Муфты

Муфты служат для постоянного или периодического соединения двух соосных валов и для передачи при этом вращения от одного вала другому. Различают муфты постоянные, служащие для постоянного соединения валов; сцепные, соединяющие и разъединяющие валы во время работы; предохранительные, предотвращающие аварии при внезапном превышении нагрузок; обгона, передающие вращение только в одном направлении.

Постоянные муфты применяют в тех случаях, когда нужно соединить два вала, которые в процессе работы не разъединяются. При этом валы могут быть соединены жестко или с помощью упругих элементов (рис. 2.27, а—г).

Сцепные муфты применяют для периодического соединения валов, например, в приводе главного движения или приводе подач станков. В станках часто применяют сцепные кулачковые муфты в виде дисков с торцовыми зубьями-кулачками (рис. 2.27, д) и зубчатые муфты (рис. 2.27, е). Недостатком сцепных муфт является то, что при больших разностях скоростей вращения ведущего и ведомого элементов муфты нельзя включить.

Фрикционные сцепные муфты имеют то же назначение, что и кулачковые, но свободны от недостатка, присущего кулачковым муфтам, т, е. фрикционные муфты можно включать при любых разностях скоростей вращения элементов муфты. У фрикционных муфт при перегрузках ведомое звено может проскальзывать и тем самым предотвращать аварию. Наличие нескольких поверхностей трения дает возможность передавать значительные крутящие моменты при относительно малых величинах давления на поверхностях трения дисков.

Фрикционные муфты бывают конусные и дисковые. На рис, 2.27, ж показана фрикционная многодисковая муфта, которую применяют в приводах главного движения и подачи металлорежущих станков. При перемещении гильзы 1 влево шарики 6, находящиеся между коническими поверхностями гильзы 1 и неподвижной втулкой 5, давят на диск 2, который, в свою очередь, через упругую шайбу 3 сцепляет подвижные ведущие диски с ведомыми. Для выключения муфты гильзу 1 отводят вправо, и пружины 4 отжимают диск 2 в исходное положение.

Общий вид фрикционной многодисковой контактной электромагнитной муфты показан на рис. 2.28, а. Муфта имеет катушку 4 электромагнита, в которую подается постоянный электрический ток через контактные щетки, прижимаемые щеткодержателями к токопроводящим кольцам 2, расположенным во втулке 3. Если кольцо одно, то один вывод катушки припаивают к нему, а второй — к корпусу 1 муфты; тогда ток замыкается через детали муфты и механизмы станка. При наличии двух колец оба вывода катушки припаивают к кольцам. Когда в катушку 4 подается электрический ток, якорь 5 перемещается влево, притягивается к корпусу 1 и с помощью тяг, проходящих через наружные пазы втулки 13, перемещает влево нажимной диск 9. Диск 9 сжимает пакет фрикционных дисков 8 и 7 и прижимает их к регулировочной гайке 6, которая застопорена винтом 14.

Внутренние диски (рис. 2.28, б) на обоих торцах имеют фрикционные накладки из порошкового материала, а также спиральные канавки одного направления для циркуляции масла. Диски посажены на шлицевую втулку 13 (см. рис. 2.28, а) и свободно вращаются относительно поводка 10. Наружные диски (рис. 2.28, в) сцепляются с поводком 10 (см. рис. 2.28, а), цилиндрический обод которого имеет пазы, и находятся в свободном положении относительно наружной поверхности шлицев втулки 13. Подвижные штифты 12 с пружинами 11 служат для отвода вправо нажимного диска 9 и якоря 5 при отключении муфты.

Фрикционная многодисковая бесконтактная электромагнитная муфта (рис. 2.29) отличается от контактной муфты в основном отсутствием скользящих контактов. Катушка 2 смонтирована в катушкодержателе 4, который центрируют и закрепляют отдельно. На втулке 5 закрепляют сварной корпус 1, который состоит из внешнего и внутреннего колец, соединенных между собой диском 3 из немагнитной стали.

Предохранительные муфты предназначены для предохранения механизмов станка от аварий при перегрузках. У муфт, показанных на рис. 2.27, зим, предохраняющим звеном является штифт 1, сечение которого рассчитывают в зависимости от передаваемого крутящего момента. При перегрузках этот штифт срезается, происходит разрыв соответствующей кинематической цепи и тем самым предотвращается повреждение деталей станка.

Муфты обгона предназначены для передачи крутящего момента при вращении звеньев кинематической цепи в заданном направлении и для разъединения звеньев при вращении в обратном направлении, а также для сообщения валу двух различных движений (медленного — рабочего и быстрого — вспомогательного), которые осуществляются по двум отдельным кинематическим цепям. Муфта обгона позволяет включить цепь быстрого хода, не выключая цепи рабочего движения.

В качестве муфт обгона можно использовать храповые механизмы (рис. 2.30, а). Вал 2 вращается от вала 1 через конические колеса z₃/z₄ и храповой механизм (колесо z₄ свободно посажено на валу 2). Если одновременно включить цепь быстрого хода через передачу z₁/z₂, то вал 2 вместе с храповым колесом 4 будет вращаться быстрее зубчатого колеса z₄ и собачка 3 будет проскальзывать. Муфта обгона роликового типа (рис. 2.30, б) состоит из закрепленного на валу корпуса (звездочки) 1, наружного кольца или втулки 2, связанной или составляющей одно целое с зубчатым или червячным колесом, шкивом ит. п., и нескольких роликов 3, помещенных в вырезах корпуса 1. Каждый ролик отжимается одним — тремя, в зависимости от длины ролика, штифтами 4 с пружинами 5 в направлении к узкой части выемки между деталями 1 и 2. Если, например, ведущей частью является втулка 2, то при вращении ее в сторону, указанную на рисунке стрелкой, ролики увлекаются трением в узкую часть выемки и заклиниваются втулкой и корпусом муфты. В этом случае корпус 1 и связанный с ним вал будут вращаться с угловой скоростью втулки 2. Если при продолжающемся движении втулки 2 против часовой стрелки валу и корпусу 1 сообщить движение по другой кинематической цепи, направленное в ту же сторону, но имеющее скорость, большую по величине, чем скорость втулки 2, то ролики переместятся в широкую часть выемки и муфта окажется расцепленной. При этом детали 1 и 2 будут вращаться каждая со своей скоростью.

Ведущим элементом может быть любая из деталей 1 и 2. Если ведущим является корпус, то муфта сцепляется при его вращении по часовой стрелке или, когда корпус, вращаясь в этом направлении, опережает втулку.