Муфта свободного хода или обгонная муфта — это механическое устройство, основная задача которого — предотвратить передачу крутящего момента от ведущего вала на ведомый вал, когда ведомый вал начинает вращаться быстрее. Муфта также используется, когда крутящий момент должен передаваться только в одном направлении. Рассмотрим принцип работы, составные части сцепления, а также его достоинства и недостатки.
Как работает муфта
Разберем принцип работы муфты роликового типа, потому что этот вид механизма чаще встречается в автомобильной промышленности.
Роликовая муфта состоит из двух полумуфт: первая половина муфты жестко закреплена на приводном валу, другая половина соединена с ведомым валом. При вращении вала двигателя по часовой стрелке ролики муфты перемещаются в узкую часть зазора между двумя полумуфтами под действием сил трения и пружин. Впоследствии происходит заклинивание и крутящий момент передается от ведущей полумуфты к ведомой.
Когда ведущая полумуфта поворачивается против часовой стрелки, ролики перемещаются к широкой части зазора между двумя половинками муфты. Ведущий вал и ведомый вал разделены, и крутящий момент больше не передается.
По принципу действия отметим, что муфта роликового типа передает крутящий момент только в одном направлении. При повороте в обратном направлении муфта просто прокручивается.
Конструкция и основные элементы
Рассмотрим конструкцию и компоненты двух основных типов муфт: роликовых и храповых.
Самая простая роликовая муфта одностороннего действия состоит из следующих компонентов:
- внешний сепаратор со специальными канавками на внутренней поверхности;
- внутренняя обойма;
- пружины, расположенные на внешней обойме и предназначенные для толкания роликов;
- ролики, передающие крутящий момент за счет силы трения, когда муфта заблокирована.
В храповой муфте зубцы имеют упор с одной стороны, а не канавки на внутренней поверхности внешнего кольца. В этом случае оба кольца фиксируются специальной защелкой, которая прижимается к внешнему кольцу пружиной.
Плюсы и минусы
Обгонная муфта имеет следующие достоинства:
- автоматическое включение и выключение механизма (муфта не требует операций управления);
- конструкция узлов и агрегатов машин упрощена благодаря механизмам свободного хода;
- простота конструкции.
Обратите внимание, что муфта с храповым механизмом надежнее роликового устройства.
При этом храповой механизм ремонтопригоден, в отличие от роликового. Попытка отремонтировать роликовый механизм — пустая трата времени, поскольку это неразъемный узел. Обычно при поломке устанавливается новая аналогичная деталь. Не используйте ударные инструменты при установке новой роликовой муфты, так как механизм может заклинивать.
Обгонная муфта не лишена недостатков. К недостаткам роликовой обгонной муфты относятся:
- не регулируется;
- точная центровка валов;
- большая точность производства.
Храповый механизм имеет следующие недостатки:
- Основным недостатком является удар, когда собачка зацепляется с зубьями. По этой причине этот тип механизма свободного хода нельзя использовать в агрегатах, работающих с высокой скоростью, или в случаях, когда требуется высокая частота переключения.
- Храповая муфта работает с шумом. Обратите внимание, что теперь существуют механизмы, в которых собачка, двигаясь по часовой стрелке, не касается храпового колеса и, следовательно, не издает шума.
- Из-за высоких нагрузок изнашиваются зубья храпового колеса и выходит из строя сама муфта.
Использование муфты
Механизмы свободного хода широко используются в агрегатах различных производителей. Обгонная муфта присутствует в:
- системах запуска двигателей внутреннего сгорания (ДВС): здесь обгонная муфта является частью стартера. Как только двигатель достигает рабочих оборотов, сцепление отключает от него стартер. Без сцепления коленчатый вал двигателя мог повредить стартер;
- автоматические коробки передач классического типа: в них механизм свободного хода является частью гидротрансформатора, устройства, отвечающего за передачу и изменение крутящего момента от ДВС к коробке передач;
- генераторы — здесь муфта действует как защитный элемент, ограничивая передачу крутильных колебаний от коленчатого вала двигателя. Кроме того, муфта нейтрализует колебания ремня генератора, снижает шум ременной передачи. В целом обгонный механизм здесь существенно продлевает срок службы генератора.
