Обгонные муфты: особенности конструкции, виды, область применения
В статье мы расскажем об особенностях строения обгонных муфт, принципе их работы и сферах применения. Также вы узнаете, на какие виды подразделяются эти комплектующие.
Особенности конструкции и принцип работы
Конструкция обгонных муфт очень проста. Представляет собой два тонкостенных кольца, вставленных одно в другое. Внутреннее наполнение может быть различным в зависимости от типа муфт: игольчатые ролики, клиновой ползун, собачка, пластиковые сепараторы, нажимные пружины. Подробнее о строении разных моделей — в последнем разделе статьи.
При движении по часовой стрелке обгонная муфта образует жесткую связку внешнего и внутреннего колец. В результате крутящий момент передается от ведущей обоймы к ведомой. Если движение выполняется в обратную сторону или кольца вращаются с разной скоростью, сцепление разрывается. Происходит проскальзывание, и кольца свободно крутятся относительно друг друга.
Показательный пример обгонных муфт в действии — привод велосипеда. Когда велосипедист перестает крутить педали, движение продолжается по инерции. В этот момент срабатывает муфта: отключает колесо от педалей, они перестают вращаться и не бьют по ногам.
Обгонные механизмы работают автоматически и не нуждаются в управляющих приводах. Передают высокий крутящий момент и обладают низким коэффициентом трения. Выполнены из прочного и износостойкого металла. Имеют жесткий корпус, устойчивый к деформации и повышенным температурам. Компактные и легкие.
Применение
Обгонные муфты выполняют следующие функции:
- Фиксацию. Трансформируют возвратно-поступательное движение в постоянное вращательное или непрерывное, если участвуют две муфты. Обеспечивают постепенное вращение вала. Используются в оборудовании, которое выполняет подачу материалов: в конвейерах, швейных и ткацких станках, печатных и бумагоделательных установках, системах транспортировки и упаковки, в сельскохозяйственном оборудовании.
- Передачу момента (режим обгона). Самостоятельно выходят из зацепления, если ведомый элемент вращается интенсивнее ведущего. Применяются в автомобильных стартерах, конвейерах, пекарском оборудовании и резательных установках.
- Блокировку обратного хода. Предотвращают обратное вращение, вызванное ошибкой в направлении движения вращающегося элемента. Поскольку работают большую часть времени вхолостую, нуждаются в защите от преждевременного износа с помощью смазки. Используется в качестве средства безопасности в конвейерных лентах, ковшовых элеваторах, больших вентиляторах, лифтах, подъемных кранах, а также в оборудовании электростанций.
Благодаря выполнению сразу нескольких функций обгонные муфты имеют широкую сферу применения. Используются в сельскохозяйственной технике: кормовых измельчителях, элеваторах, уборочных прицепах с механизмами загрузки и выгрузки. Задействованы в валоповоротных устройствах турбоустановок, пусковых приводах ДВС, в автоматических коробках передач и конструкции генераторов.
Также обгонные муфты применяются во вращательных механизмах спецтехники, в транспортировочных устройствах, узлах самолетов и вертолетов.
Разновидности
Обгонные муфты могут быть со встроенными подшипниками (самоцентрирующиеся) и без них. Вторые модели нуждаются в дополнительной установке подшипников для опоры.
По конструкции обгонные муфты подразделяются на фрикционные, храповые, кулачковые и специальные. К фрикционным относятся роликовые и клиновые (эксцентриковые) модели. Расскажем подробнее про каждый тип обгонных муфт.
Роликовые
Состоят из наружного кольца и внутреннего колеса (звездочки), а также цилиндрических роликов. Ролики находятся в клиновых пазах, которые образованы внутренней цилиндрической поверхностью обоймы и клиновыми скосами звездочки.
Для каждого ролика предусмотрен один или два небольших плунжера (прижимных устройств), которые приводятся в действие спиральными пружинами. Когда ведущая звездочка вращается по часовой стрелке, ролики встают в клиновые пазы муфты. Это обеспечивает мгновенную передачу крутящего момента ведомому элементу.
Ролики могут быть асимметричными. Они имеют разные диагональные размеры и используются совместно с сепаратором. Благодаря асимметричному строению передают крутящий момент при вращении в одном направлении и свободно перемещаются в обратном.
Роликовые муфты — самые распространенные в своем сегменте благодаря простоте и надежности. Чаще всего используются в режиме прерывистой подачи (пробежки), но также эффективны для обгона и блокировки обратного хода при средней или малой скорости вращения. Модели с асимметричными роликами хороши в качестве блокираторов и при быстром движении.
В зависимости от направления вращения выделяют роликовые муфты одностороннего, двустороннего действия и реверсивные.
Клиновые
Принцип работы у них такой же, как у роликовых моделей. Но элементом заклинивания выступают не ролики, а клиновой ползун. При вращении ведущего вала по часовой стрелке этот элемент заклинивается, и крутящий момент передается к ведомому валу.
Клиновые обгонные муфты способны выдерживать более высокие нагрузки, чем роликовые модели, при одинаковых габаритах. Кроме того, они устойчивее к износу, проще в изготовлении и долговечнее.
Но КПД у клиновых муфт ниже, чем у роликовых, так как при обгоне между внутренним и наружным кольцом создается трение скольжения, а не качения (более продуктивное). Поэтому модель используется в основном в тяжело нагруженных приводах, где не требуются быстрые заклинивания и расклинивания, а также отсутствуют высокие требования к величине потерь при холостом ходе.
Храповые
В них вместо пазов на внутренней поверхности внешнего кольца используются зубья, имеющие упор с одной стороны. Заклинивание обеспечивается за счет их сцепления с собачками, которые шарнирно установлены по всей окружности наружного колеса муфты. Собачки прижимаются к внешней обойме с помощью пружин.
Храповые обгонные муфты передают значительный крутящий момент, но предназначены только для невысоких скоростей вращения. Поэтому чаще всего применяются в тихоходных приводах. При вращении они создают характерный шум, из-за чего используются в механизмах, где нет высоких требований к шумовым характеристикам. Или закрываются звукоизолирующим кожухом.
Из-за большой нагрузки зубья колеса стираются, но механизм ремонтопригодный — детали можно легко заменить. Это одно из преимуществ храповой муфты перед роликовой, которая является неразборным узлом.
Кулачковые
Состоят из двух полумуфт: неподвижной и подвижной в осевом направлении. На одной располагаются выступы (кулачки), а на другой — впадины под них. Подвижная деталь поджата пружинами к неподвижной, а одна из контактирующих поверхностей их кулачков расположена под наклоном.
Кулачки могут быть следующих форм:
- Прямоугольной. Применяются только при точной соосности входного и выходного валов.
- Трапециевидной. Подходят для использования при несимметричном расположении валов.
Из всех видов обгонных муфт у кулачковых моделей самый высокий крутящий момент, при этом они применяются в основном в тихоходных приводах. Дело в том, что при очень быстром вращении, когда механизм из режима обгона переходит в рабочий режим, между кулачками возникают сильные ударные нагрузки. Снизить механические повреждения помогают резиновые вставки и прокладки между кулачками.
Специсполнения
Для выполнения некоторых специфических задач роликовые, клиновые, храповые или кулачковые обгонные муфты могут не подойти. В этом случае создаются оригинальные конструкции с особыми характеристиками: повышенной нагрузочной способностью, увеличенным сроком службы за счет компенсации износа, упрощенной конструкцией или уменьшенными размерам.
Другие виды обгонных муфт
Также есть и другие виды муфт, которые также используются во вращательных механизмах, но реже, чем роликовые или клиновые:
- Многодисковые. Состоят из подпружиненных дисков. Когда нагрузки нет, они лишь слегка соприкасаются друг с другом, обеспечивая относительно свободное вращение. При повышении нагрузки диски прижимаются, передавая крутящий момент.
- Шестеренные. В основном применяются в стартерах. Состоят из передвигающейся по оси обоймы и гайки. При отсутствии нагрузки находятся в состоянии покоя и свободно вращаются. Когда нагрузка повышается, муфта передвигается по оси и закручивает гайку, передавая крутящий момент.
Подробнее про обгонные муфты расскажут наши менеджеры. Они ответят на все вопросы о комплектующих и помогут подобрать подходящие модели для вращательных механизмов любой сложности. Чтобы получить консультацию, позвоните нам или оставьте контактные данные в форме на сайте, и мы сами свяжемся с вами.я