Предохранительные муфты: виды и особенности

Современные машины и механизмы, работающие в условиях динамической нагрузки, часто испытывают кратковременные, пиковые превышения номинальных усилий. Чаще всего это связано со всякого рода нештатными факторами — заклиниванием, сбоями в подаче смазки, превышением грузоподъёмности и т. д. При этом подгонка машины или механизма к данной нагрузке приведёт к значительному удорожанию, увеличению массы и размера устройства. 

overload clutch1.jpg

Более выгодный с точки зрения технико-экономических факторов вариант — создание силовой схемы на основании планируемых номинальных нагрузок с разумным запасом, а на случай нештатных ситуаций ввести в конструкцию специальное предохранительное устройство. Один из наиболее часто используемых вариантов исполнения защитных устройств — это предохранительная муфта с возможностью проскальзывания. 

Предохранительные или перегрузочные муфты применяются при передаче крутящего момента, также называются муфтами предельного момента. Основная сфера применения предохранительных муфт это:

  • Машины и оборудование ударного действия.
  • Механизмы и оборудование работающее с неоднородной средой.
  • Автоматические машины и оборудование.
  • В отдельных цепях кинематической схемы передающих малую часть мощности двигателя привода, например в приводах подачи металлорежущих станков.

Часто предохранительные муфты комбинируются с компенсирующими для возможности работы при несоосности валов.

Классификация перегрузочных муфт

Основным способом классификации данного типа устройств является их принцип действия. Существует четыре основных вида муфт:

  • С разрушающим элементом.
  • Фрикционные.
  • Пружинно-кулачковые. Имеют ряд разновидностей с шариками и роликами вместо кулачков.
  • Магнитные.
overload clutch.jpg

Наиболее распространенными являются фрикционные и пружинно-кулачковые муфты. Что представляют собой данные типы предохранительных муфт мы рассмотрим ниже.

Фрикционные муфты

Наиболее простейшие по конструкции из всех предохранительных муфт. Более всего подходят для работы в условиях кратковременных перегрузок, в основном ударного действия.
Фрикционная муфта состоит из:

  • ступицы;
  • фрикционных накладок;
  • подвижного нажимного диска;
  • регулировочной гайки;
  • втулки;
  • тарельчатых пружин;
  • стопорных винтов;
  • датчика вращения (как правило, устанавливается опционально).

Фрикционные накладки используются совместно со шкивами, звездочками или фланцем.

При штатном усилии на механизм фрикционная предохранительная муфта передают нагрузку благодаря осевому сжатию накладок со ступицей и фланцем. В случае превышения усилия фланец прокручивается по втулке, которая играет роль подшипника скольжения. Допустимый уровень передаваемого момента регулируется количеством и взаимным расположением тарельчатых пружин. При наличии датчика вращения можно контролировать время проскальзывания муфты и уменьшить риск её повреждения. Проскальзывание прекращается автоматически, без необходимости в остановке работы механизма.

Вместо ступицы часто используется игольчатый подшипник. Это оправдано при частых срабатываниях, высокой скорости скольжения, высоких радиальных нагрузках и повышенных требованиях к взаимному размещению вала и элемента привода. Диапазон максимального крутящего момента современных муфт составляет от 2 до 50 000 Нм, диаметры валов — до 200 мм. Важной характеристикой является наибольшая скорость проскальзывания, которая уменьшается при росте размера муфты.

Пружинно-кулачковые муфты

В отличие от фрикционных устройств, предохранительная муфта пружинно-кулачкового типа имеет высокую точность срабатывания благодаря упругим свойствам пружин. Это обеспечивает более высокую вероятность срабатывания при достижении заданного значения силы, чем при трении фрикционных элементов. Также преимуществом является отсутствие мертвого хода и высокий показатель крутильной жесткости. Последнее очень важно при работе сервоприводов. Недостатком является скоростное ограничение — пружинно-кулачковые муфты при высоких скоростях подвергаются многократным перегрузкам из-за повторных самовключений. Ниже и показатель наибольшего передающего момента.

Данный тип муфт подразделяется на кулачковые, шариковые и кулачково-роликовые. Кулачковые наиболее сложные в обработке благодаря винтовой линии рабочей поверхности, поэтому наиболее часто используется шариковая предохранительная муфта, которая более проста в производстве. Благодаря использованию шариков вместо кулачков, трение скольжения частично заменено трением качения. В третьем виде муфт, кулачково-роликовом, используются ролики с радиальным расположением.

Принцип работы шариковой муфты основан на прижиме шариков к гнездам осевым усилием от тарельчатых пружин. При увеличении нагрузки сверх допустимой шарики выходят из гнезд, что приводит к передаче вращения.

В отличие от предохранительных муфт фрикционного типа пружинно-шариковая конструкция обеспечивает различные варианты восстановления соединения валов:

  • Автоматическое восстановление при прекращении перегруза. Вращение продолжается после проворота полумуфт на целое число угловых шагов шариков.
  • Восстановление вручную или исполнительным механизмом. Это возможно при добавлении в конструкцию запорного механизма, при размещении его между пружинным блоком и подвижным диском.
  • Без прерывания передачи вращения. Используется при недопустимости прекращения работы механизма. В этом случае используется сигнализация и ограничитель хода подвижного диска. При срабатывании подвижный диск отходит до упора в ограничитель и приводит в действие сигнализацию.

Широкое применение предохранительных муфт в конструкциях современных машин и механизмов способствует снижению стоимости благодаря уменьшению размеров. Также снижается и стоимость эксплуатации благодаря повышению надежности оборудования. Большой выбор вариантов конструкций предлагаемых на рынке муфт даёт возможность удовлетворить любые требования конструктора, обеспечить надежную эксплуатацию машин и механизмов.

Запросить стоимость оборудования

Свяжемся с вами и рассчитаем индивидуальную стоимость оборудования в течение дня

Другие статьи
Предохранительные муфты
Предохранительные муфты входят в число наиболее ответственных узлов привода, обеспечивающих не только передачу крутящего момента, но и защиту оборудования от чрезмерных нагрузок и др. нештатных ситуаций. Компания «Ф и Ф», в качестве официального представителя в России, предлагает большой выбор муфт одного из ведущих мировых производителей –  компании  FLENDER.
Привод для конвейера

В организации ритмичной работы технологической цепочки промышленных предприятий конвейер играет одну из главных, если не главную роль. При правильном проектировании и использовании надежного оборудования конвейер будет приносить огромную прибыль, при недочётах и непродуманном выборе производителя и поставщика – простои и материальные убытки.

Привод прокатного стана

Придать металлу нужную форму можно разными методами. Широкое распространение получила прокатка материала. Важную роль в этом процессе играет электропривод прокатного стана. Характеристики устройства определяют скорость обработки металла, эксплуатационную надежность, величину махового момента и т. д. Электропривод прокатного стана подвергается ударной нагрузке, превосходящей номинальную нагрузку двигателей.

Вернуться к списку статей
Инжиниринг и сбыт приводной техники
и подшипниковой продукции
info@fif-group.spb.ru +7 (812) 320 90 34 +7 (812) 572 15 81
191119, г. Санкт-Петербург, ул. Тюшина, д.4, пом.6

info@fif-group.spb.ru +7 (913) 121-55-66
652507, г. Ленинск-Кузнецкий, ул. Кирова, д.165 А

info@fif-group.spb.ru +7 (919) 710 70 10 +7 (3424) 26 35 20
618400, Пермский край, г.Березники пр.Ленина, д.47, оф.301

info@fif-group.spb.ru +7 (4822) 48 31 71
г. Тверь, Коняевская, д. 12, стр. 4, 5, 6