К недостаткам жестких муфт относится передача всех толчков и ударов от двигателя к механизмам и наоборот. Так, особенно значительные перегрузки создаются при пуске электродвигателей из-за значительного превышения величины пусковых токов по отноше^ нию к номинальному.

Втулочные муфты обеспечивают передачу крутящего момента (рис 8, а, б, в) с помощью шпонок 2 и штифтов 3. Недостаток муфт этого типа — необходимость при монтаже смещать валы в осевом направлении.

Продольно-свертные (клеммовые) муфты (рис. 8, г) передают крутящий момент за счет сил трения, возникающих при завертывании болтов между их внутренней поверхностью и наружной поверхностью валов. При передаче больших крутящих моментов в качестве усиливающих элементов дополнительно устанавливают шпонки.

Поперечно-свертные (фланцевые) муфты (рис. 8, д, е, ж) — наиболее распространенные виды жестких муфт, разнимающиеся в плоскости, перпендикулярной продольной оси валов. Муфты этого вида состоят из двух насаживаемых на соединяемые-концы валов полумуфт 5, прижимаемых одна к другой с помощью болтов 6. Полумуфты крепят к валам шпонками или шлицами.

При постановке болтов с зазором (рис. 8, д) крутящий момент передается за счет сил трения, возникающих от затягивания болтов на стыке полумуфт. При постановке болтов без зазора (рис. 8, е) крутящий момент передается непосредственно болтами, работающими на срез и смятие.

Рис. 8. Жесткие глухие и разъемные муфты:
а, б, в—втулочные, г — продольно-свертная (клеммовая), д, е, ж — поперечно-свертные (фланцевые); 1 — вал, 2 — шпонка, 3 — штифт, 4 — установочный винт, о — полумуфты, 6 — болт, 7—буртик, 8 — защитный обод, 9 — центрирующее полукольцо

Для центрирования полумуфт применяют буртики (рис. 8, о, е), центрирующие полукольца (рис. 8, ж) и болты, поставленные под развертку.

Если по конструктивным соображениям муфта не может быть ограждена, то для повышения безопасности эксплуатации ее изготовляют с защитным ободом (рис. 8,е).

Поперечно-свертные муфты рассчитывают по прочности ее болтов, а также элементов крепления к валам — шпонок и шлицев.

Разновидностью постоянных являются компенсирующие муфты (рис. 9) с эластичными элементами, которые не только допускают некоторое смещение центров валов и наклон их осей, но и смягчают толчки и удары.

Жесткие компенсирующие муфты чаще всего бывают крестовыми и зубчатыми.

Рис. 9. Жесткие компенсирующие муфты:
а — крестовая, б — зубчатая; /, 2—полумуфты, 3 — промежуточный плавающий диск, 4, 5 — зубья, 6, 7 — полуобоймы, 8 — шпонка, 9 — болт

Крестовая муфта (рис. 9, а) позволяет нормально передавать крутящий момент при несовпадении осей валов не более чем на 0°30’. Для случаев, предусматривающих большой угол отклонения (до 4°), выступающие части должны быть обработаны по кривой типа эвольвенты.

Муфты этого вида состоят из двух насаженных на концы валов полумуфт расположенного между ними крестообразного промежуточного плавающего диска. При сборке муфты выступы крестообразного диска входят в пазы полумуфт, где они могут несколько скользить и тем самым передавать крутящий момент и при несколько эксцентричном соединении валов. В результате трения поверхностей впадин полумуфт и выступов диска поверхности постепенно изнашиваются. Чтобы уменьшить скорость изнашивания, детали периодически смазывают.

Зубчатая муфта (рис. 9, б) позволяет компенсировать смещение центров валов на величину до 10 мм и взаимный наклон осей до 1,5°.

Муфта состоит из двух полумуфт, насаживаемых на концы валов с помощью шпонок или шлицев и имеющих по внешней поверхности зубья с эвольвентным профилем. Полумуфты дополнены двумя полуобоймами, снабженными с внутренней стороны зубьями, входящими в зацепление с зубьями полумуфт. Полумуфты соединяют между собой болтами. В зубчатых муфтах компенсация происходит за счет бокового зазора в зубчатом зацеплении обточки вершины зубьев по сфере и придания их боковым поверхностям бочкообразной формы. Изнашивание зубчатых муфт уменьшается путем их смазывания.

Рис. 10. Упругие муфты:
а—зубчато-пружинная, б — втулочно-пальцевая; 1, 5 — полумуфты, 2 — пружина, 3—зубья, 4 — кожух, 6 — эластичная втулка, 7 — эластичное
кольцо

Зубчатые муфты рассчитывают так же, как зубчатые зацепления. При этом условно считается, что передаваемая нагрузка равномерно распределяется между всеми зубьями, которые соприкасаются по всей длине и высоте.

Упругие муфты предназначены для компенсации несоосности валов, устранения резонансных явлений при цикличной нагрузке и снижения величины кратковременных перегрузок, возникающих в трансмиссии машин при нестационарных режимах работы. С этой целью в конструкцию муфт вводят упругий элемент в виде спиральн&х или пластинчатых пружин, эластичных вкладышей или эластичных втулок, которые поглощают резкие колебания нагрузки за счет своей деформации. На рис. 10 показаны упругие муфты.

Зубчато-пружинная муфта (рис. 10, а) состоит из снабженных зубьями 3 полумуфт 1 и 5, соединенных расположенной между ними змеевидной пружиной 2, которая удерживается в рабочем положении кожухом 4. Для уменьшения изнашивания в кожух заливают смазочный материал. Возникающие в процессе работы резкие толчки воспринимаются и поглощаются пружиной.

Муфты этого вида позволяют передавать значительные крутящие моменты и обеспечивают нормальную работу при несоосности валов, достигающей 20 мм, или отклонении осей до 115.

Втулочно-пальцевая муфта (рис. 10, б)—один из самых распространенных видов упругих муфт. В них использованы гофрированные эластичные втулки 6 или эластичные кольца.

Муфты обеспечивают нормальную работу при несоосности валов до 15 мм и отклонении оси вала до 1°.

Сцепные муфты (муфты включения) предназначены для соединения и разъединения валов с помощью специальных механизмов, называемых механизмами управления.

К основным типам сцепных муфт относятся кулачковые, зубчатые и фрикционные.

Рис. 11. Кулачковая муфта:
2 — вилка, 3 — обойма, 4 — полу—кулачок, 6 — опора, 7 — шток

Кулачковые муфты (рис. 11) предназначены для соединения и разъединения неподвижно укрепленных валов или валов с незначительно различающейся частотой вращения. Их включение при вращающихся валах приводит к сильным ударам, которые могут вызывать не только интенсивное изнашивание кулачков, но и приводить к их полному разрушению. Кулачковая муфта состоит из двух полумуфт с кулачками.

По форме кулачки могут быть: – прямоугольные, которые обеспечивают реверсирование, но затрудняют вследствие повышенного трения включение и выключение; – трапециевидные симметричные, требующие по сравнению с прямоугольными больших усилий на включение и меньших на выключение и также обеспечивающих реверсирование; – несимметричные, которые легко включаются, но не обеспечивают реверсирования.

Поверхность кулачков для снижения скорости их изнашивания цементируют и закаляют до твердости HRC 56—62.

Кулачковые муфты включаются и выключаются при перемещении полумуфты, тогда как вторая полумуфта неподвижно закреплена на конце вала. Полумуфта перемещается с помощью вилки, шарнирно закрепленной на опоре и соединенной со штоком пневматического или гидравлического толкателя системы управления.

фрикционные м у ф т ы предназначены для плавной передачи крутящего момента между валами и предохраняют механизм от перегрузок. Муфты передают крутящий момент за счет возникновения сил трения между полумуфтами, устанавливаемыми на концах ведущего и ведомого валов.

Крутящий момент зависит от величины сжатия между собой фрикционных элементов, которые выполнены в виде дисков, конусов колодок, лент. Поэтому, плавно изменяя силу сжатия, можно получить постепенное увеличение или уменьшение крутящего момента, что позволяет соединять находящийся под нагрузкой ведущий вал с ведомым даже при большом различии скоростей вращения. Возможность пробуксовывать позволяет фрикционным муфтам в ряде случаев служить предохранительными устройствами.

Рис. 12. Дисковые муфты:
а — однодисковая, б — многодисковая; 1,3 — полумуфты, 2, 4— внутренние и наружные диски, 5 — рычаг, 6 — втулка

Дисковые муфты (рис. 12) широко применяют в трансмиссиях машин. Различают одно-, двух- и многодисковые муфты. Они состоят из наружных дисков, соединенных с полумуфтой, жестко сидящей на конце одного из валов, и внутренних дисков, соединенных с полумуфтой, также жестко сидящей на конце другого вала. Наружные диски соединены с внутренними дисками подвижным шлицевым соединением. Усилие сжатия передается на внутренние диски рычагом, на который действует перемещающаяся втулка.

Конусные муфты (рис. 13) применяются для передачи сравнительно небольших крутящих моментов и работают за счет возникновения сил трения, образующихся при сжатии силой Q фрикционных поверхностей полумуфт.

Ленточные муфты (рис. 14) применяют для включения в действие механизмов трансмиссий, сидящих на приводном валу, например для приведения во вращение канатного барабана лебедки экскаватора. Барабан, снабженный шкивом, свободно (на подшипниках) насаживают на приводной вал, на конце которого на шлицах посажено ведущее колесо с водилом. В точке К к нему шарнирно крепят двуплечий рычаг, к короткому концу которого крепят ленту. Второй конец ленты с помощью ушка и пальца прикреплен к водилу. К длинному плечу рычага подсоединен шток пневмо- или гидроцилиндра, питаемого через подводящий трубопровод. При выдвижении штока рычаг поворачивается в положение, показанное на рисунке пунктиром. Лента натягивается и прижимается к шкиву, между ними возникают силы трения, и барабан приводится во вращение. Лента отключается-возвратной пружиной. Фрикционную прокладку присоединяют к ленте медными или латунными заклепками.

Рис. 13. Конусная фрикционная муфта:
1, 2 — полумуфты

Пне в мо камерные муфты (рис. 15) предназначены для того же, что и ленточные, но включаются более плавно. В пневмокамеру, расположенную на ведущей части 3 муфты, подается через трубопровод сжатый воздух под давлением 0,5—0,7 МПа.

Рис. 14. Ленточная фрикционная муфта:
1—палец, 2—ведущее колесо, 3 ~ рычаг, 4 — пружина, 5 — гидроцйлиндр, б- трубопровод, 7—барабан, 8 — шкив, S — ушко, 10 — водило, // — вал, 12 — фрикционная прокладка, 13~~ фрикционная лента

Это приводит расширению пневмокамеры и надавливанию укрепленных на колодках фрикционных поверхностей на внутреннюю поверхность шкива. Так как шкив разогревается сильно, то на его наружной поверхности устанавливают охлаждающие ребра.

В связи с широким использованием в строительных машинах гидропривода на них устанавливают гидравлические муфты и гидротрансформаторы.

Рис. 15. Пневмокамерная фрикционная муфта:
1 — шкив, 2 — пневмокамера, 3 — ведущая часть муфты

Рис. 16. Гидромуфта:
1, 4 — ведущий и ведомый валы, 2 — насосное колесо, 3 — турбинное колесо, 5 — замкнутая полость, 6 — кожух

Гидромуфты характеризуются равенством подводимого к ним и отводимого от них моментов независимо от частоты вращения ведущего и ведомого валов. Поэтому их наиболее целесообразно применять в машинах, работающих без перегрузок.

Особенность гидромуфт — отсутствие в них жесткой связи между соединяемыми валами, которая заменена гидродинамической связью между ведущим и ведомым элементами муфты, соединенными с соответствующими валами трансмиссии машины. В гидромуфте (рис. 16) на ведущем валу жестко насажено насосное колесо, а на ведомом валу — турбинное колесо 3. Закрывающий муфту кожух прикреплен к насосному колесу и образует замкнутую полость, заполняемую рабочей жидкостью (маловязким маслом или дизельным топливом). Зазор между насосным и турбинным колесами составляет 3—15 мм. Насосное колесо при вращении выбрасывает захватываемую им рабочую жидкость на турбинное колесо и заставляет его таким образом вращаться с несколько меньшей частотой вращения.

Гидротрансформаторы применяют в машинах, где требуется автоматическое регулирование крутящего момента от нагрузки.

Изменение величины передаваемого момента в гидротрансформаторах достигается путем введения между насосным и турбинным колесами неподвижного направляющего аппарата, обеспечивающего изменение направления и скорости подачи на турбинное колесо рабочей жидкости.