Какими классами представлены фрикционные муфты? В чем их основные особенности? Какие материалы используются при производстве? Все перечисленные вопросы требуют тщательного рассмотрения, что необходимо для точного выбора, грамотной эксплуатации механизма.
Основные функции
Муфта фрикционная позволяет решить следующие задачи:
-
Обеспечение плотного взаимодействия между главным и ведомым валами.
-
Уменьшение выраженности побочных нагрузок, вплоть до полного устранения, эффективное гашение вибраций, ударных воздействий, поперечных и продольных колебаний.
-
Устранение небольших отклонений компонентов в процессе работы, вне зависимости от направленности, будь то продольные, угловые или осевые.
-
Автоматическая или ручная сцепка валов по достижении определенных показателей.
-
Эффективная передача конкретного типа движения. К примеру, обгонные муфты передают исключительно движение, имеющее конкретное направление.
-
Оптимизация передаваемого усилия, выравнивание его основных показателей, крутящего момента, количества оборотов.
Фрикционная муфта универсальна, используется при комплектации различных машин и производственного оборудования, автомобилей, от легковых до грузовых, и других транспортных единиц, тормозных систем, подъемных комплексов. Механизм позволяет уменьшить выраженность нагрузок, значительно увеличить период службы оборудования.
Содержание статьи
[Скрыть]Общая классификация
Классифицировать фрикционные механизмы можно по нескольким характеристикам. Например, с точки зрения конфигурации поверхностей, обеспечивающих плотный контакт и силу трения, необходимую для приведения в действие, они делятся на дисковые, цилиндрические, конусные. Наибольшее распространение получили модели первого типа, диск обеспечивает максимальную площадь контакта и, соответственно, наибольшую эффективность при передаче крутящего момента.
Муфты могут относиться к сухому или масляному типу. Вторые стоят дороже, достаточно сложны с конструктивной точки зрения, однако, все это компенсируется долговечностью. Масло уменьшает силу трения, воздействующую на элементы, что не сказывается на эффективности, однако, уменьшает выраженность нагрузок, улучшает отвод избыточной тепловой энергии, защищает от деформаций и повреждений, увеличивает общий период службы.
Третий классификационный фактор – вид силовых цилиндров, за счет которых разъединяются пластины. Если устройства передают огромный крутящий момент, подвергаются значительным физическим воздействиям, то в цилиндрах зачастую используется пневматический или гидравлический привод. Электромагнит – оптимальное решение для оборудования, где важно постепенное наращивание усилия, к примеру, в прессах.
Производственные особенности и материалы
Фрикционная муфта подвергается значительным нагрузкам, интенсивному трению, так что при ее изготовлении должны использоваться соответствующие материалы, адаптированные к ним, исключающие быстрое разрушение, обеспечивающие продолжительный эксплуатационный период. Распространение получили, например, следующие составы:
-
Ретинакс. Материал, выдерживающий значительные механические и температурные воздействия. Его основа – асбест, для формирования плотной однородной структуры применяется связующее вещество, фенолформальдегидная смола. Добиться максимальной прочности позволяет добавление латунной стружки. Муфты из ретинакса применяются в наиболее нагруженных и ответственных системах, разрушения и деформации исключены даже при продолжительном воздействии очень высоких температур, вплоть до 700 градусов, кратковременным – до 1100 градусов.
-
Пресс-композиции. Основа – фенолформальдегидная смола, для улучшения базовых характеристик применяются наполнители. Лимит термической нагрузки – 190 градусов.
-
Трибонит. Технологичный композит, ориентированный на системы, контактирующие с веществами, обладающими выраженной химической активностью, к примеру, нефтепродуктами. Муфты из трибонита также допускают воздействие горячего, насыщенного влагой, пара. Интервал рабочих температур – от минуса 82 до плюса 300 градусов.
-
Фрикционные элементы, использующиеся на муфте, могут иметь различное исполнение:
-
Вкладыши. Они представлены десятками конфигураций, вне зависимости от области применения удастся найти оптимальный вариант, соответствующий типу, особенностям оборудования. Изготовлены вкладыши, как правило, из ретинакса или пресс-композиции.
-
Диски. Классифицируются по диаметру и толщине, наиболее распространенный материал изготовления – пресс-композиция.
-
Секторы. Как и в ситуации с вкладышами, представлены огромным разнообразием, различны по габаритам.
-
Пластины. Фрикционные пластины, в основном, характеризуются размерами 50 на 50 сантиметров, толщина вариативна – от 0.4 до 2.
Разбор конструкций: дисковые муфты
Фрикционные дисковые муфты получили наиболее широкое распространение. В частности, именно они используются при сборе транспортных средств, от небольших легковых автомобилей до локомотивов. Механизмы довольно компактны, при этом способны передавать значительный крутящий момент. При сборке допустимо использование дисков различных типов, что помогает найти оптимальное решение в конкретной ситуации, с соответствующим эксплуатационным ресурсом, адаптированное к термическим и механическим нагрузкам.
Муфты могут быть укомплектованы как парой, так и несколькими дисками. Во втором случае удается увеличить эксплуатационный ресурс, эффективно передавать значительный крутящий момент без риска деформации, повреждения внутренних элементов.
Конусные
Фрикционные муфты конусного типа конструктивно сложнее, в сравнении с дисковыми аналогами, их изготовление требует особой точности, использования специализированного оборудования, автоматизированных линий обработки, что увеличивает цену. Расходы, однако, компенсируются преимуществами этих механизмов:
-
Максимально плавный ход, тихая работа, эффективная защита от ударных, вибрационных и других нагрузок, которые могут случиться в процессе эксплуатации.
-
Увеличенный КПД, крутящий момент передается почти без потерь, что важно для использования в ответственных приводных системах.
-
Муфты способны выполнять функцию средств управления, корректировка усилия дает возможность изменить и частоту вращения, однако, такая регулировка является только кратковременной.
Цилиндрические
Цилиндрические муфты работают тихо и плавно, адаптированы для использования в среде, предполагающей повышенные термические и механические нагрузки. Основной негативный момент – для передачи значительного усилия необходимо значительно увеличить габариты детали, в ситуациях, когда требуется компактность, экономия места, ее использование нерационально, а зачастую невозможно.
Принцип функционирования
Фрикционные муфты используются для решения различных задач, однако, их базовый принцип работы идентичен. Заключается он в обеспечении плотного механического взаимодействия между двумя агрегатами или, наоборот, в его оперативном разрыве, при возникновении соответствующей необходимости.
На подключенной к приводу фрикционной муфте постепенно нарастает усилие, возрастает выраженность прижатия, плотности механического контакта. Постепенно плотность достигает значений, необходимых для срабатывания, начала передачи крутящего момента. Такой принцип приводит к тому, что фрикционные муфты, в отличие от множества аналогов, работают максимально плавно, усилие нарастает постепенно, отсутствуют удары, из-за которых могут разрушиться компоненты механизма. Это преимущество особенно ощутимо при использовании муфты как модуля сцепления в автомобиле. Даже при изначальной разнице в скоростях вращения валов, удается достичь мягкого, плотного зацепа и эффективной передачи крутящего момента. Сначала механизм будет проскальзывать, но, по достижению необходимой скорости, начнет функционировать в нормальном режиме, показатели вращения ведомого и ведущего вала выровняются.
По указанному алгоритму функционируют сцепные фрикционные муфты, однако, существуют также их предохранительные модификации. Отличительная конструктивная особенность – наличие звездочки, разделяющей фрикционные диски. Когда крутящий момент превышает нормативные значения, звездочка проскальзывает, разрывает механический контакт, защищает оборудование от разрушения и деформации. В конструкцию устройства также входит пружина, которую можно отрегулировать, подтянуть или ослабить, чтобы точно настроить порог срабатывания.
Правила подбора
Фрикционные муфты должны на 100% соответствовать условиям применения, чтобы исключить возможные повреждения, снижение КПД, эксплуатационного ресурса и другие вероятные негативные последствия. Наиболее значимые параметры при подборе муфты выглядят следующим образом:
-
Предельное число оборотов. Подвижные элементы муфты должны быть достаточно жесткими и прочными для того, чтобы работать на высоких оборотах. В противном случае возникнут выраженные продольные, поперечные колебания, механизм разрушится.
-
Максимальное усилие. Как и в предыдущем случае, фрикционные муфты должны быть конструктивно адаптированы к определенной нагрузке, чтобы не допустить выраженных деформаций и разрушения.
-
Эксплуатационный ресурс. Чем долговечнее фрикционные муфты, тем выгоднее их использование, тем меньше внимания им требуется для обслуживания.
Сложнее всего – выбор муфты для особых условий использования, подразумевающих взаимодействие с высокими температурами, нефтепродуктами и другими жидкостями с выраженной окислительной способностью. Материалы должны соответствовать таким воздействиям, не ржаветь, не деформироваться, не разрушаться.
При выраженных механических нагрузках лучше использовать мокрые фрикционные муфты, чтобы масло отводило избыток тепла, снижало коэффициент трения.
