Муфта

Муфта (от нем. Muffe или голл. mouwtje) в технике, устройства для постоянного или временного соединения валов, труб, стальных канатов, кабелей и т. п. Различают М. соединительные, которые в зависимости от выполняемой функции обеспечивают прочность соединения, герметичность, защищают от коррозии и т. п. (см. Кабельная муфта, Соединение труб), и М. приводов машин и механизмов, которые передают вращательное движение и вращающий момент с одного вала на другой вал, обычно соосно расположенный с первым, или с вала на свободно сидящую на нём деталь (шкив, зубчатое колесо и т. п.) без изменения вращающего момента. Кроме того, М. приводов выполняют др. важные функции: компенсацию небольших монтажных отклонений, разъединение валов, автоматическое управление, бесступенчатое регулирование передаточного отношения, предохранение машин от поломок в аварийном режиме и т. д. М. применяют для передачи как ничтожно малых, так и значительных моментов и мощностей (до нескольких тыс. квт). Различные способы передачи вращающего момента, разнообразие функций, выполняемых М., обусловили большой типаж конструкций современных М. Наиболее распространённые из них стандартизованы .

Передача момента в М. может осуществляться механической связью между деталями, выполняемой в виде неподвижных соединений или кинематических пар (М. с геометрическим замыканием); за счёт сил трения или магнитного притяжения (М. с силовым замыканием); сил инерции или индукционным взаимодействием электромагнитных полей (М. с динамическим замыканием). По характеру работы и основному назначению различают М. следующих типов: постоянные соединительные; управляемые (сцепные), позволяющие соединять и разъединять валы через систему управления; самоуправляемые (автоматические), соединяющие и разъединяющие валы в процессе работы автоматически в зависимости от изменения режима; предохранительные, разъединяющие валы при опасном нарушении нормальных условий работы машины; М. скольжения, передающие момент лишь при частоте вращения ведомого вала, меньшей частоты вращения ведущего вала.

Постоянные соединительные М. выполняются с геометрическим замыканием и делятся на несколько типов. Жёсткие некомпенсирующие, или глухие, М. (рис. 1, а) соединяют валы без возможности относительного их перемещения. Жёсткие компенсирующие М. допускают небольшие отклонения от соосного расположения валов. Среди них наиболее распространены зубчатые М. (рис. 1, б). Жёсткие подвижные М. допускают значительные отклонения от соосности. Например, широко распространены асинхронные шарнирные М. (см. Карданная передача), которые допускают перекос осей до 45?, но не допускают поперечных и продольных смещений осей; сдвоенные шарнирные М., т. е. сочетание двух одинарных (рис. 1, б) и т. д. Постоянное передаточное отношение при любых углах между осями соединяемых валов обеспечивается синхронными шарнирными М., которые передают движение посредством шариков. Такие М. применяют, например, в приводе передних ведущих колёс автомобиля. К синхронным М. относятся также плавающие, или крестовые муфты, называемые также кулачково-дисковыми М. (рис. 1, г), конструкции которых допускают значительные поперечные смещения осей валов и компенсацию небольших перекосов и осевых смещений. Как компенсирующие используются также упругие и упруго-демпфирующие М. К этой группе относятся втулочно-пальцевые М. (рис. 1, д), широко применяемые для соединения вала электродвигателя с валом приводимой машины, а также М. более совершенной конструкции - М. с торообразной оболочкой (рис. 1, е) и др.

Управляемые, или сцепные, М., выполняемые с геометрическим и силовым замыканием, также отличаются большим разнообразием. Группу М. с геометрическим замыканием составляют кулачковые (рис. 2, а), зубчатые и др. М., отличающиеся компактностью конструкции, но не допускающие включения на быстром ходу при большой разности угловых скоростей сцепляемых полумуфт. Этого недостатка лишены зубчатые М. с синхронизаторами (рис. 2, б). Такие М. обеспечивают безударное включение на холостом ходу, т. к. сначала в соприкосновение входят фрикционные поверхности и происходит выравнивание скорости вращения полумуфт в процессе скольжения перед введением в зацепление зубьев. М. с синхронизаторами используют в автомобильных коробках передач. К управляемым М. с силовым замыканием механической связью относятся М. трения, или фрикционные, которые допускают включение на ходу и под нагрузкой. Конструкция этих М. может быть выполнена с одним или несколькими дисками, с цилиндрическими или коническими поверхностями трения, с механическим, пневматическим, гидравлическим или электромагнитным (рис. 2, в) управлением. Такие М. применяют в автоматических системах, т. к. они позволяют осуществлять дистанционное управление.
Группу М. с силовым замыканием электромеханической связью составляют М. с жидкой или порошкообразной ферромагнитной смесью (рис. 2, г), в которых при прохождении электрического тока в катушке возбуждения возникает магнитный поток, в результате ферромагнитная смесь, заполняющая зазор между полумуфтами, намагничивается, что обеспечивает сцепление смеси с поверхностями полумуфт. Эти М. широко используются в копировальных металлообрабатывающих станках и др. рабочих машинах. Силовое замыкание электромагнитной связью осуществляется в синхронных электроиндукционных М., которые имеют магнитопроводы с разделёнными полюсами на обеих полумуфтах (рис. 2, д). Вращающий момент между валами передаётся при прохождении через катушку возбуждения тока и возникновении при этом силы магнитного притяжения между полюсами полумуфт.
Самоуправляемые, или автоматические, М. включаются и выключаются в зависимости от изменения режима работы машины. К ним относятся: однооборотные М., срабатывающие в определенном положении через каждые один или несколько оборотов вала (применяются в прессах и молотах для остановки ползуна в верхнем положении); обгонные М., или М. свободного хода (рис. 3, а), передающие момент только при одном направлении вращения ведущей полумуфты относительно ведомой и проворачивающиеся при обратном направлении вращения (применяются в велосипедах, автоматических трансмиссиях автомобилей, станках и т. п.); центробежные М. (рис. 3, б), включающиеся и выключающиеся в зависимости от скорости вращения ведущей полумуфты (используются в качестве пусковых в приводах, а также как предохранительные муфты, ограничивающие скорость вращения приводимой машины, и т. п.): М. предельного момента, которые наиболее часто используются как предохранительные, отключающие машину при опасном увеличении вращающего момента. Функции предохранительных выполняют М. и др. типов, допускающие проскальзывание и имеющие соответствующую конструкцию и характеристику.
М. скольжения выполняются с динамическим замыканием механической связью (гидродинамические) или с электрической связью (электроиндукционные асинхронные). Такие М. передают момент только при отставании ведомой полумуфты от ведущей, т. е. при наличии скольжения. Конструктивно гидродинамическая М. выполнена как замкнутая система с жидким рабочим телом. Такие М. используют в качестве пусковых, управляемых и предохранительных, в гидродинамических передачах. Электроиндукционные асинхронные М. работают за счёт сил магнитного взаимодействия, возникающих при скольжении ведущей полумуфты, имеющей катушку возбуждения и магнитопровод с разделёнными полюсами, относительно ведомой полумуфты, выполненной со сплошным магнитопроводом. Эти М. используются в качестве управляемых, пусковых, иногда как вариаторы скорости.
Лит.: Решетов Д. Н., Детали машин, 3 изд., М., 1974; Краткий справочник машиностроителя, М., 1966; Детали машин, 7 изд., М., 1972; Поляков В. С., Барбаш И. Д., Муфты, 4 изд., Л., 1973: Детали машин. Справочник, под ред. Н. С. Ачеркана, т. 1, 3 изд., М., 1968.
? Н. Я. Ниберг.