Муфти є відповідальними частинами машин і механізмів, які суттєво впливають на рівень і характер навантаження кінематичних ланцюгів механічного привода. А муфти вільного ходу використовуються для автоматичного з’єднання та роз'єднання валів без зупинки двигуна, а також дозволяють передавати обертальний момент тільки в одному напряму.
Загальний вид кулькової муфти вільного ходу велосипеда зображено на рис. 1. Кулькова муфта складається з ведучої 1 та веденої 2 півмуфт, між якими встановлено кульки 3. На зовнішній поверхні ведучої півмуфти 1 виконано шліци для встановлення зірочок приводу ланцюгової передачі. Деталі муфти кріпляться за допомогою гайки, що накручується на різь веденої півмуфти. На боковій поверхні ведучої півмуфти 1 виконано пази. А на зовнішній поверхні веденої півмуфти 2 виконано пази. Між ведучою 1 та веденою 2 півмуфтами в пазах встановлено кульки 3. Кількість пазів ведучої півмуфти 1 відповідає кількості кульок 3, які у них розташовано. Кількість пазів веденої півмуфти вдвічі більша.
Кулькова муфта вільного ходу працює наступним чином. Муфта приводиться в рух за допомогою зірочок, які закріплено на її зовнішній поверхні у шліцах. Під час обертання ведучої півмуфти 1 за годинниковою стрілкою кульки 3 закочуються у пази веденої півмуфти 2, які співпадуть з пазами ведучої півмуфти. У момент досягнення периферійних кінців цих пазів кульки 3 заклинюють ведучу 1 і ведену 2 півмуфти, які починають обертатись передавати обертальний момент.
Рис. 1. Конструкція кулькової муфти вільного ходу
У випадку зміни напрямку обертання, а також у разі коли кутова швидкість обертання веденої півмуфти 2 буде більшою за кутову швидкість ведучої півмуфти 1, кульки 3 виштовхуються із зачеплення боковими поверхнями пазів півмуфт. Далі кульки 3 пересуваються до периферійних кінців пазів ведучої півмуфти 1 і розмикають кінематичний зв'язок між півмуфтами 1 та 2. Муфта переходить в режим вільного ходу і обертовий момент в такому разі не передається.
Під час роботи кулькової муфти вільного ходу усе навантаження передається за допомогою кульки чи кульок 3, які знаходяться у зачепленні в пазах півмуфт.
Для спрощення розрахунку муфти на міцність прийнято, що навантажена ділянка веденої півмуфти має форму кільця, і використано відому класичну теорію розрахунку круглих кілець. Розрахункова схема навантаження веденої півмуфти зображена на рис.2.
У випадку, коли у зачепленні перебувають усі кульки, навантаження на півмуфту розподіляється більш рівномірно. Розглянемо приклад навантаження півмуфти восьми зосередженими однаковими радіальними силами, які прикладено по колу рівномірно (рис. 2). Тобто, кулькова муфта вільного ходу містить вісім кульок, які знаходяться у зачепленні та передають обертовий момент від ведучої до веденої півмуфти.
Рис. 2. Розрахункова схема навантаження кулькової муфти вільного ходу
Для даного випадку визначаємо згинальні моменти нормальні зусилля в перерізі півмуфти у разі 0˂=θ˂=α:
де α=2π/n – кут прикладення сили в радіанах;
n – кількість зосереджених сил.
Переміщення точки прикладання сили відносно центра півмуфти визначається за формулою
де E – модуль пружності матеріалу півмуфти;
A1 – площа перерізу;
J – момент інерції перерізу.
За наведеними вище формулами розраховано згинальні моменти і поперечні зусилля кулькової муфти вільного ходу, а також побудовано епюру
Епюра згинальних моментів робочої ділянки веденої півмуфти, коли у зачепленні перебувають усі кульки і навантаження розподіляється рівномірно, зображена на рис. 3.
Рис. 3 Епюра згинальних моментів навантаження веденої півмуфти
Отримані результати підтверджують практичне значення запропонованої методики розрахунку міцності півмуфт нової кулькової муфти вільного ходу. Випадок, коли у зачепленні будуть дві кульки, можна вважати як граничний, і визначати величини поперечних моментів та прогинів тільки з метою виявлення їх максимальних ймовірних значень.
Література
1. Малащенко В.О., Гащук П.М., Сороківський О.І., Малащенко В.В. Кулькові механізми вільного ходу.- Львів: Новий Світ – 2000, 2012.- 212 с.
2. Малащенко В.О., Сороківський О.І. Навантаження півмуфт кулькової муфти вільного ходу зосередженою осьовою силою. Машинознавство, №3, 2002. — С. 46-48.
3. Патент на корисну модель №136495u Україна. Муфта вільного ходу. Сороківський О.І. Опубл. 27.08.2019, Бюл. № 16.
|
Голосування 
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License
Знайшли помилку? Виділіть помилковий текст мишкою і натисніть Ctrl + Enter