МУФТОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

устройства, соединяющие концы двух валов с целью передачи вращения.
МЕХАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ МУФТЫ
Механические соединительные муфты - это постоянные разъемные соединения. Очень длинные валы, например гребные валы судов, разделяют на секции, соединяемые муфтами, поскольку такую конструкцию удобнее изготовить и транспортировать. Соединительные муфты бывают жесткими некомпенсирующими (глухими) и упругими.
Глухие соединительные муфты. Глухие муфты соединяют валы без возможности их относительного перемещения. К таким муфтам относятся муфты втулочные (рис. 1), фланцевые (рис. 2) и с промежуточным соединительным элементом (рис. 3).

Рис. 1. ВТУЛОЧНАЯ СОЕДИНИТЕЛЬНАЯ МУФТА. 1 - шпонка; 2 - втулка; 3 - установочный винт.

Рис. 2. ФЛАНЦЕВАЯ СОЕДИНИТЕЛЬНАЯ МУФТА. 1 - соединительные фланцы; 2 - болт; 3 - защищающий болты выступ фланца.

Рис. 3. МУФТА С ПРОМЕЖУТОЧНЫМ СОЕДИНИТЕЛЬНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ. 1, 2 - диски с пазом; 3 - промежуточный диск (сухарь) с двумя шпунтами, расположенными диаметрально на его торцах под прямым углом друг к другу.

Упругие соединительные муфты. Из-за износа, погрешностей установки или прогиба тяжелых валов под действием собственного веса почти неизбежно возникает несоосность валов. Чтобы предотвратить биения валов, вызванные несоосностью, разработаны соединительные муфты с компенсирующими приспособлениями, названные упругими. К таким муфтам относятся упругие фланцевые (рис. 4) и упругие ременные (рис. 5) муфты.

Рис. 4. УПРУГАЯ ФЛАНЦЕВАЯ СОЕДИНИТЕЛЬНАЯ МУФТА. 1 - соединительные фланцы; 2 - штифт; 3 - резиновая втулка.

Рис. 5. РЕМЕННАЯ СОЕДИНИТЕЛЬНАЯ МУФТА. 1 - штифты (пальцы) ведущего фланца; 2 - штифты ведомого фланца; 3 - кожаный ремень.

Универсальный шарнир (кардан). Универсальным шарниром (рис. 6) соединяют непараллельные валы с пересекающимися осями в том случае, когда угол между осями валов велик и может меняться. Двойным карданом обычно соединяют параллельные валы, смещенные один относительно другого.

Рис. 6. УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ШАРНИР. 1, 2 - вилки; 3 - переходное кольцо.

МЕХАНИЧЕСКИЕ СЦЕПНЫЕ МУФТЫ
Муфты, с помощью которых можно легко разъединить валы (часто - во время работы), называют сцепными. К таким муфтам относятся муфты с геометрическим замыканием и муфты с силовым замыканием (в том числе фрикционные). Сцепные муфты с геометрическим замыканием. Муфты с геометрическим замыканием классифицируются по форме зацепляющихся элементов.
Зубчатые муфты. Муфта с прямоугольными зубцами (рис. 7) может передавать крутящий момент в обе стороны. Ее левая часть жестко крепится (шпонкой) на валу. Правая часть крепится на другом валу скользящей шпонкой и сцепляется или расцепляется с левой частью перемещением рычага в пазе. Главный недостаток такой муфты - трудность сцепления. Зубчатая муфта, которая сцепляется легче, однако передает крутящий момент только в одном направлении, показана на рис. 8.

Рис. 7. СЦЕПНАЯ МУФТА С ПРЯМОУГОЛЬНЫМИ ЗУБЦАМИ. 1 - зубец; 2 - паз; 3 - скользящая шпонка.

Рис. 8. СЦЕПНАЯ МУФТА С ПИЛООБРАЗНЫМИ ЗУБЦАМИ. 1 - зубец; 2 - паз; 3 - скользящая шпонка.

Фрикционные сцепные муфты. Фрикционная сцепная муфта работает так, что одна ее часть прижимается к другой пружиной, а силы трения на поверхности контакта передают вращение ведомой части. Если нужно, сцепление такой муфтой можно осуществить без рывка, когда один вал вращается, а другой неподвижен, или оба вращаются с разными скоростями, или когда сцепление производится под нагрузкой, как, например, в автомобиле, трогающемся с места на первой передаче.
Коническая сцепная муфта. В конической сцепной муфте (рис. 9) угол конуса обычно составляет 12 или 13°. Коническая контактная поверхность покрывается фрикционным материалом на основе асбеста или кожей. Конические муфты просты, но громоздки и по большей части вытеснены дисковыми муфтами, у которых сцепляющиеся поверхности - диски.

Рис. 9. КОНИЧЕСКАЯ СЦЕПНАЯ МУФТА. 1 - внешняя часть; 2 - кожа; 3 - внутренняя часть; 4 - пружина.

Магнитная сцепная муфта. Также нашли применение дисковые сцепные муфты, замыкаемые магнитным притяжением, а не пружинами.
ГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ МУФТА
Гидродинамическая муфта осуществляет немеханическое соединение валов: крутящий момент передается от одного вала другому посредством движения жидкости. Как показано на рис. 10, рабочее колесо типа насосной крыльчатки 1 на конце ведущего вала 2 образует герметичный кожух 3, содержащий соосное колесо 4, соединенное с ведомым валом 5. Форма лопастей ведущего и ведомого колес близка к полукругу; лопасти расположены радиально. Торообразная полость (улитка), общая для ведущего и ведомого колес, заполняется маслом. Когда ведущее колесо начинает вращаться, оно выталкивает масло под давлением на периферию. Если скорость вращения достаточно велика, масляный поток начинает циркулировать (рис. 10, стрелки) и приводит в движение ведомое колесо, оказывая на него давление. На рабочем режиме разность частот вращения ведущего и ведомого колес может быть малой (МУФТОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ1%). Конечно, вращающееся ведомое колесо также выталкивает масло на периферию, однако чуть большая скорость вращения ведущего колеса и правильно спроектированная улитка гарантируют непрерывность циркулирующего потока.

Рис. 10. ГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ МУФТА. 1 - ведущее колесо; 2 - ведущий вал; 3 - кожух; 4 - ведомое колесо; 5 - ведомый вал.

Гидродинамическая муфта создает плавное ускорение ведомого вала, а масло гасит вибрации от вала двигателя, так что они не сообщаются ведомому валу, и наоборот. Кроме того, при малых оборотах ведущее колесо муфты может вращаться вхолостую, не приводя в движение ведомое колесо. Современные гидромуфты отличаются огромным разнообразием конструкций и размеров и широко распространены в ряде областей техники, включая автомобильный, железнодорожный и морской транспорт. Одним из первоначальных применений гидромуфт были суда с дизельными двигателями; гидромуфта устанавливалась между двигателем и редуктором.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ МУФТА
Муфта этого типа - электромагнитный аналог гидродинамической муфты. Электромагнитные муфты обычно находят такое же применение, как и гидродинамические, например, устанавливаются между судовыми дизелем и редуктором для гашения колебаний от дизеля. Типичная электромагнитная муфта состоит из двух роторов. Один из них представляет собой железный диск с тонким кольцевым выступом на периферии. На внутренней поверхности выступа имеются радиально ориентированные полюсные наконечники, снабженные обмотками, по которым пропускается ток возбуждения от внешнего источника через контактные кольца на валу. Другой ротор - это цилиндрический железный вал с пазами, параллельными оси. В пазы вставлены изолированные медные бруски, соединенные на концах кольцевым медным коллектором. Этот ротор может свободно вращаться внутри первого и полностью охватывается его полюсными наконечниками. Когда ток возбуждения включен и один из роторов, скажем второй (что типично для судовой практики), вращается двигателем, силовые линии магнитного поля, созданного током возбуждения, пересекаются проводниками этого ротора (медными брусками) и в них наводится электродвижущаяся сила. Поскольку медные бруски образуют замкнутую цепь, по ним течет ток, созданный наведенной ЭДС, и этот ток порождает собственное магнитное поле. Взаимодействие полей роторов таково, что ведомый ротор увлекается за ведущим, правда, с небольшим запаздыванием. Описанный принцип действия электромагнитной муфты такой же, как у асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором. КПД электромагнитной муфты высок, однако немного ниже, чем у гидромуфты сравнимой мощности.
См. также
ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА;
АВТОМОБИЛЬ ЛЕГКОВОЙ;
СУДОВЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ И ДВИЖИТЕЛИ.
ЛИТЕРАТУРА
Поляков В.С., Барабаш И.Д. Муфты: конструкция и расчет. Л., 1973 Поляков В.С. и др. Справочник по муфтам. Л., 1979