Види муфтових з'єднань
Зміст
Муфтою називається особливий пристрій (елемент транспортного засобу), який з'єднує кінці валів та розташованих на них рухомих деталей. Суть такого з'єднання – передати механічну енергію без втрат її величини. При цьому, залежно від призначення та конструкції, муфти можуть з'єднувати і два вали, які розташовані в безпосередній близькості одна від одної.
Роль муфтових з'єднань в експлуатації автомобіля важко переоцінити: вони призначені для того, щоб зняти високі навантаження з механізмів, коригувати хід валів, забезпечувати роз'єднання та з'єднання валів у період роботи тощо.
Класифікація муфт
Найпопулярніші види муфт в автомобілебудуванні сьогодні стандартизовані, проте існує ряд пристроїв, які виконаються за індивідуальними вимірами до кожної конкретної марки автомобіля. Зважаючи на основне призначення муфти (передача крутного моменту без зміни його величини) виділяють кілька основних видів пристрою:
- за принципом можливості управління – некеровані (постійні, статичні) та самоврядні (автоматичні);
- по групах і функціях, що розрізняються в автомобілі - жорсткі (до них відносяться втулкові, фланцеві і поздовжньо-згортні муфти);
- для коригування кута з'єднання між двома співвісними валами застосовують шарнірні муфти (основні їх види - зубчасті та ланцюгові);
- за можливостями компенсування навантажень при їзді (з використанням зіркового механізму, втулково-пальцеві та елементи з оболонкою);
- за характером з'єднання/роз'єднання двох валів (кулачкові, кулачково-дискові, фрикційні та відцентрові);
- повністю автоматичні, тобто керовані незалежно від дій водія (обгонні, відцентрові та запобіжні);
- з використання динамічних сил (електромагнітні та просто магнітні).
Опис кожної позиції
Для більш детального розгляду функцій та будови кожних із муфтових з'єднань пропонується наступний опис.
Некеровані
Характеризуються статичністю свого становища та простотою конструкції. Проводити різні налаштування та корективи у їхній роботі можна лише у спеціалізованому автосервісі при повній зупинці роботи двигуна.
Глуха муфта є повністю статичним і чітко фіксованим з'єднанням між валами. Монтаж такого виду муфт потребує особливо чіткого центрування, тому що якщо буде допущена хоча б одна дрібна помилка, робота валів буде порушена або, в принципі, неможлива.
Втулковий вигляд муфт вважається найпростішим із усіх типів глухих муфт. Цей елемент складається із втулки, оснащеної штифтами. Застосування втулкових муфт цілком виправдало себе на автомобілях, експлуатація яких не передбачає великих навантажень (седани міського типу). Традиційно глухі втулкові муфти встановлюють на вали з невеликим діаметром не більше 70 мм.
Фланцева муфта вважається на сьогоднішній день одним із найпоширеніших сполучних елементів в автомобілях усіх типів. Вона складена із двох рівнорозмірних напівмуфт, які кріпляться один до одного болтовими з'єднаннями.
Цей вид муфт призначається для з'єднання двох валів з діаметрами 200 мм перетин. Завдяки невеликому розміру та спрощеній конструкції фланцеві муфти дозволяють їх використовувати як на бюджетних авто, так і на машинах підвищеної комфортності.
Компенсуючий варіант муфт (жорстка муфта) покликаний вирівнювати всі види вміщення валів. По якій осі вал не рухався, всі недоліки монтажу або їзди транспортного засобу будуть згладжені. Завдяки роботі компенсуючих муфт зменшується навантаження як на самі вали, так і на осьові підшипники, що забезпечує тривалість терміну служби механізмів та автомобіля загалом.
Основний мінус експлуатації даного виду муфт полягає в тому, що відсутній елемент, який дозволив би пом'якшувати дорожні удари.
Кулачково-дискова муфта має таку будову: вона вміщує дві напівмуфти і один з'єднувальний диск, який розташований між ними. Здійснюючи свою роботу, диск рухається прорубаними в напівмуфтах отворами і цим вносить корективи в роботу співвісних валів. Зрозуміло, тертя диска супроводжуватиметься швидким зношуванням. Тому потрібне планове змащення поверхонь муфти та дбайлива, не агресивна, манера їзди на автомобілі. До того ж для продовження терміну служби кулачково-дискові муфти виконуються сьогодні із зносостійких сплавів сталі.
Будова зубчастої муфти визначається двома напівмуфтами, які мають спеціальні зубці на своїй поверхні. До того ж напівмуфти додатково оснащені обоймою з внутрішніми зубцями. Таким чином, зубчаста муфта може передавати момент, що обертає, відразу декількома працюючими зубцями, за рахунок чого забезпечується і більш висока пропускна здатність навантаження. Завдяки своїй будові ця муфта має дуже невеликі габарити, що робить її затребуваною в автомобілях усіх типів.
Елементи для зубчастих муфт виконуються із сталей, насичених вуглецем. Перед монтажем елементи обов'язково проходять термообробку.
Компенсуючі муфти пружного з'єднання, на відміну від жорстких муфт, що компенсують, не просто коригують співвісність валів, але також зменшують силу навантаження, яка з'являється при перемиканні передач.
Втулково-пальцева муфта складена з двох напівмуфт, які з'єднуються пальцями. На закінчення пальців з метою зменшення сили навантаження та її пом'якшення надіті наконечники із пластичних матеріалів. При цьому товщина самих наконечників (або втулок) порівняно невелика, тому і пружний ефект теж не великий.
Ці муфтові пристрої широко використовуються в комплексах електричних рухових агрегатів.
Використання муфти з пружинами у вигляді змії передбачає передачу великого моменту, що обертає. Конструктивно це дві напівмуфти, які оснащені зубцями унікальної форми. Між напівмуфт розташовуються пружини у формі змії. При цьому муфта вмонтована в чашку, яка, по-перше, зберігає робоче місце кожної пружин і, по-друге, виконує функцію подачі мастила на елементи механізму.
Муфта відрізняється підвищеною вартістю при виробництві, проте її довговічні робочі характеристики дозволяють встановлювати цей тип механізмів на автомобілі преміум-класу.
Керовані
Основна відмінність від некерованих полягає в тому, що стуляти та розмикати співвісні вали можна без зупинки роботи рухового агрегату. Через це керовані види муфт вимагають виключно ретельного підходу до їх монтажу та центрування розташування валів.
Кулачкова муфта є дві напівмуфти, які стикаються між собою спеціальними виступами - кулачками. Принцип роботи таких муфт у тому, що з включенні одна полумуфта своїми виступами жорстко входить у порожнини інший. Таким чином досягається надійне з'єднання між ними.
Функціонування кулачкової муфти супроводжується підвищеними шумами і навіть ударами, внаслідок чого в конструкції прийнято використовувати синхронізатори. Через схильність до швидкого зносу самі напівмуфти та їх кулачки виконуються з міцних видів сталей, а після загартовуються у вогні.
Муфти виду фрикційних зчіпних працюють за принципом передачі моменту, що обертає, за рахунок сили, що виникає від тертя між поверхнями елементів. На самому початку робочої діяльності між напівмуфтами виникає прослизання, тобто забезпечується плавне включення пристрою. Тертя ж у фрикційних муфтах досягається шляхом дотику кількох пар дисків, що розташовуються між двома рівнорозмірними напівмуфтами.
Самоврядні
Це тип автоматичних муфтових з'єднань, який виконує кілька завдань у машині. По-перше, обмежує величину навантажень. По-друге, передає навантаження тільки в заданому напрямку. По-третє, включаються або вимикаються за певного швидкісного режиму.
Часто використовуваним видом самоврядних муфт вважається запобіжна. Вона входить у роботу тоді, коли навантаження починають перевищувати якусь встановлену заводом-виробником машини величину.
Муфти відцентрового типу встановлюють транспортні засоби для можливостей м'якого пуску. Це дозволяє руховому агрегату швидше розвинути максимальну швидкість.
А ось муфти обгону, навпаки, виконують передачу моменту, що крутить, тільки в одному, заданому напрямку. Це дозволяє підвищити швидкість авто та оптимізувати роботу його систем
Основні види застосовуваних сьогодні муфт
Досить широкою популярністю на ринку автомобілебудування користується муфта Haldex. Перше покоління цієї муфти для повнопривідних автомобілів вийшло ще 1998 року. Муфта блокувалася лише на передній провідній осі під час пробуксування коліс. Саме з цієї причини Haldex на той час отримала багато негативних відгуків, оскільки робота цієї муфти не дозволяла м'яко керувати автомобілем під час заметів або пробуксування.
З 2002 року вийшла вдосконалена модель Haldex другого покоління, з 2004 - третього, з 2007 - четвертого, а з 2012 вийшло останнє, п'яте покоління. На сьогоднішній день муфта Haldex може встановлюватись як на передню вісь, так і задню. Управління автомобілем стало значно зручнішим завдяки як конструкційним особливостям муфти, так і інноваційним доробкам на кшталт постійно працюючого насоса або фрикціону з керуванням від гідравліки або електрики.
Муфти цього виду активно використовують на автомобілях Volkswagen.
Однак більш уживаними (встановлюються на автомобілі Skoda, Volvo, Kia та інші) вважаються муфти виду Torsen. Ця муфта була розроблена американськими інженерами спеціально для диференціальних пристроїв підвищеного тертя. Спосіб роботи Torsen дуже простий: він не вирівнює подачу моменту, що крутить, на буксуючі колеса, а просто перенаправляє механічну енергію на те колесо, яке має більш надійне зчеплення з дорожнім покриттям.
Перевага диференціальних пристроїв з муфтою Torsen полягає в їхній дешевизні та моментальній реакції на будь-які зміни роботи коліс під час їзди. Муфта неодноразово доопрацьовувалась, і на сьогоднішній день її можна вважати найбільш популярною у сучасному автомобілебудуванні.
Підтримка муфт у робочому стані
Як і будь-який інший агрегат або механізм транспортного засобу, муфтові пристрої потребують якісного обслуговування. Фахівці ДК Favorit Motors виконають коригування роботи муфт будь-якого типу або заміну будь-яких складових.
