Как выглядит муфта в машине

Муфты. Виды, устройство муфт в механизмах машин

В машинах для передачи движения от одного механизма к другому, выполненных как самостоятельная сборочная единица (редуктор, вариатор, двигатель и т.п.), применяются устройства, которые соединяют входные и выходные валы и называются муфтами.

При соединении валов муфты могут выполнять и другие функции:

• соединять и разъединять валы;
• предохранять механизмы от поломок;
• компенсировать несовпадение осей по высоте и по углу;
• амортизировать вибрации и толчки;
• работать с механизмами с изменяющейся окружной скоростью и др.

В справочной и другой технической литературе, а также в каталогах, подробно представлены технические параметры муфт в зависимости от требуемых свойств и передаваемой нагрузки, элементы конструкции и технические требования, которые необходимо выполнять при монтаже и эксплуатации муфт.

Поэтому при проектировании механических приводных устройств и механизмов редко возникает необходимость разрабатывать конструкции муфт. Задача в большинстве случаев сводится к подбору муфты в соответствии с техническими требованиями.

Основным показателем при выборе муфты является номинальный диаметр соединяемых валов. Затем после выбора муфты может возникнуть необходимость в проверке ее, что связано с определением расчетного вращающего момента, частоты вращения и условий эксплуатации, а также, при необходимости, прочность соединительных деталей.

Основная характеристика при подборе муфты – Т – передаваемый муфтой крутящий (номинальный) момент, Т_расч – момент, учитывающий наиболее тяжелые условия ее нагружения и называемый расчетным крутящим моментом, и [T] – допускаемый крутящий момент, указанный в каталоге:

где Т=P/ω – крутящий момент, передаваемый муфтой при установившемся режиме работы (номинальный момент), определяемый по мощности Р и угловой скорости ω; k – коэффициент динамичности или режима работы (перегрузки), учитывающий дополнительные динамические нагрузки на муфту; его значение зависит от рода приводного двигателя и назначения рабочей машины. Для привода от электродвигателя принимают: при спокойной нагрузке k=1,15…1,4; при переменной нагрузке k=1,5…2; при ударной нагрузке k=2,5…3.

С учетом инерционных масс:

где l₁ и l₂ – моменты инерции вращающихся масс ведущего и ведомого валов с насаженными на них деталями, приведенными к оси того вала, на который устанавливается муфта; Т_ном – номинальный вращающий момент.

Вместо момента инерции для муфт может быть указан маховой момент:

где G – вес вращающихся деталей на валу, Н; D – диаметр окружности вращающихся масс (обода маховика), м; g=9,81 м/с2.

При постоянном направлении вращения и умеренно нагруженных валах (σ ≈ 15 МПа) полумуфты устанавливают на концах валов по переходным посадкам (H7/m6, H7/k6). При реверсивной работе, а также при тяжело нагруженных валах (σ>15 МПа) применяют посадки с натягом. При такой посадке муфты могут возникнуть проблемы при демонтаже. Поэтому целесообразно для муфт, предназначенных для работы с большими нагрузками, применять посадку на конус концов валов, при которой можно создать значительный натяг в соединении и обеспечить точное радиальное и угловое положение полумуфты относительно вала.

1. Муфты соединительные

1.1. Жесткие муфты

Самая простая из жестких неразъемных муфт – втулочная муфта (рис. 1), представляющая собой цельную втулку, надеваемую на концы валов и закрепляемую на них штифтами (рис. 1, а), шпонками (рис. 1, б) или шлицами и фланцевая муфта (рис. 1, в).

Рис. 1. Жесткие муфты

Втулочные муфты простые, дешевые по конструкции, нашли довольно широкое применение в легких машинах для соединения валов диаметром примерно до 100 мм.

Внутренний диаметр втулки должен соответствовать диаметрам соединяемых валов, а ее длина l=(3,5…4)d, толщина стенки втулки δ=d/3+10 мм (D ≈ (1,7…1,5)d мм). Применение этих муфт ограничено тем, что при сборке и разборке валов требуются значительные смещения их в осевом направлении, а также тем, что эти муфты требуют очень точного совмещения осей соединяемых валов (в противном случае появляются силы, изгибающие валы). Материал втулок – сталь 35, 40, 45, а втулок больших размеров – чугун СЧ18, СЧ24 и др. Прочность муфты определяется проверочным расчетом на прочность ее соединения с валом – штифтового, шпоночного или шлицевого.

Наиболее распространенная из жестких муфт, разъемных в плоскости, перпендикулярной оси вала, – фланцевая (поперечно-свертная) муфта (рис. 1, в).

Муфта состоит из двух полумуфт, насаживаемых на концы валов и соединяемых между собой болтами. Болты муфты ставят с зазором (вариант I) и без зазора (вариант II).

1.2. Компенсирующие самоустанавливающиеся муфты

Из компенсирующих самоустанавливающихся универсальных муфт для соединения валов диаметром от 40 до 560 мм зубчатая муфта (рис. 2) – самая распространенная.

Рис. 2. Компенсирующая самоустанавливающаяся зубчатая муфта

Муфта состоит из двух полумуфт 1 и 2 с наружными зубьями и двух половин обоймы 3 и 4 с внутренними зубьями, сцепляющимися с зубьями полумуфт. Полумуфты закрепляют на концах соединяемых валов. Половины обоймы соединяют между собой болтами.

Зубья полумуфт и половины обоймы имеют эвольвентный профиль, аналогичный эвольвентному профилю зубьев зубчатых колес, что позволяет нарезать их нормальным зуборезным инструментом. Зубчатая муфта компенсирует любые взаимные смещения валов – осевые, радиальные и угловые, так как зубчатое зацепление ее выполняют с боковым зазором и возможностью свободного осевого взаимного смещения сопряженных зубьев, а зубья изготовляют бочкообразной формы со сферической наружной поверхностью.

Широкое применение в машиностроении зубчатых муфт объясняется рядом их достоинств: небольшими габаритами и массой; большой нагрузочной способностью из-за большего числа одновременно сцепляющихся зубьев; допустимостью высоких окружных скоростей (более 25 м/с) и технологичностью.

Полумуфты и половины обоймы изготовляют из сталей 40, 40Х, 45 или из стального литья 45Л, 50Л и др.

Параметры зубчатых муфт унифицированных конструкций приведены в табл. 1.

Таблица 1. Муфты зубчатые (выборка), мм

Для уменьшения износа зубьев муфты в ее обойму заливают масло большой вязкости.

В последнее время отдельные элементы зубчатых муфт изготовляют из пластмасс, которые придают муфтам упругие и демпфирующие свойства и повышенную износостойкость.

1.3. Упругие муфты

Упругие муфты служат для уменьшения динамических нагрузок, передаваемых соединяемыми ими валами. Кроме того, эти муфты предохраняют соединяемые валы от резонансных колебаний и позволяют несколько компенсировать неточности взаимного расположения валов. Основные характеристики упругих муфт: жесткость или обратная ей величина – податливость и демпфирующая способность, т. е. способность превращать в теплоту энергию деформирования упругих элементов муфты.

Различают упругие муфты: линейные и нелинейные, или постоянной и переменной жесткости. Первые имеют линейную характеристику, т. е. прямо пропорциональную зависимость угла закручивания муфты (угла поворота одной полумуфты относительно другой) от передаваемого момента, а вторые – нелинейную характеристику. Достоинство муфт с нелинейными характеристиками – предотвращение резонанса крутильных колебаний при периодически изменяющихся нагрузках, воспринимаемых муфтами.

Конструкции упругих муфт разнообразны. По материалу упругих элементов они делятся на муфты с неметаллическими и металлическими элементами. В качестве металлических элементов используются пружины (рис. 3).

Муфты с металлическими упругими элементами по сравнению с муфтами с неметаллическими упругими элементами более долговечны, имеют меньшие габариты, но дороже. Их применяют в основном для передачи больших моментов.

Рис. 3. Основные типы металлических стальных упругих элементов муфт: а – цилиндрические пружины; б – змеевидные пластинчатые пружины; в – стержни, пластины и пакеты пластин, расположенные по образующей и по радиусу; г – пакеты разрезных гильзовых пружин

Муфта со змеевидной пружиной (рис. 4) наиболее распространена среди муфт с металлическими упругими элементами. Она состоит из двух полумуфт с зубьями специальной формы, во впадинах между которыми помещается змейкой (зигзагом) изогнутая пружина, так чтобы объединить смежные зубья на полумуфтах. Зубья и пружина закрываются снаружи кожухом, состоящим из двух половин, соединяемых между собой болтами.

Рис. 4. Муфта со змеевидной пружиной

С увеличением нагрузки пружина, изгибаясь, вступает в контакт с зубьями по все возрастающей длине. При этом уменьшается длина активной части пружины и ее жесткость увеличивается. Преимущественно при отсутствии колебаний применяют литые муфты, как наиболее совершенные и более простые по форме зубьев. Материал полумуфт – сталь 45 или стальное литье 45Л. Пружины изготовляют из пружинной стали 65Г, 60С2 и др. Половины кожуха изготовляют из чугуна СЧ12, СЧ15.

Втулочно-пальцевая муфта получила широкое распространение, например, в приводах от электродвигателя. Муфта (рис. 5) состоит из двух фланцевых полумуфт 1 и 4, пальцев 2 с коническим хвостовиком и резьбой. Пальцы вставляют в конические отверстия одной из полумуфт и затягивают гайками, что обеспечивает жесткое соединение этих деталей. Момент вращения на вторую полумуфту передается от пальцев через резиновые гофрированные втулки 3. Преимуществами этих муфт являются простота конструкции и возможность замены упругих элементов, малые габаритные размеры и масса, но они малоподатливы, и распределение напряжений в упругих элементах отличается большой неравномерностью.

Рис. 5. Втулочно-пальцевая муфта

Полумуфты и пальцы изготовляют из сталей 40, 40Х, 45 и др. Муфты допускают радиальное смещение валов до 0,2…0,5 мм, осевое смещение валов до 5 мм и угловое – до 1°. Следует заметить, что с ростом смещений увеличиваются износ упругих элементов и неравномерность распределения нагрузки среди пальцев муфты.

Муфты могут применяться для диаметров валов от 9 до 160 мм и моментов вращения от 6,3 до 16000 Н•м. Параметры втулочно-пальцевых муфт унифицированных конструкций приведены в табл. 2.

Таблица 2. Втулочно-пальцевые муфты унифицированных конструкций (выборка), мм

Упругая муфта с резиновой звездочкой (рис. 6) используется для соединения быстроходных валов и по принципу действия аналогична втулочно-пальцевой муфте.

Рис. 6. Упругая муфта с резиновой звездочкой

Муфты с резиновой звездочкой обладают большой радиальной, угловой и осевой жесткостью, поэтому их применение возможно при установке соединяемых изделий на плитах (рамах) большой жесткости.

Муфты с резиновой звездочкой выпускают для диаметров валов 12…48 мм в диапазоне моментов вращения 6,3…400 Н•м.

Муфта с торообразной упругой оболочкой, резиновый упругий элемент которой напоминает автомобильную шину, работает на кручение. Это придает муфте большую энергоемкость, высокие упругие и компенсирующие свойства ( α ≈ 2°, δ ≈ 2…6 мм, угол закручивания до 5…30°).

Муфта с торообразной упругой оболочкой, сравнительно простая по конструкции, получила широкое распространение (рис. 7).

Рис. 7. Муфта с торообразной упругой оболочкой

Недостатком муфты является большой диаметральный размер и появление значительных осевых нагрузок на опоры, вызываемых центробежными силами, действующими на упругий элемент.

Полумуфты 1 и 5 соединены резиновой оболочкой 2 (часто армированной кордом) с помощью нажимных колец 3, состоящих из двух частей, соединенных кольцом 6 и винтами 4.

Основные размеры муфты приведены в табл. 3.

Таблица 3. Основные параметры упругой муфты с торообразной оболочкой (выборка), мм

Наружный диаметр муфты D определяют из расчета оболочки на прочность.

Ориентировочные, соотношения основных элементов муфты: В=(L–L1–L2)=0,25D; δ=0,05D; D2=0,5D; D1=0,75D. Число болтов z ориентировочно принимают в зависимости от диаметра D по табл. 4.

Таблица 4. Число болтов z в зависимости от D

D, мм	До 160	Свыше 160 до 320
z	4	6

Вращающий момент с полумуфт передается на оболочку силами трения, создаваемыми при затяжке болтов 3. При передаче момента в оболочке возникают касательные напряжения крутильного сдвига. Наибольшего значения они достигают в кольцевом сечении с диаметром D 1.

2. Сцепные муфты

В приводных устройствах, часто включаемых и выключаемых, с переменным режимом работы, например в трансмиссиях тракторов и автомобилей, в передачах к металлообрабатывающим станкам, конвейерам, транспортерам и другим машинам, устанавливают управляемые сцепные муфты. Их конструктивное оформление отличается большим разнообразием, но применяют главным образом муфты сцепные кулачковые и фрикционные.

2.1. Кулачковые сцепные муфты

Наиболее простая конструкция муфты с прямоугольным профилем кулачков показана на рис. 8, а; соотношение размеров ее таково: наружный диаметр D ≈ 2,5d; длина ступицы неподвижной полумуфты l 1 ≈ 1,5d, то же подвижной l2 ≈ (2…2,5)d; осевой зазор е ≈ 5…10 мм; число кулачков z=3…5; высота кулачка h ≈ (0,3…0,5)d. Полумуфты должны строго центрироваться на валах, для точности расположения которых служит втулка в одной из полумуфт.

Эти муфты применяют для передачи значительных моментов, включение их возможно лишь при весьма малой относительной угловой скорости (порядка 1 рад/с) или же лучше при полной остановке механизма.

Муфты с треугольными и трапецеидальными кулачками допускают включение на ходу при разности окружных скоростей на среднем диаметре до 0,8 м/с:

• треугольный профиль с углом α=30…40° пригоден для легких передач с небольшим значением Т_ном, так как при значительных нагрузках кулачки сминаются и изнашиваются за сравнительно короткий срок; число кулачков z≤60, что обеспечивает плавность включения;
• трапецеидальный профиль считают оптимальным для средненагруженных муфт; угол α ≈ 3…10°, число кулачковz=5…12, высота кулачка h ≈ 0,1Dc; ширина кулачка в радиальном направлении b~(1,5…2)h.

На рис. 8, б представлены профили кулачков. Твердость рабочих поверхностей 50…60 HRC.

Рис. 8. Муфта сцепная (а) и применяемые формы кулачков (б)

2.2. Фрикционные сцепные муфты

Фрикционные муфты обеспечивают плавное безударное включение, так как в момент включения нагрузка возрастает с ростом тормозящего эффекта между дисками. Муфта передает вращающий момент за счет сил трения, создаваемых на трущихся поверхностях сцепляющихся звеньев муфты. Давление на трущиеся детали создается с помощью механизмов включения различного вида, которыми можно управлять режимом работы муфты. Наибольшее распространение получили пружинно-рычажные механизмы; для дистанционного управления муфтой удобны гидравлические, пневматические или электромагнитные устройства. Муфты работают как со смазкой, так и без нее.

Дисковая муфта с одной парой поверхностей трения (рис. 9) приводится в рабочее положение прижимной силой F_пp.

При малых вращающих моментах, передаваемых муфтой, оба диска изготовляют из металла; при больших моментах один из дисков облицовывают фрикционным материалом, что позволяет увеличить трение рабочих поверхностей и, следовательно, уменьшить силу прижатия F_пp.

Рис. 9. Фрикционная сцепная муфта

Многодисковая муфта. Для уменьшения силы Fпp и габаритных размеров муфты применяют конструкции не с одной, а со многими парами поверхностей трения – многодисковые муфты (рис. 10).

Рис. 10. Многодисковая муфта

В этих муфтах имеются две группы дисков: внутренние 2 и наружные 3. Наружные диски с D1 соединены с полумуфтой 1, а внутренние c D – с полумуфтой 5 посредством подвижного шлицевого соединения. Правый крайний внутренний диск опирается на регулировочные гайки 4; на левый крайний диск действуют силы нажатия от механизма управления. При этом сила нажатия будет передаваться на все поверхности трения.

Число ведущих дисков выбирают не более 11, так как действие прижимной силы Fпp на последние диски постепенно уменьшается вследствие трения выступов дисков в пазах полумуфт. Толщину стальных дисков принимают 1,5…2,5 мм для муфт со смазкой и 2,5…5 мм – для муфт без смазки. Зазор между дисками выключенной муфты – от 0,2 до 1 мм в зависимости от материала поверхностей трения. Все диски в муфте должны быть параллельными и соосными во избежание их местного повышенного изнашивания и нагрева.

Фрикционные сцепные муфты по форме рабочей поверхности могут быть конусные (рис. 11, а), цилиндрические с пневматическими или гидравлическими шинами (рис. 11, б), колодочные и ленточные, порошковые электромагнитные – когда между полумуфтами в корпусе помещается железный порошок. В зависимости от степени намагничивания порошка в муфте изменяется передаваемый крутящий момент.

Рис. 11. Фрикционные сцепные муфты

Угол α конусной части муфты, соединяющей полумуфты во избежание заклинивания, должен быть больше угла трения ; для чугунных муфт обычно принимают α=8…15°.

3. Обгонные и центробежные муфты

Обгонные муфты, или муфты свободного хода, автоматически сцепляют и расцепляют валы в зависимости от соотношения угловых скоростей валов. Если скорость ведущего вала больше скорости ведомого вала, то муфта сцепляет валы. При меньшей скорости ведущего вала муфта расцепляет валы, не препятствуя ведомому валу свободно обгонять ведущий вал, откуда и происходит наименование муфт. Муфты свободного хода широко применяются в велосипедах, мотоциклах, коробках передач автомобилей, металлорежущих станках и других машинах.

По способу сцепления полумуфт различают храповые и фрикционные обгонные муфты. Наиболее распространены фрикционные обгонные муфты с роликами, так как у них почти полностью отсутствует мертвый ход и работают они бесшумно.

Обгонная фрикционная муфта с роликами (рис. 12) состоит из двух полумуфт – звездочки 1 и обоймы 2 – и роликов 3, расположенных в сужающихся в одном направлении пазах между звездочкой и обоймой.

Рис. 12. Обгонная фрикционная муфта с роликами

Каждый ролик отжимается пружиной 4 в сужающуюся часть паза. Если ведущая полумуфта – звездочка, то сцепление валов может происходить только при вращении ее по часовой стрелке, а если ведущая полумуфта – обойма, то сцепление валов может произойти при вращении ее против часовой стрелки. При указанном вращении ведущей полумуфты каждый ролик закатывается в сужающуюся часть паза и заклинивается между полумуфтами, в результате чего и происходит сцепление полумуфт и соединение валов. При обратном вращении ведущей полумуфты ролики выкатываются в более широкую часть пазов и полумуфты расцепляются. Полумуфты и ролики при передаче больших нагрузок изготовляют из стали ШХ15 с термообработкой 58…60 HRC, а при небольших нагрузках – из сталей 20Х и 40Х с термообработкой 50…54 HRC.

Диаметр и длину ролика можно выбрать по следующим соотношениям: dp ≈ 0,125D; l=1,5d, где D – диаметр рабочей поверхности обоймы.

Муфты свободного хода применяют для валов диаметром 10…90 мм, число роликов 3…5, диаметр рабочей поверхности обоймы 32…200 мм, момент, передаваемый муфтой, – 0,25…7,7 Н•м.

Центробежные муфты по способу сцепления полумуфт представляют собой фрикционные муфты, в которых в отличие от фрикционных управляемых муфт сцепления полумуфты сцепляются или расцепляются автоматически с помощью специальных грузов, находящихся под действием центробежных сил и пружин. При достижении ведущим валом определенной угловой скорости центробежные силы, действующие на грузы, связанные с одной из полумуфт, преодолевают силы пружин и прижимают (или отжимают) эти грузы к другой полумуфте, в результате чего полумуфты и соединяемые ими валы сцепляются (или расцепляются).

По устройству центробежные муфты представляют собой фрикционные муфты, у которых механизмом управления служат грузы-колодки 1 (рис. 13), находящиеся под действием центробежных сил. При достижении ведущим валом заданной угловой скорости центробежные силы, действуя на грузы, производят включение муфты. Передача вращающего момента осуществляется силой трения, пропорциональной квадрату угловой скорости.

Рис. 13. Центробежная колодочная муфта

В современном машиностроении применяются конструкции центробежных муфт, которые служат для разгона механизмов с большими маховыми массами при двигателе с малым пусковым моментом, для повышения плавности пуска, для предотвращения разноса машины и т. п. Размеры муфт принимают конструктивно. Рабочие поверхности трения грузов проверяют на износостойкость аналогично фрикционным муфтам.

4. Шарнирные муфты

Шарнирные муфты (рис. 14) применяют для соединения валов, оси которых расположены со значительным смещением относительно друг друга, причем в процессе работы угол наклона может изменяться.

Рис. 14. Конструкция одношарнирной (а) и спаренной двухшарнирной (б) муфты

Простейшей шарнирной муфтой является одинарная муфта (рис. 14, а), состоящая из двух полумуфт 1 и 2, насаженных на концы валов и соединенных с ними посредством конических штифтов 3. Между полумуфтами установлена крестовина 4, имеющая форму параллелепипеда с отверстиями, оси которых пересекаются под прямым углом. Полумуфты и крестовина соединены при помощи пальцев 5 и втулок 6 с цилиндрическим штифтом 7. Штифты имеют на концах глухие отверстия, которые после сборки развальцовываются, образуя шарнир трения скольжения.

Одинарные шарнирные муфты допускают перекос осей валов на угол до 45°.

При необходимости увеличения угла наклона между соединяемыми валами свыше предельного для одинарной муфты применяют сдвоенную шарнирную муфту (рис. 14, б) с промежуточной спаренной вилкой 8 или две одношарнирные, соединенные последовательно.

Недостаток этой муфты – неравномерное вращение ведомого вала.

Сдвоенную шарнирную муфту (рис. 15) с разнесенными шарнирами применяют для обеспечения вращения ведомого вала с постоянной угловой скоростью, для возможности передачи вращательного движения между параллельными, но смещенными валами, а также при необходимости передачи вращения между соединяемыми валами, которые расположены под увеличенным углом.

Рис. 15. Схема двухшарнирной муфты с разнесенными шарнирами

Для возможности смещения во время работы валы соединяют шарнирной сдвоенной муфтой с телескопическим промежуточным валиком (рис. 16), т. е. валиком изменяющейся длины.

Рис. 16. Схема двухшарнирной муфты с телескопическим соединением шарниров

Шарнирные муфты подразделяются на малогабаритные, передающие небольшие моменты, и крупногабаритные для передачи средних и больших моментов. Малогабаритные шарнирные муфты, одинарные (рис. 14, а) и сдвоенные (рис. 14, б), применяются для соединения валов диаметром от 8 до 40 мм и передаваемым моментом вращения от 11,2 до 1120 Н•м.

Шарниры этих муфт образуются вставными осями, из которых одна длинная, а вторая состоит из двух коротких втулок, стянутых заклепкой. Материал вилок и заклепки – цементируемая сталь 20Х, а крестовины и осей – сталь 40Х.

В трансмиссиях автомобилей, дорожных и других машинах широко используют шарнирные муфты с крестовиной, имеющей шарниры с игольчатыми подшипниками.

Проверочный расчет шарнирных муфт состоит из определения давления на рабочие поверхности шарниров и расчета на прочность вилок и крестовины.

5. Предохранительные муфты

Для предохранения приводов, деталей механических передач от поломок в случае перегрузки при непредвиденной остановке машины в кинематической схеме предусматривают установку муфт, автоматически размыкающих передачу при достижении вращающим моментом предельного значения Tmax=kTр; здесь k – коэффициент запаса, вводимый в расчет для того, чтобы муфта не срабатывала при перегрузках, возникающих, в частности, в период пуска. Принимают часто k=1,25…1,50. При необходимости более точного определения k следует учитывать оптимальную продолжительность срабатывания, особенности технологического процесса, для которого проектируются привод и условия эксплуатации. Однако всегда должно соблюдаться основное требование – быстродействие муфты, четкость ее срабатывания; с этой целью следовало бы располагать муфту на том участке кинематической цепи, который порождает перегрузки; однако это не всегда возможно, так как габариты муфты, устанавливаемой в зоне низких частот вращения, оказываются зачастую непомерно большими, поэтому в реальных условиях нередко приходится располагать предохранительную муфту между электродвигателем и редуктором. Из общего весьма большого количества разнообразных типов предохранительных муфт здесь рассматриваются лишь некоторые конструкции муфт, применяемых в приводах общего назначения. К ним относятся муфты с разрушающимися элементами, муфты с контактирующими элементами (пружинные кулачковые и шариковые), фрикционные.

Муфты со срезным штифтом – наиболее простые и надежные (рис. 17).

Рис. 17. Муфта предохранительная со срезным штифтом

Штифты (гладкие или с проточкой) должны быстро срабатывать и этим обеспечивать остановку механизма без поломок. Обычно штифты изготавливают из сталей 45, 50 с термообработкой для хрупкости. Вязкая сталь недопустима. Втулки изготавливают из стали 40Х, закаленной до твердости не ниже HRC 48. Предельный момент, при котором штифт должен срезаться:

где d – диаметр штифта в опасном сечении; R – радиус окружности, на которой расположены оси штифтов; [σ]ср ≈ 0,7σВ – предел прочности на срез; z – число штифтов (не более 2).

Выбрав диаметр штифта из табл. 5 и определив из конструктивных соображений R, проверяют напряжение среза:

если оно отличается от [σ]_ср, то вносят соответствующие коррективы, варьируя значения d и R так, чтобы достичь совпадения σ_ср и [σ]_ср.

Таблица 5. Размеры штифтов, мм

Штифт d×L	1,6×18;2×18	3×30; 4×30; 5×30	6×45; 8×45; 10×45
Наружный диаметр втулки D	10	15	25

Муфта со срезным штифтом неудобна в приводах с резкими колебаниями нагрузки, так как они часто срабатывают, после чего надо заменять штифты; такие муфты предпочтительно устанавливать в передачах с примерно постоянной нагрузкой, где они могут выполнять функции аварийного звена.

В муфтах кулачковых предохранительных (рис. 18) вращающий момент передается кулачками трапецеидального профиля, прижимаемыми друг к другу одной центральной пружиной или несколькими, расположенными по окружности. Пружины устанавливают с предварительным сжатием с таким расчетом, чтобы усилие, развиваемое ими, было достаточным для передачи номинального вращающего момента. При увеличении момента до предельного значения Tmах осевые составляющие усилий, действующих на кулачки, сжимают пружины, и муфта срабатывает, предохраняя привод от опасных перегрузок.

Рис. 18. Кулачковая предохранительная муфта: а – конструкция; б, в – профиль кулачков

На рис. 18, а показана муфта для соединения двух валов, которые должны быть точно центрированы относительно друг друга. Профиль кулачков показан на рис. 18; б, в.

Материал колец, на которых фрезеруются кулачки, – сталь 20Х цементируемая и закаленная до твердости рабочих поверхностей 56…62 HRC или сталь 40Х с той же твердостью рабочих поверхностей. Кольца напрессовываются на посадочные места полумуфт и в случае необходимости фиксируются штифтами от проворота. Кулачки выполняются с плоской или винтовой рабочей поверхностью, в последнем случае достигается более полное включение муфты после срабатывания.

Соотношение размеров элементов муфт: наружный диаметр кулачков DH≥2d, где d – диаметр вала (для шлицевого соединения – наружный диаметр вала); ширина кулачков (размер в радиальном направлении) b ≈ (0,12…0,15)DH; средний диаметр кулачков DС=DН–b; высота кулачков h ≈ (0,5…0,6)b; наружный диаметр подвижной втулки Dвт ≈ (1,5…1,8)d; ее длина L ≈ (0,8…1,8)d; число кулачков z=3…15.

В переходных процессах при колебаниях величины передаваемого момента муфта может периодически срабатывать до тех пор, пока не установится режим работы, на который отрегулирована муфта. Если при таких колебаниях возникают динамические нагрузки, превышающие предусмотренную величину, то работу механизма нужно остановить и устранить источник нестабильной работы механизма. Для их ограничения рекомендуется помещать предохранительную муфту на тихоходном валу при частоте вращения не более 300 об/мин.

Как работает автомобильный генератор

Автомобильный генератор – один из ключевых элементов технической начинки автомобиля, от исправности и четкости работы которого напрямую зависит сама возможность движения машины. При движении он подзаряжает аккумулятор, а также генерирует энергию, питающую различное электрооборудование. Автовладельцу важно понимать особенности конструкции и принцип работы автогенератора, его возможные неисправности, а также способы его проверки – в противном случае есть риск остаться без машины в самый неподходящий момент.

Для чего нужен генератор в автомобиле

Прежде всего, остановимся подробнее на функциях автомобильного генератора. Все современные машины оснащаются обширным перечнем электрооборудования, для которого требуется источник питания. Нужен он и для моделей, не имеющих никакой дополнительной периферии, электричество требуется, как минимум, для запуска двигателя стартером, создания искры на свечах для воспламенения топливовоздушной смеси и т.д. Чтобы обеспечить все эти потребители в автомобиле используются 2 источника – аккумуляторная батарея и генератор.

Аккумулятор накапливает энергию и может ее отдавать потребляющим устройствам, когда это необходимо. В то время как генератор, производит энергию, питает устройства и подзаряжает аккумулятор. Таким образом, если убрать из конструкции автомобиля генератор, то он сможет завестись и даже проехать некоторое время, однако после того, как заряд АКБ исчерпается, автомобиль заглохнет. Повторно завести его без «прикуривания» от другого автомобиля не удастся.

Таким образом, основными функциями автомобильного генератора являются:

• подзарядка аккумулятора;
• питание электрооборудования, установленного в автомобиле.

Принцип работы автомобильного генератора

По характеру работы автогенератор напоминает обыкновенный электродвигатель, однако принцип его действия диаметрально противоположен: если обычный мотор преобразует энергию в механическое движение, то генератор, получая вращающий импульс от ДВС, преобразует его в электроэнергию.

Принцип работы генератора автомобиля примерно следующий. После поворота ключа в замке зажигания на обмотку ротора поступает напряжение, оно проходит через контактные кольца и блок щеток. В результате, вокруг обмотки возникает магнитное поле. Данное поле постоянно вращается вместе с ротором двигателя, при этом взаимодейсвуя со статорными обмотками. На статорных обмотка появляется ток, который подается на диодный мост. На выходе диодного моста ток уже имеет стабильную величину. Далее ток подается на регулятор напряжения, после чего он используется для питания потребителей и аккумуляторной батареи.

Важным элементом в работе генератора автомобиля является реле-регулятор напряжения. Оно необходимо для поддержания требуемых значений тока, подаваемого на аккумулятор. Без использования регулятора при повышении оборотов двигателя генератор создавал бы избыточное напряжение, которое могло бы вывести батарею из строя. Также это реле обеспечивает термокомпенсацию – при низких температурах на аккумулятор подается повышенное напряжение, при повышении рабочих температур величина напряжения будет снижаться.

Читайте также: Для чего нужна обгонная муфта генератора.

Признаки неисправности генератора

В ходе эксплуатации автомобиля в генераторе могут возникнуть различные неполадки – механические либо электрические. К первой группе относятся износ и поломка компонентов устройства, вторую группу составляют различные проблемы с обмоткой, щетками, выход из строя выпрямителя напряжения, реле-регулятора и т.д.

Своевременно выявить приближающуюся или уже случившуюся поломку генератора можно по следующим симптомам:

1. Затрудненный запуск мотора. Если генератор работает не в штатном режиме, то нередко нарушается эффективность подзарядки аккумулятора. В результате он получает недостаточный либо избыточный заряд, в результате чего завести двигатель становится очень проблематично.
2. Тусклый либо мигающий свет. Если при езде в темное время суток становится заметно, что фары светят недостаточно ярко либо сила создаваемого ими света меняется в зависимости от уровня оборотов в двигателе, то это свидетельствует о том, что генератор не может обеспечить требуемого количества энергии и напряжения.
3. На приборной панели загорелся индикатор «Аккумулятор». Этот значок всегда подсвечивается перед запуском двигателя, после чего он должен погаснуть. Однако если он продолжает гореть и при работающем двигателе, то это свидетельствует о том, что батарея не заряжается должным образом.
4. Шумит ременной привод генератора. Многие автомобилисты слышали неприятный свист, идущий из двигателя, пока он еще не прогрелся. Он может свидетельствовать о слабом натяжении приводного ремня, который передает вращение от двигателя на ротор генератора. Эксплуатация автомобиля в таком режиме может привести у уменьшенной эффективности работы генератора.
5. Звон или неприятный свист от корпуса генератора. Такие посторонние звуки свидетельствуют об износе подшипников. В результате ротор может начать подклинивать.

Читайте также: Что такое система «старт-стоп» на автомобиле.

Как проверить автомобильный генератор

Если ремонт генератора лучше все-таки доверять профессионалам, то проверку можно выполнить и самостоятельно. Первый способ диагностики – с использованием мультиметра:

1. Замеряем прибором напряжение на клеммах АКБ при выключенном двигателе – должно быть примерно 12.7В;
2. Заводим двигатель, не поддавая газу, отключаем все электроприборы (кондиционер, аудиосистему и т.д.);
3. Повторно меряем напряжение аккумулятора – при работающем двигателе оно должно составлять от 13.8 до 14.5 В (на отдельных двигателях до 14.8 В);
4. Даем нагрузку – фары, кондиционер, аудиосистема, противотуманные фары и т.д.;
5. Опять замеряем напряжение – оно должно опуститься до 13.7-14 В. Если показания мультиметра ниже, то это свидетельствует о неработающем генераторе.

Можно проверить и «дедовским» методом. Для этого запускаем двигатель, включаем небольшую нагрузку (например, фары) – и, не выключая зажигания, снимаем минусовую клемму с аккумулятора. Если мотор не заглохнет, фары не погаснут, то это значит, что генератор обеспечивает двигатель достаточным количеством энергии. Если же машина после съема клеммы глохнет, то это свидетельствует о нерабочем генераторе.

Читайте также: Что делать если сел аккумулятор в автомобиле.

Видео на тему

Генератор

Автомобильный генератор напряжение

Что такое американка

Трубы в отоплении и водоснабжении приходится стыковать между собой и с различными сантехническими устройствами, приборами. Чтобы соединение было надёжным, герметичным — используют фитинги. Один из таких фитингов получил название «американка» (по месту изобретения) и сегодня применяется всё чаще. В этой статье разберёмся, что это такое – соединение американка, какие у него плюсы, чем оно лучше обычных сгонов и кранов.

Что такое американка в сантехнике

Американка, или как правильно называется это соединение, муфта американка – это соединяющий элемент для труб с наружной и внутренней резьбой. Может использоваться в трубопроводах из металла, а также для полипропиленовых труб. Такое соединение монтируют в трубопроводах, работающих при температуре до +120 градусов и при повышенном рабочем давлении.

Из чего состоит фитинг американка:

• шестигранная резьбовая гайка;
• два резьбовых фитинга;
• прокладка между этими элементами из паронита, резины или полипропилена.

Конструктивно это муфта, у которой есть бортик, куда упирается накидная гайка с резьбой. Чтобы муфта соединила две трубы, нужно всего лишь быстро закрутить одну гайку. Разъединяется это соединение также одним движением.

Муфта может быть просто соединительной, а также может использоваться как шаровый кран – с возможностью перекрытия потока носителя.

Для монтажа, в зависимости от вида труб и фитингов, могут понадобиться следующие виды ключей: разводной, рожковый, накидной, распорный, внутренние на разное число граней. Если фитинг предназначен для стыковки металлических деталей, также нужны плашки для нарезания на них резьбы не менее, чем на 7 оборотов. Для пластиковых трубопроводов потребуются обжимные инструменты, которые позволяют соединять трубы и фитинги при помощи механического усилия. Для дополнительной надежности и обеспечения герметичности при монтаже американок используют уплотнители – фум, лён и т. д.

Для чего используется американка

В большинстве домашних санузлов, оснащенных приборами учета воды, видно, для чего нужна американка. С её помощью соединяют водопроводные трубы и счётчики. Если нужно снять прибор учёта для его замены или поверки, сделать это можно, открутив соединительную гайку. Муфта обеспечивает герметичное и быстроразъемное соединение. Её используют в трубопроводах с высоким давлением и температурой. Для её установки не нужна предварительная подготовка труб. Монтаж производится быстро.

Для чего ставят американки:

• для монтажа приборов, сантехники, кранов, тройников, иных элементов трубопроводов;
• чтобы отремонтировать повреждённый сегмент системы водоснабжения или отопления;
• для монтажа без применения сварки.

Эти муфты подходят для установки на батареях, на запорной арматуре, фильтрах. Фитинг позволяет соединять детали из разных материалов: полипропилена, металлопластика, металла.

Основное преимущество – в том, что соединение является разъемным, причем, разъединить конструкцию можно быстро, а затем соединить вновь. Что означает универсальность: при помощи американок монтируют бытовые сантехнические приборы, которые могут поставить в систему даже неспециалисты и без использования специализированного инструмента.

Виды американок

Есть разновидности фитингов, подходящие для разных видов трубопроводов, условий эксплуатации. Они различаются тем, как выглядит муфта, зачем нужна, какие трубы соединяют.

Существуют два базовых вида: муфта для стыкования участков трубопровода и кран американка с ручкой для перекрытия потока. Кран шаровый может иметь ручку-бабочку или более длинный рычаг. «Бабочки» устанавливают на кранах с малым сечением, рычаги – на тех, где приходится прилагать больше усилий для закрывания.

В сантехнике используют американки с такими вариантами соединений:

• плоское или цилиндрическое: чаще встречается цилиндрическое соединение с шестигранной накидной гайкой, но также есть и с плоскими шайбами – они считаются менее надежными;
• конусное: герметичность обеспечивается плотным примыканием стыков труб, для надежности стоит дополнительно использовать фум-ленту.

Фитинг может быть прямым или угловым. Прямой — соединяет линейные участки трубопровода, угловой – под нужным углом.

У американки есть штуцер с наружной резьбой, который позволяет соединять трубы из полипропилена без сварки. Для этого нужен специальный инструмент для скрепления труб и фитинга. Если соединяются участки трубопровода из латуни или стали, нужны муфты с внутренней резьбой. На трубах нужно нарезать резьбу и на неё накручивать фитинг.

Муфты американки делают из разных материалов: нержавеющая сталь, оцинкованная сталь, латунь, медь. Предпочтительнее фитинги из нержавеющей стали и латуни: они долговечнее, надежнее, стоят не так дорого, как медные. Для производства также используют пластик, из него делают корпус, в который вплавляют металлические резьбовые элементы. Комбинированные муфты из полипропилена и металла подходят для стыкования трубопроводов из металлопластика, работающих при повышенном давлении и температуре.

Размеры обычно указываются в дюймах: 1 дюйм, 1/2 дюйма, 3/4 дюйма. На рынке фитингов представлены изделия разных размеров и видов, чтобы можно было монтировать системы водоснабжения или отопления любых конфигураций.

Преимущества американок

Такие соединительные фитинги устанавливают в инженерной сантехнике всё чаще, что означает их надежность и удобство.

Их плюсы очевидны:

• прочное, герметичное соединение;
• простой, быстрый монтаж;
• соединение – разборное, его легко можно разъединить;
• возможность стыковать трубы из разных материалов;
• есть варианты разных размеров и видов;
• долгий срок службы.

Недостатков у такого соединения нет. Можно было бы отнести к минусам высокую стоимость, но цена оправдана многолетней и беспроблемной службой, удобством, лёгкостью монтажа и доступностью.

Какой шаровой кран выбрать для водопровода

Шаровый кран — разновидность запорно-регулирующей арматуры . Часто используется в системах.

Что такое трехходовой клапан

Трехходовой клапан – разновидность запорно-регулирующей арматуры , применяемой в составе систем.

Что такое фитинги

Фитинг – это деталь для соединения элементов в трубопроводах. Он служит для соединения труб.

Одометр автомобиля: что это такое

Приборную панель современного автомобиля, конечно нельзя сравнить с приборной панелью самолета, тем не менее, она может поставить в тупик не опытного водителя. Спидометр, тахометр, одометр и другие приборы и индикаторы, безусловно, нужные и важные, все же требуют разъяснения своих функций и своего предназначения. В этой статье мы поговорим о том, что такое одометр автомобиля, какими они бывают, а так же скажем пару слов о том, как и зачем искажают показания этих приборов.

Что измеряет одометр

Электронный одометр на приборной панели. Внизу общий пробег, вверху суточный пробег, справа кнопка для сброса суточного пробега.

Если спидометр измеряет скорость, с которой движется в данный момент автомобиль, то одометр показывает количество километров, которое проехала машина. В переводе с греческого, одо – дорога, а метр, соответственно измерять. Вот в итоге мы и получаем, такой себе «дорогомер».

Одометр считает пройденные километры на основании подсчета количества вращений колеса. Обычно у этого прибора есть два вида показаний. Общий пробег автомобиля, здесь считается каждый километр пройденный авто с момента схода ее его с конвейера, а так же, так называемый, суточный пробег. Суточным он называется весьма условно. По сути же вы нажимаете кнопку, обнуляете показания этой шкалы, после чего можете посмотреть километраж какого-либо отрезка пути, который вы проехали за какое-либо время. Ну а суточным этот показатель называют обычно таксисты, вот от них и пошло это название.

Читайте также: Что такое круиз контроль и климат контроль в автомобиле

Как работает одометр на автомобиле

Как выглядит механический одометр на приборной панели

Существует всего три вида одометров:

• механический;
• электронно-механический;
• электронный;

Механические одометры более чем просты. Есть трос, который соединяется с выходным валом коробки передач, есть механический счетчик с несколькими, как правило, пятью барабанами, на которые через специальный механизм передается вращение троса. На барабанах нанесены цифры, из которых и складываются показания одометра.

В электронно-механических одометрах, вращение троса фиксируется при помощи электронного счетчика. Ну а в сугубо электронных одометрах трос вообще отсутствует. Вместо этого для подсчета расстояния используют показания датчиков Холла или других электронных компонентов. При этом в случае электронного одометра показания фиксируются бортовым компьютером машины. Такие системы считаются наиболее точными и надежными, но даже в них допускается погрешность измерения в целых пять процентов.

Как выглядит электронный одометр на приборной панели

Причины искажения показаний одометра могут быть разными. Например, это пробуксовка колес, когда они вращаются, но машина стоит на месте. И хотя такие моменты составляют мизерную часть от общей работы авто, при больших значениях пробега, они могут вносить свою лепту в искажения показаний одометра.

Еще одна причина неточностей в показаниях таких приборов, это шины с размером отличным от того, на который рассчитан одометр.

Ну и важнейшей, пожалуй, причиной искажений показателей пробега машины, могут являться намеренные коррекции показаний одометра , о них мы и поговорим.

Видео о проверке показаний одометра

ЭТО РЕКОРД! Пробег СКРУЧЕН на 400.000км!

BMW X6 — Скручен пробег!

Читайте также: Как проверить скручен пробег авто или нет.

Зачем и как отматывают одометры

• желание уменьшить реальный пробег автомобиля;
• попытки скрыть не целевое использование машины;
• устранение некоторых сложностей с документальным оформлением служебного автопарка;

Как мы можем увидеть, причины в основном не очень правильные и порядочные. Если уменьшить цифру реального пробега, автомобиль можно продать его дороже. Если отмотать одометр до определенных показателей, можно скрыть тот факт, что машина ездила и порой ездила много, когда она должна спокойно стоять в гараже.

Тем не менее, сегодня официально выпускается оборудование, которое позволяет корректировать показатели даже для электронных одометров, что без специальных навыков и знаний, задача очень непростая. Более того, в ряде стран Европы за подобные манипуляции полагается тюремный срок и достаточно значительный как для таких проделок.

Проще всего, с технической точки зрения отмотать механический одометр. Трос снимается с вала, цепляется к дрели или иному подобному электроинструменту, после чего какое-то время вращается в нужную сторону. Но, далеко не все даже механические одометры позволяют так просто отматывать себя. Тогда приходится снимать сам счетчик и производить более сложные манипуляции уже с ним.

Что касается электронных одометров, коих сегодня большинство, то они отматываются при помощи специальных устройств и программных средств, которые вносят измененные данные в память бортового компьютера автомобиля. В ряде случаев приходится перепрограммировать один или несколько бортовых контроллеров, ведь показания магнитных датчиков скорости вращения колеса, передаются не только на одометр.

Нужно отметить, что измененные показания одометра не только вводят в заблуждение либо потенциального покупателя, либо человека, осуществляющего контроль использования машины, они могут являться препятствием для своевременного прохождения машиной, технического обслуживания или даже правильной диагностики тех или иных неполадок. Поэтому, в подавляющем большинстве случаев, такие коррекции, это по сути, мошенничество.

Похожие публикации:

1. Как подготовиться к путешествию на машине
2. Как сложить антенн рено дастер
3. При какой скорости отключается электроусилитель руля
4. Чем отличается dsg от amg