Рис. 21. Кулачковая муфта (а)

Если рабочие поверхности кулачков касаются друг друга не всей плоскостью, на их углах образуются скосы, что может явиться причиной самовыключения муфты при работе, даже когда рычаг управления муфтой надежно зафиксирован. Смятые кулачки полумуфт исправляют при ремонте наплавкой металла и последующей обработкой. Описанная кулачковая муфта двустороннего действия (двусторонняя муфта), так как может передавать движение в обе стороны: вправо и влево. Если нужно передать движение только в одну сторону, применяют односторонние муфты с одной неподвижной полумуфтой.

У зубчатой муфты вместо кулачков имеются зубья. В остальном конструкция и принцип работы кулачковых и зубчатых муфт одинаковы.

Вместо муфт в механизмах могут применять подвижные шестерни. Для включения и отключения механизма такую шестерню перемещают вдоль вала по шпонке или шлицам и вводят в зацепление (выводят из зацепления) с шестерней, расположенной на другом валу и зафиксированной от осевого перемещения. Подвижные шестерни могут выполняться в виде блока из двух шестерен. Тогда при перемещении блока вдоль вала одну из его шестерен выводят из зацепления, а другую вводят в зацепление с шестернями, расположенными на другом валу.

Несмотря на то, что муфты и подвижные шестерни позволяют включать и отключать механизмы без остановки вращающейся части трансмиссии, производить эти операции при вращающихся и находящихся под нагрузкой элементах трансмиссии не рекомендуется, так как при этом кулачки (зубья) вращающейся и неподвижной полумуфт (шестерен) ударяются друг о друга и не полностью входят в зацепление друг с другом, в результате чего рабочие поверхности кулачков и зубьев разрушаются, а сами они могут сломаться. Кроме того, удары, сопровождающие включение полумуфт (шестерен), отрицательно сказываются на других элементах трансмиссии.

Фрикционные муфты (название механизма происходит от греческого слова «фрикция», что означает «трение») применяют для плавного включения вращающихся и находящихся под нагрузкой элементов трансмиссии. Действие фрикционных муфт основано на использовании трения, возникающего между поверхностями двух тел, перемещающихся одно относительно другого, когда тела прижимаются одно к другому. Если, например, прижать движущийся диск к неподвижному, то на движущийся диск будет действовать сила, стремящаяся остановить его, а на неподвижный — сила, стремящаяся сдвинуть его в том направлении, в котором движется первый диск. Обе эти силы являются результатом трения. Они равны по значению и противоположны по направлению. Сила трения зависит от усилия, с которым движущийся и неподвижный диски прижаты один к другому, и коэффициента трения. Коэффициент трения, зависящий в основном от качества изготовления соприкасающихся поверхностей и физических свойств материалов, из которых сделаны диски, показывает, какую часть сила трения составляет от силы, сжимающей трущиеся диски. Так, коэффициент трения 0,4 означает, что если движущийся и неподвижный диски прижаты один к другому с силой 100 Н, то возникающая между ними сила трения равна 40 Н. Таким образом, сила трения между двумя дисками будет тем больше, чем с большей силой они прижимаются и чем выше коэффициент трения. Трение вызывает износ поверхностей, поэтому фрикционные муфты изготавливают из материалов, хорошо сопротивляющихся истиранию. Фрикционные муфты бывают управляемые, включаемые воздействием машиниста на включающий механизм, и автоматические, включающиеся без вмешательства машиниста при определенных условиях, например при достижении ведущим валом определенной частоты вращения.

Конические (конусные) муфты используют в качестве предохранительных (например, в редукторе механизма поворота кранов КС-2561К-1). Такая муфта состоит из ведущей и ведомой частей, каждая из которых имеет поверхность трения конической формы. Обычно ведомая часть — нажимной диск — сидит на шлицах на вертикальном валу и, вращаясь вместе с ним, может свободно перемещаться вдоль него. Ведущая часть муфты выполнена заодно с червячным колесом, свободно сидящем на валу. Конус диска прижимается к конусной поверхности колеса тарельчатыми пружинами. Под действием сжимающей силы пружин, направленной вдоль оси вала, на соприкасающихся конусных поверхностях муфты возникает сила трения, увлекающая во вращение ведомую часть муфты — нажимной диск. Пружины затянуты так, чтобы муфта передавала номинальный крутящий момент. При попадании в открытую передачу «шестерня — венец опорно-поворотного устройства» грязи или посторонних предметов, а также во время включения механизма поворота, муфта пробуксовывает, предохраняя детали механизма от перегрузки. Ведущая и ведомые части описанной муфты имеют одну рабочую поверхность, поэтому такая муфта называется односторонней одноконусной. Конусные муфты могут передавать вращение в любом направлении. При изменении коэффициента трения между фрикционными частями (например, в результате попадания влаги) передаваемое муфтой окружное усилие изменяется пропорционально коэффициенту трения.

Дисковые муфты применяют в тех случаях, когда необходимо передать большое окружное усилие при сравнительно небольших размерах муфт. Муфта состоит из ведущих и ведомых дисков. Название муфты зависит от числа ведомых дисков: при едином ведомом диске — однодисковая, при двух — двухдисковая, более двух — многодисковая. Одно- и двухдисковые муфты применяют в трансмиссиях шасси базовых автомобилей (сцепление). Однодисковая муфта (рис. 22,а) состоит из ведущего диска, выполненного заодно с отводной втулкой, и ведомого диска, неподвижно сидящего на ведомом валу. Диск сидит на ведущем валу на скользящей шпонке. Чтобы включить муфту, отводкой перемещают диск влево до соприкосновения с диском. Для увеличения трения между дисками к одному из них (как правило, ведомому) заклепками прикрепляют накладки из фрикционных материалов. Заклепки изготавливают из мягкого металла (красной меди, аллюминия), что позволяет предохранить рабочую поверхность диска в том случае, если машинист своевременно не обнаружит предельного износа накладок. Головка заклепки должна быть утоплена ниже поверхности трения не менее чем на половину толщины новой накладки. При износе заклепок до головок накладку заменяют, так как при трении заклепок о рабочую поверхность диска уменьшается передаваемое муфтой усилие (коэффициент трения заклепок о сталь или чугун значительно меньше, чем у накладок) и портится рабочая поверхность диска.

Рис. 22. Одно- (а) и многодисковая (б) фрикционные муфты и обозначение на схемах (в) одно- (1) и двусторонней (II) муфты:
1, 4 — ведомый и ведущий валы; 2, 3 — ведомый и ведущий диски; 5 — шпонка; 6 — отводка; 7 — отводная втулка; 8 — ведомая часть муфты.