Фрикционные муфты: принцип работы, чертеж

Применение муфты

Многодисковые фрикционные муфты широко применяются в автомобилях. Данное устройство используется в следующих системах:

сцепление (в вариаторах без гидротрансформатора);
автоматическая коробка передач (АКПП): муфта в АКПП служит для передачи крутящего момента к планетарному ряду;
роботизированная коробка передач: пакет дисков с двойным сцеплением в коробке-роботе используется для высокоскоростного переключения передач;
системы полного привода: фрикционное устройство устанавливают в раздаточной коробке (муфта здесь необходима для автоматического блокирования межосевого дифференциала);
дифференциал: механическое устройство выполняет функцию полной или частичной блокировки.

Источник

Принцип работы муфты

Основная задача многодисковой муфты – в нужный момент плавно соединить и разъединить входной (ведущий) и выходной (ведомый) валы с помощью силы трения между дисками. При этом от одного вала к другому передается крутящий момент. Диски сжимаются за счет действия давления жидкости.

Отметим, что чем сильнее соприкасаются поверхности дисков, тем больше величина передаваемого момента. При работе муфта может пробуксовывать, при этом ведомый вал разгоняется плавно, без рывков и ударов.

Главное отличие многодискового механизма от других заключается в том, что за счет наращивания количества дисков увеличивается количество соприкасающихся поверхностей, в результате чего становится возможным передавать больший крутящий момент.

Основа нормальной работы фрикционной муфты – наличие регламентированного зазора между дисками. Этот интервал должен равняться значению, которое установил производитель. Если зазор между дисками муфты будет меньше положенного, то фрикционы будут постоянно находиться в «поджатом» состоянии и, соответственно, быстрее изнашиваться. Если же расстояние будет больше, то при работе будет наблюдаться пробуксовка муфты. В этом случае тоже не избежать быстрого износа. Точная регулировка зазоров между фрикционами при ремонте муфты – залог ее правильной работы.

Принцип работы муфты

Работа муфты идёт следующим образом:

При закачке сжатого воздуха внутрь пневмоцилиндра, нажимной диск перемещается в направлении оси по шлицам маховика, преодолевая силу сопротивления отжимных пружин. При этом, зазоры и пространство между поверхностями трения варьируются, в зависимости от режима работы.

Таким образом, при запуске механизма, фрикционные секторы первоначально имеют переменную скорость вращения, отличающуюся от скорости вращения маховика нажимного и ведомого дисков. При запуске муфты на полную мощность, все детали будут вращаться с одинаковой частотой и скоростью, обеспечивая равноценную нагрузку на механизм.

Принцип работы

Как уже отмечалось, муфты могут иметь разные задачи, но в целом принцип их работы остается одним – осуществление сопряжения и разъединения двух рабочих агрегатов. В процессе подключения к движению фрикционной муфты на управляемом валу постепенно нарастает сила прижатия. То есть фрикционная сторона осуществляет поступательное сцепление с ведомым валом. В этот момент важна не столько сама сцепка, сколько схождение двух сил прижатия на фоне совершаемой работы со стороны основного вала.

Муфта для предохранения рассчитана на функцию безопасного разобщения валов при выходе пиковой величины крутящего момента за рамки стандартных значений. Подключаемый вал в дальнейшем будет продолжать стабильную плавную работу. Впрочем, это определит характер движения механизмов, которые обслуживает фрикционная муфта. Принцип работы дисков при осуществлении прямолинейного движения предполагает, что большое значение в качестве сопряжения будут иметь вспомогательные узлы и агрегаты, через которые также транслируется передача. Например, к таким могут относиться бортовые редукторы, сервомеханизм (при поворотах), а также вилка отключения муфты.

Как работает фрикцион

Фрикционный тормоз на безынерционной катушке спасет леску от обрыва во время вываживания или при зацепе крючка за водоросли в том случае, если он правильно настроен. Для регулировки имеется специальный винт, который может быть расположен спереди шпули или на задней части корпуса.

Если полностью зажать винт, вращая его по часовой стрелке, то шпуля будет намертво зафиксирована. В таком положении рыболовы чаще всего вырывают оснастку при мертвом зацепе.
В случае полного ослабления регулировочного винта малейшее воздействие на леску заставит вращаться шпулю. Тем самым длина оснастки будет увеличиваться, а запас лески на шпуле соответственно уменьшаться. Но без тормоза не удастся вытащить даже небольшую рыбку.
В идеале рыболову необходимо найти такое положение фрикциона, чтобы сброс лески начинался только при достижении предельной нагрузки на нить. Точной настройке опытные рыболовы посвящают много времени.

Обратите внимание! Если фрикцион на дешевой катушке склонен к заеданию, то лучше ослабить его примерно на половину разрывного усилия лески. Технология настройки выглядит так

Технология настройки выглядит так.

Сначала катушка с леской устанавливается на удочку. Нить протягивается сквозь пропускные кольца. Конец лески привязывается к статическому препятствию (дерево, столб).
Скобу лесоукладывателя необходимо сбросить. Удилище устанавливается под углом 45 градусов. Скоба закрывается.
Теперь медленным вращением катушки натягивается леска, чтобы кончик удочки согнулся.
Вращая регулировочный винт против часовой стрелки, нужно найти момент срабатывания фрикциона.
Легким подергиванием удилища на себя необходимо проверить, стравливается ли леска при рывках. В итоге после регулировки система должна сработать при возникновении 2/3 от предельной нагрузки.

Однако испытания на суше не являются окончательными

Когда рыба после подсечки начнет отвоевывать метр за метром лески, важно следить за тем, сколько нити осталось на шпуле. Нередко рыболовы, наслаждаясь «песней» фрикциона не замечают, как шпуля опустошается, а дальше происходит досадный обрыв

Вся оснастка остается в воде.

Поэтому после подсечки крупной рыба, которая быстро уходит от рыболова, необходимо постепенно поджимать регулировочный винт. Таким простым способом плавно создается дополнительное сопротивление, а на большой длине лески происходит растягивание материала. Это особенно полезно делать в случае с монофильными нитями, которые благодаря растяжимости хорошо амортизируют рывки рыбы.
Существует неприятный момент самозатягивания фрикциона, характерный для недорогих моделей с передним расположением регулировки тормоза. Когда рыба сматывает леску, вращая шпулю, регулировочная гайка начинает самопроизвольно подкручиваться. Если сразу после подсечки катушка была настроена на 2 кг, то в конце вываживания это усилие может возрасти до 3-4 кг. Часто леска просто не выдерживает и рвется. В таких случаях рыболову придется следить за вращением шпули и при необходимости отпускать винт.

Неисправности сцепления

Неполное включение сцепления (пробуксовка)

Поломка ведущего диска сцепления из-за нарушения температурного режима работы (перегрев). Пробуксовка — при отпущенной полностью педали сцепления диски проскальзывают один относительно другого. От длительной пробуксовки диски значительно нагреваются, стальной ведомый диск может покоробиться, а чугунный маховик и нажимные диски могут покрыться трещинами. Фрикционные накладки изнашиваются и обгорают, в кабине появляется специфический неприятный запах.

Водитель замечает пробуксовку вначале на высших передачах, несмотря на увеличение оборотов двигателя скорость автомобиля не увеличивается. Если не ремонтировать, процесс прогрессирует, в дальнейшем на первой передаче машина не может тронуться с места.

Основной причиной пробуксовки является малый свободный ход педали сцепления, обычно он составляет 15—25 мм от крайнего верхнего положения педали до положения, когда выжимной подшипник начинает нажимать на рычаги выключения или на диафрагменную пружину. Необходимо восстановить (подрегулировать) свободный ход педали сцепления.

Если причина в ведомом диске, то его нужно демонтировать и осмотреть на предмет деформаций и механических дефектов.

При сильном износе фрикционных накладок подрегулировать свободный ход не удаётся, необходима замена накладок или ведомого диска.

Другой причиной пробуксовки является замасливание накладок, а также ослабление нажимных пружин (возможно произошёл отпуск стали при перегреве сцепления).

Неполное выключение сцепления (сцепление «ведёт»)

Неполное выключение сцепления обнаруживается при включении передачи, когда автомобиль неподвижен, это сопровождается сильным «хрустом» шестерён и ведёт к износу коробки передач. Возможная причина — увеличенный свободный ход педали сцепления.

Также это возможно при деформации выжимных рычагов; или выжимной подшипник заедает, не передвигается вместе с нажимной муфтой. Возможно, ведомый диск сцепления не передвигается по шлицам (загустела или загрязнилась консистентная смазка).

Первичный вал коробки передач вставляется в шарикоподшипник, расположенный в углублении маховика; возможно «ведение» сцепления связано с неисправностью этого подшипника. В двухдисковом сцеплении данная проблема возникает при замасливании и последующем склеивании ведомых и нажимных дисков.

Рывки при включении сцепления

Если, несмотря на плавный отпуск педали сцепления автомобиль трогается «рывками» с места, следует сделать предположение о разрушении фрикционных накладок, короблении ведомого диска или о поломке демпферных пружин, или об износе фрикционных шайб.

Также возможно заедание ведомого диска при передвижении по шлицам первичного вала коробки передач, а также заедание нажимной муфты или разрушение выжимного подшипника.

Неисправности, связанные с системой гидропривода или механического привода

При попадании воздуха в гидравлический привод выключения сцепления возможно «проваливание» педали, и как следствие — неполное выключение сцепления. Необходимо удалить пузырьки воздуха с частью тормозной жидкости (прокачать сцепление), доливая свежую.

В механизмах с тросовым приводом сцепление вообще не выключается, возможен обрыв троса.

Педаль сцепления не возвращается в первоначальное положение, произошло отсоединение возвратной пружины.

Если при выключении сцепления слышен сильный шум, создаваемый выжимным подшипником — это говорит о его износе.

Если привод сцепления механический (рычажный или тросовый) — то по мере износа фрикционных накладок педаль сцепления будет постепенно подниматься, при гидравлическом приводе педаль не меняет своё положение, происходит снижение уровня тормозной жидкости в бачке.

Используемые в конструкции материалы

Традиционные технологии изготовления муфт базируются на использовании стальных сплавов с антикоррозийными покрытиями. В наши дни также развивается сегмент композитных углеродных материалов, кевларовые элементы и так далее. Самые же технически развитые детали изготавливают из специализированных фрикционных материалов. В частности, к таким можно отнести ретинакс, трибонит и пресс-композит. Первый представляет собой сплав барита, асбеста и фенолформальдегидных смол, дополненных стружкой из латуни. В состав трибонита также входят компоненты нефтепродуктов и композиты, благодаря которым диск фрикционной муфты может эксплуатироваться в условиях водной среды. Прессованные композиты отличаются тем, что в составе их структуры предусматриваются высокопрочные волокна, повышающие износостойкость деталей.

Модели с несколькими барабанами

Довольно часто на производстве встречается муфта предохранительная (фрикционная) с несколькими барабанами. Среди достоинств модификации стоит отметить хорошие упоры и высокую прижимную силу. Многие модели способны выдерживать большие нагрузки. У механизмов редко устанавливаются накладки. Также стоит отметить, что ведущие шестерни используются большого размера. Некоторые муфты работают от растяжных пальцев. У них имеются две стойки.

При этом вилка для подключения находится в передней части конструкции. Устройства не подходят для приводов, поскольку у них медленный старт. Также стоит отметить, что существуют модели с отжимным диском. Шток в данном случае располагается в горизонтальном положении. Пальцы при этом используются небольшого размера. В устройствах высокая сила сжатия. Барабаны способны вращаться только в одном направлении. Ведущий диск может находиться за выжимной пластиной либо перед ней.

Разновидности фрикционных дисковых муфт

Классификация фрикционных дисковых муфт предполагает их разделение на следующие категории:

«Сухие» механизмы. Отличаются высоким коэффициентом трения. Но так как в этих моделях нет масла, то внутренние детали не смазываются.
«Мокрые» устройства. Частично заполнены маслом, что делает отвод тепла более эффективным. Кроме того, масло смазывает детали внутри устройства. По сравнению с сухими моделями, мокрые дисковые муфты отличаются небольшим коэффициентом трения. Однако этот недостаток компенсируется за счет увеличения давления на пакет дисков и использования высокотехнологичных фрикционных материалов.

Модели для приводов

Фрикционная муфта для приводов может работать с одним или несколькими барабанами. В данном случае штоки производятся под небольшие валы. Барабаны устанавливаются в горизонтальном положении. Многие модификации оснащаются дисками из сплава алюминия. Также стоит отметить, что существуют модификации с пружинными устройствами.

Если рассматривать стандартную модификацию, то у нее имеются два отжимных диска. Между ними есть только одна пластина. Втулка в данном случае крепится за штоком. С целью сохранности барабана устанавливаются подшипники. Если рассматривать модели для больших приводов, то у них имеется отжимной диск с перегородкой. Ведомый барабан работает на широкой стойке. Нажимные пружины могут быть со стяжками. Вилки у муфт фиксируются у основания. Некоторые модели производятся с конусными корпусами. Дополнительно у муфт применяются компактные рабочие пластины.

Формы выпуска деталей

В большинстве случаев дисковые муфты представлены пластинчатыми изделиями. Среди особенностей формы выпуска отметим следующие моменты:

В эту группу входят вкладыши, которые могут изготавливаться при применении композитных материалов.
Рассматриваемые элементы характеризуются внутренними и внешними диаметрами. При этом устройство имеет угловой сектор, за счет которого обеспечивается встраивание в механизм с нестандартной сцепкой.

Крепление абразива может проводится самым различным образом. Чаще всего для этого применяется заклепка, которая утапливается в специальные ниши.

Разновидности муфты

Муфты различаются по конструкционному исполнению, способу оказания прижимного усилия и характеру обеспечения механики трения. Уже говорилось, что в качестве элементов муфты чаще всего выступают диски. Но также могут использоваться конусные, цилиндрические и барабанно-ленточные детали. Такие элементы обычно применяют в конструкциях, где реализуется нестандартная конфигурация прижима, например угловая. Техническим развитием традиционных механизмов стала многодисковая фрикционная муфта, которая выигрывает за счет плавности хода и обеспечения более высокой силы сцепления. Что касается способа оказания прижимного усилия, то оно может обеспечиваться гидравликой или пневматикой. В первом случае рабочей средой будет выступать техническая жидкость, а во втором – сжатый воздух от компрессора. Также современные муфты работают за счет электромагнитных потоков, но из-за высокой стоимости и сложности данное решение менее распространено. Механика трения, в свою очередь, обеспечивается по сухому или мокрому принципу. В первом случае движения выполняются без применения смазки, а во втором – с маслом, которое снижает негативные эффекты трения и отводит тепло.

Формы выпуска деталей

В эту группу входят вкладыши, которые могут изготавливаться при применении композитных материалов.
Рассматриваемые элементы характеризуются внутренними и внешними диаметрами. При этом устройство имеет угловой сектор, за счет которого обеспечивается встраивание в механизм с нестандартной сцепкой.

Используемые в конструкции материалы

Для обеспечения особых эксплуатационных свойств при изготовлении применяются специальные материалы. Среди их особенностей отметим следующее:

В большинстве случаев основная часть изготавливается из стали. За счет этого основная часть конструкции может выдерживать существенно воздействие, служить на протяжении длительного периода. Чаще всего применяется углеродистый сплав, в некоторых случаях легированный.
Фрикционные вставки представлены различными материалами. Примером можно назвать ретинакс марки ФК 16Л и ФК-24А. Свойства подобных составов определяют то, что поверхность может выдерживать кратковременное воздействие температуры до 1100 ⁰C. За счет этого обеспечивается длительный эксплуатационный срок.

Отсутствие масла в системе существенно снижает эксплуатационный срок, однако в подобном случае не приходится проводить периодическое обслуживание. Масло существенно снижает степень трения подвижных элементов, оно также отводит тепло от основных элементов конструкции.

С каждым годом фрикционные муфты совершенствуются путем применения специальных материалов, которые обладают особыми свойствами. Примером можно назвать керамику и другие легированные составами.

https://youtube.com/watch?v=JGKZ29Ct1Yk

Что Вы знаете о фрикционной муфте ?

Фрикционная муфта предназначена для передачи вращательного движения с одного вала на другой посредством силы трения. Наиболее известным механизмом подобного типа является устройство сцепления в автомобиле, в котором пластина, вращающаяся на валу двигателя, путем плавного прижатия соприкасается с такой же поверхностью, прикрепленной к валу ходовой системы. Нарастающая сила трения при этом позволяет передать крутящий момент плавно, без ударов, перегрузок и нанесения ущерба металлическим узлам машины.

Применяемые материалы

Фрикционные муфты каждый день подвергаются многократному использованию, поэтому должны обладать сверхвысокой износостойкостью. Сегодня в таких узлах наиболее приемлемыми являются следующие материалы:

Ретинакс – износо- и термостойкий материал, который изготавливается из асбеста и барита на основе фенолформальдегидной смолы, армированный латунной стружкой. Хорошо работает в узлах при температуре до +700°C.
Пресс-композиция – износоустойчивый материал на основе фенолформальдегидной смолы, состоящий из гексаметелентетрамина, армированного различными волокнистыми наполнителями. Рабочая температура составляет до +190 °C.
Трибонит – износостойкий композитный материал, который может использоваться в агрессивных средах (вода, пар, нефтепродукты). Диапазон рабочих температур от -62 до + 300 °C.

Типы фрикционных муфт

По форме поверхностей, подвергаемых трению, данные изделия можно разделить на дисковые (в том числе многодисковые), конусные и цилиндрические. Первые из них наиболее популярны, так как обеспечивают наибольшую площадь фрикционной поверхности.

В зависимости от величины передаваемого крутящего момента изготавливают сухие и масляные муфты. Последние используются чтобы продлить срок службы фрикционного материала в условиях больших нагрузок. Недостатком масляных муфт является сложная конструкция.

Также фрикционные муфты могут различаться между собой по типу силовых цилиндров, которые обеспечивают разъединение пластин. Пневматические и гидравлические конструкции обеспечивают быструю работу устройства и используются в системах с большим передаваемым моментом. Электромагнитные фрикционные муфты больше подходят для устройств с постепенной работой, например, для прессов с усилием до 100 Кн. Также в зависимости от типа цилиндра муфта может иметь различный тип управления: непосредственный, работающий от усилий человека, находящегося за рабочим прибором или дистанционный, осуществляющийся на расстоянии.

Формы выпуска фрикционных материалов

В зависимости от типа муфты могут использоваться различные формы выпуска фрикционных материалов:

Фрикционные вкладыши имеют около 50 стандартных форм, которые подходят для применения в станках различного назначения. Материалами для вкладышей служат ретинакс и пресс-композиция.
Фрикционные диски изготавливаются под заказ по требуемым размерам. Для производства нужно знать внутренний и внешний диаметры, а также толщину материала. Изготавливаются из пресс-композиции.
Фрикционные секторы имеют около 70 разновидностей, которые между собой различаются внешним и внутренним диаметром, толщиной и размером сектора (уголом).
Фрикционные пластины. Стандартный размер пластины 500х500 мм, а толщина составляет от 4 до 20 мм.

На данный момент фрикционные муфты являются незаменимыми в промышленном производстве. Их используют в станках разного назначения, прессах, тельферах и различных тормозных механизмах. Без них срок службы механизмов сократился бы в несколько раз, поэтому сегодня их ценность сложно переоценить.

Муфта сцепления

Данная разновидность муфты отвечает за плавное сцепление ведущего и ведомого валов. Сложность ее задачи обусловливается не столько физической сцепкой, сколько противодействием нагрузкам окружающей среды. Для понимания особенности таких муфт на фоне других деталей, обеспечивающих сцепку, можно сравнить их с аналогами в виде зубчатых и кулачковых компонентов соединительной цепи. В отличие от них, фрикционные муфты сцепления при большой разности в скоростях двух валов не дают сильных ударов и перегрузок. Они скорее затормаживают активность механизма, обеспечивая тем самым возможность соосного сопряжения в наиболее выгодный момент. Иными словами, они подстраиваются под оптимальные условия сопряжения.

Обслуживание пакета фрикционов АКПП: как это происходит?

Для стабильной работы фрикционных дисков коробки-автомат важно соблюдать регламент по техническому обслуживанию. Главными причинами выхода из строя фрикционов АКПП является загрязненное трансмиссионное масло и аккумуляция влаги или охлаждающей жидкости

В первом случае металлический абразив и повышенная температура приводят к ускоренному износу фрикционного напыления на поверхностях дисков, во втором случае – фрикционный слой накапливает в себе стороннюю жидкость, что приводит к появлению пробуксовок коробки или деформации самих дисков.

Предотвратить преждевременную выработку пакета фрикционов поможет своевременная замена системы фильтрации и трансмиссионной жидкости, а также резинотехнических изделий – сальников и уплотнительных прокладок по периметру коробки.

Используемые в конструкции материалы

Принцип работы муфты

Общий вид