Предохранительные муфты: виды, назначение и особенности

Динамические машины часто испытывают кратковременные, превышающие пиковые значения нагрузки. В большинстве случаев их вызывают сбои в работе определенных систем оборудования. Изменение конструкции машины – дорогостоящая задача. Эта процедура приведет к увеличению габаритов устройства и усложнению его обслуживания. С экономической точки зрения выгоднее создать силовую схему на основании номинальных нагрузок и подключить к оборудованию защитное устройство. Предохранительная муфта с проскальзыванием – один из таких вариантов.

Навигация по статье

Особенности и применение предохранительных муфт

Типы предохранительных муфт

Фрикционные

Пружинно-кулачковые

Особенности эксплуатации пружинно-кулачкового устройства

Особенности и применение предохранительных муфт

Предохранительные или перегрузочные муфты используют при передаче момента силы, поэтому иногда их называют муфтами предельного момента. Сферы применения защитных устройств:

• оборудование, техника ударного действия;
• механизмы, применяемые для работы с разнородной средой;
• автоматизированное оборудование;
• кинематические схемы, передающие небольшую часть мощности приводного двигателя.

Предохранительные изделия комбинируют с компенсирующими моделями для работы с несоосными валами.

Разборка перфоратора

Корпус большинства устройств выполняется из двух половинок: задней и передней. Между собой они стянуты с помощью винтов, расположенных параллельно направлению оси установки бура. Но бывает так, что половинки крепятся и с использованием боковых креплений. Перед тем как выкрутить крепёжный элемент, соединяющий половинки корпуса, понадобится снять патрон.

Патрон применяется соответствующий стандарту SDS-plus или SDS-Max. Для его разборки понадобится отвёртка с плоской гранью. На первом этапе освобождается зажим патрона от установленного бура. Если сам механизм заклинило и он не поддаётся раскручиванию, то следует несильными ударами прорезиненого молотка обстучать его по кругу. Не помешает нанесение и промывочной жидкости. На следующем этапе отводится пластиковый кожух вниз, отвёрткой снимается резиновый пыльник. После этого останется удалить стопорное кольцо, используя всё туже отвёртку, извлечь пружину с шариком и стопорные пластины.

Когда патрон извлечён, снимаются корпусные части. Во время разборки инструмента следует быть внимательным, запоминая порядок извлечения элементов и место их расположения. Если на ручку надета накладка, то следует отсоединить и её. После чего останется аккуратно развести в разные стороны корпус и редуктор. Используя полученный зазор, достаётся кнопка переключения. Извлекается держатель для щёток.

Кнопка установки режимов работы, несмотря на разновидности аппаратов, снимается одинаково. Переключатель устанавливается в положение удар (на корпусе изображён в виде молота), после чего немного поддевается и проворачивается против часовой стрелки на один-два сантиметра. Затем, переключающая накладка снимается вытяжным движением на себя и освобождается посадочное место.

Фрикционные

Предохранительные муфты редукторов этого типа считаются самыми простыми. Они подходят для работы при коротких перегрузках от ударного воздействия. Их используют в комбинации с фланцами, звездочками, шкивами. При штатном усилии устройство передает нагрузку за счет сжатия фланцев и ступицы. Если же показатели силы превышают допустимые, фланец прокрутится по втулке. Допустимый уровень силового момента зависит от местоположения и количества пружин. Конструкция предохранительных муфт:

• ступицы;
• фрикционные накладки;
• втулки;
• стопорные винты;
• подвижный нажимной диск;
• тарельчатые пружины;
• датчики вращения (не входят в стандартный комплект поставки).

Вращательный датчик позволяет отрегулировать время проскальзывания соединения. Это сведет к минимуму повреждения. Проскальзывание завершается автоматически, но при этом механизм продолжает работать. Ступицу часто заменяют игольчатым подшипником. Такая модификация необходима, если скорость скольжения и радиальные нагрузки высокие, а требования к местоположению вала и привода очень строгие. Диапазон момента силы современных предохранительных соединительных элементов – от 2 до 50000 Нм, а валовый диаметр – до 200. Скорость проскальзывания падает с увеличением размера защитного устройства.

23,а. Обозначение посадочных отверстий муфт с прямобочными шлицами по ГОСТ 1139-80

Размеры, мм

Пружинно-кулачковые

Предохранительная муфта этого типа отличается высокой точностью срабатывания. Главную роль в повышенной точности отводится упругим свойствам пружины. При достижении пикового момента вращения пружинно-кулачковый механизм сработает с большей вероятностью, чем фрикционный. К плюсам изделия относят высокие показатели жесткости кручения, отсутствие мертвого хода. Это особенно важно при работе следящих приводов. Недостатки у пружинно-кулачковых предохранительных муфт тоже есть. Они сильно ограничены по скоростным характеристикам. При высоких скоростях защитные элементы много раз перегружаются из-за самовключений. Со временем падает показатель крутящегося момента. Пружинно-кулачковые механизмы бывают:

• кулачковыми;
• кулачково-роликовыми;
• шариковыми.

Сложнее всего изготавливать кулачковые муфты, поэтому производители часто используют шариковые изделия. Трение скольжение при такой конструкции заменяется частично трением качением. В кулачково-роликовых моделях установлены радиально расположенные ролики. Во время работы шарики прижимаются к гнездам за счет передачи усилия от пластин. Если нагрузка выше номинальной, шарик вылетает из гнезда, а сила передается.

Как работает шуруповерт и конструкция инструмента — что надо знать при использовании

Выходное напряжение аккумулятора определяет мощность устройства. Чаще всего, в шуруповертах используются литий-ионные напряжение 3,6 В и никель-металлогидридные, никель-кадмиевые 1,2 В элементы. Выходное напряжение разных аккумуляторов может находиться в пределах 3, В, но наиболее применимый диапазон 9,,4 В. Важным показателем аккумуляторного источника питания является емкость, которая ответственна за продолжительность эксплуатации. Эта характеристика обычно находится в пределах 1,,5 А ч.
Включение инструмента производится путем нажатия кнопки шуруповерта, расположенной на его ручке.

Этот кнопочный выключатель совмещен с регулятором напряжения — при разном усилии нажатия на электродвигатель подается разная величина напряжения, что обеспечивается широко-импульсным регулятором. В зоне установки кнопки размещается также и рычаг направления вращения. Такой переключатель позволяет менять полярность подаваемого сигнала, что обеспечивает реверс вращения.

Пуск электродвигателя производится через достаточно мощный транзистор, процесс открывания которого управляется ШИМ генератором. Подача электрического сигнала непосредственно на ротор двигателя осуществляется через коллектор. Искать только в заголовках Сообщения пользователя: Имена участников разделяйте запятой.

Особенности эксплуатации пружинно-кулачкового устройства

Защитный элемент обеспечивает следующие способы восстановления валов:

• Автоматическое при прекращении перегрузок. Вращение продолжается.
• Вручную или специальным механизмом. Такой метод применяется, если дополнительно был установлен запорный механизм. Его монтируют между подвижным диском и пружинным блоком.
• Непрерывная передача вращения. Задействуется, когда остановить работу механизма нельзя. В оборудование дополнительно устанавливают ограничитель хода диска и сигнализацию. При критической ситуации диск перемещается до упора, активирует сигнализацию.

Использование пружинно-кулачковых муфт способствует снижению стоимости и уменьшению размеров машин. Расходы на эксплуатацию тоже снижаются, т.к. растет надежность оборудования.

Историческая создания

Нужно отметить, что вискомуфта изобретение далеко не новое. Этот принцип был известен ещё в далёком 1917 году в США. Именно там жил её создатель, талантливый инженер Мелвин Северн. К сожалению, в те времена принцип вязкости жидкости в трансмисси не был по достоинству оценён, да и особая надобность в нём отсутствовала. Так бы и канула вискомуфта в лету, но неожиданно в 1964 году она вновь появилась на арене мирового автомобилестроения в трансмиссии британского спорткара Jensen Interceptor FF. Это был дебют вискомуфты в серийной машине и с тех пор он активно использовался и используется различными автопроизводителями.

Комплектность поставки

Обычно в базовый комплект поставки промышленной кулачковой муфты с механическим приводом входят две полумуфты, зубчатый венец в сборе, упаковка и документация.

Часто в отгрузочных документах полумуфты называют ступицами.

В качестве дополнительной опции предлагается установочный винт, облегчающий монтаж устройства на оборудование. Если кулачковая муфта оснащена электромагнитным или гидравлическим приводом, добавляется монтажная схема для подключения к гидравлике или электрической схеме агрегата.

На заводе изготовителе муфту собирают и испытывают на тестовом стенде, о результатах делают отметку в отгрузочном паспорте изделия.

Разновидности фитингов

Кроме материалов изготовления, муфты отличаются по своим техническим характеристикам, но основным различием является способ монтажа. По этому показателю они бывают:

• компрессионные;
• обжимные;
• приварные пластиковые;
• резьбовые.

Рассмотрим каждый из этих видов несколько подробнее.

Муфта компрессионная соединительная. Удобство использования – вот основное достоинство такой детали. Она фиксируется за счёт запрессовки специальной втулкой обжимного кольца. Такое техническое решение исключает вероятность раскручивания при вибрациях разного вида, а также гидроударах. Из преимуществ можно выделить:

• универсальность;
• лёгкость установки своими руками. Провести монтажные работы может человек, обладающий лишь начальными сантехническими навыками;
• возможность повторной эксплуатации;
• нет необходимости использовать сварочный аппарат;
• невысокая стоимость.

Компрессионная муфта — это простая конструкция, в которой герметичность обеспечивается уплотнительными кольцами и гайками

Монтаж выполняется следующим образом:

• детали крепёжного элемента – цанговое кольцо, гайка и проч. – надеваются на трубу;
• затем труба насаживается на штуцер либо вставляется в патрубок соединительного компонента;
• далее цанговое кольцо надвигается, а гайка затягивается.

Муфта обжимная. Сфера применения такого изделия – металлопластиковые системы водоснабжения. Необходимо отметить, что потребность в муфте соединительной обжимной возникает нечасто. Обусловлено это тем, что продажа «металлопластика» осуществляется многометровыми бухтами. Когда же обжимная деталь всё-таки понадобится, её монтаж выполняйте в следующем порядке:

• обрежьте кромки трубок под прямым углом;
• вставьте трубки в гильзы;
• место соединения обжимайте специальным инструментом.

Муфта приварная пластиковая. Вид пластика привносит отличия в процесс сборки водопровода. Коротко они формулируются так:

• ПНД. Монтаж ПНД водопровода, как правило, осуществляется с помощью электросварной муфты, имеющей электрические спирали. Состыковав все детали, подключите к муфте такого типа специальный аппарат. После его включения на спираль начнет поступать электроток, из-за чего та будут разогреваться до температуры плавления полиэтилена. В результате материал компонентов смешивается, а после остывания образуется очень прочное соединение.
• ПВХ. Метод монтажа такого трубопровода больше схож со склеиванием, а не со сваркой. И здесь соединяемые поверхности расплавляются, но не из-за высокой температуры, а под воздействием специального химического состава – клея. Тем не менее, такой способ принято называть муфтовой сваркой.

Трубы ПВХ можно соединять клеевым методом, но в этом случае соединительная муфта все равно называется сварной

Монтаж предполагает такую последовательность действий:

• соединяемую трубу обрежьте и вставьте её в соединительную деталь;
• на поверхности трубы поставьте отметку, показывающую глубину вхождения;
• размеченный участок обмажьте с помощью кисточки тонким слоем вышеуказанного клея;
• соедините элементы. Сделав это, обязательно проверните их на четверть оборота;
• вторую трубу приклейте спустя несколько минут таким же образом.

Полипропилен. Сварка фитинга выглядит так:

• соединительная деталь и труба вставляются в предварительно нагретые насадки специального паяльника;
• после того как пластиковые поверхности размягчатся, вытащите детали из паяльника и соедините друг с другом;
• дав пластику остынуть, вторую трубу соедините с фитингом точно так же.

Муфта резьбовая. Такие фитинги применяются, как правило, для стальных трубопроводов. Инструкция по монтажу муфты резьбовой соединительной представлена ниже.

• обрежьте предполагаемые к соединению трубы строго перпендикулярно продольной оси;
• нарежьте на них резьбу;
• далее накрутите поджимающие гайки;
• затем по очереди вкрутите трубы в соединительную деталь.

Резьбовые муфты разных типов используют при монтаже металлических трубопроводов

Примеры использования

Торцевые гаечные ключи и отвертки

Торцевые гаечные ключи, оснащенные храповым механизмом, ещё называют трещотками. В самом простом варианте конструкции в трещотку стовят по две собачки. Поворотом рычажка можно либо отворачивать гайку, либо её закручивать, не вынимая ключа на каждом обороте, как с обычным инструментом.

Торцевые гаечные ключи с храповым механизмом

Кабельные стяжки

Кабельные стяжки делают из пластика одной деталью. Собачка прижимается к зубчатой пластине силой упругости. После затягивания стяжка не ослабляется даже при очень большом усилии.

Храповой механизм кабельной стяжки

Противооткатные устройства

Изначально противооткатные устройства с храповым механизмом начали использовать на железной дороге в горах Пенсильвании, США, при перевозке угля примерно с 1846 года. Чтобы груженый состав по крутому склону не откатился назад в случае отказа двигателя паровоза, на вагонах устанавливались «собачки».

Позже эта схема нашла применение на американских горках, чтобы в случае отключения электричества поезд с любителями острых ощущений не покатился назад.

Противооткатное устройство тележки на американских горках

Лебедки

Лебедки – это механизм для перемещения предметов с помощью каната. Электрическую лебедку устанавливают во внедорожники, чтобы вытянуть из трясины застрявший автомобиль.

Чтобы натянутый трос не разматывался с барабана используют храповой механизм. Примеры его использования на ручных лебедках можно увидеть на этих фотографиях.

Храповой механизм в ручных лебедках

Обгонная муфта велосипеда

Обгонную муфту (англ. overrunning clutch) также называют муфтой свободного хода. Она позволяет предотвратить передачу крутящего момента от ведомого вала (колеса) к ведущему (на цепь и педали), если ведомый вал начинает вращаться быстрее. Например, после прекращения вращения педалей без муфты свободного хода колеса продолжали бы раскручивать цепь и педали, как это было в первых велосипедах. То же самое было бы при спуске с горки.

Впервые обгонную муфту с простейшим храповым механизмом запатентовал в 1869 году Уильям Ван Анден из Покипси, штат Нью-Йорк, США. В обгонной муфте Ван Андена храповик был встроен в ступицу переднего колеса велосипеда.

Примерная схема муфты свободного хода (обгонной муфты) с храповым механизмом Ван Андена

Почти все современные велосипеды – заднеприводные. Обгонная муфта в них встраивается в заднюю втулку или заднюю звездочку. Обгонные муфты с храповым механизмом издают характерный звук и их еще называют велотрещотками.

Пример работы муфты свободного ходаМуфта свободного хода с храповым механизмом в задней звездочке велосипеда

Обгонная муфта стартера автомобиля

Механизм свободного хода с храповиком используется в стартерах автомобилей как защитное устройство. Стартер – это механизм, который с помощью электромотора запускает двигатель внутреннего сгорания, вращая его коленвал через маховик.

Скорость вращения ведомого зубчатого колеса стартера невысокая – может быть около 3000 об/мин. После запуска двигатель на холостом ходу развивает около 1000 об/мин. Но передаточное отношения стартер-маховик из-за разности диаметров зубчатых колес может достигать значения 20:1. Т.е. запущенный двигатель на холостых оборотах может раскрутить электромотор стартера до 20 000 об/мин.

Чтобы стартер не вышел из строя после запуска двигателя на него ставят обгонную муфту.

Стартер автомобиля

Коробка передач автомобиля

В данном примере собачка храпового механизма используется для перевода автоматической коробки передач в режим парковки.

Храповик в автоматической коробке передач автомобиля

Основные типы несоосности валов

Одним из основных факторов использования муфт является их возможность компенсировать погрешности взаимного расположения валов. Понимание типа несоосности порой имеет решающее значение, при правильном подборе муфты.

При монтаже оборудования, валы должны быть расположены без каких либо смещений, что довольно часто бывает недостижимо. Несоответствие или отклонение между предполагаемым положением двух валов, как правило, результат производственных допусков. Несоосности бывают радиальные (продольные), угловые и осевые.

Правильное размещение валов

Радиальное (продольное) смещение валов

Осевое смещение валов

Угловое смещение валов

Типы несоосности валов