Фрикционная муфта своими руками

Обновлено: 11.10.2024

Устройство механизированной техники предполагает наличие переходных участков, через которые транслируется крутящий момент. В большинстве случаев эту функцию передачи энергии выполняют специальные муфты. Отчасти их можно рассматривать в качестве соединительных элементов, но в перечень задач такой оснастки входит и обеспечение привода. В полной мере эту работу выполняют фрикционные муфты, которые задействуются в транспортной технике, промышленных станках, инженерном оборудовании и так далее.

Общее устройство муфты

Конструкционно муфты различаются и могут иметь особенности устройства в зависимости от типа, но чаще всего в качестве базы для них используют пакет дисковых элементов с фрикционной функцией. Конкретное число дисков будет зависеть от частоты крутящего момента, который должен быть передан от одного вала другому. В традиционной муфте предусматривается два диска. Один из них фрикционный, а другой – стальной. Причем материал изготовления тоже может быть общим. Выраженное отличие имеет фрикционное покрытие. Его задача заключается в обеспечении надежной сцепки, за счет которой будет реализовано движение валов. В целях повышения коэффициента трения фрикционные муфты снабжаются углеродными элементами и высокопрочной керамикой. Существуют и модели без фрикционных покрытий. В таких случаях дисковые стальные компоненты крепятся в барабанной основе, смежной с управляемым валом, которому передается крутящий момент. Конструкция также может дополняться возвратными пружинами и поршнем. Задача поршня заключается как раз в усилении сцепки между фрикционным покрытием и ведомым валом. Что касается пружины, то она возвращает рабочий диск на место.

Срок службы фрикционов и основные поломки

Многие автолюбители хорошо знают, что наиболее распространенной неисправностью коробки — автомат является износ фрикционных дисков (износ фрикционов). При этом избежать такого износа невозможно, однако грамотное обслуживание и эксплуатация АКПП позволяет увеличить ресурс пакетов фрикционов до 250-400 тыс. км. пробега.

Для этого необходимо своевременно менять масло в коробке автомат (каждые 40-50 тыс. км.), следить за уровнем масла в коробке, не допускать перегревов, не буксовать на машине с АКПП и т.д. Если же фрикционные диски вышли из строя, как правило, можно услышать, что фрикционы сгорели. На практике это проявляется таким образом, что передачи АКПП не включаются, передачи пробуксовывают и т.д. Давайте разбираться.

Итак, сами фрикционные диски вполне могут служить долго (вполне реален показатель пробега около 500 тыс. км.), так как вращаются указанные диски в масле. Так вот, именно от состояния масла в значительной степени зависит их ресурс. Если не менять масло в автомате и масляный фильтр, и при этом подвергать трансмиссию серьезным нагрузкам, вполне реально, что фрикционы также выйдут из строя уже к 80-150 тыс. км.

Причина — потеря свойств масла АТФ и старение, снижение давления, загрязнение самой жидкости продуктами износа КПП, проблемы с каналами гидроблока, соленоидами и т.д. В совокупности давление масла на фрикционы упадет, сжатие не будет таким эффективным и фрикционные диски в этом случае буксуют.

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.

Принцип работы фрикционных дисков

При выключенной коробке в нейтральном режиме N диски сцепления не зажаты, находятся в свободном вращении. Прокладки дисков пропитаны смазочным материалом, давление на них пока не воздействует.

Порядок работы механизма сцепления:

В момент перевода селектора АКПП в положение D, масляный насос создает давление в системе.
Масло подается к заданному каналу гидроблока.
Фрикционные диски плотно сжимаются между собой под воздействием давления трансмиссионной жидкости.
Барабан входит в зацепление с солнечной шестерней.
В работу включается соответствующая пара зубчатого зацепления.
Заданный момент вращения передается на выходной вал АКПП и дальше на ходовую систему.

Скорость движение автомобиля зависит от установленного передаточного отношения.

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.

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.

Видовое разнообразие

Различий множество. Существуют модели с разным количеством дисковых конструкций, с различной формой. Иногда они отличаются даже принципом подачи давления. Чтобы разобраться с тем, в пользу какой продукции отдать свое предпочтение, нужно понять их основные преимущества и недостатки. А также учесть сферу применения. Конечный выбор стоит формировать еще и исходя из ценового аспекта. Разберемся по порядку. Рассмотрим все варианты, которые предоставляет нам современный рынок.

Дисковые

К особенностям также допустимо отнести:

Небольшой общий объем. Несмотря на крупный барабан, сама продукция весьма компактная.
Чем больше пластин, тем выше передача момента.
Конструкция дисков разнообразная. Различны и форма, и материалы, и покрытие.

Конусные

В таком варианте обычно присутствует сразу определенное количество барабанов. И часто вилки у них несхожих параметров. Соединение между собой обеспечивает пластина. При этом основной задачей в эксплуатации становится привод. Выходит, это уже фрикционная муфта сцепления.

Цилиндрические

Это крупные устройства, поэтому их недопустимо использовать в транспортных средствах. Да и на производстве процесс реализуется с большой натяжкой. Поэтому оборудование подходит для строительных и схожих машин.

Главными плюсами логично назвать невысокую стойкость. Перегиб по оси обычно является слабым местом в этой сфере. Но только не с цилиндрическим модификациями, во многом благодаря размерам барабанов. Да и абразив в таком случае выполняется из стойких к морозам и высоким температурам материалов.

Многодисковые виды

Радиальные габариты – это больное место на производстве. Чтобы уменьшить их, производители используют разнообразные модификации. И это яркий пример такого выхода.

Множественность пластин позволяет снизить радиальные габариты до допустимых пропорций.
Основная специализация, крупный транспорт. В том числе и специального назначения, строительного характера.
Ширина барабанов – это основной аспект разветвления модельных линеек на рынке.
Допускается применение агрегата как с наличием смазочных материалов, так и с отсутствием.

Типы с единственным барабаном

Небольшие изделия, эксплуатация производится при необходимости передачи малого усилия. Отличный вариант для малогабаритных станков. Главный положительный фактор заключается в экономии пространства. При этом есть и еще один основополагающий плюс. Это сниженное производство тепла. А значит, степень нагревания всех звеньев цепочки будет ничтожно малой. Особенно важно, если они не защищены от термического воздействия.

Типы с множественными барабанами

Назначение фрикционной муфты такого профиля лежит в иной плоскости. Передача усилия становится больше, плавность хода, соответственно, лучше. При этом снижается и давление на все основным узлы. А значит, возрастает срок эксплуатации. Жертвовать приходится местом. Ведь чем больше барабанов, тем крупнее размеры. Да и ценовой фактор также растет. Правда, зависимость от самой марки проявляется даже сильнее, чем от количества используемых деталей.

Втулочные

Выбор обладает массой логичных преимуществ. Ввиду небольшого приложения силы и давления они работают дольше. Да и вес у них значительно ниже. А также такие модели считаются более надежными, чем масса аналогов. Все это достигается за счет самой втулки, расположенной между пластинами. Она амортизирует движение, что и сказывается на плавности и безопасности работы.

Но без минусов здесь не обошлось. Все виды, классификация фрикционных муфт созданы для узких профилей. Ведь в своей сфере модели идеальны, а для других не подходят. Так и втулочные не используются для высоких оборотов. Ведь из-за амортизации прижимная сила становится меньше. И передать серьезный оборот просто физически невозможно.

Фланцевые

Небольшие перегородки, малый размер барабана. Легкое подключение к валу, минимальное количество внутренних деталей, поэтому и высокая надежность. Простой агрегат, который применяется в узком профиле. Однако из-за особенностей монтажа их можно установить не везде.

Шарнирные

В этом варианте чаще встречаются очень широкие перегородки. И они порой еще и снабжаются нарезами. Благодаря самим шарнирам снижается бесполезное трение внутри конструкции. А значит, растет эффективная работа. Да и срок службы также становится более приятным. Но минус тоже заметен – узкая специфика. Используется только в приводных агрегатах, да и то не всегда.

Кулачковые

Если выбирать продукцию для сцепления станка, то подойдет такая фрикционная муфта, схема у нее как раз подходящая для этой сферы. Используется фиксированный барабан конусовидной формы. Пластины могут отсутствовать. Мягкая фиксация позволяет барабану практически не ощущать терния. А значит, меньше стираться. Сам корпус держит очень сильное давление, что превосходно для мощных станков.

Варианты для приводов

Типовой имеет всего два диска с пластиной между ними. А также часто ставится шарнира для облегчения работы барабана. Модельный ряд тут самый разнообразный.

Градация зависит от следующих факторов:

Количество оборотов.
Нагрузка, применяемая к детали.
Общее время эксплуатации.

По сути, все конструктивные аспекты построены так, чтобы сократить износ при постоянном прерывании поступления силы. Ведь привод может оборвать нагрузку в любой момент.

Втулочно–пальцевая

Направляющая деталь, которая также используется как предохранитель. Удобно то, что у нее широкий профиль. И применяется она не только на производстве. При этом ее разнообразие куда уже, чем у аналогов. А значит, выбор сокращается до минимума. Меньше мороки, ведь стандартные модели обычно точно подходят для нужных на производстве задач. Да и ассортимент таких изделий сейчас очень широк.

Фрикционная

Идеальный выбор, если усилия ведущего вала не контролируются, они в начале хода очень большие. И нужно их стабилизировать, не повредить ведомой элемент. Такие модели способны погасить начальный импульс, чтобы не допустить удара. Сразу с пробуксовкой запустить вращение, с периодом стабилизировать оборот, подстроить цепочку под один темп.

Предохранительная муфта

Муфты этого типа служат для безопасного соединения или разъединения валов в том случае, если механизм работает под высокими нагрузками. Такие элементы способны автоматически восстанавливать функциональность агрегата после того, как пиковая перегрузка завершилась. Но важно иметь в виду, что из-за различий в коэффициентах трения дисков тонность работы предохранительной муфты достаточно невелика. Поэтому ее чаще используют при регулярных, но кратковременных перегрузках, когда работа механизма выходит за рамки нормативной частоты крутящего момента. Компенсация поглощаемой энергии обеспечивается пружиной, демпферными элементами устройства или теплоотводящими материалами, из которых может быть выполнена и основа конструкции.

Применение муфты

Многодисковые муфты широко распространены в автомобилях. Это устройство используется в следующих системах:

сцепление (в вариаторах без гидротрансформатора);
Автоматическая коробка передач (автоматическая коробка передач): Муфта автоматической коробки передач используется для передачи крутящего момента на планетарный ряд.
Коробка передач робота: Пакет дисков с двойным сцеплением в коробке передач робота используется для переключения на высоких скоростях.
Полноприводные системы: фрикционное устройство встроено в раздаточную коробку (здесь требуется муфта для автоматической блокировки межосевого дифференциала);
Дифференциал: механическое устройство выполняет функцию полной или частичной блокировки.

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.

Формы выпуска деталей

Дисковые муфты представляют целый класс пластинчатых фрикционных деталей. В эту группу кроме стандартного форм-фактора также входят вкладыши, которые изготавливаются из вышеупомянутого ретинакса и композитных сплавов. Пластинчатая муфта сцепления может иметь и форму сектора. Такие элементы тоже имеют внутренний и внешний диаметры, но в конструкции предусматривается и угловой сектор, позволяющий интегрировать элемент в механизмы с нестандартной сцепкой.

Читайте также: