Классификация и описание работы. Роликовые обгонные муфты (свободного хода), передающие вращающий момент возникающими силами трения при заклинивании роликов, классифицируют:
1. По конструкции — на I, II, III исполнения (табл. 20).
Рис. 2. Муфты, передающие вращение в одном направлении
3. Муфты, передающие медленное вращение в одном направлении и ускоренное вращение в двух направлениях:
1 — обойма; 2 — ступица; 3 — поводковая вилка
Муфты исполнения I и II (рис. 2) состоят из трех основных элементов: обоймы (звено 1), ступицы (звено 2) и роликов (три — для исполнения 1 и пять—для исполнения П). При вращении одного из звеньев ролики автоматически вкатываются в клиновую щель и заклиниваются, связывая этим оба звена в одно целое.
Муфты исполнения III имеют еще один элемент — поводковую вилку (звено 3, рис. 3), которая может принудительно выталкивать ролики из клиновой щели, осуществляя при этом реверсирование ступицы.
2. По принципу действия.
Группа 1. Муфты, передающие вращение в одном направлении.
Эти муфты (см. рис. 2) связывают две кинематические цепи. От звена 1 на звено 2 (звено 1 — ведущее) вращение передается только в одном направлении — по часовой стрелке (заклинивание).
Звену 2 можно сообщить ускоренное вращение в том же направлении от другого источника, вызвав этим отсоединение его на ходу от звена 1 (обгон — расклинивание).
Если ведущим является звено 2, то направление его вращения, а следовательно, и вращение ведомого звена 1 будет обратным.
Группа II. Муфты, передающие медленное вращение в одном направлении и ускоренное вращение в двух направлениях.
От звена 1 (см. рис. 3) на звено 2 (звено 1 — ведущее) вращение передается только в одном направлении — по часовой стрелке (заклинивание). Звено 3 при этом увлекается звеном 2 (вхолостую).
Рис. 4. Муфты, передающие медленное и ускоренное вращение в двух направлениях
Звено 3, связанное с самостоятельным источником движения, может сообщить звену 2 ускоренное вращение как в одну, так и в другую сторону, вызвав этим отсоединение его (на ходу) от звена 1.
При вращении по часовой стрелке (в сторону вращения ведущего звена) произойдет расклинивание роликов (обгон), а звено 3 увлечет за собой звено 2.
При вращении против часовой стрелки звено 3 вытолкнет ролики из клиновой щели и увлечет за собой звено 2.
Рис. 5. Примеры встройки обгонных муфт
Муфты этой группы работают только при ведущем звене 1.
Группа III. Муфты, передающие медленное и ускоренное вращение в двух направлениях (рис. 4); они могут быть получены установкой двух муфт с поводковой вилкой (исполнение III) в следующих положениях:
а) зубцы звеньев 2 направлены в разные стороны;
б) оси муфт повернуты одна относительно другой на некоторый угол.
С ведущего звена 1 на звенья 2 вращение может передаваться как в одну, так и в другую сторону. В зависимости от направления вращения звена 1 заклинивается то одна, то другая муфта.
Звено 3 может сообщать звеньям 2 ускоренное вращение также в обе стороны, выталкивая ролики одного звена муфты и расклинивая ролики другого звена, увлекая при этом звенья за собой.
Такие муфты работают только в том случае, если ведущим является звено 1.
Примеры встройки обгонных муфт показаны на рис. 5.
Расчет геометрических параметров ненормализованной обгонной муфты
6. Узел ненормализованных обгонных муфт
Наибольший вращающий момент на валу муфты, Н·мм — Т
Число роликов — z
Расчетный диаметр ролика, мм 
Принятый диаметр ролика, мм — d
Диаметр поверхности зажима обоймы, мм – D ≈ 8d
Высота опорной поверхности, мм h = 0,496(D-d)-0,5d
Ориентировочное значение
диаметра вала, мм 
Длина ролика, мм l = 1,5d
Указания по монтажу
1. Обойму муфты монтируют в достаточно прочный и жесткий корпус. Точность отверстия в корпусе должна быть в пределах допусков 7-го квалитета.
Чем меньше требуемый угол поворота муфты в процессе заклинивания, тем более жестким должен быть корпус.
2. Повышению точности работы муфты (уменьшению угла проскальзывания) способствует увеличение радиуса размещения роликов, т. е. увеличение диаметра муфты и уменьшение нагрузки — снижение передаваемого вращающего момента.
3. Работоспособность муфты значительной степени зависит от соосности обоймы и ступицы. При несоосности нагрузка между роликами распределяется неравномерно. Кроме того, появляется дополнительная нагрузка на опоры.
Отклонение от соосности для муфт с D < 80мм не должно превышать 0,02мм, а для муфт свыше 80мм — 0,03мм, что составляет приблизительно 60% допускаемого суммарного радиального отклонения муфты. Перекос осей ступицы и обоймы не должен превышать 0,01:100.
4. Рабочую длину шпонки, соединяющей ступицу муфты с валом, при значениях передаваемого момента, близких к максимальным, рекомендуется принимать равной длине ступицы.
5. Ролики муфты должны быть постоянно смазаны; лучше использовать маловязкие сорта масел — по ГОСТ 20799—88. Более вязкие сорта способствуют увеличению потерь при обгонном вращении, вязкость смазки должна повышаться с увеличением нагрузки муфт.
Частота масла должна поддерживаться надежной фильтрацией или сменой его не реже одного раза в 4-6 месяцев.
6. Нижнюю щеку или заменяющую его деталь при установке муфты на вертикальных валах рекомендуется подвергать термической обработке до твердости 41,5 … 51,5HRCэ.
20. Конструкция и размеры обгонных роликовых муфт, мм
Исполнение I
Исполнение II
Исполнение III
|
D |
h |
r |
r1 |
С |
|||||||||
|
65 |
21 |
27,5 |
31,5 |
22 |
|||||||||
|
80 |
25 |
33,5 |
39,0 |
27 |
|||||||||
|
100 |
31 |
41,0 |
49,0 |
33 |
|||||||||
|
Исполнение |
D Н7 |
d Н7 |
d1 h7 |
В |
В1 |
b1 h8 |
l d11 |
К |
Шпонка 5 ГОСТ 23360-78 |
Шпонка 6 ГОСТ 13940-86 |
|||
|
I |
32 |
10; 12; 14; |
4 |
12-0,12 |
18+0.24 |
3 |
8 |
1,2 |
3×3×10 |
А22 |
|||
|
40 |
14; 16 18; |
5 |
15-0,12 |
22+0,28 |
4 |
10 |
1,8 |
4×4×12 |
А28 |
||||
|
50 |
16; 18; 20 |
6 |
18-0,12 |
25+0,28 |
5 |
12 |
2,3 |
5×5×14 |
А32 |
||||
|
I и III |
65 |
16; 20; 25 |
8 |
20—0,15 |
28+0.28 |
5 |
14 |
2,3 |
5×5×14 |
А40 |
|||
|
30+0.28 |
|||||||||||||
|
80 |
20 |
10 |
25—0,15 |
35+0,34 |
6 |
18 |
2,6 |
6×6×18 |
А50 |
||||
|
I, II и III |
25; 30; 35 |
||||||||||||
|
I, III |
100 |
25 |
13 |
30-0,2 |
45+0.34 |
8 |
24 |
3,2 |
8×7×20 |
А60 |
|||
|
I, II, III |
30; 35; 40 |
||||||||||||
|
II |
125 |
35; 40; |
16 |
35-0,25 |
50+0,40 |
8 |
28 |
3,2 |
8×7×25 |
А75 |
|||
|
45; 50 |
|||||||||||||
|
160 |
70 |
20 |
40-0,25 |
60+0,40 |
12 |
32 |
3,8 |
12×8×32 |
А100 |
||||
|
200 |
90 |
25 |
50—0,30 |
70+0.40 |
12 |
40 |
3,8 |
12×8×40 |
А125 |
||||
*Для исполнения III
Обойма 1
Размеры, мм
Биение поверхности D1 относительно оси отверстия D для муфт диаметром от 32 до 80мм не более 0,02мм, свыше 80мм—не более 0,03мм.
Биение торцов для муфт диаметром от 32 до 80мм не более 0,02мм, свыше 50мм — не более 0,03мм.
Неуказанные предельные отклонения по h14, H14, ±IT14/2 или t2/2.
|
D H7 |
D1 k7 |
D2 |
l2 |
b1 Р9 |
t1 Н12 |
S |
S1 |
r2 |
f |
Масса, кг |
|
32 |
45 |
35,5+0,2 |
10 |
3 |
2,0 |
1,0 |
2,0 |
1,5 |
0,5 |
0,07 |
|
40 |
55 |
44,0+0,2 |
12 |
4 |
2,5 |
1,5 |
2,5 |
2,0 |
0,5 |
0,13 |
|
50 |
70 |
54,0+0,2 |
14 |
5 |
3,0 |
2,0 |
3,0 |
2,5 |
1,0 |
0,23 |
|
65 |
85 |
69,0+0,2 |
14 |
5 |
3,0 |
3,0 |
3,0 |
2,5 |
1,0 |
0,35 |
|
80 |
105 |
85,0+0,2 |
18 |
6 |
3,5 |
3,5 |
3,0 |
3,0 |
1,0 |
0,68 |
|
100 |
130 |
106,0+0,2 |
20 |
8 |
4,0 |
5,0 |
3,0 |
4,0 |
1,0 |
1,22 |
|
125 |
160 |
131,0+0,5 |
25 |
8 |
4,0 |
5,0 |
3,5 |
4,0 |
2,0 |
2,57 |
|
160 |
200 |
167,0+0,5 |
32 |
12 |
4,5 |
4,0 |
4,0 |
6,0 |
2,0 |
3,36 |
|
200 |
250 |
208,0+0,5 |
40 |
12 |
4,5 |
50 |
5,0 |
6,0 |
2,0 |
6,70 |
Материал: сталь 20Х; ШХ15. Термическая обработка отверстия диаметром D для стали 20Х — цементация на твердость 57,5 … 63,5 HRCэ.
|
Диаметр муфты D, мм |
32-40 |
50-65 |
80-125 |
160-200 |
|
Глубина цементованного слоя, мм |
0,8-1,0 |
1,0-1,2 |
1,2-1,5 |
1,5-1,8 |
Для стали ШХ15 — закалка до твердости 59,5 … 65,5HRCэ.
Ступица 2
Размеры, мм
|
Исполнение |
D |
d (Н7) |
D3 |
d (h8) |
D5 |
d2 |
d3 |
В3 -0,1 |
b (H8) |
r+0,12 |
l3 |
l4+0,1 |
l5+0,2 |
C1 |
C2 |
S2 |
f1 |
f2 |
Масса, кг |
|
I |
32 |
10 |
31,5—0,3 |
22 |
21,0-0,12 |
3 |
— |
8,6 |
3 |
11,1 |
7 |
1,5 |
1,30 |
11,92-0,01 |
2,65 |
1,0 |
0,5 |
0,5 |
0,05 |
|
12 |
4 |
13,6 |
0,05 |
||||||||||||||||
|
14 |
4 |
15,6 |
0,04 |
||||||||||||||||
|
40 |
14 |
39,0—0,3 |
26 |
26,6-0,3 |
3 |
— |
10,6 |
4 |
15,6 |
9 |
2,5 |
1,30 |
14,90-0,01 |
3,0 |
1,0 |
0,5 |
0,5 |
0,08 |
|
|
16 |
5 |
17,9 |
0,07 |
||||||||||||||||
|
18 |
5 |
19,9 |
0,06 |
||||||||||||||||
|
50 |
16 |
40,0—0,3 |
32 |
30.3-0,3 |
4 |
— |
12,6 |
5 |
17,9 |
9 |
2,5 |
1,30 |
18,87-0,02 |
3,9 |
1,5 |
0,5 |
0,5 |
0,20 |
|
|
18 |
5 |
19,9 |
0,19 |
||||||||||||||||
|
20 |
6 |
22,3 |
0,18 |
||||||||||||||||
|
I и III |
65 |
16 |
64,0—0,4 |
40 |
37,5-0,3 |
4 |
— |
14,6 |
5 |
17,9 |
11 |
2,5 |
1,90 |
24,34-0,03 |
5,1 |
1,5 |
0,5 |
0,5 |
0,42/0,32 |
|
20 |
6 |
22,3 |
0,38/0,30 |
||||||||||||||||
|
25 |
8 |
27,6 |
0,34/0,26 |
||||||||||||||||
|
80 |
20 |
79,0—0,4 |
50 |
47,0. -0,5 |
8+0,03 |
3 |
18,6 |
6 |
22,3 |
14 |
2,5 |
2,20 |
29,80-0,04 |
6,2 |
2,0 |
0,5 |
0,5 |
0,75/0,62 |
|
|
I, II и III |
25 |
8 |
27,6 |
0,71/0,66/0,59 |
|||||||||||||||
|
30 |
8 |
32,6 |
0,66/0,61/0,54 |
||||||||||||||||
|
35 |
10 |
37,9 |
0,59/0,54/0,47 |
||||||||||||||||
|
I и III |
100 |
25 |
99,0—0,4 |
60 |
57,0-0,5 |
8+0,03 |
3 |
24,6 |
8 |
27,6 |
15 |
2,5 |
2,20 |
36,76-0,06 |
8,8 |
4,0 |
0,5 |
1,0 |
1,52/1,31 |
|
I, II и III |
30 |
8 |
32,6 |
1,45/1,37/1,24 |
|||||||||||||||
|
35 |
10 |
37,9 |
1,36/1,28/1,15 |
||||||||||||||||
|
40 |
12 |
42,9 |
1,25/1,17/1,04 |
||||||||||||||||
|
II |
125 |
35 |
124—0,5 |
75 |
72,0 |
8+0,03 |
3 |
28,6 |
10 |
37,9 |
14 |
3,0 |
2,80 |
46,20-0,08 |
10,8 |
5,0 |
0,5 |
1,0 |
2,56 |
|
40 |
12 |
42,9 |
2,44 |
||||||||||||||||
|
45 |
14 |
48,3 |
2,30 |
||||||||||||||||
|
50 |
16 |
53,6 |
2,13 |
||||||||||||||||
|
160 |
70 |
158—0,5 |
100 |
96,5 |
10+0,03 |
4 |
33,0-0,3 |
20 |
74,3 |
20,5 |
3,0 |
3,10 |
59,61-0,13 |
13,6 |
8,0 |
1,0 |
1,0 |
2,73 |
|
|
200 |
90 |
198—0,5 |
125 |
121,0
|
41,0-0,3 |
24 |
95,2
|
4,0 |
3,5 |
74,52-0,14 |
17,0 |
9,0
|
6,08 |
D — диаметр муфты.
Материал: для муфт D ≤ 125мм — сталь 20Х и ШX15,
для муфт D = 160 и 200мм — сталь 45.
Термообработка поверхности Р:
для стали 20Х — цементация на твердость 57,5 … 63,5HRCэ:
|
D, мм |
32-40 |
50-65 |
80-125 |
|
Глубина слоя, мм |
0,8-1,0 |
1,0-1,2 |
1,2-1,5 |
для стали 45—закалка на твердость 59,5 … 65,5 HRCэ.
Разность размеров С1, С2, С3 и С4 в пределах одной ступицы для муфт D до 80мм не более 0,01мм, D свыше 80мм не более 0,02мм.
Непараллельность плоскостей Р относительно оси отверстия d для муфт D до 80мм не более 0,01мм, свыше 80мм не более 0,015мм.
Биение торцовой поверхности D4 для муфт с D до 80мм не более 0,03мм, свыше 80мм не более 0,06мм (исполнение I и II).
Биение торцовой поверхности D3 для муфт с D до 80мм не более 0,03мм, свыше 80мм не более 0,05мм (исполнение I).
Неуказанные предельные отклонения по h14, H14, ±IT14/2 или t2/2.
Ролик 3 и щека 4
Размеры, мм
|
Ролик |
D |
65 |
80 |
100 |
||||
|
С |
22 |
27 |
33 |
|||||
|
Щека |
||||||||
|
D муфты |
d1 h7 |
l е9 |
f |
Масса, кг |
D6 |
D7 Н8 |
S5 (-0,03 -0,08) |
Масса, кг |
|
32 |
4 |
8 |
0,3 |
0,001 |
35—0,2 |
22 |
1,5 |
0,011 |
|
40 |
5 |
10 |
0,002 |
43—0,2 |
28 |
2,0 |
0,014 |
|
|
50 |
6 |
12 |
0,003 |
53—0,2 |
32 |
2,5 |
0,031 |
|
|
65 |
8 |
14 |
0,006 |
68—0,2 |
40 |
2,5 |
0,045/0,03* |
|
|
80 |
10 |
18 |
0,011 |
84—0,2 |
50 |
2,5 |
0,055/0,04* |
|
|
100 |
13 |
24 |
0,5 |
0,025 |
105—0,2 |
60 |
2,5 |
0,092/0,07* |
|
125 |
16 |
28 |
0,044 |
130—0,5 |
75 |
3,0 |
0,230 |
|
|
160 |
20 |
32 |
0,078 |
165—0,5 |
100 |
3,0 |
0,350 |
|
|
200 |
25 |
40 |
0,154 |
206—0,5 |
125 |
4,0 |
0,740 |
|
*Для исполнения II.
Щека. Материал — сталь 45. Твердость 31,5 …41,5HRCэ.
Ролик. Материал — сталь ШХ15, У8.
Термическая обработка для стали ШХ15 на твердость 59,5 … 65,5HRCэ, для стали У8 на твердость 59,5 … 69,5HRCэ.
Овальность по d1 и конусообразность для муфт D до 80мм не более 0,04мм, свыше 80мм — не более 0,06мм.
Неуказанные предельные отклонения по р14, Н14, ±IT14/2 или t2/2.
Пружина
Размеры, мм
|
D муфты |
d5 |
d10 |
H (в свободном состоянии) |
t2 |
Длина развертки L |
Витков |
Масса 100 шт., кг |
|
|
n рабочих |
n1 всего |
|||||||
|
32 |
0,2 |
2,5 |
25 |
1,3 |
148 |
19 |
20 |
0,005 |
|
40 |
0,2 |
2,5 |
32 |
1,3 |
184 |
24 |
25 |
0,006 |
|
50 |
0,3 |
3,0 |
28 |
1,2 |
208 |
23 |
24 |
0,012 |
|
65 |
0,3 |
3,0 |
28 |
1,2 |
208 |
23 |
24 |
0,012 |
|
80 |
0,5 |
4,0 |
18 |
1,5 |
144 |
12 |
13 |
0,022 |
|
100 |
0,5 |
4,0 |
32 |
1,5 |
247 |
21 |
22 |
0,039 |
|
125 |
0,5 |
4,0 |
32 |
1,5 |
247 |
21 |
22 |
0,039 |
|
160 |
0,8 |
6,0 |
40 |
2,0 |
350 |
20 |
21 |
0,144 |
|
200 |
0,8 |
6,0 |
40 |
2,0 |
350 |
20 |
21 |
0,144 |
Материал — проволока стальная углеродистая пружинная класса II по ГОСТ 9389—75. Неуказанные предельные отклонения по h14, H14, ±IT14/2 или t2/2.
Штифт 8
Размеры, мм
|
D муфты |
d7 e9 |
d6 |
l6 |
l7 |
R |
f |
Масса, кг |
|
80 |
8 |
5 |
13 |
9 |
8 |
0,3 |
0,004 |
|
100 |
|||||||
|
125 |
|||||||
|
160 |
10 |
7 |
23 |
15 |
10 |
0,5 |
0,008 |
|
200 |
Материал—сталь 40Х. Твердость 46,5 …51,5HRCэ.
Неуказанные предельные отклонения по h14, H14, ±IT14/2 или t2/2.
Сухарь, деталь 9
Размеры, мм
|
D муфты |
B5 (+0,20 +0,15) |
L1 (-0,5) |
h-0,2 |
Масса, кг |
|
160 |
28 |
32 |
10,5 |
0,06 |
|
200 |
35 |
40 |
12,5 |
0,10 |
Материал — сталь ШХ15. Твердость 59,5 … 65,5HRCэ. Неуказанные предельные отклонения по h14, H14, ±IT14/2 или t2/2.
21. Технических данные обгонных роликовых муфт
|
Технические показатели |
Диаметр муфт, мм |
||||||||||
|
32 |
40 |
50 |
65 |
80 |
100 |
125 |
160 |
200 |
|||
|
Число роликов |
|||||||||||
|
3 |
5 |
3 |
5 |
||||||||
|
Передаваемый вращающий момент Н·м |
2500 |
4500 |
8500 |
16500 |
33000 |
55000 |
70000 |
120000 |
210000 |
390000 |
770000 |
|
Наибольшее рекомендуемое число циклов включений в минуту |
250 |
200 |
160 |
125 |
100 |
80 |
65 |
50 |
40 |
||
|
Рекомендуемая наибольшая частота вращения при обгоне, мин-1 |
3000 |
2500 |
2000 |
1500 |
1250 |
1000 |
800 |
630 |
500 |
||
|
Наибольший допускаемый вращающий момент от сил трения при обгоне, Н·мм |
120 |
220 |
420 |
500 |
1000 |
1700 |
2100 |
2400 |
4200 |
7800 |
16000 |
|
Наибольший угол холостого поворота муфты при включении (угол проскальзывания) |
3° |
2°30″ |
2° |
1^(o)30′ |
1° |
45′ |
30″ |
||||
Общее число циклов нагружения муфты (число включений) до 5·106.
При большем числе включений и передаче максимального для данного типоразмера вращающего момента вследствие изнашивания рабочих поверхностей ступицы, обоймы и ролика может начаться проскальзывание муфты.
Передаваемый вращающий момент указан для условий максимального числа циклов включений и максимальной частоты вращения. При уменьшения числа циклов включений и частоты вращения передаваемый вращающий момент может быть увеличен до 20%.