфты бесшумны, компактны и могут работать на высоких скоростях. Они предназначены для валов диаметром 10 … 90 мм и величиной крутящего момента до 750 … 800 Нм.

Оголенные роликовые муфты (рис. 7.9) используются в приводах вспомогательных агрегатов авиационных двигателей (например, в приводах стартер-генератор) и в приводах несущего винта вертолетов; в случае отказа одного двигателя движение винта не тормозится, поскольку односторонняя муфта позволяет шестерням вращаться. При отказе обоих двигателей односторонние муфты не препятствуют вращению основного ротора в режиме авторотации. Рисунок 7.9: Обгонная муфта Пусковая (центробежная) муфта используется для плавного пуска приводов грузоподъемных машин, конвейеров и т.д. Они облегчают разгон электродвигателя, а когда он достигает определенной скорости, то начинает плавно ускорять инструмент. В то же время пусковые муфты выполняют и функцию безопасности. Обычно используются центробежные муфты с губками и дисками. Центробежная муфта устанавливается на вал двигателя. Для ременной передачи от двигателя к инструменту внешний конец муфты привода выполнен в виде шкива.

 

Фрикционные муфты: виды, устройство и принцип работы :

Конструкция механизированных машин предполагает наличие переходных участков, через которые передается крутящий момент. В большинстве случаев эту функцию передачи мощности выполняют фрикционные муфты.

Отчасти их можно рассматривать как соединительные элементы, но в их задачу также входит обеспечение привода.

Эту функцию полностью выполняют фрикционные муфты, которые используются в транспортном оборудовании, промышленном оборудовании, инженерном оборудовании и так далее.

Общее устройство муфты

Муфты различаются по конструкции и могут иметь специфические конструктивные особенности в зависимости от типа, но наиболее распространенный тип представляет собой сборку дисковых элементов с функцией трения. Конкретное количество дисков зависит от частоты крутящего момента, передаваемого с одного вала на другой. В традиционном сцеплении имеется два диска.

Один из них — фрикционный диск, а другой — стальной диск. Используемые материалы также могут быть общими. Отличительной особенностью является фрикционное покрытие. Его назначение — обеспечить прочный захват, благодаря которому осуществляется движение вала. Пусковые муфты оснащены углеродными элементами и высокопрочной керамикой для увеличения коэффициента трения.

Существуют также модели без фрикционных покрытий. В этих случаях стальные дисковые элементы устанавливаются в барабан, прилегающий к приводному валу, на который передается крутящий момент. Конструкция также может быть дополнена возвратными пружинами и поршнем. Функция поршня заключается именно в том, чтобы увеличить сцепление между фрикционной оболочкой и ведомым валом.

Что касается возвратной пружины, то она ставит фрикционный диск на место.

Принцип работы

Как уже указывалось, муфты могут иметь различные задачи, но в целом принцип их действия остается неизменным — осуществлять сопряжение и разъединение двух рабочих узлов. При включении фрикционной муфты усилие зажима на ведомом валу постепенно увеличивается. Это означает, что фрикционная сторона зацепляется поступательно относительно ведомого вала. В этот момент важно не само зацепление, а сближение двух контактных сил по отношению к работе, выполняемой главным валом.

Муфта перегрузки предназначена для безопасного разъединения валов, когда крутящий момент превышает стандартные значения. Тогда соединенный вал будет работать плавно и стабильно. Однако это будет определять характер движения механизмов, приводимых в действие фрикционной муфтой.

Из принципа работы дисков в прямолинейном режиме следует, что вспомогательные узлы и агрегаты, через которые также передается передача, будут иметь большое значение в качестве сцепления.

Это могут быть, например, бортовые редукторы, сервоприводы (при вращении), а также вилки выключения сцепления.

Разновидности муфты

Муфты различаются по своей конструкции, способу приложения силы зажима и характеру механики трения. Как уже упоминалось, диски являются наиболее часто используемыми элементами сцепления. Однако могут также использоваться элементы в форме конуса, цилиндра и барабана. Эти элементы чаще всего используются в конструкциях, где реализуется нестандартная конфигурация монтажа, например, угловая. Техническим усовершенствованием традиционных механизмов является многодисковое фрикционное сцепление, преимущество которого заключается в более плавной работе и большей силе сцепления. Что касается способа обеспечения зажимного усилия, то оно может приводиться в действие гидравлически или пневматически. В первом случае жидкость будет инженерной жидкостью, а во втором — сжатым воздухом из компрессора. Современные сцепления также работают с помощью электромагнитных потоков, но это решение менее распространено из-за высокой стоимости и сложности. Механика трения, с другой стороны, основана на принципе сухого или мокрого трения. В первом случае движения выполняются без использования смазки, а во втором — масло используется для снижения негативного воздействия трения и отвода тепла.

Муфта сцепления

Этот тип сцепления отвечает за плавное зацепление главного и вспомогательного валов. Сложность его задачи заключается не столько в физическом соединении, сколько в способности выдерживать нагрузки окружающей среды. Чтобы понять специфику таких муфт по сравнению с другими соединительными деталями, их можно сравнить с их аналогами в виде зубчатых и кулачковых элементов соединительной цепи. Фрикционные муфты, с другой стороны, не вызывают чрезмерных ударов и перегрузок, если разница в скорости между двумя валами велика. Скорее, они замедляют работу механизма, позволяя тем самым осуществить коаксиальное соединение в наиболее благоприятный момент. Другими словами, они адаптируются к оптимальным условиям сцепления.

Предохранительная муфта

Этот тип муфт обеспечивает надежное соединение или разъединение валов, когда механизм подвергается большим нагрузкам. Эти элементы способны автоматически восстанавливать работоспособность устройства после того, как пик перегрузки пройден. Однако важно отметить, что из-за различных коэффициентов трения дисков, проскальзывание сцепления довольно мало. Поэтому его чаще используют для регулярных, но кратковременных перегрузок, когда работа механизма превышает стандартную частоту крутящего момента. Компенсация поглощенной энергии обеспечивается пружинами, демпфирующими элементами устройства или теплорассеивающими материалами, которые также могут использоваться в конструкции основания.

Используемые в конструкции материалы

Традиционная технология изготовления муфт основана на использовании коррозионно-стойких стальных сплавов. В настоящее время также растет сегмент углеродных композитных материалов, кевларовых компонентов и так далее. Наиболее технически совершенные детали изготавливаются из специализированных фрикционных материалов. К ним относятся ретинакс, трибонит и пресс-композит. Первый представляет собой сплав барита, асбеста и фенолформальдегидной смолы, дополненный латунной стружкой. Tribonite также содержит нефтехимические компоненты и композиты, которые позволяют фрикционному диску сцепления работать в водной среде. Прессованные композиты характеризуются наличием в своей структуре высокопрочных волокон, которые повышают износостойкость детали.

Формы выпуска деталей

Дисковые муфты представляют собой целый класс пластинчатых фрикционных компонентов. Помимо стандартных формирователей, в эту группу также входят вкладыши, которые изготавливаются из вышеупомянутых сплавов и композитов ретинакса.

Пластинчатая муфта также может иметь секторную форму.

Эти элементы также имеют внутренний и внешний диаметр, но в конструкцию также включен угловой сектор, что позволяет интегрировать элемент в машины с нестандартным расположением муфты.

Заключение

Хотя традиционная механика заменяется более эргономичными, функциональными и удобными для оператора системами привода, такими как электромагнитные и пневматические, все еще существуют области, где необходимы традиционные силовые части.

К ним относятся фрикционные муфты, которые, благодаря своей незамысловатой форме, долго и надежно служат простому техническому оборудованию. Конечно, эти компоненты создают свои собственные проблемы в обслуживании. Они подвержены износу и нуждаются в ремонте и замене.

Но даже внедрение современных электромагнитных аналогов пока не может полностью заменить функцию стальной муфты с гидравликой. Однако существует спрос на повышение эксплуатационных характеристик за счет использования новых композитных материалов.

 

Дисковые муфты

Дисковое сцепление — это механизм, используемый для передачи крутящего момента между двумя неосевыми валами, работающими параллельно друг другу. Рабочими частями устройства являются диски, движение которых передает крутящий момент. Эти механизмы широко используются в различных отраслях промышленности, включая машиностроение.

Для того чтобы более подробно обсудить тему дисковых муфт, в данной статье будут рассмотрены следующие аспекты:

Фрикционные дисковые муфты

Передача крутящего момента в таких устройствах происходит за счет сил трения, возникающих на сцепной части механизма.

Стандартное дисковое сцепление состоит из:

• Стальные диски. Они не имеют специальных покрытий и устанавливаются в барабан, который не связан с приводным валом.
• Фрикционные диски. Чаще всего изготавливаются из стали, но иногда из твердого пластика. Эти изделия имеют малоизнашиваемое фрикционное покрытие и устанавливаются на ступицу приводного вала. Покрытие может быть выполнено из керамики, кевларовых нитей, углеродных композитов и других материалов с повышенным коэффициентом трения.
• Поршень и возвратная пружина. Он оказывает давление на диски под действием давления жидкости. Это создает силу трения между поршнем и стопкой дисков и передает крутящий момент. Когда давление ослабевает, поршень снова нажимается пружиной, и дисковая муфта отключается.

Конструкция механизма предусматривает чередование стальных и фрикционных дисков. Количество дисков может отличаться в зависимости от модели.

Разновидности фрикционных дисковых муфт

Классификация пусковых муфт с дисковыми сцеплениями основана на следующих категориях.

• «Сухие» механизмы. Характеризуется высоким коэффициентом трения. Но поскольку эти модели являются безмасляными, внутренние детали не смазываются.
• «Мокрые» устройства. Частично заполнен маслом для более эффективного отвода тепла. Кроме того, масло смазывает детали внутри устройства. По сравнению с сухими моделями, мокрые дисковые сцепления имеют низкий коэффициент трения. Однако этот недостаток компенсируется повышенным давлением на пакет дисков и использованием высокотехнологичных фрикционных материалов.

Принцип работы фрикционной дисковой муфты

Функция пускового сцепления заключается в плавном соединении двух несоосных валов за счет трения между дисками и передачи крутящего момента с одного вала на другой.

Чем больше дисков предусмотрено в данной модели, тем больше поверхностей соприкасаются друг с другом и тем лучше передается крутящий момент. Под давлением жидкости диски начинают сжиматься.

Читайте также: Быстроразъемные соединения: типы, конструкция и применение

Чем больше соприкасаются диски, тем больше передается крутящий момент. Во время работы машина может слегка проскальзывать.

Для правильной работы машины зазор между дисками должен соответствовать рекомендациям производителя. Слишком маленький зазор приведет к быстрому износу дисков, а слишком большой — к проскальзыванию механизма, что также приводит к преждевременному износу фрикционных муфт.

Особенности кулачково-дисковых муфт

Одним из видов дисковых муфт являются модели с кулачками на торцах. Такие устройства состоят из трех дисков. Внешние диски соединены с входным и выходным валами.

Средний диск соединен с двумя другими полым выступом.

Кулачковые приводы часто оснащаются специальной пружиной для компенсации люфта между деталями и холостого хода главной передачи.

В отличие от фрикционных моделей, в устройствах кулачкового типа центральный диск вращается вокруг своей центральной точки с той же скоростью, что и входной и выходной валы.

Чтобы избежать динамических нагрузок во время работы, устройство включается только в неподвижном состоянии. Валы обычно вращаются с относительной скоростью не более 1 м/с.

По сравнению с фрикционными моделями, кулачки имеют меньший размер и отсутствует относительное вращение вала. Количество кулачков выбирается в зависимости от передаваемого крутящего момента.

Плюсы и минусы дисковых муфт

К основным преимуществам муфт дискового типа относятся компактность конструкции, плавность работы, экономия места, повышенная мощность крутящего момента, соосные приводные валы и приводные валы.

К недостаткам относится риск залипания диска. Чтобы избежать залипания, во время работы необходимо строго соблюдать рекомендации производителя. В случае мокрого дискового сцепления коэффициент трения также изменяется при изменении вязкости масла.

Что нужно учитывать при эксплуатации?

Для того чтобы продлить срок службы дискового сцепления и сделать его работу максимально эффективной, необходимо соблюдать следующие рекомендации:

• При необходимости замены фрикционных секторов любые манипуляции следует проводить через окна, открутив винты и заблокировав детали корпуса;
• Работа каждого механизма должна быть отрегулирована вручную. Это позволяет равномерно распределить нагрузку по всему механизму, учитывая ограничение по мощности;
• Износостойкость компонента определяется путем расчета максимально допустимого внутреннего давления. Эти значения могут варьироваться в зависимости от предполагаемого использования механизма;
• Для того чтобы увеличить срок службы сцепления и устройства, важно учитывать производительность машины, в которой будет использоваться механизм.

Если вы хотите купить дисковое сцепление, ознакомьтесь с ассортиментом на сайте Kant. Они доступны в различных размерах и спецификациях.

Для получения подробной консультации просто свяжитесь с менеджерами компании «Кант» по телефону или электронной почте. Опытные специалисты помогут вам выбрать подходящее устройство и ответят на все ваши вопросы.

 

Муфта фрикционная определение и типы фрикционных муфт — на промышленном портале myfta.ru

Стартерная муфта — это устройство, передающее вращательное движение посредством трения. Такие муфты обеспечивают плавное сцепление на разных скоростях, что успешно используется, при конструировании автомобильных муфт, в машиностроении. Кроме того, фрикционная муфта не может передавать через себя крутящий момент больше, чем момент трения, из-за того, что фрикционные элементы в контакте начинают проскальзывать. Поэтому именно это свойство позволяет фрикционным муфтам быть эффективными предохранительными выключателями для защиты машины от динамических перегрузок.

Типы фрикционных муфт

В зависимости от типа поверхности скольжения пусковые муфты бывают дисковыми, конусными и роликовыми. В дисковых муфтах (однодисковых и многодисковых) трение происходит по торцам дисков.

В конических муфтах рабочие поверхности выполнены в виде конуса. Цилиндрические муфты (ленточные, челюстные и т.д.) имеют цилиндрическую контактную поверхность.

Из всех этих типов муфт наиболее распространены дисковые муфты.

На основе силы трения используются сухие и масляные сцепления.

Сухие сцепления работают без смазки, а масляные сцепления — со смазкой. Сухие муфты используются в критических областях, где требуется передача высокого крутящего момента. Смазка увеличивает срок службы рабочих поверхностей, но усложняет конструкцию сцепления.

Фрикционные муфты изготавливаются из конструкционной стали, чугуна СЧ30, а в качестве фрикционных материалов, из которых изготавливаются накладки, используются прессованные фрикционные материалы, асбестоволокнистые ткани — ферродо, порошковые материалы и др.

Сжатие поверхностей трения является основной задачей фрикционных муфт. Поэтому рассчитывается их прочность на контактное давление (как и напряжения смятия). Для каждой отдельной конструкции рассчитывается сжимающее усилие, которое делится на площадь контакта.

Рассчитанное контактное давление не должно превышать допустимое контактное давление для данного материала.

Фрикционные муфты также подразделяются на муфты с когтями и предохранительные муфты.

Муфта, посредством трения, разъединяет и плавно соединяет входной и выходной валы. Предохранительная муфта используется для разъединения входного и выходного валов в случае превышения предельного крутящего момента.

Дисковые муфты могут быть однодисковыми, двухдисковыми или многодисковыми. Сегодня очень широко используются небольшие однодисковые сцепления с фрикционными вставками, которые консольно закреплены для удобства ремонта. Они соединяются с тормозом непосредственно через жесткую муфту или через систему управления.

Необходимость быстрого действия и высоких крутящих моментов обуславливает использование пневматических или гидравлических приводов для управления сцеплением.

Электромагнитные или механические устройства не способны обеспечить высокие усилия, которые передаются на нажимной диск. В этом случае чаще всего используются муфты с пневматическим приводом.

Электромагнитные муфты особенно подходят для малых усилий (до 100 кН).

Однодисковое сцепление посажено на маховик, на котором установлены несущий диск и ступица с диафрагмой. Сжатый воздух подается в полость через питающую головку, установленную на мембранном колпачке. Крышка крепится к маховику, который поддерживается на валу штифтами.

Вращение на вал передается через диск маховика, который оснащен фрикционными вставками из ретинакса. Во время всасывания воздуха нажимной диск смещается мембраной. Он фиксируется на шлицах цилиндра. Вставки в седлах дисков зажимаются между нажимным диском и опорной плитой, создавая момент трения, который передается на вал.

При сбросе воздуха нажимной диск отталкивается пружиной и контакт со вставками нарушается.

При использовании таких сцеплений важно, чтобы расход энергии на ускорение был как можно меньше. В нашем случае только диск звездочки должен подвергаться ускорению при включении, так как все остальные части сцепления установлены и вращаются на маховике. Эта конструкция муфты имеет заниженные размеры, что делает ее пригодной для консольного монтажа.

Ремонтопригодность также повышается, так как крышка, мембрана и нажимной диск могут быть сняты для замены фрикционных уплотнений без необходимости демонтажа всего узла.

Однако из-за малой площади рассеивания тепла возможен перегрев устройства за короткий промежуток времени при частом количестве срабатываний.

Качество работы такой муфты сильно зависит от конструкции и качества фрикционных накладок. В их случае обычно используются Ретинакс А (FC 16L) и Ретинакс В (FC-24A). Материал Retinax A (ГОСТ 10851-73) может отлично работать в муфтах с кратковременными температурами до 1100°C, а Retinax B (ГОСТ 10851-73) — с поверхностными температурами до 700°C.

Однако не во всех случаях, несмотря на высокий коэффициент трения и достаточно высокие удельные усилия (до 15-18 кГ/см2), возможно применение однодискового сцепления с приводом от одного диска — например, на прессах горячей штамповки, где требуемый крутящий момент достигает 100 000 Нм. Здесь необходимо использовать многодисковое фрикционное сцепление с двумя или более пластинами.

На зубчатом колесе этой муфты установлен пневматический цилиндр, который является ее движущей частью. Поршень цилиндра, передавая вращение на вал, сжимает ведущий и ведомый диски. Пружины, установленные по окружности цилиндра, разводят поверхности трения при выходе воздуха из цилиндра.

Различают смазанные и сухие сцепления. Хотя масляная среда снижает коэффициент трения, такое конструктивное решение имеет определенные преимущества перед сухим вариантом.

Например, нет необходимости защищать фрикционные пластины от случайной смазки из других частей машины, что может стать серьезной проблемой при проектировании.

Правильно смазанное сцепление хорошо справляется с отводом тепла трения и устранением остаточного износа, что повышает плавность работы и срок службы всего узла. Изменяя количество дисков в сцеплении, можно лучше регулировать передаваемый крутящий момент.

Поэтому муфты со смазкой получили широкое распространение в машиностроении. Они заменяют сухие сцепления, особенно там, где требуется плавное включение.

Многодисковые пусковые муфты позволяют легко компенсировать снижение крутящего момента за счет увеличения осевой нагрузки без риска чрезмерного износа и вибрации.

 

Устройство и принцип работы многодисковой фрикционной муфты

Многодисковое стартерное сцепление — это тип механизма передачи крутящего момента, состоящий из набора фрикционных и стальных дисков. Крутящий момент передается за счет силы трения, возникающей при сжатии дисков. Многодисковые сцепления широко используются в различных автомобильных трансмиссиях. Рассмотрим конструкцию, принцип работы, а также преимущества и недостатки этих механизмов.

Принцип работы муфты

Основной функцией многодискового сцепления является плавное соединение и разъединение входного (ведущего) и выходного (ведомого) валов при требуемом крутящем моменте за счет силы трения между дисками. Крутящий момент передается от одного вала к другому. Диски сжимаются под действием давления жидкости.

Следует отметить, что чем больше соприкасаются поверхности диска, тем больше передаваемый крутящий момент. Во время работы сцепление может пробуксовывать, но ведомый вал разгоняется плавно, без рывков и толчков.

Основное отличие многодискового механизма заключается в том, что при увеличении количества дисков увеличивается число контактных поверхностей и, как следствие, может передаваться больший крутящий момент.

Читайте также: Vine чиппер своими руками

Основой правильно функционирующего фрикционного сцепления является наличие регулируемого зазора между дисками. Этот зазор должен быть равен значению, установленному производителем.

Если зазор между дисками сцепления меньше указанного значения, фрикционные муфты будут постоянно находиться «под давлением» и поэтому быстрее изнашиваться. Если зазор увеличен, произойдет пробуксовка сцепления.

Опять же, в этом случае неизбежен быстрый износ. После ремонта сцепления точная регулировка зазора сцепления необходима для правильной работы сцепления.

Устройство и основные компоненты

Многодисковое стартерное сцепление представляет собой кольцо из стальных дисков и фрикционных дисков, расположенных поочередно. Их количество напрямую зависит от крутящего момента, который необходимо передать между валами.

Таким образом, сцепление состоит из двух типов дисков — стального и фрикционного. В чем разница между ними? Разница заключается в том, что второй тип дисков имеет специальное покрытие, называемое «фрикционным покрытием». Он изготовлен из материалов, которые имеют повышенный коэффициент трения: керамика, углеродные композиты, кевларовые нити и т.д.

Структура и функции привода сцепления

Фрикционные накладки обычно представляют собой стальные диски с фрикционным покрытием. Однако они не всегда имеют стальную основу — в некоторых случаях эти детали сцепления изготавливаются из прочного пластика. Диски крепятся к ступице приводного вала.

Обычные стальные диски без фрикционных покрытий закреплены в барабане, соединенном с приводным валом.

Конструкция сцепления также включает в себя поршень и возвратную пружину. Под давлением жидкости поршень прижимается к стопке дисков, создавая силу трения между дисками и передавая крутящий момент. При ослаблении пружина толкает поршень назад, и сцепление отключается.

Существует два типа многодискового сцепления: сухое и мокрое. Второй тип частично заполнен маслом.  Смазка необходима для:

• более эффективно рассеивать тепло;
• смазка деталей сцепления.

У мокрого многодискового сцепления есть один недостаток — оно имеет низкий коэффициент трения. Этот недостаток компенсируется за счет увеличения давления на диски и использования более новых фрикционных материалов.

Преимущества и недостатки

Преимущества многодискового центробежного сцепления

• компактность;
• многодисковая муфта значительно уменьшает габаритные размеры устройства
• передача значительного крутящего момента при малых габаритах (за счет увеличения количества дисков)
• бесперебойная работа;
• возможность соосного соединения приводного и выходного валов.

Однако этот механизм не лишен недостатков. Например, сталь и фрикционные диски могут сгореть во время работы. Коэффициент трения мокрого многодискового сцепления также изменяется при изменении вязкости смазочного материала.

Применение муфты

Многодисковые пусковые муфты широко используются в автомобилях. Они используются в следующих областях применения:

• сцепление (в вариаторах без гидротрансформаторов);
• автоматическая коробка передач (ATS): сцепление в ATS используется для передачи крутящего момента на планетарную систему;
• роботизированная коробка передач: пакет дисков с двойным сцеплением в роботизированной коробке передач используется для быстрого переключения передач;
• системы полного привода: в коробке передач установлено фрикционное устройство (сцепление здесь необходимо для автоматической блокировки межосевого дифференциала);
• дифференциал: механическое устройство с функцией полной или частичной блокировки.

 

Дисковая фрикционная муфта и её характеристики

Дисковая муфта является универсальным устройством и может свободно использоваться в различных отраслях промышленности, особенно в машиностроении. Эти детали широко используются в машиностроении или при производстве штамповочного или кузнечного оборудования.

Муфта также подходит для других машин, в основном для штамповки. При работе с высоким крутящим моментом используются вспомогательные детали. Например, к дискам прикрепляются или приклеиваются облицовки из ферродо, ретинакса или других фрикционных материалов.

Эти материалы обычно скрепляются заклепками. При запуске машины сцепление подвергается механическим нагрузкам — стороны накладок, соединенные заклепками, подвергаются частым ударам, которые вызывают сильные местные напряжения, влияющие на характеристики фрикционных материалов.

Это может привести к преждевременному выходу из строя футеровки, в результате чего снижается производительность всей машины.

Склеивание облицовки также не может гарантировать надежного соединения, особенно в условиях сильной жары, поскольку разрушающее воздействие высоких температур может вызвать различные дефекты. Например, на границе трения происходит плавление, и клей может потерять свои обычные свойства.

По этой причине рекомендуется не ограничиваться склеиванием деталей. Безопаснее было бы дополнительно заклепать шайбы. Такая обработка продлит срок их службы.

Сцепление также следует обработать изнутри вискозным маслом для регулирования температуры, работы и продления срока службы сцепления.

Также известны фрикционные дисковые сцепления. Их компоненты расположены между ведомым и ведущим дисками сцепления. Эти элементы обладают способностью скользить по ним при включении сцепления. Однако этот тип сцепления сложен в изготовлении и имеет относительно низкую удельную грузоподъемность. Рекомендуется использовать этот тип сцепления на машинах с меньшей нагрузкой и мощностью, так как на тяжелых машинах эти сцепления быстро изнашиваются и выходят из строя, что может привести к остановке машины.

Дисковое сцепление содержит фрикционные элементы, которые устанавливаются между ведущим и ведомым дисками и могут скользить между ними во время работы машины. Отличается упрощенной конструкцией.

Для увеличения грузоподъемности он оснащен кромкой, которая окружает диск зубчатого колеса.

Края этого элемента выступают с торцов, а фрикционные элементы разделены на ряд секторов и камер, которые свободно распределены в самой оболочке, по обе стороны от фрикционного диска.

Когда сжатый воздух закачивается в пневмоцилиндр, фрикционный диск перемещается в осевом направлении по шлицам маховика, преодолевая сопротивление пружин сжатия. При этом зазор и пространство между поверхностями трения изменяются в зависимости от режима работы. Следовательно, когда механизм запускается, фрикционные сектора изначально имеют переменную скорость, отличную от скорости маховика нажимного диска и ведомого диска. Когда сцепление включается на полную мощность, все фрикционные сектора будут вращаться с одинаковой частотой и скоростью, создавая равную нагрузку на механизм. Замена изношенных фрикционных секторов на новые производится через «окна» в маховике после снятия винтов и удаления компонентов покрытия. Сцепление имеет большой барабан, и для ремонта необходимо снять стопорный диск и после тщательного осмотра определить, какая деталь нуждается в замене. При включении нагнетания сжатого воздуха нажимные пружины механизма возвращают зажимную пластину в исходное положение с помощью винтов. Это постепенно ослабляет и разблокирует маховик, фрикционные сектора, сцепление и нажимной диск. Муфта, постепенно раскручиваясь, распределяет нагрузку на весь механизм в зависимости от предельной мощности.

Работа сцепления регулируется вручную. Износостойкость фрикционного дискового сцепления определяется путем расчета максимально допустимого внутреннего давления. В зависимости от применения эти значения могут меняться.

При покупке диска сцепления важно учитывать пределы эффективности машины, чтобы сделать оптимальный выбор для обеспечения максимально возможного срока службы как сцепления, так и машины.

 

Фрикционная муфта — это… Что такое Фрикционная муфта?

Танковая трансмиссия Chi Nu, в нижней части изображения видны две бортовые фрикционные муфты

Конструкции фрикционных сцеплений: a) дисковое; b) конусное; c) многодисковое.

Фрикционная муфта — это устройство, передающее вращательное движение посредством трения скольжения.

Принцип работы

Назначением фрикционных муфт могут быть муфты и предохранительные муфты.

Фрикционная муфта (сцепление) используется для разделения и плавного соединения входного и выходного валов посредством трения.

При включении фрикционных муфт крутящий момент на выходном валу увеличивается постепенно и пропорционально увеличению силы взаимного контакта фрикционных поверхностей. Это позволяет сцеплять валы под нагрузкой и при значительной начальной разнице в их угловых скоростях. При включении муфта проскальзывает, и ведомый вал разгоняется плавно, без толчков.

• Муфта перегрузки предназначена для разъединения входного и выходного валов при превышении предельного крутящего момента.
• По типу фрикционных поверхностей различают дисковые, конусные, барабанные и ленточно-барабанные муфты.
• По способу возникновения силы трения различают пружинные, грузовые, центробежные, кулачковые, гидравлические, пневматические и электромагнитные муфты.
• В зависимости от типа сил трения различают сухие и масляные сцепления.

Классификация фрикционных муфт

Приводные муфты классифицируются в зависимости от формы их рабочих поверхностей следующим образом

• диски, рабочие поверхности которых являются плоскими торцевыми поверхностями дисков;
• конический
• конический; — цилиндрический.

Конические фрикционные муфты используются в автомобилях.

Коническое фрикционное сцепление

Фрикционная муфта гусеничного трактора

Используется для разъединения одной стороны при поворотах.

Устройство

• Приводной барабан.
• Приводные диски.
• Приводной барабан.
• Приводные диски.
• Пружины сжатия.
• Зажимные штифты.
• Затягивающий диск.
• Выжимной подшипник.
• Выжимная вилка для выключения сцепления.

Принцип действия

При прямолинейном движении пакет дисков прижимается пружинами к нажимному диску, и вращение передается от центральной коробки передач через фрикционную муфту к бортовой коробке передач.

При рыскании усилие рычага привода передается сервоприводом на вилку выключения сцепления. Вилка втягивает выжимной подшипник и выжимной диск. Он отходит от стопки пластин и освобождает пластины, а пружины сжимаются.

Основные диски начинают скользить по ведомым дискам. Борт становится несильным, а другой (ведущий) борт начинает катить трактор.