Обгонная муфта

Обгонная муфта— изделие, которое применятся во многих механизмах для обеспечения плавности хода и независимого вращения вала. Наибольшее применение получило в автомобилестроении с появлением двигателей внутреннего сгорания.

Используется в генераторах, стартерах, автоматических КПП, с/х прицепах с ВОМ и другом оборудовании. Ниже рассмотрим название, принцип действия, устройство и сферу применения такого механизма. Отдельно приведем плюсы и минусы популярных видов.

Назначение и применение обгонной муфты

История обгонной муфты началась в 1869 году, когда впервые ее применили на переднем колесе велосипеда. В современном виде это механическая деталь, в задачу которой входит передача момента вращения от ведомого к ведущему валу в момент ускорения первого. Иными словами, обеспечивается четкость и плавность движения. 

Важно

Обгонная муфта генератора предназначена для снижения вибрации, которые возникают при передаче вращения от дополнительного ремня. Применение такого решения также позволяет уменьшить уровень шума со стороны привода.

Причиной появления таких проблем является переключение оборотов ХХ на более низкую частоту, уменьшение размеров мотора, а также увеличение веса ротора генератора. 

Для сравнения обгонная муфта АКПП применяется для передачи момента с одного элемента оборудования на другой. Параллельно она обеспечивает возможность блокирования при резком повышении скорости вращения ведомого элемента по отношению к ведущему. Применение такого узла обеспечивает передачу момента только в одну сторону и защищает узел от преждевременного износа.

Обгонная муфта стартера используется для передачи крутящего момента от ротора стартера на шестеренку в момент пуска силового агрегата. В функции узла входит разобщение маховика и привода после успешного пуска силового агрегата. Иными словами, устройство применяется в виде посредника между мотором и стартером.
Кроме АКПП, стартера и генератора, обгонная муфта применяется в следующих устройствах:

• краны-экскаваторы;
• волоповоротные узлы турбированных установок;
• механические краны-экскаваторы;
• подъемные краны с ДВС;
• задняя втулка велосипедов;
• радиоуправляемые автомодели;
• механизмы безынерционных катушек;
• самолеты и вертолеты;
• прочая техника, где может потребоваться описанный выше функционал.

Принцип работы муфты

В случае с генератором подшипники обгонной муфты гарантируют передачу энергии от коленвала к генераторному валу при увеличении оборотов. В определенный момент происходит зацепление стопорных элементов с обоймами во внешней и внутренней части. Формируется некое подобие якоря, обеспечивающего совместное вращение.

При уменьшении скорости коленвала элементы стопорного механизма перестают выполнять задачу, поэтому наружная часть шкива, обеспечивающая трение ремня, вращается более медленно. 

Для лучшего понимания разберем принцип работы обгонной муфты свободного хода. Такой выбор обусловлен большей популярностью механизма в автомобилях. Условно устройство состоит из пары полумуфт. Одна крепится на ведущем, а вторая — на ведомом валу. Далее происходит следующее:

• Ведущий вал начинает вращение.
• Ролики рассматриваемого узла перемещаются в узкую часть между половинчатыми муфтами.
• Происходит клин, при котором передается вращение от ведущего к ведомому механизму.
• Как только ведущая полумуфта начинает вращаться против часовой стрелки, ролики переходят в широкую часть зазора.
• Ведущий и ведомый валы разъединяются, и момент перестает передаваться.

Передача вращения осуществляется только в одну сторону, а при изменении направления происходит обычное прокручивание.

Устройство обгонной муфты

При рассмотрении конструкции важно понимать, что рассматриваемые узлы бывают двух типов: роликовые и храповые. Они имеют много общего и отличаются в большей части устройством зацепления. Рассмотрим каждый из вариантов подробнее:

• Свободного хода (роликовая). Состоит из наружной и внутренней обоймы. На первой имеются пазы, которые предусмотрены во внутренней части. На внешней стороне находятся пружинки, которые используются для «выдавливания» роликов и передачи крутящего момента.
• Храповая. Главное отличие — наличие зубьев, обеспечивающих односторонний упор. После соприкосновения происходит клин «собачки», которая сжимается с внешним кольцом с помощью пружины.

Существуют также другие разновидности обгонных муфт, которые применяются реже:

• Многодисковые. По устройству и принципу работы чем-то напоминаю КПП. В основе устройства лежат подпружиненные диски, которые при отсутствии нагрузки контактируют и гарантируют вращение. При росте нагрузки происходит прижатие элементов вращение роторной части с помощью ремня.
• Шестеренчатая. Получила наибольшее применение в стартерах. Конструктивно состоит из муфты, которая движется по оси, и гайки. При подаче нагрузки происходит перемещение и закручивание.
• Односторонняя. Конструктивно состоит из пары полумуфт, которые объединяются при подаче нагрузки на вал с передачей момента вращения. До этого устройство вращается свободно.

Преимущества и недостатки

Рассматриваемое устройство имеет ряд слабых и сильных мест, которые необходимо учитывать при выборе и эксплуатации. К плюсам стоит отнести:

• автоматическая работа и возможность применения без приводных механизмов;
• простое устройство;
• понятный принцип работы;
• эффективность применения.

При сравнении разных видов механизмов лидирующие позиции занимает муфта с храповым механизмом. Она отличается большей надежностью в сравнении с роликовым типом.

Такие обгонные муфты проще ремонтировать, что позволяет сэкономить деньги на покупке нового устройства при выявлении неисправности. Храповую муфту проще устанавливать, ведь она не боится механических воздействий. Для сравнения при установке роликового узла применение ударных инструментов не рекомендуется из-за риска клина.

К недостаткам роликовых обгонных муфт стоит отнести:

• отсутствие возможности регулирования;
• строгое требование к нахождению валов на одной оси;
• сложность изготовления.

Для храповых устройств характерны следующие минусы:

• ударная нагрузка при контакте собачки и зубцов;
• невозможность применения в узлах, которые работают с большой частотой или скоростями;
• повышенный уровень шума (исключением являются более современные модели);
• быстрое истирание храпового колеса, из-за чего обгонная муфта может поломаться.

Стоит учесть возможные неисправности обгонной муфты, которые могут возникнуть из-за неправильной эксплуатации. К основным поломкам стоит отнести:

• ускоренный износ из-за попадания влаги в механизм;
• клин подшипников и обоймы по причине истирания внешней части детали;
• отдельное вращение внешней и внутренней обоймы;
• разрушение обгонной муфты из-за клина роликовых элементов.

Итоги

Обгонная муфта — важный элемент многих узлов в автомобилях и другой технике. Узел отличается простой конструкцией, надежностью и понятным принцип действием. Применение такого узла позволяет плавно передавать момент вращения, а также гасить посторонние шумы и вибрации.