Роликовые обгонные муфты
Autoservice-ryazan.ru

Автомобильный портал

Роликовые обгонные муфты

Обгонная муфта: виды,работа,недостатки,фото,видео.

Муфта свободного хода или обгонная муфта – это механическое устройство, основная задача которого – предотвращение передачи крутящего момента к ведущему валу от ведомого в моменты, когда ведомый вал начинает вращаться более быстро. Муфта также используется в тех случаях, когда необходимо передать крутящий момент лишь в одну сторону. Рассмотрим принцип действия, компоненты муфты, а также ее преимущества и недостатки.

Некоторые виды обгонных муфт

Обгонные муфты, как правило, имеют несложную конструкцию. Для включения/выключения муфты не требуется каких-либо дополнительных исполнительных механизмов.

Самыми простейшими обгонными муфтами можно считать роликовые и сухариковые.
Роликовая муфта получила широкое распространение в технике благодаря своей простоте, бесшумности в работе и высокой надёжности:

Муфта состоит из двух колец – внутреннего и внешнего. В углублениях внутреннего кольца, который является ведущим валом, установлены ролики, которые под действием пружин прижимаются к канавкам на внешнем кольце, ограничивая тем самым его самостоятельное вращение, в результате чего внешнее кольцо начинает вращаться синхронно с внутренним. При достижении внешним кольцом большей угловой скорости, чем у ведущего вала, ролики под действием центробежной силы сжимают пружины, вследствие чего выходят из зацепления с внешним кольцом, которое, не передавая усилий на ведущий вал, может развивать гораздо большую угловую скорость, не повреждая возможными перегрузками весь механизм (трансмиссию).

Самым очевидным является применение обгонных муфт на велосипедах – именно благодаря этим несложным устройствам велосипедисты избавлены от необходимости всё время крутить педали. При отсутствии обгонной муфты на ведущем колесе жёсткое соединение ведомой звёздочки и ступицы колеса педали бы вынуждены всё время крутиться.

Впрочем, на «живом примере» можно более наглядно объяснить и описать принцип действия обгонных муфт, используя в качестве примеры и других образцов использования муфт, попутно рассмотрев некоторые варианты их устройств и предназначение в работе того или иного механизма.

Как долго работает обгонная муфта?

К сожалению, как и любой механизм, обгонная муфта не является вечной и рано или поздно она выходит из строя. Обычно, специалисты рекомендуют менять этот узел каждые 100 тысяч километров пробега.

Какие поломки наиболее часто встречаются? Есть несколько вариантов:

  • муфту клинит и она перестаёт экономить ресурс ремня генератора;
  • обоймы муфты не входят в зацепление вовсе, из-за чего вращение вообще не передаётся на вал.

В первом случаем вы рискуете быстро потерять ремень, а с ним, скорее всего, и натяжитель, а во втором – генератор перестанет выполнять свои прямые функции по питанию электросистемы автомобиля.

Как бы то ни было, если вы услышали из под капота необычный свист или дребезг, а также если генератор перестал подзаряжать аккумулятор и питание электросистем отсутствует – вполне вероятно, что обгонная муфта вышла их строя, и самое время заехать в автосервис для её замены.

Коллеги-автолюбители, я думаю мы с вами выяснили что такое обгонная муфта генератора для чего нужна, что это вообще такое и как она работает.

Зачем нужна и как работает

Этот механизм называется — обгонной муфтой. Устанавливается на шкив генератора, имеет не большой корпус (есть очень компактные модели).

Конструкция и принцип работы очень прост, есть две обоймы внешняя и внутренняя:

  • Внешняя — находятся в зацеплении со шкивом
  • Внутренняя – находится в зацеплении с якорем (валом) генератора

Между двумя этими обоймами располагается слой из нескольких «уровней» специальных роликов. Один — это слой игольчатых подшипников, другой – это специальные профилированные фигуры, которые «катаются» по своей обойме – выполняют роль стопорного устройства.

Собственная основная рабочая нагрузка идет именно на «стопорные ролики». Когда в момент воспламенения топлива в цилиндрах коленвал начинает разгонять внешнюю обойму, то эти стопорные элементы – ЗАМЫКАЮТСЯ, тем самым связывая внешнюю и внутреннюю часть, то есть начинает раскручиваться и якорь генератора.

НО после того как в цилиндрах мотора нет ВОСПЛАМЕНЕНИЯ, а происходит сжатие или отвод отработанных газов, тогда КОЛЕНВАЛ как бы притормаживается, внутренняя обойма (которая связана с якорем), начинает обгонять внешнюю (связь с ремнем). В этот момент стопорные элементы – ЛИБО ПОГРУЖАЮТСЯ В СПЕЦИАЛЬНЫЕ КАНАВКИ, ЛИБО ПОВОРАЧИВАЮТСЯ БОКОМ, КОТОРЫЙ КРУГЛЫЙ, ОН НЕ ОСТАНАВЛИВАЕТ ОБОЙМЫ. Они разъединяются, то есть как бы верхняя и внутренняя обоймы вращаются отдельно друг от друга.

Посмотрите полезное видео, оно полностью вам объяснит этот принцип.

Тем самым, нет губительного влияния инерции, проскальзывания ремня, и прочих негативных моментов. Обгонная муфта РЕАЛЬНО уберегает ременную передачу, и НАМНОГО продлевает ресурс.

Как определить, что муфта вышла из строя

С обгонным элементом, по мнению некоторых экспертов, ресурс вырос примерно в 5 — 6 раз. Ушла вибрация (связанная с ослабление ремня), инерционная нагрузка на другие элементы в системе, стало заметно меньше шума. Одни плюсы!

Но стоит помнить что муфта не бесконечная, она как любой другой подшипник изнашивается и как правило ее сразу «клинит».

ЗАПОМНИТЕ – ресурс примерно 100 000 километров, бывает чуть больше, но после этого ее желательно заменить и НЕ ТЯНУТЬ С ЭТИМ.

Чем чревато если ее заклинит? ДА собственно ременная передача превращается в обычную, как было лет так 20 – 30 назад, то есть нет нивелирования инерции, проскальзывания, ИНОС ремня увеличивается в разы. А если он у вас уже итак изношен (ведь зачастую пробег больше 100 тысяч), то есть очень быстро порвет. Кстати быстро умрет и его «натяжитель».

Первые признаки это:

  • Ременная передача начинает прыгать. То есть если раньше все было ровно, то сейчас ее просто «колбасит», это не с чем не перепутать.
  • Зачастую с утра начинается пронзительный свист или писк.
  • Появляются щелчки «натяжителя»

После того как снимете проверка такая, стопорим якорь (можно сделать отверткой через верхнюю крышку). В одну сторону она вращаться не должна (стопор отверткой), а вот в другую должна легко вращаться. Если такого не происходит, вышла из строя. Смотрим подробное видео.

Однако есть и другая, менее распространенная поломка – когда муфта «не стопорится», а всегда крутится в обе стороны, то есть она практически не связывает якорь и внешнюю обойму. В этом случае диагностика намного сложнее, только при съеме генератора. Понять что дело именно в этом узле крайне сложно, но косвенной причиной будет недозаряд аккумулятора либо мерцание значка АКБ на панели приборов.

Если не сменить обгонный элемент? У вас так и будет рвать ремень через очень короткий промежуток времени, ведь якоря современных генераторов достаточно массивные. По утрам так и будет свист, будут проявляться непонятные вибрации.

Преимущества и недостатки

автоматическое включение и отключение механизма (муфта не нуждается в наличии приводов управления) Обгонная муфта имеет следующие преимущества:

  • с помощью механизмов свободного хода упрощаются конструкции узлов и агрегатов машины
  • простота конструкции

Отметим, что обгонная муфта с храповым механизмом более надежна, чем устройство с роликами. При этом храповый механизм является ремонтопригодным, в отличие от механизма с роликами. Попытки починить роликовую обгонную муфту – это пустая трата времени, так как она является неразборным узлом. Обычно при ее поломке устанавливается новая аналогичная деталь. При монтаже новой роликовой муфты нельзя применять ударные инструменты, так как механизм может заклинить.

Обгонная муфта не лишена недостатков. Минусы роликового механизма свободного хода следующие:

  • невозможность регулирования
  • строгая соосность валов
  • повышенная точность изготовления

Обгонная муфта с храповым механизмом имеет следующие недостатки:

  • главный недостаток – удар при зацеплении собачки с зубьями. Из-за этого такой тип механизма свободного хода не может быть применен в узлах, работающих с большими скоростями, или в случаях, когда требуется большая частота включений
  • храповый механизм вращается с характерным шумом. Отметим, что сейчас имеются механизмы, в которых собачка при движении по часовой стрелке не задевает храповое колесо и, соответственно, не издает шума
  • из-за больших нагрузок зубья храпового колеса стираются, после чего обгонная муфта выходит из строя

Применение муфты

Механизмы свободного хода нашли широкое применение в узлах автомобилей различных производителей. Итак, обгонная муфта присутствует в:

  • системах запуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС): здесь устройство свободного хода является частью стартера. В момент, когда двигатель запустился и набрал рабочие обороты, муфта отключает от него стартер. Без муфты коленчатый вал двигателя мог бы повредить стартер
  • АКПП классического типа: в них механизм свободного хода является частью гидротрансформатора – устройства, которое отвечает за передачу и изменение крутящего момента от ДВС к коробке передач
  • генераторах — здесь муфта выступает в качестве защитного компонента, ограничивая передачу крутильных колебаний от коленчатого вала ДВС. Также муфта нейтрализует колебания на ремне генератора, снижает шумность ременного привода. В целом, здесь механизм свободного хода существенно продлевает срок службы генератора.

Обгонная муфта шкива генератора

Применение муфт свободного хода в шкивах генераторов обусловлено малыми сроками службы приводных ремней. В шкиве генератора установлено два ряда роликовых подшипников.

Один ряд выполняет, так сказать, основную функцию – обеспечивает вращение шкива, и, следовательно, ротора генератора. Другой ряд роликов при резком уменьшении числа оборотов двигателя «притормаживает» ротор, в результате чего шкив продолжает свободно вращаться.

В результате рывки, которые испытывает приводной ремень, пропадают, что положительно сказывается на сроке его службы. Конструкция обгонной муфты шкива и бендикса стартера довольно схожи – в качестве элементов, передающих крутящий момент, используются ролики.

Обгонные муфты в АКПП

Обгонные муфты являются выполняют важные функции в работе «обычной», гидротрансформаторной АКПП. Они являются управляемыми и от их своевременного срабатывания и качественного блокирования замков муфт, зависит работа АКПП.

Муфты первого типа блокируют включение передач, когда селектор АКПП находится в режиме «D», но водитель удерживает авто, нажимая на педаль тормоза. Муфта в таком случае (внутреннее кольцо которой является частью «солнечной» шестерни) вращается вместе с «солнечной» шестерней, а водило, передающее крутящий момент, остаётся неподвижным – вращаются только сателлиты.

Читать еще:  Какая машина всех лучше

Как поменять — отремонтировать своими руками

Ничего сложного — нам нужно ослабить ремень, снять генератор и демонтировать муфту. Сложности могут заключаться только в том – как ее открутить, зачастую она прикручена болтом «ТОРЕКС» (биты обозначаются как «T»), а насадки достаточно редкие, однако в больших профессиональных наборах они точно есть. Просто откручиваем и ставим новую, проще — простого.

ОТРЕМОНТИРОВАТЬ старую, почти не возможно (хотя конечно есть энтузиасты), это как ремонтировать старый изношенный подшипник. Нужно менять сами ролики, стопорные элементы, ну и обоймы. Как мне кажется — ремонт будет примерно по стоимости новой муфты.

Кстати когда будете ее менять, ОБРАЩАЙТЕ внимание на пластиковую крышку, которая закрывает все внутренности. Если ее не поставить грязь, влага намного быстрее попадут внутрь и быстрее разрушат механизм.

Собственно сколько стоит оригинальный обгонный механизм? Здесь как обычно большой разбег от класса модели автомобиля (беру оригинальные запчасти):

«B – C» класс – цена вопроса в 2000 – 3000 рублей

«D» класс – 3000 – 4000 рублей

Представительский класс – от 6000 до 12000. НО нужно понимать там очень объемные генераторы.

Также в бюджет желательно заложить еще и новый ремень, натяжитель и другие ролики приводов.

Конечно, можно сэкономить на запчастях и скажем взять неоригинальную. НО стоит понимать что намного дешевле он стоить не будет, если у авто среднего класс все равно придется отдать около 2000, есть конечно варианты по 700 – 1000, но это «голимый» Китай сделанный не пойми из чего и не пойми сколько он будет работать.

Обгонные муфты

Обгонными муфтами (или муфтами свободного хода) называются трансмиссионные узлы, предназначение которых заключается в прекращении передаваемого крутящего момента на ведомый вал.

Зачастую необходимость в этом возникает, когда ведомый вал начинает вращаться быстрее ведущего, что может привести к поломке механизма.

Например, обгонные муфты зачастую используются в сельскохозяйственной технике, крутящий момент на которую передаётся от вала отбора мощности, но при этом трансмиссия агрегата не может вращаться с той же угловой скоростью, что и ВОМ.

Некоторые виды обгонных муфт

Обгонные муфты, как правило, имеют несложную конструкцию. Для включения/выключения муфты не требуется каких-либо дополнительных исполнительных механизмов.

Самыми простейшими обгонными муфтами можно считать роликовые и сухариковые.
Роликовая муфта получила широкое распространение в технике благодаря своей простоте, бесшумности в работе и высокой надёжности:

Обгонная роликовая муфта

Муфта состоит из двух колец – внутреннего и внешнего. В углублениях внутреннеего кольца, который является ведущим валом, установлены ролики, которые под действием пружин прижимаются к канавкам на внешнем кольце, ограничивая тем самым его самостоятельное вращение, в результате чего внешнее кольцо начинает вращаться синхронно с внутренним. При достижении внешним кольцом большей угловой скорости, чем у ведущего вала, ролики под действием центробежной силы сжимают пружины, вследствие чего выходят из зацепления с внешним кольцом, которое, не передавая усилий на ведущий вал, может развивать гораздо большую угловую скорость, не повреждая возможными перегрузками весь механизм (трансмиссию).

Самым очевидным является применение обгонных муфт на велосипедах – именно благодаря этим несложным устройствам велосипедисты избавлены от необходимости всё время крутить педали. При отсутствии обгонной муфты на ведущем колесе жёсткое соединение ведомой звёздочки и ступицы колеса педали бы вынуждены всё время крутиться.

Впрочем, на «живом примере» можно более наглядно объяснить и описать принцип действия обгонных муфт, используя в качестве примеры и других образцов использования муфт, попутно рассмотрев некоторые варианты их устройств и предназначение в работе того или иного механизма.

Бендикс автомобильного стартера

Как видите, изделие имеет компактный вид. Шестерня служит для прокручивания маховика двигателя в момент его пуска. В тот момент, когда двигатель запустится, обороты маховика значительно превысят обороты вращения шестерни. Ввиду того, что сама конструкция бендикса не рассчитана на длительную работу на высоких оборотах, механизм, если он будет вращаться с тою же скоростью, что и двигатель в течение длительного времени, выйдет из строя. Водитель, конечно, же разомкнёт электрическую цепь стартера, после того, как двигатель запустится, и шестерня бендикса выйдет из зацепления с маховиком. Но всё же время нагрузки на столь миниатюрный механизм желательно свести к минимуму.

Для этой цели бендикс имеет обгонную муфту. Крутящий момент от якоря стартера передаётся за счёт роликов, которые одновременно зацепляются за внутреннее кольцо муфты, а при вращении, зацепляясь за канавки внешнего кольца, начинают передавать через него крутящий момент на саму шестерню бендикса, который, благодаря воздействию рычага (вилки) вводится в зацепление с маховиком. Рычаг же приводится в движение соленоидом – втягивающим реле стартера.

После того, как двигатель запустится, ролики, до тех пор, прижатые к канавкам внешнего кольца пружинами и передавая усилие на наружное кольцо, жёстко связанное с шестерней бендикса, под действием центробежных, оказывая воздействие на прижимающие их пружины, перестанут давить на канавки внешнего кольца. В результате угловые скорости якоря стартера и маховика двигателя станут различаться – маховик будет вращаться со своей частотой, а якорь – со своей (меньшей), до тех пор, пока водитель не разомкнёт электрическую цепь стартера и бендикс и якорь прекратят своё вращение.

Обгонная муфта роликового типа

Обгонная муфта шкива генератора

Применение муфт свободного хода в шкивах генераторов обусловлено малыми сроками службы приводных ремней. В шкиве генератора установлено два ряда роликовых подшипников.

Один ряд выполняет, так сказать, основную функцию – обеспечивает вращение шкива, и, следовательно, ротора генератора. Другой ряд роликов при резком уменьшении числа оборотов двигателя «притормаживает» ротор, в результате чего шкив продолжает свободно вращаться.

В результате рывки, которые испытывает приводной ремень, пропадают, что положительно сказывается на сроке его службы. Конструкция обгонной муфты шкива и бендикса стартера довольно схожи – в качестве элементов, передающих крутящий момент, используются ролики.

Обгонные муфты в АКПП

Обгонные муфты являются выполняют важные функции в работе «обычной», гидротрансформаторной АКПП. Они являются управляемыми и от их своевременного срабатывания и качественного блокирования замков муфт, зависит работа АКПП.

Муфты первого типа блокируют включение передач, когда селектор АКПП находится в режиме «D», но водитель удерживает авто, нажимая на педаль тормоза. Муфта в таком случае (внутреннее кольцо которой является частью «солнечной» шестерни) вращается вместе с «солнечной» шестерней, а водило, передающее крутящий момент, остаётся неподвижным – вращаются только сателлиты.

Муфты второго типа блокируют проворачивание водило низшей передачи, в случаях необходимости быстрого ускорения.

В заключение можно сказать, что рассмотренные примеры использования обгонных муфт охватывают лишь мизерную долю их применения в технике. В частности, муфты свободного хода необходимы для обеспечения ротации винта, а их «сухариковые» варианты нашли применение в инструментах, в народе прозванных «трещотками».

Устройство и принцип работы обгонной муфты

Муфта свободного хода или обгонная муфта – это механическое устройство, основная задача которого – предотвращение передачи крутящего момента к ведущему валу от ведомого в моменты, когда ведомый вал начинает вращаться более быстро. Муфта также используется в тех случаях, когда необходимо передать крутящий момент лишь в одну сторону. Рассмотрим принцип действия, компоненты муфты, а также ее преимущества и недостатки.

Принцип работы муфты

Разберем принцип действия роликовой муфты свободного хода, так как данная разновидность этого механизма наиболее распространена в автомобильной промышленности.

Роликовая муфта свободного хода делится на две полумуфты: первая полумуфта жестко зафиксирована на ведущем валу, вторая полумуфта соединена с ведомым валом. При вращении ведущего вала по часовой стрелке ролики муфты из-за действия силы трения и пружин перекатываются в узкую часть зазора между двумя полумуфтами. После этого происходит заклинивание, при этом крутящий момент начинает передаваться от ведущей полумуфты к ведомой.

При вращении ведущей полумуфты против часовой стрелки ролики перекатываются в широкую часть зазора между двумя полумуфтами. Происходит разъединение ведущего и ведомого валов, при этом момент также перестает передаваться.

Исходя из принципа работы, отметим, что роликовая муфта свободного хода передает крутящий момент лишь в одном направлении. При вращении в другую сторону муфта просто прокручивается.

Устройство и основные компоненты

Рассмотрим устройство и компоненты двух основных разновидностей обгонных муфт – роликовой и с храповым механизмом.

Простейшая роликовая муфта свободного хода состоит из следующих компонентов:

  1. внешняя обойма со специальными пазами на внутренней поверхности;
  2. внутренняя обойма;
  3. пружины, располагающиеся на внешней обойме и предназначенные для выталкивания роликов;
  4. ролики, передающие крутящий момент за счет силы трения при заклинивании муфты.

Храповая обгонная муфта

В храповой обгонной муфте вместо пазов на внутренней поверхности внешнего кольца используются зубья, которые имеют упор с одной стороны. При этом оба кольца заклинивает специальная собачка, прижимающаяся к внешнему кольцу с помощью пружины.

Преимущества и недостатки

Обгонная муфта имеет следующие преимущества:

  • автоматическое включение и отключение механизма (муфта не нуждается в наличии приводов управления);
  • с помощью механизмов свободного хода упрощаются конструкции узлов и агрегатов машины;
  • простота конструкции.

Принцип работы обгонной муфты

Отметим, что обгонная муфта с храповым механизмом более надежна, чем устройство с роликами. При этом храповый механизм является ремонтопригодным, в отличие от механизма с роликами. Попытки починить роликовую обгонную муфту – это пустая трата времени, так как она является неразборным узлом. Обычно при ее поломке устанавливается новая аналогичная деталь. При монтаже новой роликовой муфты нельзя применять ударные инструменты, так как механизм может заклинить.

Обгонная муфта не лишена недостатков. Минусы роликового механизма свободного хода следующие:

  • невозможность регулирования;
  • строгая соосность валов;
  • повышенная точность изготовления.

Обгонная муфта с храповым механизмом имеет следующие недостатки:

  • Главный недостаток – удар при зацеплении собачки с зубьями. Из-за этого такой тип механизма свободного хода не может быть применен в узлах, работающих с большими скоростями, или в случаях, когда требуется большая частота включений.
  • Храповый механизм вращается с характерным шумом. Отметим, что сейчас имеются механизмы, в которых собачка при движении по часовой стрелке не задевает храповое колесо и, соответственно, не издает шума.
  • Из-за больших нагрузок зубья храпового колеса стираются, после чего обгонная муфта выходит из строя.
Читать еще:  Как правильно писать дефектовка

Применение муфты

Механизмы свободного хода нашли широкое применение в узлах автомобилей различных производителей. Итак, обгонная муфта присутствует в:

  • системах запуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС): здесь устройство свободного хода является частью стартера. В момент, когда двигатель запустился и набрал рабочие обороты, муфта отключает от него стартер. Без муфты коленчатый вал двигателя мог бы повредить стартер;
  • АКПП классического типа: в них механизм свободного хода является частью гидротрансформатора – устройства, которое отвечает за передачу и изменение крутящего момента от ДВС к коробке передач;
  • генераторах — здесь муфта выступает в качестве защитного компонента, ограничивая передачу крутильных колебаний от коленчатого вала ДВС. Также муфта нейтрализует колебания на ремне генератора, снижает шумность ременного привода. В целом, здесь механизм свободного хода существенно продлевает срок службы генератора.

Подшипники обгонной муфты

Если Вам, к примеру, нужен подшипник 75-180606E1C22, то в строку поиска можно ввести только 180606, либо любые три символа

Все цены указаны в рублях, с НДС 18%

– в наличии – нет в наличии – под заказ (12 рабочих дней) – под заказ (1 день) – под заказ (3-5 дней)

Фото Наименование Завод Статус Внутр. d, мм Внеш. D, мм Высота h, мм Цена,руб Кол-во
Подшипник ко. 40.0000 57.0000 20.0000 720
CSK12 NIS 12.0000 32.0000 10.0000 1 300
CSK12 PP AME 12.0000 32.0000 10.0000 1 200
CSK15 NIS 15.0000 35.0000 11.0000 1 380
CSK15 P NIS 15.0000 35.0000 11.0000 1 470
CSK17 NIS 17.0000 40.0000 12.0000 1 650
CSK17 2RS NIS 17.0000 40.0000 17.0000 1 950
CSK17 P NIS 17.0000 40.0000 12.0000 1 650
CSK17 PP NIS 17.0000 40.0000 12.0000 1 650
CSK20 PP SYBR 20.0000 47.0000 14.0000 2 000
CSK20 2RS NIS 20.0000 47.0000 19.0000 2 180
CSK25 NIS 25.0000 52.0000 15.0000 2 190
CSK25 2RS NIS 25.0000 52.0000 20.0000 3 200
CSK25 P NIS 25.0000 52.0000 15.0000 2 400
CSK25 PP NIS 25.0000 52.0000 15.0000 2 200
CSK30 NIS 30.0000 62.0000 16.0000 2 500
CSK30 2RS NIS 30.0000 62.0000 21.0000 3 000
CSK30 P NIS 30.0000 62.0000 16.0000 3 050
CSK30 PP SYBR 30.0000 62.0000 16.0000 2 600
CSK35 P NIS 35.0000 72.0000 17.0000 3 950

Обгонные муфты

Основные свойства Обгонные муфты – это муфты свободного хода, состоящие из тонкостенных штампованных наружных колец (гильз) с блокирующими выступами, пластмассовых сепараторов, нажимных пружин и игольчатых роликов. Они передают высокие крутящие моменты в одну сторону при особенно компактныx радиальныx размерax. Обгонные муфты производятся с встроенным подшипником и без подшипника. Коммутация обгонных муфт происходит с высокой точностью, поскольку благодаря отдельной пружине для каждого игольчатого ролика обеспечивается постоянный контакт между валом, игольчатыми роликами и блокирующими выступами в наружном кольце. Благодаря малой массе и, как следствие, малoму моменту инерции блокирующих элементов, муфты допускают высокие частоты коммутации. Кроме того, для них характерен малый момент трения свободного хода. Обгонные муфты могут применяться в различных конструкциях, например, в составе механизма ступенчатой подачи, блокировки обратного хода или механизма свободного хода. В этих конструкциях обгонная муфта выполняет функцию обгона или блокирования.

Виды обгонных муфт

Обгонные муфты без подшипника

Обгонные муфты конструктивного ряда HF не имеют встроенного подшипника и передают только крутящий момент.

Обгонные муфты HF оснащаются стальными нажимными пружинами, муфты HF..KF – нажимными пружинами из пластмассы.

При использовании обгонных муфт без подшипника концентричность с осью вала должна быть обеспечена при помощи внешнего подшипника качения, в противном случае следует использовать муфты со встроенным подшипником.

Муфты с накаткой

Обгонные муфты с накаткой на наружной поверхности имеют дополнительное обозначение R и предназначены для установки в пластмассовый корпус. Накатка выполняется на части или на всей поверхности наружного кольца.

Обгонные муфты с подшипником

Обгонные муфты конструктивного ряда HFL, благодаря интегрированным в них подшипникам скольжения или качения, способны воспринимать крутящие моменты и радиальные силы.

Обгонные муфты HFL имеют стальные нажимные пружины, муфты HFL..-KF – пластмассовые нажимные пружины.

Муфты с накаткой

Обгонные муфты с накаткой на наружной поверхности имеют дополнительное обозначение R и предназначены для установки в пластмассовый корпус. Накатка выполняется на части или на всей поверхности наружного кольца. Уплотнения Обгонные муфты поставляются без уплотнений. Смазывание Обгонные муфты смазаны литиевой смазкой согласно GA26. В большинстве случаев первичной смазки достаточно на весь срок службы. Для тех случаев, где предусматривается смазывание маслом, поставляются муфты, не смазанные консистентной смазкой. Такие муфты имеют консервационную защиту.

Дополнительную информацию по смазыванию .

Pабочая температура Обгонные муфты допускается применять при рабочей температуре от –10 °C до +70 °C, ограниченной свойствами консистентной смазки.

Детали машин

Самоуправляемые муфты

Самоуправляемые муфты предназначены для автоматического сцепления или расцепления валов при изменении заданного режима работы машины.

В зависимости от параметра, влияющего на работу самоуправляемой муфты, они классифицируются:

  • по направлению вращения – обгонные ;
  • по частоте вращения – центробежные ;
  • по величине передаваемого вращательного момента – предохранительные .

Обгонные муфты

Обгонные муфты служат для передачи вращающего момента только в одном направлении, допуская свободное относительное вращение в противоположном направлении; при этом валы автоматически разъединяются. Иногда обгонные муфты называют муфтами свободного хода.
Термин «обгонные муфты» возник в связи с тем, что такие муфты допускают обгон ведущего вала ведомым, если ведомый вал начинает вращаться с бόльшей угловой скоростью. При этом ведомый вал не оказывает влияние на ведущий вал, который продолжает вращаться с прежней частотой, поскольку обгонная муфта разъединяет валы, если ведомое звено начинает обгонять ведущее.

Самый простой пример обгонной муфты – храповик, в который вставляется заводная рукоятка автомобильного двигателя («кривой стартер», как его называют водители). Проворачивая коленчатый вал рукояткой, водитель заводит двигатель, при этом частота вращения коленчатого вала резко возрастает. Жесткая связь между рукояткой и коленчатым валом, наверняка, привела бы к травме, если водитель не успеет отдернуть руку. Храповик, благодаря скосам на пазах, выталкивает рукоятку, разъединяя ее от коленчатого вала, если вал начинает вращаться с большей скоростью, т. е. выполняет функцию обгонной муфты.

Еще один пример обгонной муфты – храповой механизм, встроенный в велосипедный привод ведущего колеса от педалей. При вращении педалей в сторону движения, колесо раскручивается, увеличивая частоту вращения; если вы перестанете крутить педали во время движения, колесо будет продолжать крутиться, не оказывая влияние на педали, и велосипедист может передохнуть.

По принципу действия обгонные муфты бывают фрикционные и храповые .

Наибольшее распространение получила фрикционная роликовая обгонная муфта (рис. 1) из-за бесшумности, малого «мертвого хода», способности работать при высоких частотах вращения валов и возможности большого числа включений и выключений.
Муфта состоит из двух полумуфт, одна из которых (обойма) имеет форму кольца, другая – форму звездочки с вырезами для цилиндрических роликов.
Ведущей может быть как звездочка, так и обойма. Если ведущей является звездочка, то муфта, изображенная на рис. 1, может передавать вращение по часовой стрелке, если ведущей является обойма – против часовой стрелки.

При передаче вращающего момента ролики, заклиниваясь между полумуфтами в суживающейся части полости, образуют жесткое сцепление полумуфт.
Если частота вращения ведомого вала по какой-либо причине превысит частоту вращения ведущего вала, ролики, расклиниваясь, выкатятся в расширенную часть полости – муфта автоматически выключится, т. е. разъединит валы. При отставании или даже остановке ведущего вала ведомый вал может продолжать вращение.

Важнейшим параметром роликовой обгонной муфты является угол α заклинивания. Обычно угол заклинивания α = 5…8˚.

В муфтах применяют стандартные ролики роликоподшипников, изготовляемые из стали марки ШХ15 с термообработкой до твердости 58…60 HRC. Материал звездочки и обоймы – сталь марки 20Х с цементацией и закалкой до твердости 59…60 HRC. Ролики работают при смазывании маслом марки И-Г-А-32.

Обгонные роликовые муфты работают бесшумно, допуская большое число включений. Они применяются в конструкции многих машин и механизмов. Такая муфта, например, используется в механизме привода стартера, разъединяя ведущую шестерню стартера (бендикс) от венца маховика после запуска двигателя. Если бы в приводе стартера не была бы предусмотрена обгонная муфта, то двигатель после запуска буквально разорвал бы стартер из-за бешеных оборотов якоря.

Критерием работоспособности роликовых муфт являются контактная прочность рабочих поверхностей роликов и полумуфт. Муфты выбирают по стандарту для диаметров валов d = 10…90 мм с диапазоном вращающих моментов от 2,4 до 800 Нм. Число роликов в муфте обычно 3 или 5.

Центробежные муфты

Центробежные муфты (рис. 2) служат для соединения и разъединения валов при достижении ведущим валом заданной частоты вращения. По устройству центробежные муфты представляют собой фрикционные муфты, у которых механизмом управления служат специальные грузы-колодки 1, находящиеся под действием центробежных сил во время вращения ведущего вала.
При достижении ведущим валом заданной частоты вращения центробежные силы, перемещая колодки с фрикционными накладками по направляющим ведущей полумуфты в радиальном направлении, плавно прижимают их к ведомой полумуфте – включают муфту.
Передачу вращающего момента осуществляют силы трения между фрикционными поверхностями колодок и ведомой полумуфты. Величина сил трения пропорциональна квадрату частоты вращения ведущего вала.

Реже встречаются центробежные муфты с механизмом управления, перемещающим ведомую полумуфту в осевом направлении, прижимая ее торцевой поверхностью к ведущей полумуфте. В этом случае при увеличении частоты вращения ведущего вала грузы, перемещаясь под действием центробежных сил, через рычаги перемещают ведомую полумуфту в осевом направлении.

Центробежные муфты изготавливают также с сыпучим наполнителем (стальная дробь, смесь стального и графитового порошка с маслом).

Центробежные муфты обычно применяют в качестве пусковых, т. е. для разгона механизмов с большими маховыми массами (прокатные станы, кузнечные молоты, вентиляторы, центрифуги, прессы и т. п.) при двигателе с малым пусковым моментом или для обеспечения плавности пуска машины.
Размеры муфт принимают конструктивно. Рабочие поверхности трения колодок проверяют на износостойкость аналогично фрикционным муфтам.

Предохранительные муфты

Как и следует из названия, предохранительные муфты предназначены для предохранения машин от разрушения при перегрузках. Предохранительные муфты располагают как можно ближе к месту возможного возникновения перегрузки. Такие муфты работают при строгой соосности валов.

Во избежание случайных выключений предохранительных муфт во время работы машины их рассчитывают по предельному моменту Тпред :

где Тmax – наибольший момент, передаваемый муфтой при нормальной работе машины, Нм.

Про принципу работы предохранительные муфты делят на пружинно-кулачковые , фрикционные и с разрушающимся элементом .

Пружинно-кулачковая предохранительная муфта

Пружинно-кулачковая предохранительная муфта (рис. 3) по конструкции аналогична сцепной кулачковой муфте, только подвижную в осевом направлении полумуфту прижимают к неподвижной не механизмом управления, а постоянно действующей пружиной с регулируемой силой прижатия. Трапецеидальные кулачки выполняют небольшой высоты с углом α профиля 30, 45 или 60˚. При перегрузке сумма осевых составляющих сил Fa на гранях кулачков превышает прижимную силу пружины и муфта срабатывает – отключает ведомый вал, при этом многократно пощелкивает кулачками, сигнализируя о перегрузке. Повторные мгновенно-ударные включения кулачков отрицательно влияют на прочность деталей, поэтому эти муфты применяют для передачи небольших моментов при малых частотах вращения и при малых маховых массах.

Размеры пружинно-кулачковых муфт принимают конструктивно. Кулачки имеют повышенный износ, поэтому их проверяют на износостойкость и прочность аналогично сцепным кулачковым муфтам. Пружины рассчитывают методами сопротивления материалов.

Фрикционная предохранительная муфта

Фрикционные предохранительные муфты (рис. 4) применяют при частых кратковременных перегрузках и больших частотах вращения. Конструкция таких муфт аналогична конструкции сцепных фрикционных муфт. Силу прижатия создают пружиной (или пружинами), отрегулированной на передачу предельного вращающего момента Тпред .
При перегрузке муфта, пробуксовывая, поглощает механическую энергию, преобразуя ее в тепловую, не прекращая передачу момента.
Пружину периодически регулируют, так как по мере износа поверхностей трения диски сближаются, уменьшая силу прижатия пружин.
Чаще других используют сухие многодисковые муфты, размеры которых подбирают по стандарту или принимают конструктивно, а затем проверяют расчетом аналогично сцепным фрикционным муфтам.

Фланцевая муфта со срезным штифтом

Муфта со срезным штифтом (рис. 5) относится к предохранительным муфтам с разрушающимся элементом. Она состоит из двух фланцевых полумуфт, соединенных цилиндрическим штифтом, расположенным во втулках. При перегрузке штифт срезается и муфта выключается.

Эти муфты просты по конструкции, имеют небольшие габаритные размеры.
Главным недостатком фланцевых муфт со срезным штифтом является останов машины для замены разрушившегося штифта. По этой причине такие муфты применяют в механизмах и машинах, где перегрузки случаются редко. Для замены штифта полумуфты поворачивают относительно друг друга.

Штифты таких муфт изготавливают из стали марки 45, втулки – из стали 40Х с закалкой до твердости 50…60 HRC.

Размеры муфты принимают по нормали станкостроения.

Условие срабатывания муфты со срезным штифтом:

где Тразр = 10 -3 πdш 2 τвzR/4k – расчетный разрушающий момент, Нм;
dш – диаметр штифта, мм;
z – число штифтов;
k – коэффициент неравномерности распределения нагрузки между штифтами ( k = 1 при одном штифте, и k = 1,2 при двух штифтах);
R – радиус расположения осей штифтов, мм;
τв – предел прочности при срезе материала штифта, Н/мм 2 .

Комбинированные муфты

Комбинированные муфты представляют собой сочетание различных муфт в одной конструкции. Такие муфты применяют, когда ни одна отдельно взятая муфта не может обеспечить требуемых условий соединения валов.
В машиностроении часто применяют комбинацию компенсирующих упругих муфт с предохранительными (рис. 6).

Самодействующие муфты.

В зависимости от того, при изменении какого параметра машины происходит автоматическое сцепление или расцепление муфты и соединяемых ею валов, различают следующие самодействующие механические муфты:

  • предохранительные для защиты машины от перегрузок;
  • обгонные, или муфты свободного хода, для передачи момента только в одном направлении, допускающие свободное вращение в обратном направлении;
  • центробежные для автоматического сцепления или расцепления валов при достижении ведущим валом заданной частоты вращения.

Предохранительные муфты подразделяются на муфты с разрушаемым и неразрушаемым элементами. Во избежание случайных выключений предохранительных муфт расчетный крутящий момент

где Т — максимальный крутящий момент, передаваемый предохранительной муфтой.

Предохранительные муфты с разрушаемым элементом применяют при редких перегрузках. Недостаток этих муфт — необходимость замены разрушаемых элементов. Из предохранительных муфт с разрушаемым элементом часто применяют муфту со срезными штифтами (рис. 1, а). Муфта состоит из двух дисковых полумуфт 1 и 2, соединенных между собой стальными штифтами 3, заключенными в стальные каленые втулки 4, предохраняющие полумуфты от смятия штифтами. При перегрузке машины штифты срезаются и полумуфты расцепляются. Для восстановления работы муфты на место разрушенных ставят новые штифты. Число штифтов чаще всего равно 1 или 2. Материал штифтов — среднеуглеродистая сталь, реже закаленная сталь. Предельный момент, при котором происходит разрушение штифтов, равен расчетному моменту предохранительной муфты:

где z — число штифтов;
d – диаметр штифтов в плоскости их среза;
τв.с — предел прочности на срез для штифтов;
D1 — диаметр окружности, по которой расположены центры штифтов. Значение τв.с принимают в зависимости от предела прочности при растяжении:
τв.с=kσв.р;
для гладких штифтов k=0,7. 0,8 и для штифтов с шейкой k=0,9.

Рис. 1

К предохранительным муфтам с неразрушаемым элементом относятся:

  • кулачковые (рис. 1, б; ГОСТ 15620-77),
  • шариковые (рис, 1, в; ГОСТ 15621-77),
  • фрикционные (рис. 1, г; ГОСТ 15622—77).

Во всех этих предохранительных муфтах полумуфта 1 соединяется со своим валом неподвижно, а полумуфта 2 – с возможностью осевого перемещения. Полумуфта 2 постоянно прижата к первой посредством нескольких пружин 3. Сила прижатия полумуфт регулируется гайкой 4.

Сцепление полумуфт осуществляется:

  • в кулачковой муфте — невысокими торцовыми кулачками;
  • в шариковой — шариками 5, находящимися под действием пружин;
  • во фрикционной — силой трения, развиваемой между фрикционными дисками 5 полумуфт.

При нормальной работе каждая из этих муфт вращается как одно целое с соединенными ими валами, при перегрузке происходит расцепление полумуфт. Предохранительные кулачковые и шариковые муфты применяют только при небольших скоростях и моментах, так как при их перегрузках происходят удары кулачков и шариков, сопровождающиеся большим шумом. Предохранительные фрикционные муфты применяют при частых кратковременных перегрузках и в особенности при перегрузках ударного действия. Размеры этих муфт принимают по ГОСТам. Расчет кулачков предохранительной кулачковой муфты осуществляют так же, как и синхронной кулачковой муфты, а расчет предохранительной фрикционной муфты такой же, как и фрикционной управляемой муфты, за исключением того, что значения [р] могут быть приняты более высокими (примерно на 20. 30%), так как пробуксовывание дисков и связанный с этим износ их происходят только при перегрузках. Расчет пружин этих муфт изложен в статье. Применяют предохранительные муфты и других конструкций.

Обгонные муфты.

Обгонные муфты, или муфты свободного хода, автоматически сцепляют и расцепляют валы в зависимости от соотношения угловых скоростей валов. Если скорость ведущего вала больше скорости ведомого вала, то муфта сцепляет валы. При меньшей скорости ведущего вала муфта расцепляет валы, не препятствуя ведомому валу свободно обгонять Сведущий вал, откуда и происходит наименование муфт. Муфты свободного хода широко применяются в велосипедах, мотоциклах, коробках передач автомобилей, металлорежущих станках и других машинах.

Рис. 2

Обгонные муфты по способу сцепления полумуфт различают храповые и фрикционные. Наиболее распространены фрикционные обгонные муфты с роликами, так как у них почти полностью отсутствует мертвый ход и работают они бесшумно. Обгонная фрикционная муфта с роликами (рис. 2) состоит из двух полумуфтзвездочки 1 и обоймы 2роликов 3, расположенных в сужающихся в одном направлении пазах между звездочкой и обоймой. Каждый ролик отжимается пружиной 4 в сужающуюся часть паза. Если ведущая полумуфта – звездочка, то сцепление валов может происходить только при вращении ее по часовой стрелке, а если ведущая полумуфта — обойма, то сцепление валов может произойти при вращении ее против часовой стрелки. При указанном вращении ведущей полумуфты каждый ролик закатывается в сужающуюся часть паза и заклинивается между полумуфтами, в результате чего и происходит сцепление полумуфт и соединение валов. При обратном вращении ведущей полумуфты ролики выкатываются в более широкую часть пазов и полумуфты расцепляются. Полумуфты и ролики при передаче больших нагрузок изготовляют из стали ШХ15, а при небольших нагрузках — из сталей 20Х и 40Х.

Расчет обгонной роликовой муфты.

Расчет обгонной роликовой муфты заключается в проверочном расчете роликов и рабочих поверхностей полумуфт на контактную прочность:

где σн — расчетное контактное напряжение между роликом и полумуфтой;
н] — допускаемое контактное напряжение между ними;
Тк — момент, передаваемый муфтой;
Епр – приведенный модуль упругости (при одинаковых материалах полумуфт и роликов Епр,
где Е — модуль упругости материала полумуфт и роликов);
z — число роликов;
D — диаметр рабочей поверхности обоймы;
d — диаметр роликов;
l — длина роликов;
α — угол заклинивания роликов (рекомендуется принимать α=7°). При твердости контактных поверхностей роликов и полумуфт >HRC60 допускаемое контактное напряжение н]≤150 МПа.

Центробежные муфты.

Центробежные муфты по способу сцепления полумуфт представляют собой фрикционные муфты, в которых в отличие от фрикционных управляемых муфт сцепления полумуфты сцепляются или расцепляются автоматически с помощью специальных грузов, находящихся под действием центробежных сил и пружин. При достижении ведущим валом определенной угловой скорости центробежные силы, действующие на грузы, связанные с одной из полумуфт, преодолевают силы пружин и прижимают (или отжимают) эти грузы к другой полумуфте, в результате чего полумуфты и соединяемые ими валы сцепляются (или расцепляются).

Ссылка на основную публикацию
×
×
Adblock
detector