Муфта виды: Муфты — назначения, типы и факторы выбора

Муфты — назначения, типы и факторы выбора

Муфта вала — один из самых распространенных элементов машин, поскольку она играет важную роль в системах передачи энергии. Таким образом, они находят применение в самых разных областях и условиях эксплуатации.

В результате за многие годы конструкторы и инженеры разработали множество вариантов муфт для конкретных условий эксплуатации и окружающей среды.

Эта статья познакомит вас с различными типами муфт и расскажет о выборе подходящего варианта для вашей ситуации.

Примечание: данная статья является переводом.

Что такое муфта?

Муфта — это механическое устройство, которое соединяет одинаковые или разные валы в машинах для передачи энергиии и движения. Обычно это временное соединение (но в некоторых случаях может быть постоянным), которое можно удалить для обслуживания или замены. Муфта может быть жесткой или гибкой.

В связи с наличием множества конструкций, могут существовать разительные различия в конструкции и функционировании двух типов механических муфт. Некоторые муфты могут соединяться с валами без перемещения вала, в то время как для установки большинства муфт требуется перемещение вала.

В большинстве случаев муфта не изменяет направление движения или угловую скорость, в отличие от зубчатых передач.

Муфта работает за счет постоянного поддержания прочного, но гибкого соединения между двумя валами для передачи движения от одного вала к другому. Это происходит при любых значениях нагрузок и несоосности, не допуская относительного движения между двумя валами.

Назначение муфт:

Муфта вала может выполнять несколько функций в машине. Конструкция может включать в себя более одной из этих функций для обеспечения функционирования изделия в передовых областях применения.

Давайте кратко рассмотрим, эти функции:

Передача энергии

Основная цель в большинстве случаев — передача мощности и крутящего момента от ведущего вала к ведомому — например, муфта, соединяющая двигатель с насосом или компрессором.

Поглощает удары и вибрацию

Муфта вала может сглаживать любые удары или вибрации от ведущего элемента к ведомому. Эта функция снижает износ компонентов и увеличивает срок службы установки.

Устранение любых перекосов

Несоосность валов может быть результатом первоначальных ошибок монтажа или может развиться со временем по другим причинам. Большинство муфт могут компенсировать некоторую степень перекоса (осевого, углового и параллельного) между валами.

Прерывание теплового потока

Муфта вала также может прервать поток тепла между соединенными валами. Если первичный двигатель имеет тенденцию нагреваться во время работы, оборудование со стороны привода защищено от воздействия этого тепла.

Защита от перегрузки

Специальные муфты, известные как предохранительные механические муфты, разработаны с целью защиты от перегрузок. При возникновении перегрузки эти муфты с ограничением крутящего момента разрывают соединение между двумя валами. Они либо проскальзывают, либо разъединяются для защиты машин.

Типы муфт:

Муфты бывают самых разных форм и размеров. Некоторые из них отлично подходят для типовых применений, в то время как другие разрабатываются на заказ для действительно специфических сценариев.

Чтобы сделать осознанный выбор, важно знать возможности и различия различных типов муфт. В этом разделе представлена ​​информация о основных типах муфт и о том, как они работают:

Жесткая муфта

Как следует из названия, жесткая муфта практически не допускает относительного перемещения между валами . Инженеры предпочитают жесткие муфты, когда требуется точное выравнивание.

Любая муфта вала, которая может ограничить любое нежелательное движение вала, известна как жесткая муфта, и, таким образом, это общий термин, который включает различные конкретные муфты. Примерами такого типа муфт являются втулочные, компрессионные и фланцевые муфты.

Если для соединения двух валов оборудования используется жесткая муфта, они действуют как единый вал. Жесткие муфты находят применение в вертикальных системах, например, в вертикальных насосах.

Они также используются для передачи крутящего момента в системах с высоким крутящим моментом, таких как большие турбины. Они не могут использовать гибкие муфты, и поэтому все больше и больше турбин в настоящее время используют жесткие муфты между цилиндрами турбин. Такое расположение гарантирует, что вал турбины работает как непрерывный ротор.

Гибкая муфта

Любая муфта вала, которая допускает определенную степень относительного движения между составляющими валами и обеспечивает виброизоляцию, называется гибкой муфтой. Если бы валы были все время идеально выровнены, а машины не двигались и не вибрировали во время работы, то не было бы необходимости в гибкой муфте.

К сожалению, в реальности машины работают не так, и проектировщикам приходится решать все вышеперечисленные проблемы при проектировании машин. Гибкая муфта может решить их в определенной степени. Она может уменьшить степень износа машин из-за недостатков и динамики, которые являются частью почти каждой системы.

Гибкая муфта также является обобщающим термином и под своим названием включает в себя множество конкретных муфт. Эти муфты составляют большинство типов муфт, используемых сегодня. Некоторые популярные примеры гибких муфт — зубчатая муфта, универсальное соединение и муфта Олдхэма.

Втулочная муфта

Втулочная муфта — простейший пример муфты жесткого типа. Она состоит из чугунной втулки (полого цилиндра) или муфты. Она имеет внутренний диаметр, равный внешнему диаметру соединяемых валов. Шпонка с гибкой головкой используется для ограничения относительного движения и предотвращения проскальзывания между валами и втулками.

Некоторые муфты и валы имеют резьбовые отверстия, которые совпадают при сборке, чтобы предотвратить любое осевое перемещение валов. Передача мощности от одного вала к другому происходит через втулку, шпоночную канавку и шпонку. Эта муфта вала используется для малых и средних крутящих моментов.

Втулочная муфта имеет несколько движущихся частей, что делает ее надежным выбором, если все детали спроектированы с учетом ожидаемых значений крутящего момента.

Муфта с разъемным соединением

Для облегчения сборки втулку муфты можно разделить на две части. Таким образом, техническому специалисту больше не нужно перемещать соединенные валы для сборки или разборки муфты.

Разъемная муфта или компрессионная муфта представляет собой две половинки муфты, которые удерживаются на месте с помощью шпилек или болтов. Подобно втулочным муфтам, эти муфты передают мощность через шпонку. Разъемные муфты используются в тяжелых условиях эксплуатации.

Фланцевая муфта

В фланцевых муфтах на каждый из соединяемых валов надевается фланец. Фланцы крепятся друг к другу шпильками или болтами, а на валу — шпонкой. Использование установочных винтов или конической шпонки гарантирует, что ступица с фланцем не соскользнет назад и не обнажит стыки вала.

Один из фланцев имеет выступающее кольцо на своей поверхности, а другой имеет аналогичную выемку для его размещения. Такой тип конструкции помогает фланцам (и, в свою очередь, валам) поддерживать соосность, не создавая чрезмерных нагрузок на валы.

Фланцевая муфта используется в средних и тяжелых условиях эксплуатации. Они могут создавать эффективные уплотнения между двумя трубками, и, следовательно, помимо передачи энергии, они используются в гидравлических системах под давлением. Фланцевые муфты бывают трех основных типов:

• Фланцевая муфта незащищенного типа
• Фланцевая муфта защищенного типа
• Фланцевая муфта морского типа

Зубчатая муфта

Зубчатая муфта очень похожа на фланцевую муфту. Однако она является гибким типом муфты и может использоваться для неколлинеарных валов. Зубчатые муфты допускают угловое смещение около 2 градусов и параллельное смещение 0,25…0,5 мм.

УКомплект поставки зубчатых муфт состоит из двух ступиц (с внешними зубьями), двух фланцевых втулок (с внутренними зубьями), уплотнений (уплотнительные кольца и прокладки) и крепежа, входящего в комплект поставки.

/p>

Передача энергии между двумя концами муфты происходит через внутренние и внешние зубчатые колеса в зубчатой муфте.

Зубчатые муфты способны передавать большой крутящий момент. Поэтому они используются в тяжелых условиях эксплуатации. Для оптимальной работы им требуется периодическая смазка (консистентная).

Универсальный шарнир (шарнир Гука)

Когда два вала не параллельны и пересекаются под небольшим углом, используется универсальный шарнир. Этот шарнир может компенсировать небольшое угловое смещение, обеспечивая при этом высокую способность передачи крутящего момента.

Универсальный шарнир состоит из пары шарниров, соединенных через поперечный вал. Два шарнира расположены под углом 90 градусов друг к другу. Поперечный вал поддерживает эту ориентацию и также отвечает за передачу мощности. Универсальный шарнир не является муфтой постоянной скорости, т.е. ведущий и ведомый валы вращаются с разными скоростями.

Они находят применение в самых разных областях, отсюда и название. Наиболее часто универсальные шарниры используются в коробках передач и дифференциалах автомобилей.

Муфта Олдхема

Муфта Олдхема — это специальная муфта для валов, используемая исключительно для бокового смещения валов. Когда два вала параллельны, но не коллинеарны, муфта Олдхэма является наиболее подходящей.

Конструкция состоит из двух фланцев, которые надеваются на вал, и среднюю часть, известную как центральный диск. У центрального диска есть выступы на каждой грани. Эти два выступа представляют собой прямоугольные выступы, расположенные перпендикулярно друг другу и входящие в пазы, вырезанные во фланцах с каждой стороны.

Фланцы крепятся к валу с помощью шпонок. Таким образом, передача мощности происходит от ведущего вала к шпонке, от фланца к центральному диску, а затем через второй фланец к ведомому валу.

Муфта Олдхема идеально подходит для случаев, когда между двумя валами имеется параллельное смещение. Такое параллельное смещение может произойти в случаях, когда требуется передача мощности между валами на разных высотах. Когда валы находятся в движении, центральный диск движется вперед-назад и регулируется в зависимости от бокового смещения.

Мембранная муфта

Мембранные муфты — отличные универсальные муфты для валов. Они могут компенсировать параллельное смещение, а также большое угловое и осевое смещение. Они также обладают высоким крутящим моментом и могут передавать крутящий момент на высоких скоростях без необходимости смазки.

Мембранные муфты доступны в различных стилях и размерах. Конструкция состоит из двух диафрагм с промежуточным элементом между ними. Диафрагма в основном представляет собой одну или несколько гибких пластин или металлических мембран, которые соединяют приводные фланцы на валах с промежуточным элементом с помощью болтов с обеих сторон.

Изначально мембранные муфты были разработаны для приводных валов вертолетов. Но с годами они нашли широкое применение и в другом вращающемся оборудовании. Чаще всего они используются в турбомашинах благодаря своей высокоскоростной функции. Сегодня они применяются в турбинах, компрессорах, генераторах, самолетах и т.д.

Кулачковая муфта

Кулачковая муфта — это муфта с изгибом материала. Она находит применение в общих системах для передачи малой мощности и управления движением. Она может работать с любыми угловыми смещениями. Подобно диафрагменным муфтам, челюстные муфты не нуждаются в смазке.

Эта муфта состоит из двух втулок с зацепляющимися губками, которые помещаются в эластомерную крестовину. Крестовина обычно изготавливается из медных сплавов, полиуретана, Hyrtel или NBR и отвечает за передачу крутящего момента.

Благодаря эластичному характеру крестовины она подходит для передачи ударных нагрузок. Она также может довольно хорошо гасить реакционные силы и вибрацию.

Инженеры используют кулачковые муфты в таких системах, как компрессоры, воздуходувки, смесители и насосы.

Балочная муфта

Балочная муфта — это механически обработанная муфта, которая обеспечивает высокую гибкость в плане параллельного, осевого и углового смещения. Это одна из лучших муфт для передачи малой мощности.

Муфта балочного типа имеет цилиндрическую структуру с винтовыми разрезами. Характеристики этих нарезов, такие как шаг и количество заходов, могут быть изменены для обеспечения возможности смещения в различной степени. Фактически, инженеры могут вносить эти изменения без ущерба для целостности конструкции, поскольку она изготовлена из одной детали. Таким образом, второе название балочной муфты — винтовая муфта.

По сути, балочные муфты представляют собой изогнутую гибкую балку. Они доступны в однолучевой и многолучевой версиях. Многолучевые муфты могут выдерживать большее параллельное смещение, чем однобалочные муфты.

Балочная муфта больше подходит для систем с низкой нагрузкой, поскольку скручивание может быть реальной проблемой. Поэтому они используется в серводвигателях и системах управления движением в робототехнике.

Гидравлическая муфта

Гидравлическая муфта — это особый тип муфты, в которой используется гидравлическую жидкость для передачи крутящего момента от одного вала к другому.

Муфта вала состоит из рабочего колеса, соединенного с ведущим валом, и бегунка, соединенного с ведомым валом. Вся установка закреплена в корпусе, также известном как оболочка.

Когда приводной вал вращается, рабочее колесо разгоняет жидкость, которая затем вступает в контакт с лопастями рабочего колеса. Затем жидкость передает свою механическую энергию бегунку и выходит из лопастей с низкой скоростью.

Гидравлическая муфта используется в автомобильных трансмиссиях, морских силовых установках, локомотивах и некоторых промышленных системах с постоянной циклической нагрузкой.

Параметры для выбора:

Валовые муфты являются неотъемлемым компонентом систем управления движением и передачи энергии. При правильном применении они обеспечивают невероятные преимущества и решают многие проблемы, связанные с монтажом и условиями эксплуатации.

Для этого конструкторы должны учитывать множество факторов, чтобы сделать правильный выбор. Знание этих факторов помогает уменьшить количество случаев выхода муфт из строя и улучшить возможности системы. К этим факторам относятся:

• Уровни крутящего момента
• Пределы выравнивания
• Скорость вращения
• Ограничения по смазке

Уровни крутящего момента

Большинство производителей используют номинальный крутящий момент в качестве основы для классификации муфты. Величина крутящего момента зависит от того, используется ли муфта для управления движением или для передачи мощности. В первом случае крутящий момент и нагрузки ниже по сравнению со вторым. Знание ожидаемых уровней крутящего момента в области применения поможет выбрать подходящую муфту.

Пределы выравнивания

Различные области применения имеют разные потребности в выравнивании. Аналогично, некоторые муфты для валов могут выдерживать только один тип несоосности, в то время как другие могут выдерживать несколько типов.

Производители также указывают пределы соостности для различных типов смещения для каждой муфты. Это позволяет сузить круг поиска и подобрать подходящую муфту к подходящей машине.

Максимальная скорость вращения

Каждая муфта также имеет максимально допустимое число оборотов в минуту. Этот предел также публикуется для муфт валов. Муфты общего назначения нельзя использовать как таковые для работы на высоких оборотах. Муфты с высоким числом оборотов нуждаются в статической и динамической балансировке для обеспечения безопасной, плавной и бесшумной работы.

Такие сбалансированные конструкции создаются за счет точной обработки и правильного распределения крепежа. Использование ожидаемых оборотов в минуту в качестве критерия может помочь при правильном выборе муфты.

Ограничения по смазке

Иногда условия эксплуатации не позволяют часто смазывать муфты валов, которые в этом нуждаются. С другой стороны, некоторые валовые муфты сконструированы так, что не требуют смазки в течение всего срока службы.

Если требования к крутящему моменту невысоки, можно использовать модифицированные версии обычных муфт. Эти версии поставляются со смазкой «металл по металлу» или с комбинацией металла и пластика, что позволяет полностью отказаться от смазки. Проектировщики должны сделать правильный выбор муфты, оценив условия эксплуатации и потребности применения.

Виды муфт

Муфтами в механике называют специальные изделия, которые служат для соединения концов валов,

труб,  стержней, проводов и т.п.

Разделений и классификаций муфт достаточно много.

По управляемости, классифицируют неуправляемые и управляемые муфты

Неуправляемые используют когда валы вынужденно делают составными, хотя в идеале они должны быть едиными и неразрывными, работать как одно целое.

По конструкции и принципу работы бывают глухими, упругими и компенсирующими

Самые распространенные неуправляемые муфты — глухие втулочные, обычно их изготавливают из стали.

Другая разновидность фланцевые муфты — они имеют две полумуфты в форма фланцев из углеродистой стали или чугуна, они гарантируют долговременное соединение валов, просты по конструкции, дешевы, широко распространены в машиностроении. Принцип — полумуфты насаживают на края валов с

натягом и дополнительно стягивают болтами.

Упругие муфты соединяют валы с некоторыми неточностями соосностями. Несоосность валов обычно  появляется при неточном изготовлении или  неточной установке при монтаже и различают: продольное, радиальное, угловое смещения, а также их комбинации.

Компенсирующие — для уменьшения (компенсации) динамических и ударных нагрузок, передаваемых  соединяемыми валами.

Управляемые (сцепляемые) муфты используют в машинах или их отдельных узлах, если необходимо осуществлять частые остановы и спуски, спецление — расцепление и т.п.

Упругие муфты используют для снижения динамических нагрузок, которые передаются соединяемыми валами.

Конструкции упругих (эластичных) муфт многочисленны.
По материалу упругих элементов — бывают с металлическими (пружины, пластины) и неметаллическими упругими элементами (резиновые «звездочки»)

Муфты сцепления могут быть различных видов — полностью механические, электрические (электромагнитные), гидравлические, пневматические. Разумеется, их принцип идентичен, то только

 они используют различные источники энергии.

Механические сцепляемые муфты — зубчатые, кулачковые, фрикционные.

Зубчатая муфта обычно компенсирует любые смещения валов, потому, что зацепление зубцов исполняют с боковым зазором и возможностью взаимного осевого смещения  сопряженных зубьев.

Также у данных муфт при прочих достоинствах компактны, выдерживают большие нагрузки. Кулачковая муфта включает в себя две полумуфты, сцепляющиеся с помощью торцевых  кулачков.

Втулка служит для центрирования валов. Профили кулачков зависят от сферы использования муфты (трепецеидальный, треугольный, прямоугольный, несимметричный и т.п.).
Для соединение валов эти муфты требуют центрирования, например с помощью центрирующего кольца или втулки. Достоинства кулачковых муфт — отсутствие проскальзывания и малые габаритные размеры. Недостатки — невозможность включения на высокой скорости.

Фрикционные муфты сцепления передают вращение с помощью трения и обеспечивают плавное соединение ведущего и ведомого валов, уменьшая динамические нагрузки и шум. Фрикционные управляемые механические муфты используются для соединения (рассоединения) валовпри вращении. Силы трения обеспечивают плавное расцепление валов. Фрикционные муфты могут быть также и предохранительными и проскальзывать если механизм  встречает какое-то препятствие. Но такой тип муфт отнести к самодействующим.

Многодисковые фрикционные  муфты состоят из двух неподвижных полумуфт, нескольких наружных и внутренних дисков, двух упорных колец, между которыми располагаются диски, упорных гаек, регулирующих расстояние между упорными кольцами и механизма включения муфты. При включениидиски зажимаются между упорными кольцами, одно из которых упирается в гайку, другое —  в рычаги механизма включения, под воздейсвитем сил трения между дисками происходит сцепление полумуфт и соединяемых валов. 
Самодействующие муфты выделяют следующих типов: предохранительные,  обгонные, центробежные, также предлагаемые нами электромагнитные муфты.

Предохранительные используют для защиты механизмов от перегрузок. Центробежные для автоматического сцепления или расцепления валов, когда ведущий вал достигает заданной частоты вращения.

Предохранительные муфты бывают с разрушаемым и неразрушаемым  элементом.  Для них рекомендуется рассчитать крутящий момент  рассчитывается как

Тр=1,25Т, где Т — максимальный момент, передаваемый муфтой.

Предохранительные — защищают от поломки при перегрузках, разъединяют цепь при достижении  определенных параметров. центрирование полумуфт обеспечивают цилиндрическим выступом на одной полумуфте и цилиндрической расточкой на другой

Предохранительные муфты с неразрушаемым элементом — кулачковые, шариковые/роликовые  фрикционные.
В данных предохранительных муфтах первая полумуфта соединяется  с валом неподвижно, а вторая полумуфта  — с возможностью осевого перемещения.
В кулачковых муфтах вторая —  постоянно прижата к первой с помощью нескольких пружин. Сила сжатия регулируется  гайкой. Сцепление полумуфт в кулачковой муфте осуществляется торцевыми кулачками различного профиля, в шариковой — шариками, находящимися под  действием пружин, во

фрикционных — силой трения, развиваемой фрикционными дисками.

Они работают и делают вал единым целым, расцепление происходит  при установленной перегрузке.

Предохранительные кулачковые и шариковые муфты используют только при низких скоростях и

небольших моментах, так как при их перегрузках происходят шумные удары кулачков и шариков,  
предохранительные фрикционные муфты успешно работают при частых кратковременных перегрузках,  

обычно ударного действия.

Предохранительные муфты с разрушающимся элементом. Применяют если возможны внезапные сильные  

перегрузки.
После каждого срабатывания разрушенный элемент (штифт) необходимо заменить и соответственно при

 частых срабатывания такая муфта — не лучшее решение.

Для высокой срабатывания точности в предполагаемом месте разрушения штифта делают выточку,  

также это облегчает извлечение разрушенного элемента и снижает вероятность повреждений.

Момент, при котором происходит разрушение штифтов рассчитывается как расчетный момент

предохранительной муфты.

Обгонная муфта следит за соотношением угловых  скоростей. если скорость ведущего вала, больше

скорости ведомого, то она сцепляет валы. При  меньшей скорости ведущего вала муфта расцепляет

валы, и не препятствует ведомому валу свободно обгонять ведущий.

Центробежные муфты — предназначены для для автоматического соединения / разъединения валов,

если  ведущий вал достигает необходимой частоты вращения

Центробежные муфты способом сцепления напоминают фрикционные муфты, которые  сцепляются и

расцепляются автоматически, под воздействием специальных грузов и пружин.
Когда ведущий вал достигает определенной угловой скорости  центробежные силы, которые действуют

на грузы, связанные с одной из полумуфт преодолевают силы пружин  
и прижимают или отжимают их (грузы) к другой полумуфте, в результате чего валы сцепляются (или

расцепляются).

По способу сцепления они бывают храповые и фрикционные. Наиболее распространены фрикционные

обгонные муфты с роликами.

Пружинно-кулачковые предохранительные муфты используются при низких скоростях и передаваемых  

крутящих моментах. Пружины обеспечивают точность и стабильности срабатывания муфты, однако при  

высокой скорости применять их нельзя. Также существуют пружинно-шариковые предохранительные  

муфты — они могут использоваться при более высоких скоростях, меньше подвержены износу,  

равномерно распределяют нагрузку.

 

Различные типы сцеплений и принцип их работы

Сцепления являются важным связующим звеном между двигателем и трансмиссией и могут принимать различные формы и формы

Напомнить позже

87 КБ

Муфты образуют связь между передачей энергии всего внутреннего сгорания в двигателе через трансмиссию и, наконец, к ведущим колесам. И с бесчисленными комбинациями типов двигателей и трансмиссий, разбросанных по всему автомобильному миру, существует множество различных наименований сцеплений, соответствующих требуемой работе. Имеют ли они дело с 90 л.с. или 900 л.с., есть сцепление, которое после включения сможет помочь передать максимально возможный крутящий момент на любую трансмиссию.

Прежде чем мы начнем, щелкните здесь, чтобы получить общее представление о том, как работает сцепление!

Основная фрикционная муфта

В большинстве автомобилей используется форма фрикционной муфты, которая имеет все обычные компоненты, которые вы, вероятно, видели или слышали раньше. Приводимая в действие гидравлически или с помощью троса, фрикционная муфта использует нажимной диск, пластину сцепления (или диск сцепления) и выжимной подшипник для зацепления и расцепления маховика и трансмиссии. В большинстве автомобилей будет использоваться простое однодисковое сцепление, и только более мощным двигателям требуется многодисковое сцепление для правильного включения трансмиссии.

Когда педаль сцепления нажата, выжимной подшипник оказывает давление на диафрагменные пружины на нажимном диске, что снимает зажимное давление на диск сцепления и отсоединяет коробку передач от маховика.

При переключении передач и выключении сцепления выжимной подшипник отходит от нажимного диска, а диск сцепления снова зажимается и приводится в движение нажимным диском, позволяя приводу передаваться на коробку передач.

Мокрые и сухие сцепления

Мокрые сцепления, как правило, имеют несколько дисков сцепления (в автомобилях) и имеют запас масла для смазки и охлаждения компонентов. Они используются в ситуациях с высоким крутящим моментом, когда уровень трения будет высоким и, следовательно, температура сцепления будет резко возрастать без какой-либо охлаждающей жидкости. Любая трансмиссия с крутящим моментом более 250 фунтов на фут должна действительно использовать мокрое сцепление, чтобы избежать чрезмерного износа остальной части трансмиссии из-за перегрева.

Сухие сцепления, с другой стороны, не имеют подачи масла и обычно являются однодисковыми. Это означает, что они могут быть более эффективными, поскольку смазка может привести к отсутствию трения между дисками в мокром сцеплении, а также к паразитным потерям в трансмиссии, поскольку для подачи смазочного масла необходим насос.

Таким образом, низкий коэффициент трения в мокрой системе является причиной использования нескольких дисков для эффективной работы сцепления.

С несколькими фрикционными дисками, установленными друг на друга, очевидные преимущества заключаются в том, что величина трения, создаваемого в муфте, может быть значительно увеличена, и, следовательно, она может выдерживать гораздо более высокие входные крутящие моменты. Используемый во многих гоночных автомобилях, включая Формулу 1 и WRC, величина трения, необходимая для предотвращения проскальзывания сцепления, может быть вписана в тот же диаметр, что и однодисковое сцепление, благодаря аккуратной компоновке.

Системы с двойным сцеплением

Коробки передач с двойным сцеплением теперь доминируют на рынке автомобилей премиум-класса после их первого массового выпуска на VW Mk4 Golf R32. Используя одно большое сцепление для нечетных передач и меньшее сцепление для четных передач, эта форма трансмиссии известна быстрыми и плавными переключениями и теперь используется в каждом достойном суперкаре, а также во многих хот-хэтчбеках и седанах.

Используемые в автоматических и полуавтоматических установках, DCT используют два мокрых многодисковых сцепления, что устраняет необходимость в гидротрансформаторе. Переключения происходят плавно благодаря тому, что выходной крутящий момент на ведущие колеса не нарушается, поскольку он может быть приложен к одному сцеплению, в то время как другое выключено, что означает отсутствие перерыва в выходе.

Электромагнитные и электрогидравлические муфты

Электромагнитные муфты можно использовать, когда механическое соответствие и синхронизация работы сцепления обычно не учитываются, при этом сцепление приводится в действие простым нажатием кнопки на рычаге переключения передач или даже датчиком приближения, когда ваша рука находится рядом с рычагом переключения передач. Когда сцепление приводится в действие дистанционно, постоянный ток проходит через электромагнит, который создает магнитное поле. Затем якорь притягивается к ротору, создавая силу трения для зацепления двигателя и трансмиссии.

Электромеханические муфты используются в автомобильной промышленности практически во всех системах переключения передач. При нажатии на лопасть электрический сигнал отправляется на компьютер, который включает сервопривод для гидравлического отключения сцепления.

Это устраняет необходимость в любой форме педали сцепления, а в сочетании с трансмиссией DCT может стать самой эффективной формой переключения передач на рынке. Как правило, эти системы используются вместе с более мощными силовыми агрегатами и, следовательно, в сцеплении используется несколько дисков.

Есть несколько других типов сцепления, но большинство из них либо вымерли, либо используются только в гораздо меньших фракциях автомобильного сектора. Например, центробежные сцепления широко распространены в производстве мопедов и мотоциклов, в них используются колодки (как на барабанном тормозе) для включения и выключения сцепления. Кулачковые муфты также используются в трансмиссиях без синхронизаторов, но требуют двойного отключения сцепления и были зачищены под ковриком после развития коробок передач.

Если вы хотите увеличить мощность двигателя за счет модификаций, обязательно подумайте о сцеплении. Как испытал Алекс во время турбонаддува своего MX-5, как только крутящий момент достигает уровня, слишком высокого для вашего сцепления, диски начинают проскальзывать, поскольку они не могут справиться с передаваемыми через них усилиями. В этом случае требуется модернизация сцепления, и по этой причине многочисленные специалисты по вторичному рынку производят высокопроизводительные сцепления. Большинство из нас действительно когда-либо столкнется со стандартным фрикционом в наших путешествиях, но есть много вариантов, если на картах есть увеличение мощности.

Сцепление: 9 различных типов сцепления

В этой статье вы узнаете что такое сцепление? 9 Различные типы сцеплений с деталями, принцип работы и принцип работы каждого типа сцепления? Загрузите PDF-файл этой статьи в конце.

Сцепление и типы сцеплений

В сцеплении один вал обычно соединен с двигателем или другим силовым агрегатом (ведущий орган), а другой вал (ведомый орган) обеспечивает выходную мощность для работы.

Сцепления, используемые в автомобилях, очень похожи по конструкции и работе. Есть некоторые различия в деталях рычажного механизма, а также в узлах прижимной пластины.

Кроме того, некоторые сцепления для тяжелых условий эксплуатации имеют два фрикционных диска и промежуточный нажимной диск. Некоторые сцепления приводятся в действие гидравлическими средствами. Сухой однодисковый тип фрикциона практически используется в американских легковых автомобилях.

Различные типы сцеплений, используемых в автомобиле, зависят от типа и использования трения.

В большинстве конструкций сцеплений используется несколько винтовых пружин, но в некоторых используется диафрагменная или коническая пружина. Тип фрикционных материалов также различается в сцеплениях разных легковых автомобилей.

Типы сцеплений

Следующие приведены различные типы сцепления:

1. Клатч для трения
   1. ОДНОЙ ПЛАСТИ0078
   2. Internal

Centrifugal Clutch

Semi-centrifugal clutch

Conical spring clutch or Diaphragm clutch

1. Tapered finger type
2. Crown spring type

Positive clutch

1. Dog clutch
2. Spline Clutch

Гидравлическая муфта

Электромагнитная муфта

Вакуумная муфта

Обгонная муфта или узел свободного хода

Читайте также: Что такое сцепление и как оно работает?

Однодисковое сцепление

Однодисковое сцепление — один из наиболее часто используемых типов сцеплений, используемых в большинстве современных легковых автомобилей. Сцепление помогает передавать крутящий момент от двигателя на первичный вал коробки передач. Как следует из названия, у него только один диск сцепления.

Состоит из диска сцепления, фрикционного диска, нажимного диска, маховика, подшипников, пружины сцепления и гайки-болта.

Однодисковое сцепление имеет только один диск, который закреплен на шлицах диска сцепления. Однодисковое сцепление является одним из основных компонентов сцепления. Диск сцепления представляет собой просто тонкий металлический диск, имеющий обе боковые фрикционные поверхности.

Маховик крепится к коленчатому валу двигателя и вращается вместе с ним. Нажимной диск прикреплен болтами к маховику через пружину сцепления, которая обеспечивает осевое усилие для удержания сцепления во включенном положении и может свободно скользить по валу сцепления при нажатии на педаль сцепления.

Фрикционная пластина, закрепленная между маховиком и нажимной пластиной. Фрикционная накладка расположена на обеих сторонах диска сцепления.

Рабочий :

В автомобиле мы приводим в действие сцепление, нажимая на педали сцепления для выключения передач. Затем пружины сжимаются, и нажимной диск перемещается назад. Теперь диск сцепления освобождается между нажимным диском и маховиком. Благодаря этому теперь сцепление отключается и можно переключать передачи.

Это заставляет маховик вращаться до тех пор, пока работает двигатель, а скорость вала сцепления медленно уменьшается, а затем останавливается. Пока педаль сцепления нажата, считается, что сцепление выключено, в противном случае оно остается включенным из-за сил пружины. После отпускания педали сцепления нажимной диск возвращается в исходное положение, и сцепление снова включается.

Многодисковая муфта

Многодисковая муфта показана на рисунке. В этих типах сцеплений используется несколько сцеплений для обеспечения фрикционного контакта с маховиком двигателя. Это обеспечивает передачу мощности между валом двигателя и валом трансмиссии транспортного средства. Количество сцеплений означает большую поверхность трения.

Увеличенное количество фрикционных поверхностей также повышает способность сцепления передавать крутящий момент. Диски сцепления крепятся к валу двигателя и валу коробки передач.

Поджимаются винтовыми пружинами и собираются в барабан. Каждая из чередующихся пластин скользит по канавкам на маховике, а другая скользит по шлицам на прижимной пластине. Следовательно, каждая отдельная пластина имеет внутренний и внешний шлиц.

Принцип работы многодискового сцепления такой же, как у однодискового сцепления. Сцепление приводится в действие нажатием на педаль сцепления. Многократное сцепление используется в тяжелых коммерческих автомобилях, гоночных автомобилях и мотоциклах для передачи высокого крутящего момента.

Многократное сцепление имеет два символа сухое и мокрое. Если сцепление работает в масляной ванне, оно известно как мокрое сцепление. Если сцепление работает всухую без масла, оно известно как сухое сцепление. Мокрые сцепления обычно используются в сочетании с автоматической коробкой передач или как ее часть.

Конусная муфта

На рисунке показана схема конусной муфты. Он состоит из поверхностей трения в виде конусов. В этой муфте используются две конические поверхности для передачи крутящего момента за счет трения. Вал двигателя состоит из охватывающего конуса и охватываемого конуса. Охватываемый конус установлен на шлицевом валу муфты и скользит по нему. Он имеет поверхность трения на конической части.

Благодаря усилию пружины при включении сцепления фрикционные поверхности охватываемого конуса соприкасаются с охватывающим конусом. Когда педаль сцепления нажата, охватываемый конус скользит под действием силы пружины, и сцепление выключается.

Основным преимуществом использования конусной муфты является то, что нормальная сила, действующая на поверхность трения, больше осевой силы по сравнению с однодисковой муфтой. Поэтому нормальная сила, действующая на поверхность трения, равна осевой силе.

Конусные муфты в основном устаревают из-за некоторых недостатков.

1. Предположим, что угол конуса сделан меньше 20°, мужской конус имеет тенденцию застревать в женском конусе, и становится трудно расцепить муфту.
2. Небольшой износ поверхностей конусов имеет значительное осевое смещение охватываемых конусов, что будет трудно допустить.

 Центробежная муфта

На приведенном ниже рисунке показана центробежная муфта. Чтобы удерживать муфты во включенном положении, центробежная муфта использует центробежную силу, а не силу пружины. В этих типах сцеплений сцепление срабатывает автоматически в зависимости от частоты вращения двигателя. Вот почему для управления сцеплением не требуется педаль сцепления.

Это позволило водителю легко остановить автомобиль на любой передаче без остановки двигателя. Точно так же вы можете запустить автомобиль на любой передаче, нажав педаль акселератора.

Работа центробежной муфты

• Состоит из грузов А, вращающихся вокруг В.
• При увеличении оборотов двигателя грузы слетают под действием центробежной силы, приводя в действие коленчатые рычаги, которые нажимают на пластину С.
• Движение диска C давит на пружину E, которая в конечном итоге прижимает диск сцепления D на маховике к пружине G.
• Включает сцепление.
• Пружина G удерживает сцепление в выключенном состоянии на низких скоростях примерно при 500 об/мин.
• Упор H ограничивает перемещение грузов за счет центробежной силы.

Полуцентробежная муфта

Полуцентробежная муфта использует центробежную силу, а также усилие пружины для удержания во включенном положении. На рисунке показано полуцентробежное сцепление. Он состоит из рычагов, пружин сцепления, нажимного диска, фрикционной накладки, маховика и диска сцепления.

Конструкция полуцентробежного сцепления:

Полуцентробежное сцепление имеет рычаги и пружины сцепления, которые расположены одинаково на нажимном диске. Пружины сцепления предназначены для передачи крутящего момента при нормальной частоте вращения двигателя. В то время как центробежная сила помогает в передаче крутящего момента на более высоких оборотах двигателя.

При нормальных оборотах двигателя, когда передача мощности низкая, пружины удерживают сцепление включенным, утяжеленные рычаги не оказывают давления на нажимной диск.

При высоких оборотах двигателя, когда передача мощности высока, грузы слетают, а рычаги также оказывают давление на пластину, удерживая сцепление в нажатом состоянии.

Сцепления этого типа состоят из менее жестких пружин, поэтому водитель не испытывает напряжения при работе сцепления. Когда скорость автомобиля снижается, грузы падают, и рычаг не оказывает никакого давления на прижимную пластину.

На нажимной диск действует только давление пружины, которого достаточно, чтобы удерживать сцепление во включенном состоянии. На конце рычага установлен регулировочный винт, с помощью которого можно регулировать центробежную силу на прижимной пластине.

Мембранная муфта

Мембранная муфта состоит из диафрагмы на конической пружине, которая создает давление на нажимной диск для включения муфты. Пружина может быть пальчиковой или корончатой, закрепленной на прижимной пластине.

Коническая пальчиковая пружина показана на рисунке. В этих типах сцеплений мощность двигателя передается от коленчатого вала к маховику. Маховик имеет фрикционную накладку и соединен со сцеплением, как показано на рисунке. Нажимной диск расположен за диском сцепления, потому что нажимной диск оказывает давление на диск сцепления.

В диафрагменной муфте диафрагма представляет собой пружину конической формы. Когда мы нажимаем на педаль сцепления, внешний подшипник движется к маховику, нажимая на диафрагменную пружину, которая толкает нажимной диск назад.

При этом снимается давление на пластину и сцепление отключается. Когда мы ослабим давление на педаль сцепления, нажимной диск и диафрагменная пружина вернутся в нормальное положение, и сцепление включится.

Преимущества:

1. Этот тип сцепления не имеет рычагов выключения, поскольку пружина действует как ряд рычагов.
2. Водителю не нужно прилагать такое сильное давление на педаль, чтобы удерживать сцепление в выключенном состоянии, как в случае пружинного типа, в котором давление пружины увеличивается больше, когда нажата педаль для выключения сцепления.

Кулачковая и шлицевая муфта

Кулачковая муфта используется для блокировки двух валов или для соединения шестерни и вала. Две части сцепления: одна представляет собой кулачковую муфту с внешними зубьями, а другая представляет собой скользящую муфту с внутренними зубьями.

Оба вала сконструированы таким образом, что один будет вращать другой с одинаковой скоростью и никогда не проскальзывает. Когда два вала соединены, можно сказать, что сцепление включено. Для выключения сцепления скользящая втулка перемещается назад по шлицевому валу, не касаясь ведущего вала.

Кулачковая и шлицевая муфты в основном используются в автомобилях с механической коробкой передач для блокировки различных передач.

Электромагнитная муфта

Этот тип муфт приводится в действие электрически, но крутящий момент передается механически. Вот почему этот тип сцепления известен как электромеханическое сцепление. Спустя год теперь это электромагнитная муфта.

Эти муфты не имеют механического привода для управления их включением, поэтому обеспечивают быструю и плавную работу. Электромагнитные муфты больше всего подходят для дистанционного управления, что означает, что вы можете управлять муфтой на расстоянии.

Муфта имеет маховик, состоящий из обмотки. Электричество подается от аккумулятора. Когда электричество проходит через обмотку, оно создает электромагнитное поле, которое заставляет его притягивать прижимную пластину, чтобы зацепить ее. При отключении электричества сцепление выключается.

В этой системе сцепления рычаг переключения передач имеет переключатель выключения сцепления, что означает, что когда водитель нажимает рычаг переключения передач для переключения передач, переключатель отключает подачу тока на обмотку, что приводит к отключению сцепления.

Вакуумная муфта

На рисунке показан механизм вакуумной муфты. Этот тип сцепления использует существующий вакуум в коллекторе двигателя для работы сцепления. Вакуумная муфта состоит из ресивера, обратного клапана, вакуумного цилиндра с поршнем и электромагнитного клапана.

Строительные и рабочие:

Как показано на рисунке, резервуар соединен с впускным коллектором через обратный клапан. Вакуумный цилиндр соединен с резервуаром через электромагнитный клапан. Соленоид работает от батареи, а цепь имеет переключатель, прикрепленный к рычагу переключения передач. Переключатель срабатывает, когда водитель переключает передачу, удерживая рычаг переключения передач.

Давайте посмотрим, как это работает. При открытии дросселя давление во впускном коллекторе возрастает, за счет этого клапан обратного клапана закрывается. Он разделяет резервуар и коллектор, поэтому в резервуаре все время существует вакуум.

При нормальной работе шток электромагнитного клапана находится в нижнем положении клапана, как показано на рисунке, а переключатель на рычаге переключения передач остается разомкнутым. На этом этапе атмосферное давление действует на обе стороны поршня вакуумного цилиндра, потому что вакуумный цилиндр открыт в атмосферу через вентиляционное отверстие.

Когда водитель переключает передачу, удерживая рычаг переключения передач, переключатель замыкается. Соленоид возбуждает и поднимает клапан, который соединяет одну сторону вакуумного цилиндра с резервуаром. Это действие открывает проход между вакуумным цилиндром и резервуаром. За счет разницы давлений поршень вакуумного цилиндра движется вперед и назад.

Это движение поршня передается через рычажный механизм на сцепление, что приводит к его отключению. Когда водитель не нажимает на рычаг переключения передач, переключатель разомкнут, сцепление остается включенным благодаря силе пружин.

Гидравлическая муфта

Гидравлическая муфта работает так же, как и вакуумная муфта. Основное различие между ними заключается в том, что гидравлическое сцепление работает от давления масла, а вакуумное сцепление работает от вакуума.

На рисунке показан механизм гидромуфты. В нем меньше деталей, чем в других сцеплениях. Он состоит из аккумулятора, регулирующего клапана, цилиндра с поршнем, насоса и резервуара.

Работа гидромуфты:

Маслобак перекачивает масло в аккумулятор через насос. Насос приводится в действие самим двигателем. Аккумулятор соединен с цилиндром через регулирующий клапан. Управляемый клапан управляется переключателем, прикрепленным к рычагу переключения передач. Поршень соединен со сцеплением рычажным механизмом.

Когда водитель удерживает рычаг переключения передач для переключения передач, переключатель открывает регулирующий клапан, позволяя маслу под давлением поступать в цилиндр. Под давлением масла поршень движется вперед и назад, что приводит к отключению сцепления.

Когда водитель отпускает рычаг переключения передач, переключатель размыкается, клапан управления закрывается и включается сцепление.

Механизм свободного хода

Муфты механизма свободного хода, также известные как пружинная муфта, обгонная муфта или муфта свободного хода. Это самая важная часть любого овердрайва. Передача мощности в одном направлении аналогична велосипедам. Блок свободного хода часто устанавливается за коробкой передач.

Мощность передается от главного вала к выходному валу от привода вторичного вала, когда планетарные шестерни находятся в повышающей передаче. Маховик имеет ступицу и наружное кольцо. Ступица имеет внутренние шлицы для соединения с главным валом коробки передач.

Внешняя поверхность втулки содержит 12 кулачков, предназначенных для удержания 12 роликов в сепараторе между ними и внешней обоймой. Внешнее кольцо соединено шлицами с внешним валом повышающей передачи.

Рабочий:

Когда ступица вращается по часовой стрелке, как показано на рисунке. Ролик движется вверх по кулачкам, и заклинивая, они заставляют внешнюю обойму следовать за ступицей. Таким образом, внешнее кольцо движется в том же направлении и с той же скоростью, что и ступица.

Когда скорость ступицы снижается, а внешнее кольцо по-прежнему движется быстрее ступицы, ролики перемещаются вниз по кулачкам, освобождая внешнее кольцо от ступицы.