Муфта фрикционная принцип работы
Autoservice-ryazan.ru

Автомобильный портал

Муфта фрикционная принцип работы

Устройство и принцип работы многодисковой фрикционной муфты

Многодисковая фрикционная муфта – это разновидность механизмов передачи крутящего момента, состоящий из пакета фрикционных и стальных дисков. Момент передается за счет силы трения, возникающей при сжатии дисков. Многодисковые муфты широко используются в различных узлах трансмиссии автомобилей. Рассмотрим устройство, принцип действия, а также плюсы и минусы данных механизмов.

Принцип работы муфты

Основная задача многодисковой муфты – в нужный момент плавно соединить и разъединить входной (ведущий) и выходной (ведомый) валы с помощью силы трения между дисками. При этом от одного вала к другому передается крутящий момент. Диски сжимаются за счет действия давления жидкости.

Отметим, что чем сильнее соприкасаются поверхности дисков, тем больше величина передаваемого момента. При работе муфта может пробуксовывать, при этом ведомый вал разгоняется плавно, без рывков и ударов.

Главное отличие многодискового механизма от других заключается в том, что за счет наращивания количества дисков увеличивается количество соприкасающихся поверхностей, в результате чего становится возможным передавать больший крутящий момент.

Основа нормальной работы фрикционной муфты – наличие регламентированного зазора между дисками. Этот интервал должен равняться значению, которое установил производитель. Если зазор между дисками муфты будет меньше положенного, то фрикционы будут постоянно находиться в «поджатом» состоянии и, соответственно, быстрее изнашиваться. Если же расстояние будет больше, то при работе будет наблюдаться пробуксовка муфты. В этом случае тоже не избежать быстрого износа. Точная регулировка зазоров между фрикционами при ремонте муфты – залог ее правильной работы.

Устройство и основные компоненты

Многодисковая фрикционная муфта конструктивно представляет собой пакет из стальных и фрикционных дисков, которые чередуются между собой. Их количество напрямую зависит от того, какой крутящий момент необходимо передавать между валами.

Принцип работы многодисковой муфты

Итак, в муфте присутствует два вида дисков – стальные и фрикционные. В чем же их различие? Все дело в том, что второй вид дисков имеет специальное покрытие, называемое «фрикционным». Оно изготовлено из материалов, которые имеют повышенный коэффициент трения: керамика, углеродные композиты, кевларовые нити и проч.

Чаще всего фрикционные диски – это стальные диски с фрикционным слоем. Однако, их основой не всегда выступает сталь, иногда эти части муфты изготавливают из прочной пластмассы. Диски крепятся к ступице ведущего вала.

Обычные стальные диски без фрикционных покрытий фиксируются в барабане, связанном с ведомым валом.

Также в конструкцию муфты входят поршень и возвратная пружина. Под действием давления жидкости поршень давит на пакет дисков, за счет чего и возникает сила трения между ними, а также передается крутящий момент. После того, как давление сбрасывается, пружина возвращает поршень обратно, и муфта выключается.

Различают два типа многодисковой муфты: сухая и мокрая. Второй тип устройств частично заполнен маслом. Смазочный материал необходим для:

  • более эффективного отвода тепла;
  • смазывания деталей муфты.

Мокрая многодисковая муфта имеет один недочет – у нее отмечается низкий коэффициент трения. Данный недостаток производители компенсируют с помощью увеличения давления на диски, а также благодаря использованию новейших фрикционных материалов.

Преимущества и недостатки

Преимущества многодисковой фрикционной муфты:

  • компактность;
  • при использовании многодисковой муфты значительно уменьшаются габариты узла;
  • передача существенного крутящего момента при малых размерах механизма (за счет увеличения количества дисков);
  • плавность работы;
  • возможность соосно соединять ведущий и ведомый валы.

Однако, данный механизм не лишен недостатков. Например, при работе может наблюдаться пригорание стальных и фрикционных дисков. У мокрых многодисковых муфт при изменении вязкости смазочного материала также меняется коэффициент трения.

Применение муфты

Многодисковые фрикционные муфты широко применяются в автомобилях. Данное устройство используется в следующих системах:

  • сцепление (в вариаторах без гидротрансформатора);
  • автоматическая коробка передач (АКПП): муфта в АКПП служит для передачи крутящего момента к планетарному ряду;
  • роботизированная коробка передач: пакет дисков с двойным сцеплением в коробке-роботе используется для высокоскоростного переключения передач;
  • системы полного привода: фрикционное устройство устанавливают в раздаточной коробке (муфта здесь необходима для автоматического блокирования межосевого дифференциала);
  • дифференциал: механическое устройство выполняет функцию полной или частичной блокировки.

dustovod › Блог › Муфты полного привода. Устройство и принцип работы.

Описываемый ниже тип включения полного привода настолько распространён, что перечень всех автомобилей, где он устанавливается будет достаточно обширным.
Renault Duster, Nissan Qashqai, Mitsubishi Outlander, Hyundai Tucson, Hyundai Creta (upd. в комментариях поправили, что на Creta стоит муфта другого типа), Ford Escape, Mazda CX-5 — это лишь некоторые из тех, что на слуху. В основном, конечно же, это так называемые “паркетники”, где установка полноценных раздаточных коробок невозможна из-за плотной компоновки. Так же малые габариты и простота управления позволяют устанавливать муфты этого типа и на совсем маленькие автомобили типа Mini Cooper. Однако и это далеко не вся область применения. Точно такие же муфты (правда, открытого типа и покрупневшие в размерах) можно обнаружить и в составе “взрослых” раздаточных коробок (например Borg Warner 4405 для Ford Explorer или Borg Warner 4406 для Ford Expedition/Lincoln Navigator).
Устройство муфты.

Конструктивно муфту можно разделить на три части:
— электромагнитная муфта для активации функции полного привода управляемая внешним электронным блоком;
— кулачковая муфта, предназначение которой — преобразование разницы крутящих моментов на входном и выходном валу в усилие сжатия фрикционного пакета;
— фрикционная муфта посредством которой и передаётся основной крутящий момент от входного вала к выходному.

На большинстве автомобилей все эти муфты (за исключением неподвижной катушки) заключены в герметичный корпус в который залита специальная трансмиссионная жидкость. Сделано это из-за слишком разных требований к маслам используемых в гипоидных зубчатых передачах (главная пара) и в передачах с использованием фрикционных материалов.
Для простоты представления процессов рассмотрим работу муфты на примере работы в режиме принудительного полного привода. В этом случае алгоритмы работы электроники управляющей включением электромагнитной муфты можно опустить.

При включении принудительного полного привода происходит подача напряжения на катушку электромагнитной муфты (6). Якорь (3) электромагнитной муфты притягивается к катушке и смещаясь по шлицам обоймы кулачковой муфты (2) входит в зацепление с корпусом муфты образуя жёсткую кинематическую связь обоймы (2) с входным валом. Вторая обойма (1) кулачковой муфты постоянно зацеплена с выходным валом посредством шлицов.

Пока вращение входного и выходного валов синхронно (езда по твёрдому покрытию с хорошим сцеплением) ничего не происходит. Но как только возникает пробуксовка передней оси, входной вал смещается вперёд относительно выходного. Это приводит к смещению шарика (5) кулачковой муфты в бороздках. А так как бороздки имеют переменную глубину (скосы) шарик начинает давить на обоймы обгонной муфты. Обойма (2) упирается в корпус. Обойма (1) имеющая нажимной диск начинает сжимать фрикционную муфту. Сила сжатия будет расти до того момента пока угловые скорости входного и выходного валов не выравняются. То есть конструкция муфты такова, что при её срабатывании никакой пробуксовки (больше чем это достаточно для срабатывания кулачковой муфты, т.е. считанные градусы) в муфте нет. Как только начинается пробуксовка, обоймы кулачковой муфты смещаются ещё больше и фрикционный пакет сжимается с бОльшей силой пока пробуксовка муфты не будет устранена.
Правда тут есть нюанс. На дорогих спортивных авто в конструкцию муфты вносят дополнительное усовершенствование. Между якорем (3) и корпусом муфты устанавливается ещё один “первичный” (primary) пакет фрикционов. Тогда за счёт модуляции сигнала на катушке (6) появляется возможность контролировать блокировку обоймы муфты (2) допуская её некоторое проскальзывание. Тем самым появляется возможность гибко перераспределять крутящий момент между передней и задней осью. Необходимо это для изменения поведения в повороте (баланс между избыточной и недостаточной поворачиваемостью) у машин претендующих на гордое звание раллийных или спорт-каров. К недорогим паркетникам это никоим образом не относится. Там муфта работает просто по принципу вкл/выкл. Однако, “дорогие технологии” постепенно становятся более доступными и есть основания надеяться, что вскоре можно будет заняться подобной тонкой настройкой и бюджетных авто.

Но тогда возникает закономерный вопрос: как же тогда возникает перегрев муфты? А возникает он по совокупности факторов.
1. Трение во фрикционном пакете при включении муфты хоть и минимально по времени, но всё есть. Учитывая передаваемый момент и цикличность включений-выключений муфты (на некоторых режимах езды и неправильной буксовки, о чём ниже) выделение тепла может достигать значительных величин.
2. Нагрев электромагнитной катушки. Он достаточно мал, чтобы вызвать перегрев даже будучи включённой значительное время, но всё же тоже вносит вклад.
3. Нагрев в результате проскальзывания якоря (3) по корпусу муфты. Это не является штатным функционированием, но может возникать при резком включении муфты. Например, при езде на высоких скоростях по нестабильным покрытиям в режиме 4WD AUTO. При этом время включения фрикционной муфты (то есть время проскальзывания в ней) увеличивается, а значит и увеличивается тепловыделение в ней.
Интересен так же способ, которым контроллер определяет температуру муфты. Датчиков температуры муфты на большинство указанных авто не устанавливается, тем не менее контроллер как-то определяет температуру. А определяет он её по изменению сопротивления катушки, то есть по изменению тока протекающего через неё. Сопротивление меди увеличивается с ростом температуры. Изменение составляет около 25% при увеличении температуры на 60°C. Электроника просто измеряет изменение силы тока при приложенном напряжении и высчитывает сопротивление. По изменению сопротивления можно вычислить температуру. Измерения не являются абсолютно точными (измерения калиброванным датчиком будут заведомо точнее), но более чем достаточными для выявления перегрева.
При выключении муфты обесточивается катушка (6), под действием пружинного диска якорь муфты “отлипает” от корпуса муфты. Тем самым пропадает кинематическая связь между входным валом и обоймой кулачковой муфты (2), она получает возможность свободного вращения относительно корпуса на игольчатом подшипнике (4). Шарик (5) кулачковой муфты под действием сил реакции сжатого фрикционного пакета стремится занять устойчивое положение в углублении обойм (1) и (2), а так как препятствующих ему это сделать сил нет (обойма (2) свободно вращается), он “распускает” кулачковую муфту, а та в свою очередь — фрикционный пакет. Муфта разблокирована.
Теперь ещё один нюанс. Так как механическая блокировка приводится в действие от разницы в частотах вращения хвостовиков переднего и заднего мостов учитывается не пробуксовка какого-то конкретного колеса на оси, а средняя арифметическая скорость вращения левого и правого колёс осей. То есть, например, при диагональном вывешивании при активной работе газом за счёт инерции вывешенных колёс скорости вращения входного и выходного валов муфты будут периодически выравниваться и меняться местами вызывая смещение шарика (5) кулачковой муфты и разблокировку фрикционной муфты. аналогичные процессы будут происходить и при “дрифтинге” и, само собой разумеется, при смене направления движения.
Из этого следует, что дифференциал заднего моста с блокировкой сильно облегчил бы жизнь муфте полного привода. Количество ненужных включений-выключений сильно бы сократилось.
Теперь обсудим, что будет происходить в муфте при износе её компонентов.
Кулачковая муфта — практически вечная. Ей как и подшипникам грозит только контактная усталость и выкрашивание пятна контакта шарика с канавками, но даже и с такими дефектами она будет работать ещё достаточно долго вплоть до полного разрушения, так как относительные скорости шарика и обойм ничтожно низкие.
Износ якоря (либо фрикционных дисков первичного пакета, неравномерный, либо с задирами) и его контактной поверхности на внутреннем корпусе муфты приведёт к пробуксовке обоймы кулачковой муфты (2) и неполному сжатию фрикционного пакета. Как правило сопровождается это заметными рывками в трансмиссии под большой нагрузкой. Однако такой вид износа достаточно редок (помним, что относительные скорости входного и выходного валов невысоки, а при штатной “мягкой” эксплуатации и вообще около нуля).
Износ фрикционного пакета муфты до какого-то момента компенсируется кулачковой муфтой. Просто увеличиваются ходы её обойм до блокировки муфты. Но когда предел будет достигнут кулачковая муфта превратится в подшипник. При этом будут слышны достаточно громкие щелчки всякий раз, когда шарики будут проскакивать углубления в обоймах. При этом так же возможны рывки в трансмиссии но гораздо более вялые нежели в предыдущем случае.
Подведём итог. В достоинства муфты занесём простоту конструкции, минимум движущихся частей (а те, что есть, движутся с невысокими относительными скоростями), простоту управления без применения дорогих сервоприводов, герметичность конструкции (никаких выходящих наружу тяг и валов управления), плавность включения, опция управления передаваемым на задние колёса моментом. Недостаток по сути один — отсутствие возможности постоянного жёсткого подключения полного привода.
P.S. А вот видео с конструкцией муфты полного привода ранних Дастеров:

Читать еще:  Секреты ваз 2110


Фрикционная муфта

Довольно большое количество механизированных конструкций имеют переходящий участок, через который проводится передача крутящего момента. Зачастую в качестве подобного элемента выступает специальная муфта, обладающая определенными характеристиками. В полной мере выполнить подобную функцию может фрикционный тип устройства, который устанавливается в транспортной технике, инженерных решениях, промышленных станках. Устройство может применяться для реализации самых различных задач.

Общее устройство муфты

Рассматриваемое устройство может существенно различаться по конструктивным особенностям, но в большинстве случаев представлено сочетанием пакетов дисковых элементов в фрикционной функцией. При этом муфта фрикционная характеризуется особыми свойствами, которые должны учитываться. Особенности заключаются в следующем:

  1. Классификация проводится по числу дисков. Этот параметр во многом зависит то частоты крутящего момента.
  2. Усилие может передаваться от одного вала к другому с различным показателем частоты вращения, в большинстве случаев устанавливается два диска.
  3. В большинстве случаев один диск представлен стальным изделие, второй фрикционным. При этом при изготовлении, как правило, применяется материал со сходными свойствами.
  4. Особыми свойствами обладает фрикционное покрытии. Его задача заключается в обеспечении требуемой сцепки.
  5. Для того чтобы существенно повысить эффективность фрикционного покрытия поверхность снабжается специальными керамическими и углеродистыми элементами с повышенной износостойкостью.
  6. В продаже встречаются и варианты исполнения без фрикционного покрытия. В этом случае есть барабанная основа, которая сочетается с валом.
  7. В некоторых случаях проводится добавление возвратной пружины и поршня. Основная задача подобных элементов заключается в существенном повышении степени сцепки. Пружина отвечает за возврат диска на свое рабочее место.

Промежуточное устройство может иметь самую различную конструкцию, все зависит от поставленной задачи.

Принцип работы

Во многих случаях фрикционная муфта токарного станка или другого оборудования предназначается для сопряжения двух элементов и создания одного рабочего агрегата. Рассматривая принцип работы следует уделить внимание нижеприведенным моментам:

  1. На момент подключения устройства нарастает сила прижатия элементов.
  2. Вначале работы муфты фрикционной важна не только сцепка, но и скольжение двух сопряженных элементов. только при схожести двух сил обеспечиваются условия для благоприятного старта.
  3. Проводя расчет фрикционной муфты следует также уделить внимание тому, что некоторые варианты исполнения предназначены для обеспечения требуемого уровня безопасности. Примером можно назвать функцию безопасного разобщения валов при появлении пиковой величины крутящего момента.
  4. Большое значение в рассматриваемом случае имеют промежуточные диски. Именно они предназначены для непосредственной передачи усилия.

Механизм включения может существенно отличаться. В большинстве случаев в его качестве выступает механический или гидравлический привод, а также электрическое блок управления. Некоторые варианты исполнения могут работать автоматически при возникновении перегрузки.

Используемые в конструкции материалы

Для обеспечения особых эксплуатационных свойств при изготовлении применяются специальные материалы. Среди их особенностей отметим следующее:

  1. В большинстве случаев основная часть изготавливается из стали. За счет этого основная часть конструкции может выдерживать существенно воздействие, служить на протяжении длительного периода. Чаще всего применяется углеродистый сплав, в некоторых случаях легированный.
  2. Фрикционные вставки представлены различными материалами. Примером можно назвать ретинакс марки ФК 16Л и ФК-24А. Свойства подобных составов определяют то, что поверхность может выдерживать кратковременное воздействие температуры до 1100 ⁰C. За счет этого обеспечивается длительный эксплуатационный срок.

Важным моментом назовем то, что муфта фрикционная может работать без смазки и с ней.

Отсутствие масла в системе существенно снижает эксплуатационный срок, однако в подобном случае не приходится проводить периодическое обслуживание. Масло существенно снижает степень трения подвижных элементов, оно также отводит тепло от основных элементов конструкции.

С каждым годом фрикционные муфты совершенствуются путем применения специальных материалов, которые обладают особыми свойствами. Примером можно назвать керамику и другие легированные составами.

Формы выпуска деталей

В большинстве случаев дисковые муфты представлены пластинчатыми изделиями. Среди особенностей формы выпуска отметим следующие моменты:

  1. В эту группу входят вкладыши, которые могут изготавливаться при применении композитных материалов.
  2. Рассматриваемые элементы характеризуются внутренними и внешними диаметрами. При этом устройство имеет угловой сектор, за счет которого обеспечивается встраивание в механизм с нестандартной сцепкой.

Крепление абразива может проводится самым различным образом. Чаще всего для этого применяется заклепка, которая утапливается в специальные ниши.

Разновидности муфт

Встречается довольно большое количество различных устройств, которые могут классифицироваться по конструктивному признаку. В большинстве случаев в качестве основного элемента выступает диск с особыми свойствами. При этом могут создаваться следующие варианты исполнения:

  1. Цилиндрические.
  2. Конусные.
  3. Барабанно-ленточные.

Подобные варианты исполнения применяются в том случае, когда нужно обеспечить особые эксплуатационные характеристики. Современным вариантом исполнения можно назвать многодисковую конструкцию, которая характеризуется высокой плавностью хода на момент эксплуатации.

Классификация проводится и по типу применяемого привода для передачи усилия. Выделяют следующие варианты исполнения:

  1. Гидравлика сегодня встречается крайне часто, так как она основана на передаче усилия за счет жидкости. В качестве технической жидкости часто применяется масло или специальная жидкость.
  2. Пневматика сегодня также встречается крайне часто. В этом случае усилие передается за счет сжатого воздуха, который часто генерируется компрессором.
  3. Современные варианты исполнения работают от электромагнитных полей. Однако, высокая стоимость и сложность изготовления определяют относительно узкое распространение подобного механизма.

Еще одной распространенной классификацией можно назвать то, каким именно образом передается вращение: сухим или мокрым. Во втором случае за счет добавления смазки существенно расширяется срок эксплуатации фрикционной муфты, а также проводится отведение температуры.

Дисковые устройства

Довольно большое распространение получили дисковые фрикционные муфты. Ключевые моменты следующие:

  1. Может применяться сочетание дисков для повышения степени надежности.
  2. Диски имеют сложную конструкцию, при изготовлении применяются различные материалы.
  3. Небольшие линейные размеры также можно назвать ключевым достоинством предложения.

Дисковые устройства получили широкое распространение, они могут классифицироваться по самым различным признакам.

Конусные модификации

Для изменения основных свойств механизма применяются конусные элементы, за счет которых передается усилие. Особенности следующие:

  1. Более высокая плавность хода.
  2. Обеспечивается высокая степень сцепления.
  3. За счет изменения усилия может регулироваться частота вращения, но на протяжении недлительного периода.

Модификации конусного типа получили широкое распространение. Однако, сложности при изготовлении становятся причиной существенного повышения стоимости.

Цилиндрические устройства

Могут применяться и цилиндрические фрикционные муфты. При изготовлении основной части применяется специальный фрикционный материал, характеризующийся повышенной устойчивостью к воздействию высокой температуры.

Сегодня цилиндрические устройства производятся самыми различными производителями. Х существенным недостатком можно назвать достаточно большие размеры.

Особенности многодисковых моделей

Для уменьшения радиальных габаритов фрикционных дисков применяется муфта многодисковая. Среди особенностей отметим следующее:

  1. За счет нескольких дисков получается одинаковая поверхность трения при уменьшении радиальных размеров.
  2. Подобная многодисковая фрикционная муфта устанавливается на большинстве грузовых транспортных средств.
  3. За счет воздействия силы оказывается требуемое трение, оно и передает силу.
  4. Показатель толщины может варьировать в достаточно большом диапазоне.
  5. Диски могут работать со смазывающим веществом и без него.

За счет сочетание нескольких дисков может передаваться требуемое усилие. Все элементы должны быть строго соосными, поэтому проводится установка строго на одной полумуфте.

Модели с одним барабаном

Подобные варианты исполнения используются для передачи небольшого усилия. Среди особенностей отметим:

  1. Компактные размеры.
  2. Снижение степени нагрева поверхности.
  3. Увеличение степени эффективности применения фрикционной муфты.
  4. Снижение нагрева поверхности.

Модели с одним барабаном характеризуются тем, что при их производстве не применяются абразивные и фрикционные материалы.

Модели с несколькими барабанами

Существенно повысить эффективность барабанного устройства можно за счет установки нескольких барабанов. Это обеспечивает следующее:

  1. Снижается степень износа.
  2. Обеспечивается равномерное распределение нагрузки.

Применение нескольких барабанов становится причиной увеличения габаритов муфты.

Втулочные модели

В качестве промежуточного элемента также может применяться втулка. Подобный вариант исполнения характеризуется следующими особенностями:

  1. Надежность.
  2. Небольшой вес.
  3. Длительный срок эксплуатации.

Втулочные модели менее распространены в сравнении с дисковыми и многодисковыми.

Преимущества фланцевых устройств

Фланцевый метод подсоединения получил широкое распространение. Это связано со следующим:

  1. Простота монтажа.
  2. Надежность и длительный срок эксплуатации.
  3. Есть возможность проводить своевременное обслуживание.

Преимущества фланцевых устройство определяет широкое распространение. Однако, их монтаж может проводится не во всех случаях.

Читать еще:  Tcs что такое

Модели на шарнирах

Может проводится установка моделей на шарнирах. Эта модель характеризуется следующими свойствами:

  1. Небольшие размеры.
  2. Длительный срок эксплуатации.
  3. Надежность.
  4. Широкая область применения.

Однако, модели на шарнирах характеризуются специфическими характеристиками, которые и определяют их применение только в определенных случаях.

Кулачковые устройства

Довольно большое распространение получили устройства кулачкового типа, которое представлено двумя полумуфтами с кулачкам на торцах. Муфта подобного типа работает следующим образом:

  1. На момент срабатывания привода кулачки одной части входят в специальные впадины второй, за счет чего происходит жесткое соединение.
  2. Для изменения положения рабочей части она перемещается вдоль оси вала со шлицами. Также используется и другой направляющий элемент, которые обеспечивает точное позиционирование подвижного элемента при смене его положения.
  3. Специалисты рекомендуют располагать подвижную часть на ведомом валу, за счет чего снижается степень износа конструкции при ее эксплуатации.
  4. Изготовление кулачков проводится при применении марок стал 20Х и 20ХН. Для улучшения основных эксплуатационных качеств проводится закаливание поверхности до твердости 54-60 HRC.
  5. Основные элементы могут изготавливаться в самой различной форме. Довольно большое распространение получили треугольные, прямоугольные и трапецеидальные варианты исполнения.
  6. Для существенного упрощения процедуры могут применяться ассиметричные профили, которые получили широкое распространение.

Кулачковая муфта характеризуется тем, что способно передавать достаточно высокое усилие.

Это связано с применением определенной стали при изготовлении кулачков.

Модели для приводов

Привод предназначается для передачи усилия. Существует довольно большое количеств вариантов исполнения для передачи вращения. Привод характеризуется следующими особенностями:

  1. Количество оборотов.
  2. Требуемое усилие.
  3. Длительность эксплуатации.
  4. Оказываемая нагрузка.

Привод рассматриваемого типа широко распространен. Это связано с тем, что передача усилия может быть прекращена в любой момент.

Муфта фрикционная

Фрикционный вариант исполнения применяется для плавной передачи усилия под нагрузкой на ходу при любой скорости вращения ведущего и ведомого элемента. Работает устройство за счет высокой силы трения. Сред особенностей применения фрикционной муфты отметим:

  1. Вначале работы диски проскальзывают, за счет чего исключается ударная нагрузка. Плавный старт можно назвать основным преимуществом.
  2. Со временем степень скольжения существенно снижается, за счет чего оба элемента вращаются с одной скоростью.
  3. За счет изменения прижимной силы может изменяться и скорость вращения приводимого элемента во вращение.

Однако фрикционная муфта характеризуется и довольно большим количеством недостатков, среди которых отметим повышенную степень износа при эксплуатации. Также не стоит забывать о том, что сопрягаемая поверхность может сильно нагреваться.

Муфта упругая втулочно-пальцевая: чертеж, параметры, основные размеры

Подобный вариант исполнения также получил весьма широкое распространение, может применяться при создании различных механизмов. Среди особенностей отметим следующее:

  1. Основные параметры и размеры стандартизированы. За счет этого существенно упрощается задача по выбору наиболее подходящего механизма и его установке.
  2. В интернете встречается много различных чертежей, которые можно использовать в качестве основы при проектировании.
  3. При проектировании учитывается тип применяемого материала и друге моменты.

Упругая втулочная пальцевая муфта применяется в качестве предохранительного и управляющего элемента. В специализированном магазине можно встретить большой ассортимент устройств, что существенно упрощает задачу по подбору подходящего варианта исполнения.

Муфта фрикционная

Муфта фрикционная — устройство, передающее вращательное движение посредством трения. Такие муфты осуществляют плавное сцепление при различной скорости, что успешно используется, в машиностроении, в конструкции автомобильного сцепления. Более того, муфта фрикционная не может передать через себя больший момент, чем момент сил трения, ввиду того, что начинается проскальзывание контактирующих фрикционных элементов. Поэтому именно это свойство позволяет фрикционным муфтам быть эффективными предохранителями для защиты машины от динамических перегрузок.

Типы фрикционных муфт

По типу трущихся поверхностей муфты фрикционные бывают дисковые, конусные, и цилиндрические. В дисковых муфтах (одно- и многодисковые), трение происходит по торцевым поверхностям дисков. В конусных, рабочие поверхности изготовлены конической формы. Цилиндрические (ленточные, колодочные и т.д.) имеют цилиндрическую поверхность контакта. Из всех перечисленных видов муфт, дисковые получили наибольшее распространение.

По типу сил трения бывают муфты сухие и муфты масляные.

Сухие муфты работают без смазочного материала, а масляные со смазочным материалом. Такие муфты применяют в ответственных конструкциях механизмов при передаче больших моментов. Смазывание продлевает срок службы рабочих поверхностей, но зато усложняет конструкцию муфты.

Муфты фрикционные изготавливают из конструкционной стали, чугуна СЧ30, а качестве фрикционных материалов, из которых изготовляют накладки, служат прессованная фрикционная пластмасса, асбестопроволочная ткань — ферродо, порошковые материалы и т.д. Сжатие поверхностей трения является главной задачей работы муфт фрикционных. Поэтому они рассчитываются на прочность по контактному давлению (подобно напряжениям смятия). Для каждой отдельной конструкции вычисляется сжимающая сила и делится на площадь контакта. При этом расчётное контактное давление не должно превышать допускаемое для данного материала.

Также, муфты фрикционные подразделяются на сцепные (муфты сцепления), и предохранительные муфты.

Муфта сцепления, посредством трения, разъединяет и плавно соединяет входной и выходной вал.Предохранительная муфта служит для разделения входного и выходного валов, если превышается предельная величина крутящего момента.

Муфты фрикционные дисковые бывают однодисковые, двух, и многодисковые. В наше время очень широко используются малогабаритные однодисковые муфты с фрикционными вставками, которые устанавливают консольно, для удобства ремонта. Они блокируются с тормозом или непосредственно жесткой связью, или посредством системы управления.

Необходимость быстродействия и большие передаваемые моменты, заставляют применять для управления работой муфты пневматические или гидравлические силовые цилиндры. Электромагнитные и механические устройства не могут обеспечить в этом случае, возникновения большого усилия, передаваемого на нажимный диск. В этом случае больше применяются муфты с пневматическим управлением. А именно муфты с электромагнитным управлением хорошо работают в прессах небольшого (до 100 кН) усилия.

Однодисковая муфта встраивается в маховик, на котором расположены опорный диск и ступица с диафрагмой. Через подводящую головку, установленную на крышке диафрагмы, в полость подается сжатый воздух. Крышка крепится к маховику, который установлен на валу консольно, шпильками. Вращение валу передается ведомым диском, в котором стоят фрикционные вставки из ретинакса. При впуске воздуха нажимной диск смещается мембраной. Он фиксируется по шлицам цилиндра. Вставки, расположенные в гнездах диска, зажимаются между нажимным и опорным дисками, из-за чего возникает момент трения, который передается на вал. В момент выпуска воздуха нажимной диск отодвигается пружиной, при этом контакт со вставками нарушается.

Для таких муфт нужно, чтобы потребление энергии на разгон было минимальным. В нашем случае только ведомый диск должен подлежать разгону при включении, поскольку все остальные части муфты установлены и вращаются на маховике. Муфта такой конструкции имеет небольшие размеры, что позволяет устанавливать ее консольно. Да и ремонтоспособность такой муфты также улучшена, поскольку для того, чтобы заменить фрикционные вставки, достаточно снять крышку, диафрагму и нажимной диск, не совершая при этом демонтажа всего узла. Но из-за малой поверхности теплоотдачи, при частом числе включений за короткий промежуток времени, возможен перегрев устройства.

Качество работы такой муфты сильно зависит от конструкции и качества фрикционных вставок. Для них, очень широко применяется ретинакс А (ФК 16Л) , и ретинакс Б(ФК-24А). Материал ретинакс А (ГОСТ 10851-73) может отлично работать в муфтах при кратковременной температуре до 1100° С, а ретинакс Б ( ГОСТ 10851-73) — при поверхностной температуре до 700° С.

Однако не во всех случаях, несмотря на высокий коэффициент трения и достаточно большие удельные (до 15-18 кГ/см2) усилия, удается использовать один ведомый диск однодисковой муфты – к примеру, на горячештамповочных прессах, где требуемый момент достигает 100000 Нм. Здесь приходится использовать многодисковую фрикционную муфту с двумя и более дисками.

На зубчатом колесе такой муфты, которое является его ведущей частью, установлен пневматический цилиндр. Поршень цилиндра, передавая вращение на вал, сжимает ведущие и ведомые диски. Пружины, установленные по периферии цилиндра, разводят фрикционные поверхности при выпуске воздуха из цилиндра.

При этом различают муфты, работающие со смазкой и муфты сухие, без смазки. И хотя, масляная среда снижает коэффициент трения, такое конструктивное решение даёт определенные преимущества перед сухим вариантом. Так, например, нет необходимости защищать фрикционные диски от случайного попадания смазки из других узлов механизма, что обычно создаёт достаточно большие конструктивные проблемы. При правильной смазке такой муфты хорошо отводится тепло, образующееся в процессе трения, и удаляются продукты износа, увеличивая таким образом и плавность работы, и срок службы всего узла. Изменение количества дисков в муфте, позволяет лучше регулировать передаваемый момент. Поэтому муфты, работающие со смазкой, получили чрезвычайно широкое распространение в машиностроении. Они вытесняют сухие муфты, особенно там, где необходимо плавное включение.

Применение многодисковых фрикционных муфт позволяет проще компенсировать снижение крутящего момента увеличением осевой нагрузки, без опасности появления износа и вибраций.

Читайте также на портале myfta.ru:

Вольфрамовая проволока Данная категория металлического.

Керамический тепловентилятор – вид отопительного прибор.

Дисковые муфты

Дисковая муфта – это механизм, который используется для передачи крутящего момента между двумя несоосными валами, располагающимися в параллельной плоскости относительно друг друга. Рабочими деталями устройства являются диски, за счет движения которых передается крутящий момент. Механизмы нашли широкое применение в различных промышленных отраслях, в том числе и в машиностроении.

Чтобы подробнее осветить тему дисковых муфт, в этой статье рассмотрим следующие аспекты:

    Содержание:

    • Фрикционные дисковые муфты
    • Разновидности фрикционных дисковых муфт
    • Принцип работы фрикционной дисковой муфты
    • Особенности кулачково-дисковых муфт
    • Плюсы и минусы дисковых муфт
    • Что нужно учитывать при эксплуатации?

    Фрикционные дисковые муфты

    Передача крутящего момента в таких устройствах осуществляется за счет сил трения, которые создаются на сцепляющей части механизма.

    Стандартная дисковая муфта состоит из:

    • Стальных дисков. Не имеют специальных покрытий и устанавливаются в барабане, который не связан с ведомым валом.
    • Фрикционных дисков. Чаще всего выполнены из стали, но иногда для изготовления используется и прочная пластмасса. Такие изделия имеют износостойкое фрикционное покрытие, фиксируются на ступице ведущего вала. Покрытие может быть выполнено из керамики, кевларовых нитей, углеродных композитов и других материалов с повышенным коэффициентом трения.
    • Поршня и возвратной пружины. Оказывает давление на диски под воздействием давления жидкости. За счет этого между поршнем и пакетом дисков возникает сила трения и передается вращательный момент. При понижении давления поршень под воздействием пружины становится на место, и дисковая муфта отключается.

    Конструкция механизма предполагает чередование стальных и фрикционных дисков. В разных моделях количество дисков может отличаться.

    Разновидности фрикционных дисковых муфт

    Классификация фрикционных дисковых муфт предполагает их разделение на следующие категории:

    • «Сухие» механизмы. Отличаются высоким коэффициентом трения. Но так как в этих моделях нет масла, то внутренние детали не смазываются.
    • «Мокрые» устройства. Частично заполнены маслом, что делает отвод тепла более эффективным. Кроме того, масло смазывает детали внутри устройства. По сравнению с сухими моделями, мокрые дисковые муфты отличаются небольшим коэффициентом трения. Однако этот недостаток компенсируется за счет увеличения давления на пакет дисков и использования высокотехнологичных фрикционных материалов.

    Принцип работы фрикционной дисковой муфты

    Функция фрикционной дисковой муфты заключается в плавном соединении двух несоосных валов за счет возникающей между дисками силы трения и передачи крутящего момента от одного вала к другому. Чем больше дисков предусмотрено в конкретной модели, тем больше поверхностей соприкасаются друг с другом, и тем лучше передается крутящий момент. Под воздействием давления жидкости диски начинают сжиматься. При этом, чем сильнее соприкасаются поверхности дисков, тем больше величина вращательного момента. В процессе работы возможно легкое пробуксовывание устройства.

    Для нормальной работы механизма между дисками должен быть регламентированный производителем зазор. Слишком маленький зазор чреват быстрым износом дисков, а слишком большой – пробуксовкой механизма, что также приводит к преждевременному износу фрикционов.

    Особенности кулачково-дисковых муфт

    Одна из разновидностей дисковых муфт – модели с кулачками на торцевых поверхностях. Такие устройства состоят из трех дисков. Внешние диски соединены с входным и выходным валами. Соединение среднего диска с двумя другими обеспечивается за счет выступа-впадины. В кулачково-дисковых механизмах нередко предусмотрена специальная пружина, которая компенсирует зазор между деталями и холостой ход главного звена механизма.

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

    Во избежание появления динамических нагрузок в процессе работы, устройство включают только в неподвижном состоянии. При этом валы обычно вращаются с относительной скоростью не более 1 м/с.

    По сравнению с фрикционными моделями, кулачковые устройства имеют меньшие размеры, и в этих механизмах отсутствует относительный поворот валов. Количество кулачков выбирается исходя из крутящего момента, который нужно передавать.

    Плюсы и минусы дисковых муфт

    Среди основных преимуществ дисковых механизмов обычно выделяют компактность, плавность работы, возможность уменьшить габариты узла и увеличить значение передаваемого крутящего момента, возможность соосного соединения ведущего и ведомого валов.

    К недостаткам относят риск пригорания дисков. Чтобы исключить пригорание, нужно точно соблюдать рекомендации производителя в процессе эксплуатации. Если речь идет о мокрой дисковой муфте, то при изменении вязкости масла меняется и коэффициент трения.

    Что нужно учитывать при эксплуатации?

    Чтобы продлить срок службы дисковой муфты и сделать ее работу максимально эффективной, нужно придерживаться следующих рекомендаций:

    • При необходимости замены фрикционных секторов все манипуляции производят через специальные окошки, предварительно выкрутив винты и сняв элементы обечайки;
    • Работу любого механизма регулируют вручную. Это позволяет равномерно распределять нагрузку на весь механизм с учетом предельной мощности;
    • Износостойкость детали определяют путем расчета предельно допустимого внутреннего давления. Эти показатели могут меняться в зависимости от предназначения механизма;
    • Чтобы увеличить срок службы муфты и оборудования, нужно учитывать КПД машины, в которой будет использоваться механизм.

    Если вы собираетесь купить дисковую муфту, ознакомьтесь с ассортиментом, представленным на сайте компании «Кант». В наличии – механизмы разных размеров и с различными техническими характеристиками. Чтобы получить подробную консультацию, просто свяжитесь с менеджерами компании «Кант» по телефону или электронной почте. Опытные специалисты помогут выбрать механизм и ответят на все интересующие вопросы.

    Фрикционные муфты: виды, устройство и принцип работы

    Устройство механизированной техники предполагает наличие переходных участков, через которые транслируется крутящий момент. В большинстве случаев эту функцию передачи энергии выполняют специальные муфты. Отчасти их можно рассматривать в качестве соединительных элементов, но в перечень задач такой оснастки входит и обеспечение привода. В полной мере эту работу выполняют фрикционные муфты, которые задействуются в транспортной технике, промышленных станках, инженерном оборудовании и так далее.

    Общее устройство муфты

    Конструкционно муфты различаются и могут иметь особенности устройства в зависимости от типа, но чаще всего в качестве базы для них используют пакет дисковых элементов с фрикционной функцией. Конкретное число дисков будет зависеть от частоты крутящего момента, который должен быть передан от одного вала другому. В традиционной муфте предусматривается два диска. Один из них фрикционный, а другой – стальной. Причем материал изготовления тоже может быть общим. Выраженное отличие имеет фрикционное покрытие. Его задача заключается в обеспечении надежной сцепки, за счет которой будет реализовано движение валов. В целях повышения коэффициента трения фрикционные муфты снабжаются углеродными элементами и высокопрочной керамикой. Существуют и модели без фрикционных покрытий. В таких случаях дисковые стальные компоненты крепятся в барабанной основе, смежной с управляемым валом, которому передается крутящий момент. Конструкция также может дополняться возвратными пружинами и поршнем. Задача поршня заключается как раз в усилении сцепки между фрикционным покрытием и ведомым валом. Что касается пружины, то она возвращает рабочий диск на место.

    Принцип работы

    Как уже отмечалось, муфты могут иметь разные задачи, но в целом принцип их работы остается одним – осуществление сопряжения и разъединения двух рабочих агрегатов. В процессе подключения к движению фрикционной муфты на управляемом валу постепенно нарастает сила прижатия. То есть фрикционная сторона осуществляет поступательное сцепление с ведомым валом. В этот момент важна не столько сама сцепка, сколько схождение двух сил прижатия на фоне совершаемой работы со стороны основного вала.

    Муфта для предохранения рассчитана на функцию безопасного разобщения валов при выходе пиковой величины крутящего момента за рамки стандартных значений. Подключаемый вал в дальнейшем будет продолжать стабильную плавную работу. Впрочем, это определит характер движения механизмов, которые обслуживает фрикционная муфта. Принцип работы дисков при осуществлении прямолинейного движения предполагает, что большое значение в качестве сопряжения будут иметь вспомогательные узлы и агрегаты, через которые также транслируется передача. Например, к таким могут относиться бортовые редукторы, сервомеханизм (при поворотах), а также вилка отключения муфты.

    Разновидности муфты

    Муфты различаются по конструкционному исполнению, способу оказания прижимного усилия и характеру обеспечения механики трения. Уже говорилось, что в качестве элементов муфты чаще всего выступают диски. Но также могут использоваться конусные, цилиндрические и барабанно-ленточные детали. Такие элементы обычно применяют в конструкциях, где реализуется нестандартная конфигурация прижима, например угловая. Техническим развитием традиционных механизмов стала многодисковая фрикционная муфта, которая выигрывает за счет плавности хода и обеспечения более высокой силы сцепления. Что касается способа оказания прижимного усилия, то оно может обеспечиваться гидравликой или пневматикой. В первом случае рабочей средой будет выступать техническая жидкость, а во втором – сжатый воздух от компрессора. Также современные муфты работают за счет электромагнитных потоков, но из-за высокой стоимости и сложности данное решение менее распространено. Механика трения, в свою очередь, обеспечивается по сухому или мокрому принципу. В первом случае движения выполняются без применения смазки, а во втором – с маслом, которое снижает негативные эффекты трения и отводит тепло.

    Муфта сцепления

    Данная разновидность муфты отвечает за плавное сцепление ведущего и ведомого валов. Сложность ее задачи обусловливается не столько физической сцепкой, сколько противодействием нагрузкам окружающей среды. Для понимания особенности таких муфт на фоне других деталей, обеспечивающих сцепку, можно сравнить их с аналогами в виде зубчатых и кулачковых компонентов соединительной цепи. В отличие от них, фрикционные муфты сцепления при большой разности в скоростях двух валов не дают сильных ударов и перегрузок. Они скорее затормаживают активность механизма, обеспечивая тем самым возможность соосного сопряжения в наиболее выгодный момент. Иными словами, они подстраиваются под оптимальные условия сопряжения.

    Предохранительная муфта

    Муфты этого типа служат для безопасного соединения или разъединения валов в том случае, если механизм работает под высокими нагрузками. Такие элементы способны автоматически восстанавливать функциональность агрегата после того, как пиковая перегрузка завершилась. Но важно иметь в виду, что из-за различий в коэффициентах трения дисков тонность работы предохранительной муфты достаточно невелика. Поэтому ее чаще используют при регулярных, но кратковременных перегрузках, когда работа механизма выходит за рамки нормативной частоты крутящего момента. Компенсация поглощаемой энергии обеспечивается пружиной, демпферными элементами устройства или теплоотводящими материалами, из которых может быть выполнена и основа конструкции.

    Используемые в конструкции материалы

    Традиционные технологии изготовления муфт базируются на использовании стальных сплавов с антикоррозийными покрытиями. В наши дни также развивается сегмент композитных углеродных материалов, кевларовые элементы и так далее. Самые же технически развитые детали изготавливают из специализированных фрикционных материалов. В частности, к таким можно отнести ретинакс, трибонит и пресс-композит. Первый представляет собой сплав барита, асбеста и фенолформальдегидных смол, дополненных стружкой из латуни. В состав трибонита также входят компоненты нефтепродуктов и композиты, благодаря которым диск фрикционной муфты может эксплуатироваться в условиях водной среды. Прессованные композиты отличаются тем, что в составе их структуры предусматриваются высокопрочные волокна, повышающие износостойкость деталей.

    Формы выпуска деталей

    Дисковые муфты представляют целый класс пластинчатых фрикционных деталей. В эту группу кроме стандартного форм-фактора также входят вкладыши, которые изготавливаются из вышеупомянутого ретинакса и композитных сплавов. Пластинчатая муфта сцепления может иметь и форму сектора. Такие элементы тоже имеют внутренний и внешний диаметры, но в конструкции предусматривается и угловой сектор, позволяющий интегрировать элемент в механизмы с нестандартной сцепкой.

    Заключение

    Хотя на смену традиционной механике приходят более эргономичные, функциональные и удобные в управлении приводные системы наподобие электромагнитных и пневматических, в некоторых сферах по-прежнему востребованы привычные силовые детали. К таким как раз относятся и фрикционные муфты, благодаря несложной форме которых простые технические устройства служат долго и исправно. Разумеется, есть свои сложности в обслуживании таких компонентов. Они изнашиваются, требуют ремонта и замены. Однако даже внедрение современных электромагнитных аналогов пока не способно в полной мере восполнить функцию стальной муфты с гидравликой. Другое дело, что есть спрос на повышение технико-эксплуатационных качеств за счет новых композитных материалов. Но и они принципиально отличаются лишь физико-химическими свойствами.

Ссылка на основную публикацию
×
×
Adblock
detector