Обгонная муфта генератора

Зачем нужна и как работает

Этот механизм называется — обгонной муфтой. Устанавливается на шкив генератора, имеет не большой корпус (есть очень компактные модели).

Конструкция и принцип работы очень прост, есть две обоймы внешняя и внутренняя:

• Внешняя — находятся в зацеплении со шкивом
• Внутренняя – находится в зацеплении с якорем (валом) генератора

Между двумя этими обоймами располагается слой из нескольких «уровней» специальных роликов. Один — это слой игольчатых подшипников, другой – это специальные профилированные фигуры, которые «катаются» по своей обойме – выполняют роль стопорного устройства.

Собственная основная рабочая нагрузка идет именно на «стопорные ролики». Когда в момент воспламенения топлива в цилиндрах коленвал начинает разгонять внешнюю обойму, то эти стопорные элементы – ЗАМЫКАЮТСЯ, тем самым связывая внешнюю и внутреннюю часть, то есть начинает раскручиваться и якорь генератора.

НО после того как в цилиндрах мотора нет ВОСПЛАМЕНЕНИЯ, а происходит сжатие или отвод отработанных газов, тогда КОЛЕНВАЛ как бы притормаживается, внутренняя обойма (которая связана с якорем), начинает обгонять внешнюю (связь с ремнем). В этот момент стопорные элементы – ЛИБО ПОГРУЖАЮТСЯ В СПЕЦИАЛЬНЫЕ КАНАВКИ, ЛИБО ПОВОРАЧИВАЮТСЯ БОКОМ, КОТОРЫЙ КРУГЛЫЙ, ОН НЕ ОСТАНАВЛИВАЕТ ОБОЙМЫ. Они разъединяются, то есть как бы верхняя и внутренняя обоймы вращаются отдельно друг от друга.

Посмотрите полезное видео, оно полностью вам объяснит этот принцип.

Тем самым, нет губительного влияния инерции, проскальзывания ремня, и прочих негативных моментов. Обгонная муфта РЕАЛЬНО уберегает ременную передачу, и НАМНОГО продлевает ресурс.

Снятие-установка инерционного шкива на авто Skoda Octavia-2

На Октавии обгонную муфту можно заменить на месте, не снимая генераторный узел, свободное пространство впереди позволяет добраться до нужного механизма. Выполняем операцию в следующем порядке:

• выключаем зажигание, в целях безопасности отсоединяем массовую клемму аккумулятора;
• снимаем бачок абсорбера вместе со шлангом, в первую очередь следует отсоединить штуцер патрубка;
• бачок вынимаем вверх, затем следует снять генераторный ремень, для этого ослабляем гайку 17 мм на натяжном ролике;
• специальное приспособление для снятия шкива имеет достаточно длинный шток и устанавливается в шлицы с перекосом, поэтому лучше ключ модернизировать – заменить его на шестигранную биту;
• закрепив приспособление на шкиве, пытаемся открутить муфту.

Когда ОМГ закручена очень туго, приходится снимать и разбирать генератор, зажимать его в тиски, другого выхода здесь нет. Установка муфты производится в обратной последовательности, очень туго ее затягивать необязательно. Еще нужно не забыть поставить защитный колпак, если этого не сделать, вовнутрь механизма попадет влага и грязь, детали быстро заржавеют и выйдут из строя.

Обгонная муфта генератора

Появился под капотом при работе двигателя на холостых, посторонний звук. Звук громкий, немного звенящий, немного как будто ремень жует. Очень хорошо слышно спереди и сразу понятно что идет от генератора. При этом натяжитель ремня аж прыгает, т.е. его амплитуда качания стала порядка 1 — 1,5 см.

Пришлось снять ремень с генератора и осмотреть муфту. Вытащили пластмассовую крышечку, за ней вывалились остатки пластмассового кольца и увидели что муфта перекошена, а при вращении рукой, вращение муфты-шкива яйцеобразное. Результат муфта заклинила и перекосилась!

Установлен генератор:

Стоимость на сегодняшний день Муфты, например INA — порядка 4труб. Немецкие аналоги также в районе от 3,5 до 5труб.

Покупать откровенный китай не хочется.

Поэтому муж вчера , чертыхаясь и вспоминая всех святых, поехал и купил Бразильскую муфту ZEN 5428, в магазине Автозапчасти Экспресс. Цена ее 1125руб. Ключ для установки этой муфты нужен FORCE 678 — это еще 550 руб.

Правда для затягивания новой муфты на валу генератора вам потребуется от этого ключа только внешняя часть: муфта М50 — 33 зуба, под накидной ключ на 17мм. Бита Т50 для удержания вала данного генератора не нужна, вал у генератора — торцевая головка на 10мм.

А вот дальше самое интересное.

Сняли генератор с машины и отправились в тиски, чтобы открутить старую муфту-шкив . Муфта-шкив накручивается на вал генератора, как обыкновенная гайка на болт. Т.е. на конце вала генератора (ротора) нарезана резьба (правая — обыкновенная). Чтобы открутить муфту-шкив нужно просто отворачивать ее против часовой стрелки.

На вал генератора одеваете шестигранную торцевую головку на 10мм с удлинителем и воротком. Генератор зажат за ухо-опору в тисках, под корпус генератора подставлен деревянный брусок.

(Прошу прощение, что нет фото — не сообразила сфоткать).

Вороток головки на 10мм, которая стопорит ротор генератора упирается в верстак. Дальше муж взял Газовый ключ и сжав муфту-шкив попробовал ее открутить. Не откручивается! Вал ротора под головку на 10мм — мягкий и начинает слизывать грани! Обалдеть — сидит крепко.

Чтобы не сломать вал ротора генератора было принято кардинальное решение — разрезать муфту болгаркой, а там как получится — т.е. отвернется не понятно как.

Вот почему нет фото этого процесса, я была послана на кухню, делать мясо, а муж проклиная все взялся за Болгарку.

После трепанации многоручейкового шкива с обгонной муфты (для этого просто прорезаете по кругу последний ручеек, который ближе к генератору, и поддев плоской отверткой снимаете его), выяснилось:

1. Пружина внутри цела, 2. Пластмассовая вставка внутри треснута, 3. Подшипник — самое главное — перекосило.

Разрезав подшипник на две части и сняв его, муфта открутилась с вала генератора от РУКИ!

Ну а далее просто навернули новую муфту, затянули ее спецключом (см.выше). Ротор (вал генератора) стопорите отверткой за крыльчатку.

При откручивании старой муфты не в коем случае так делать нельзя, да и не получится, потому что лопасти развернуты в другую сторону и не имеют упора (они скошены). Да и отверткой вы их просто сломаете.

Установили генератор на машину, одели ремень и вуаля. Двигатель работает тихо, ремень вращается равномерно, натяжитель не прыгает.

Примеры использования

Торцевые гаечные ключи и отвертки

Торцевые гаечные ключи, оснащенные храповым механизмом, ещё называют трещотками. В самом простом варианте конструкции в трещотку стовят по две собачки. Поворотом рычажка можно либо отворачивать гайку, либо её закручивать, не вынимая ключа на каждом обороте, как с обычным инструментом.

Торцевые гаечные ключи с храповым механизмом

Кабельные стяжки

Кабельные стяжки делают из пластика одной деталью. Собачка прижимается к зубчатой пластине силой упругости. После затягивания стяжка не ослабляется даже при очень большом усилии.

Храповой механизм кабельной стяжки

Противооткатные устройства

Изначально противооткатные устройства с храповым механизмом начали использовать на железной дороге в горах Пенсильвании, США, при перевозке угля примерно с 1846 года. Чтобы груженый состав по крутому склону не откатился назад в случае отказа двигателя паровоза, на вагонах устанавливались «собачки».

Позже эта схема нашла применение на американских горках, чтобы в случае отключения электричества поезд с любителями острых ощущений не покатился назад.  

Противооткатное устройство тележки на американских горках

Лебедки

Лебедки – это механизм для перемещения предметов с помощью каната. Электрическую лебедку устанавливают во внедорожники, чтобы вытянуть из трясины застрявший автомобиль.

Чтобы натянутый трос не разматывался с барабана используют храповой механизм. Примеры его использования на ручных лебедках можно увидеть на этих фотографиях.

Храповой механизм в ручных лебедках

Обгонная муфта велосипеда

Обгонную муфту (англ. overrunning clutch) также называют муфтой свободного хода. Она позволяет предотвратить передачу крутящего момента от ведомого вала (колеса) к ведущему (на цепь и педали), если ведомый вал начинает вращаться быстрее. Например, после прекращения вращения педалей без муфты свободного хода колеса продолжали бы раскручивать цепь и педали, как это было в первых велосипедах. То же самое было бы при спуске с горки.

Впервые обгонную муфту с простейшим храповым механизмом запатентовал в 1869 году Уильям Ван Анден из Покипси, штат Нью-Йорк, США. В обгонной муфте Ван Андена храповик был встроен в ступицу переднего колеса велосипеда.

Примерная схема муфты свободного хода (обгонной муфты) с храповым механизмом Ван Андена

Почти все современные велосипеды – заднеприводные. Обгонная муфта в них встраивается в заднюю втулку или заднюю звездочку. Обгонные муфты с храповым механизмом издают характерный звук и их еще называют велотрещотками.

Пример работы муфты свободного ходаМуфта свободного хода с храповым механизмом в задней звездочке велосипеда

Обгонная муфта стартера автомобиля

Механизм свободного хода с храповиком используется в стартерах автомобилей как защитное устройство. Стартер – это механизм, который с помощью электромотора запускает двигатель внутреннего сгорания, вращая его коленвал через маховик.

Скорость вращения ведомого зубчатого колеса стартера невысокая – может быть около 3000 об/мин. После запуска двигатель на холостом ходу развивает около 1000 об/мин. Но передаточное отношения стартер-маховик из-за разности диаметров зубчатых колес может достигать значения 20:1. Т.е. запущенный двигатель на холостых оборотах может раскрутить электромотор стартера до 20 000 об/мин.

Чтобы стартер не вышел из строя после запуска двигателя на него ставят обгонную муфту.

Стартер автомобиля

Коробка передач автомобиля

В данном примере собачка храпового механизма используется для перевода автоматической коробки передач в режим парковки.

Храповик в автоматической коробке передач автомобиля

Замена своими руками

Для обеспечения заявленного производителем эксплуатационного ресурса обгонная муфта комплектуется защитной крышкой. Если владелец/сотрудник сервиса забыл ее поставить или она слетела в процессе использования, проникающая внутрь обойм грязь/пыли может заклинить ролики.

Инструмент

Справится с откручиванием заклиневшей муфты обгонной поможет специальная головка. Цена вопроса 170 – 500 рублей, существует несколько вариантов оснастки:

• c зубьями на конце в средней части и присоединительным квадратом 1/2» для VW, Skoda, Mercedes, Ford, BMW, Audi и неоторых других авто
• шестигранником на 17 и головкой присоединительной на 10 для Toyota и некоторых других азиатских и шестигранник для муфты генератора машин концерна VAG

Сервисные ключи позволяют демонтировать муфту, не снимая генератор с посадочных мест.

Рис. 9 Набор головок для демонтажа обгонных муфт любого производителя

Диагностика

Неправильная работа обгонной муфты генератора определяется «на слух» и механическим способом:

• свист, дребезг в салоне извещают о плохом натяжении, перекосе или изношенных посадочных поверхностях («ручьях») шкива
• если заклинить отверткой крыльчатку принудительного воздушного охлаждения генератора, муфта должна прокручиваться в обратную сторону свободно, в рабочем положении на некоторую часть поворота, пока ролики не поднимутся вверх для синхронизации оборотов вала и шкива

При заклинивании обойм муфты следует немедленно заменить расходник новым изделием.

Демонтаж

Даже при внешнем осмотре муфты после снятия защитной крышки становится понятно, зачем необходимо использовать специальный сервисный ключ. Вместо обычного крепежного болта здесь применена зубчатая поверхность, для которой требуется инструмент с ответными шлицами.

Рис. 10 Демонтаж муфты

Оснастка вставляется внутрь муфты, зубья зацепляются, деталь откручивается рожковым ключом или накидной головкой с храповиком.

Установка обгонной муфты

После демонтажа заклинившей муфты обгонной новая деталь устанавливается алогичным способом. Основными нюансами операции замены являются:

• усилие затяжки 70 – 90 Нм
• установка защитной крышки, предохраняющей от попадания в обоймы пыли и грязи

Рис. 11 Установка новой муфты

Рис. 12 Защитная крышка муфты

Если в авто эксплуатировался генератор без обгонной муфты, достаточно подобрать модификацию детали с аналогичными посадочными поверхностями для вала и ремня. Эти диаметры должны совпадать полностью.

Таким образом, даже у специалистов нет единого мнения по поводу целесообразности эксплуатации муфты обгонной вместо традиционного шкива. Окупаемость этого дорогостоящего изделия под сомнением при бюджетной цене ремней и шкивов без двух обойм с роликами внутри. Но основное предназначение – сглаживание моментов инерции на валу, обгонная муфта выполняет в полном объеме без нареканий.

Для сглаживания инерции

Крутящий момент от двигателя передается импульсами, когда в цилиндрах совершается сгорание, а оно происходит, как известно, только один раз за каждые два оборота коленвала. Из-за этого скорость вращения коленвала непостоянна. Приводимые ремнем детали, раскрутившись, из-за инерции не способны вращаться синхронно с угловой скоростью коленвала. То есть, валы приводимого навесного оборудования то отстают от скорости вращения коленвала, то опережают ее. Добавим сюда же режимы запуска и остановки, разгона и торможения, и становится понятно, откуда возникает проскальзывание и рывки, из-за которых приводной ремень растягивается, изнашивается и, наконец, разрывается окончательно. Разумеется, посторонние рывки на себе испытывает и ремень ГРМ, и цепь ГРМ (в зависимости от того, какой привод используется). Правда, эти приводные механизмы гораздо прочнее и более выносливы. Все-таки, они призваны жестко связывать коленвал и распредвалы ДВС. Однако инженеры посчитали, что и их не мешает защитить от посторонних импульсов, генерируемых асинхронно вращающимися валами (и шкивами) навесного оборудования.

Тем более что с ходом времени автомобили обрастали новым дополнительным оборудованием. Необходимо учесть, что привод новых агрегатов доверили ремню генератора и, кроме того, увеличилось количество бортовых потребителей электроэнергии, из-за которых сам генератор пришлось увеличивать в размерах и делать его якорь более массивным. Когда увеличились моменты инерции, сократился срок службы ремней генератора. Разумеется, происходившее никого не устраивало. В качестве решения проблемы был разработан узел, призванный увеличить долговечность ремней.

Называется этот узел обгонной муфтой, и ее интегрировали в шкив генератора. У муфты две обоймы: наружная связана со шкивом, внутренняя – с валом якоря генератора. Между обоймами расположено несколько рядов роликов. Одни исполняют роль игольчатых подшипников, другие, перекатывающиеся по профилированной части поверхности внутренней обоймы, – роль стопорного устройства.

Принцип работы обгонной муфты такой же, как у бендикса стартера. Когда в моменты сгорания в цилиндрах шкив разгоняет якорь генератора, стопорные ролики, перекатившись к вершинам выступов, «замыкают» наружную и внутреннюю обоймы муфты между собой, крутящий момент передается на якорь. Но если сгорания нет и в цилиндрах происходит сжатие, притормаживающее вращение коленвала, внутренняя обойма муфты начинает обгонять наружную, ролики перемещаются во впадины рабочей поверхности внутренней обоймы, обоймы разъединяются. Шкив и якорь при этом вращаются независимо друг от друга, чем исключается негативное влияние инерции якоря на ремень генератора.

Принцип работы и назначение обгонной муфты

Примерно, 30 лет назад конструкция автомобилей заметно отличалась и ни о какой обгонной муфте генератора никто не знал.. Совершенство этих транспортных средств наступало постепенно и это касалось многих деталей. Если сравнивать автомобили двух эпох, можно заметить разницу между износом ремня генератора. К примеру, на старом автомобиле, с тонким ремнем генератора, последний служит очень малое время. После чего, была заметна растяжка ремня и его последующий разрыв. Это было абсолютно нормальным явлением и ему не уделялось большого значения. Тем не менее, время идет, а требования к автомобилям возрастали, необходимо было устройство, которое снизит износ ремня генератора и увеличит его срок службы.

Для начала, постараемся разобраться, почему ремень генератора изнашивается так быстро. Дело в том, что коленчатый вал имеет неравномерное вращение. Число оборотов коленвала постоянно меняется и зависит от положения акселератора.

Вместе с ним, меняется и крутящий момент, передаваемый на шкив генератора посредством ремня. В отличие от коленчатого вала, шкив генератора вращается по инерции, которая имеет свойство снижаться только через некоторое время. Так, например, при замедлении числа оборотов коленвала, уменьшенный вращающий момент на шкив передается ни сразу. Вначале, шкив вращается с прежним моментом, в то время как ремень уже затормаживается. Таким образом, между ремнем и шкивом коленвала возникает трение, которое поднимает температура ремня привода. При повышении температуры, повышаются и эластичные свойства, которые растягивают и обрывают ремень.

Чтобы избежать этого неприятного момента, конструкторы разработали механизм, который получил название – обгонная муфта генератора. Этот конструктивный элемент электрической машины состоит из двух важных составляющих:

• Внутренняя обойма. Данный элемент имеет жесткую связь с валом ротора.
• Внешняя обойма (или, как ее еще называют, наружная). Внешняя обойма идет в зацепление со шкивом генератора.

Для того, чтобы понять, как работает весь узел, необходимо иметь представление о работе стартера двигателя. На внутренних частях обеих обойм имеются ролики, которые взаимодействуют друг с другом. Когда коленчатый вал набирает обороты, ролики входят в зацепление и наружная муфта передает один и тот же крутящий момент на ротор генератора. Таким образом, разгон происходит равномерно, без каких-либо остановок.

Как только обороты двигателя снижаются (например, происходит торможение двигателем), ролики обойм разъединяются и внутренняя, вместе с валом, продолжает вращение с той же скоростью, в то время как, наружная снижает свое число оборотов. Это явление обеспечивает раздельное перемещение ремня и вращение шкива генератора, в связи с этим, снижается нагрузка, создаваемая на ремень, а значит, снижается его износ.

Распространённые неисправности

По конструкции муфта генератора в некоторой степени напоминает подшипник качения, поэтому при возникновении неисправности ее может заклинить. Это приводит к тому, что ременная передача начинает ускоренно изнашиваться, так как моменты инерции больше не компенсируются. В конечном итоге ремень генератора порвется, а натяжитель износится – все эти детали придётся менять.

Для своевременного обнаружения неисправностей муфты надо знать их «симптомы». Наиболее характерными являются следующие признаки:

• появляется дребезг в салоне (опытный водитель не сможет его спутать ни с чем);
• при медленном движении автомобиль начинает вибрировать;
• ремень начинает как бы подпрыгивать;
• при включённом моторе слышен характерный свист;
• натяжитель начинает щелкать.

Если появляется хотя бы одни из этих признаков, нужно немедленно обращаться на СТО. Мастеру придется провести диагностику всего узла. Если в ходе диагностических процедур будет выявлено, что муфта вышла из строя, ее придется менять – такие узлы ремонту не подлежат.

Есть еще одна типичная неисправность, правда, она менее распространена — муфта начинает крутиться во все стороны. В этом случае при вращении якорь никак не связывается с обоймой. Диагностировать такую неисправность труднее — обязательно придется снимать генератор. Вероятная причина – недозаряд аккумулятора.

Виды поломок и их причины

Обычно обгонная муфта выходит из строя при следующих обстоятельствах:

• неисправность шкива;
• износ внутренней пружины;
• порвался ремень генератора;
• пробег более 100 тыс. км;
• неисправность обгонного механизма.

Показатели поломки

Признаки неисправности обгонной муфты генератора:

• во время работы со стороны генератора доносятся неестественные шумы;
• полное прекращение работы генератора;
• при работе кондиционера или при медленном движении машины возникает ощутимая вибрация;
• свист ремня на высоких оборотах;
• короткий треск при запуске или остановке двигателя.

Выявление дефектов

Для диагностики работы узла следует раскрутить двигатель до 4 тыс. оборотов. Затем надо включить зажигание. Необходимо прислушаться к остаточному звуку. Если он напоминает звук остановки турбины, то муфта генератора работает исправно. Если такового нет, то механизм требует замены.

Муфту можно проверить и в демонтированном состоянии, для этого надо сделать следующее:

• зажать пальцами внутреннее кольцо;
• внешнее кольцо повернуть в направления вращения ремня;
• при движении внешней обоймы муфта вышла из строя и её надо менять.

Можно проделать такой же эксперимент. Но вращать внешнюю обойму необходимо в противоположную сторону. В этом случае она, наоборот, должна вращаться. Если же этого не происходит, то деталь вышла из строя.

Визуальная и аудиальная диагностика без демонтажа

1. Включаем двигатель в холостой режим — при активном движении натяжителя ременной передачи муфта неисправна.
2. Разгоняем двигатель до 2 тыс. оборотов и отключаем. Жужжащий или свистящий звук – признак неисправности подшипников механизма. Звук треска – свидетельство износа муфты.

Методы диагностики демонтированной муфты

После того, как методы визуальной диагностики показали наличие неисправности, демонтируем муфту

. При ближайшем рассмотрении нужно заблокировать внутреннюю обойму, а внешнее кольцо – прокрутить по ходу его естественного движения при работе в системе или в обратном направлении.

Если внутренняя обойма движется – муфта изношена. Если внешнее кольцо не крутится в направлении, обратном движению ремня генератора – шкив неисправен.

Обгонно-реверсивные механизмы свободного движения при проверке должны пружинить, если внешнему кольцу задано направление прямого вращения привода, и свободно вращаться в обратном направлении. При нарушении хода муфта подлежит замене.

Сцепные муфты

В приводных устройствах, часто включаемых и выключаемых, с переменным режимом работы, например в трансмиссиях тракторов и автомобилей, в передачах к металлообрабатывающим станкам, конвейерам, транспортерам и другим машинам, устанавливают управляемые сцепные муфты. Их конструктивное оформление отличается большим разнообразием, но применяют главным образом муфты сцепные кулачковые и фрикционные.

2.1. Кулачковые сцепные муфты

Наиболее простая конструкция муфты с прямоугольным профилем кулачков показана на рис. 8, а; соотношение размеров ее таково: наружный диаметр D ≈ 2,5d; длина ступицы неподвижной полумуфты l 1 ≈ 1,5d, то же подвижной l2 ≈ (2…2,5)d; осевой зазор е ≈ 5…10 мм; число кулачков z=3…5; высота кулачка h ≈ (0,3…0,5)d. Полумуфты должны строго центрироваться на валах, для точности расположения которых служит втулка в одной из полумуфт.

Эти муфты применяют для передачи значительных моментов, включение их возможно лишь при весьма малой относительной угловой скорости (порядка 1 рад/с) или же лучше при полной остановке механизма.

Муфты с треугольными и трапецеидальными кулачками допускают включение на ходу при разности окружных скоростей на среднем диаметре до 0,8 м/с:

• треугольный профиль с углом α=30…40° пригоден для легких передач с небольшим значением Т_ном, так как при значительных нагрузках кулачки сминаются и изнашиваются за сравнительно короткий срок; число кулачков z≤60, что обеспечивает плавность включения;
• трапецеидальный профиль считают оптимальным для средненагруженных муфт; угол α ≈ 3…10°, число кулачковz=5…12, высота кулачка h ≈ 0,1Dc; ширина кулачка в радиальном направлении b~(1,5…2)h.

На рис. 8, б представлены профили кулачков. Твердость рабочих поверхностей 50…60 HRC.

Рис. 8. Муфта сцепная (а) и применяемые формы кулачков (б)

2.2. Фрикционные сцепные муфты

Фрикционные муфты обеспечивают плавное безударное включение, так как в момент включения нагрузка возрастает с ростом тормозящего эффекта между дисками. Муфта передает вращающий момент за счет сил трения, создаваемых на трущихся поверхностях сцепляющихся звеньев муфты. Давление на трущиеся детали создается с помощью механизмов включения различного вида, которыми можно управлять режимом работы муфты. Наибольшее распространение получили пружинно-рычажные механизмы; для дистанционного управления муфтой удобны гидравлические, пневматические или электромагнитные устройства. Муфты работают как со смазкой, так и без нее.

Дисковая муфта с одной парой поверхностей трения (рис. 9) приводится в рабочее положение прижимной силой F_пp.

При малых вращающих моментах, передаваемых муфтой, оба диска изготовляют из металла; при больших моментах один из дисков облицовывают фрикционным материалом, что позволяет увеличить трение рабочих поверхностей и, следовательно, уменьшить силу прижатия F_пp.

Рис. 9. Фрикционная сцепная муфта

Многодисковая муфта. Для уменьшения силы Fпp и габаритных размеров муфты применяют конструкции не с одной, а со многими парами поверхностей трения – многодисковые муфты (рис. 10).

Рис. 10. Многодисковая муфта

В этих муфтах имеются две группы дисков: внутренние 2 и наружные 3. Наружные диски с D1 соединены с полумуфтой 1, а внутренние c D – с полумуфтой 5 посредством подвижного шлицевого соединения. Правый крайний внутренний диск опирается на регулировочные гайки 4; на левый крайний диск действуют силы нажатия от механизма управления. При этом сила нажатия будет передаваться на все поверхности трения.

Число ведущих дисков выбирают не более 11, так как действие прижимной силы Fпp на последние диски постепенно уменьшается вследствие трения выступов дисков в пазах полумуфт. Толщину стальных дисков принимают 1,5…2,5 мм для муфт со смазкой и 2,5…5 мм – для муфт без смазки. Зазор между дисками выключенной муфты – от 0,2 до 1 мм в зависимости от материала поверхностей трения. Все диски в муфте должны быть параллельными и соосными во избежание их местного повышенного изнашивания и нагрева.

Фрикционные сцепные муфты по форме рабочей поверхности могут быть конусные (рис. 11, а), цилиндрические с пневматическими или гидравлическими шинами (рис. 11, б), колодочные и ленточные, порошковые электромагнитные – когда между полумуфтами в корпусе помещается железный порошок. В зависимости от степени намагничивания порошка в муфте изменяется передаваемый крутящий момент.

Рис. 11. Фрикционные сцепные муфты

Угол α конусной части муфты, соединяющей полумуфты во избежание заклинивания, должен быть больше угла трения ; для чугунных муфт обычно принимают α=8…15°.

Электромеханическая трансмиссия

Трансмиссии электромеханического типа состоят из тягового электромотора (или нескольких), электрического генератора, электрической системы контроля, а также со­е­ди­ни­тель­ных кабелей. Главным достоинством трансмиссий электромеханического типа яв­ля­ет­ся обеспечение более широкого диапазона автоматического изменения силы тяги и крутящего момента, а также отсутствие кинематической жесткой связи между механизмами электротрансмиссии, что дает возможность создать разные компоновочные схемы.

Главными минусами, которые препятствуют распространению трансмиссий элект­ри­чес­ко­го типа, являются большая масса, габариты и цена (особенно если применяются электромашины постоянного тока), меньший КПД (по сравнению с механической). Но с развитием электротехнической промышленности, широким распространением ин­дук­тор­но­го, вентильного, синхронного, асинхронного и других разновидностей электропривода открывается все больше новых возможностей для электромеханических трансмиссий.

Данные трансмиссии широко используются в тепловозах, тракторах, карьерных самосвалах, морских судах, военной технике, самоходных механизмах, немецких военных машинах «Мышонок» и «Фердинанд», а также автобусах, которые с трансмиссией этой разновидности более правильно называются теплоэлектробусы, к примеру, ЗИС-154.

На современных автомобилях, по большей части, используется трансмиссия ме­ха­ни­чес­ко­го типа. Трансмиссия механического типа, в которой изменение крутящего момента происходит в автоматическом режиме, называется автоматической трансмиссией.

Храповой механизм из образовательного конструктора Lego

С помощью образовательных конструкторов можно собирать модели с храповым механизмом. В данном примере храповик собран из стандартного зубчатого колеса и собачки, состоящей из трех деталей (штифта, красного фиксатора и короткой оси). Зубчатое колесо приводится в движение ручкой

Важно подобрать такой угол собачки относительно зубчатого колеса, чтобы происходил надежный зацеп при обратном вращении

Замена муфты генератора

В следующем примере перекидная собачка используется в модели механического вентилятора, собранного из набора Lego Education EV3. В момент поднятия груза храповой механизм препятствует случайному разматыванию нити. Далее собачка перекидывается на другую сторону, чтобы не мешать работе вентилятора.

Механический вентилятор из Lego EV3

В примере с катапультой на противоположном конце от собачки установлен длинный рычаг. Под весом длинного конца рычага собачка упирается в зубчатое колесо и блокирует вращение оси. Катапульта выстрелить не может. Стоит надавить на длинный рычаг вверх и собачка выйдет из зацепления, разблокировав ведущую ось.

Механическая катапульта из Lego EV3

Инструкцию к катапульте можно скачать по этой ссылке.

Применение

со встроенной храповой обгонной муфтой

Так работает обгонная муфта : — это ведущее звено, а — ведомое

Велосипедная втулка

Тормозная втулка заднего колеса велосипеда. Внутреннее кольцо обгонной муфты (поз. 6 вверху) посредством роликов заставляет вращаться внешнее кольцо (поз. 5 внизу) —

Обгонные муфты широко применяются в следующих устройствах:

• валоповоротные устройства турбоустановок. Обгонная муфта обеспечивает автоматическое зацепление ротора турбины с приводом ВПУ при снижении оборотов после отключения турбоагрегата и расцепление при наборе оборотов турбины после включения её в работу;
• сельскохозяйственные прицепы с от . Применение обгонных муфт позволяет избежать поломок трансмиссии трактора в случае, когда механика прицепа по какой-то причине не может вращаться с нужной частотой;
• механические кран-экскаваторы и подъёмные краны с двигателем внутреннего сгорания, оснащённые . Обгонная муфта не позволяет турбинному колесу и соответственно механизмам машины вращаться быстрее насосного, соединённого с двигателем;
• в задней втулке велосипедов (за исключением );
• в пусковых приводах многих . таких двигателей рассчитаны на достаточно низкую частоту вращения, необходимую только для запуска. Когда двигатель уже запустился и вышел на рабочие обороты, стартер необходимо отключить от него, что и выполняется обгонной муфтой даже в случае, когда ключ зажигания ещё находится в положении «пуск»;
• в радиоуправляемых автомоделях;
• вертолёты, самолёты, при ;
• в тракте движения бумаги принтеров и копировальных аппаратов;
• в механизмах безынерционных рыболовных катушек;
• в классического типа, где обеспечивают автоматическое перераспределение крутящего момента между звеньями планетарного ряда в момент включения (выключения) гидроуправляемых муфт и тормозов, что позволяет упростить процесс переключения передач (при переходе на высшую передачу не нужно плавно отключать муфты/тормоза низшей), сделать переключение более плавным, производить переключение без разрыва потока мощности и обеспечивать движение автомобиля накатом на низших передачах (на прямой и повышающей передачах обгонные муфты не работают). Для обеспечения возможности торможения двигателем обгонные муфты блокируют дополнительными гидроуправляемыми тормозами. Недостаток АКПП с обгонными муфтами — значительное увеличение размеров и массы и необходимость большого числа управляющих элементов (фрикционных муфт, тормозов). С развитием электронного управления АКПП переходные процессы при переключении передач обеспечиваются модуляцией управляющего давления в приводах фрикционных муфт и тормозов, с контролем проскальзывания, что позволяет плавно и без разрыва потока мощности переключать передачи без помощи обгонных муфт. Это позволяет снизить число управляющих элементов, размеры и массу АКПП. Для сравнения АКПП близких по размерам автомобилей Audi Q7 и Toyota Land Cruiser Prado 150 имеют по 6 передач, но у Audi нет обгонных муфт, а у Toyota — есть. При этом в АКПП Audi для всего 5 управляемых элементов, тогда как у Toyota — 8 плюс три обгонные муфты. В результате АКПП при сопоставимой мощности двигателей у Audi имеет массу на 30 кг меньше чему у Toyota. Но для работы без обгонных муфт с реализацией переходных процессов внутри фрикционов АКПП Audi требует специальной синтетической рабочей жидкости, специального керамического покрытия рабочих дисков муфт и тормозов и размещения электронного блока управления непосредственно в поддоне АКПП (для сокращения индуктивности и активного сопротивления электрических цепей управления высокоскоростными модулируемыми электромагнитными клапанами), тогда как АКПП Toyota, где переходные процессы происходят в обгонных муфтах, использует широко распространенную полусинтетическую рабочую жидкость, имеет хорошо зарекомендовавшее себя бумажное покрытие рабочих дисков, а электронный блок управления может быть соединен с АКПП достаточно длинными проводами;
• при отсутствующем или заблокированном переднем дифференциале, устанавливаются в передние колёса ряда гоночных автомобилей.