Механизмы со сцепленными муфтами

В качестве сцепленных муфт используются кулачковые, зубчатые и фрикционные муфты.

Кулачковая муфта (рис.) передает крутящий момент торцевыми кулачками, проста по конструкции, надежна, имеет небольшой осевой ход для включения, но не может включаться при значительной угловой скорости

Наибольший крутящий момент, передаваемый муфтой из условия прочности по контактным напряжениям,

Зубчатая муфта (рис.) состоит из колеса с наружными зубьями, передвигаемого вдоль оси, и внутреннего венца с таким же числом зубьев. Эта муфта более работоспособна и технологична, чем кулачковая.

Зубчатые муфты не требуют ручной пригонки при изготовлении и дают более равномерное распределение сил сцепления на больших рабочих поверхностях, чем у кулачковых муфт других типов.

Преимущества переключения передач кулачковыми муфтами:

а) малые осевые перемещения таких муфт при переключениях;

б) возможность передачи движения косозубыми и шевронными колесами;

в) меньшие усилия для переключения, чем у передвижных блоков колес, что имеет значение для КС тяжелых станков.

Недостатки:

а) возможность поломки кулачков или зубьев муфты при выключении передач на ходу при большой разности скоростей вращения. Это вызывает необходимость выключать и притормаживать привод при переключении скоростей или вводить синхронизаторы для предварительного уменьшения разности скоростей вращения сцепленных половин муфты;

б) холостое вращение постоянно выключенных зубчатых передач вызывает потери от трения в зацеплениях и в опорах колес на валах;

в) потери и износ при холостом вращении постоянно сцепленных передач.

К недостаткам фрикционных муфт относятся:

- буксование и нагревание муфт;

- необходимость их частой регулировки;

- передача тепла от муфт шпиндельному узлу.

Чаще всего применяются электромагнитные муфты серии ЭТМ, которые могут быть

- контактного типа (наполнение 2);

- бесконтактного типа (наполнение 4);

Для ЭТМ...2 наибольшая допустимая скорость скольжения щеток по токоподводящему кольцу 20 м/с.

В ЭТМ…4 катушкодержатель устанавливается неподвижно в расточке стенки или в крышке корпуса.

Электромагнитные муфты серии ЭТМ требуют автоматического смазывания, которое часто осуществляется поливом.

Износ фрикционных дисков компенсируется автоматически.

Муфту ЭТМ...4 рекомендуется применять при

- высокой частоте вращения;

- частых включениях;

- затрудненном доступе для осмотра;

- возможности встройки в узел.

При конструировании узла важно выбрать габарит муфты.

Муфты завышенных габаритов позволяют упростить конструкцию узла, но имеют большой остаточный момент (момент, развиваемый отключенной муфтой при наличии скольжения между дисками), что вызовет значительные перебеги выходного звена механизма.

Параметры технической характеристики выбираемой муфты должны удовлетворять следующим условиям:

1)

где - номинальный передаваемый момент муфты (момент, развиваемый включенной муфтой при отсутствии скольжения между дисками)

- максимальный статический момент нагрузки:

- коэффициент запаса (меньшие значения - при более плавном изменении нагрузки).

2)

где - вращающий (динамический) момент (момент, развиваемый включенный муфтой при наличии скольжения между дисками в момент разгона, торможения и реверсирования механизма.

- максимальный момент трогания механизма.

3) _– для предотвращения самопроизвольного перемещения механизма).

- остаточный момент покоя, развиваемый отключенной муфтой;

- минимальный момент сопротивления механизма.

Если это условие не выполняется, в механизм необходимо ввести устройство для постоянного подтормаживания или тормозную муфту.

4) Время разгона _, торможения и реверса механизма не должно превышать заданной величины.

Если частота вращения изменяется от до , то

где - приведенный маховый момент механизма.

- проведенный статический момент сопротивления.

Самоуправляющиеся механизм включения и выключения (переключения)

Самоуправляющиеся механизмы включения и выключения кинематических цепей могут быть разбиты на три группы:

1) муфты обгона, которые срабатывают при изменении числа оборотов связанного с муфтой вала;

2) механизмы автоматического выключения, размыкающие кинематическую цепь при ограничении перемещения рабочего органа с помощью жесткого ограничителя;

3) предохранительные муфты, срабатывающие при возникновении перегрузки в кинематической цепи.

1) Муфты обгона

Обгонные муфты используют для ускорения вращения ведомого звена от дополнительной кинематической цепи без выключения основной тихоходной цепи.

Наибольшее распространение нашла роликовая муфта обгона.

Если кольцо, охватывающее диск, вращается по направлению стрелки, то соприкасающиеся с кольцом ролики благодаря трению перемещаются в узкую часть вырезов диска и заклиниваются там. Вращение передается от кольца через ролики диску и далее валу. Если при неподвижном кольце вращать вал в том же направлении от другой цепи, то отстающее кольцо выводит ролики из узкой части выреза в более широкую и разъединяется с валом. Такой же результат будет при медленном движении кольца и быстром (обгоняющем) вала. Пружины обеспечивают прижим роликов к кольцу.

и – нормальные силы;

и - силы трения.

Для того, чтобы ролик заклинивался, силы трения должны быть больше равнодействующей сил и , т.е. угол между касательной и плоскостью выреза должен быть меньше удвоенного угла трения

.

Из чертежа:

.

Таким образом, конструктивные размеры должны быть подобраны так, чтобы:

, где - коэффициент трения, .

Рекомендуется принимать .

Чтобы ролики не перекашивались в муфте, длина должна удовлетворять условию.

.

Крутящий момент, передаваемый муфтой, равен:

,

где - число роликов.

где - коэффициент трения. ( = 0, 05...0, 06)

Величина ограничивается контактной прочностью.

Детали муфты, контактирующие с роликами, и сами ролики рекомендуется изготавливать из стали ШХ15 или из цементируемых сталей, в частности стали 20Х.