Обгонная муфта — принцип действия, основные элементы

Устройство и принцип работы многодисковой фрикционной муфты

Многодисковая фрикционная муфта – это разновидность механизмов передачи крутящего момента, состоящий из пакета фрикционных и стальных дисков. Момент передается за счет силы трения, возникающей при сжатии дисков. Многодисковые муфты широко используются в различных узлах трансмиссии автомобилей. Рассмотрим устройство, принцип действия, а также плюсы и минусы данных механизмов.

Обгонная муфта: виды,работа,недостатки,фото,видео.

Муфта свободного хода, иначе называемая обгонной муфтой – это один из важных компонентов автомобильных генераторов, призванных предотвратить передачу крутящего момента ведущему валу в тех случаях, когда скорость вращения ведомого вала становится слишком большой. Кроме того, данная муфта включается в работу в случае, когда крутящий момент нужно передать в одну сторону. Об устройстве муфты свободного хода, ее неисправностях и методике выбора новой детали – в материале Avto.pro.

Муфта с колпачком Avto.pro

Обгонная муфта генератора: что это, строение, принцип действия

Мало кто знает, что в конструкциях транспортных средств есть, так называемая, обгонная муфта. Обгонная муфта — это устройство, которое служит для защиты ведущего вала, если ведомый вал вдруг начинает вращаться с большей скоростью вращения, чем ведущий. То есть, обгонная муфта, она же муфта свободного хода предотвращает передачу крутящего момента от ведомого вала ведущему.

Для чего нужна обгонная муфта генератора

Обгонная муфта устанавливается на шкив вала генератора.


Стопорные ролики воспринимают основную нагрузку. Во время работы двигателя автомобиля, в момент когда происходит воспламенение топливно-воздушной смеси в рабочих камерах цилиндра, коленчатый вал разгоняет внешнюю обойму муфты генератора. Стопорные ролики замыкаются и начинают удерживать внешнюю, и внутреннюю обоймы вместе, тем самым передают вращательное движение якорю, то есть начинается раскручиваться и вал генератора.

В момент работы мотора, когда в рабочих камерах цилиндров не происходит воспламенения, а сжатие идет, то коленчатый вал ДВС притормаживается, а внутренняя обойма, которая на валу генератора начинает обгонять внешнюю обойму, которая соединяется шкивом и ремнем с коленвалом. Чтобы не было воздействия на вращение коленвала и поломки обойной муфты генератора, конструкция муфты справляется с такой ситуацией. А именно, когда вал генератора вращается быстрее коленвала, стопорные ролики погружаются в спец канавки или поворачиваются боком, тем самым разъединяют внешнюю и внутреннюю обоймы друг от друга. В разъединенном состоянии обоймы вращаются независимо друг от друга.


Такая конструкция муфты и ее принцип действия позволяет избежать негативного воздействия силы инерции. Если бы обоймы не разъединялись вовремя, происходило бы проскальзывание ремня, нагрузка на валы двигателя внутреннего сгорания и генератора.



Как работает муфта

Разберем принцип работы муфты роликового типа, потому что этот вид механизма чаще встречается в автомобильной промышленности.

Роликовая муфта состоит из двух полумуфт: первая половина муфты жестко закреплена на приводном валу, другая половина соединена с ведомым валом. При вращении вала двигателя по часовой стрелке ролики муфты перемещаются в узкую часть зазора между двумя полумуфтами под действием сил трения и пружин. Впоследствии происходит заклинивание и крутящий момент передается от ведущей полумуфты к ведомой.

работа обгонной муфты

Когда ведущая полумуфта поворачивается против часовой стрелки, ролики перемещаются к широкой части зазора между двумя половинками муфты. Ведущий вал и ведомый вал разделены, и крутящий момент больше не передается.

По принципу действия отметим, что муфта роликового типа передает крутящий момент только в одном направлении. При повороте в обратном направлении муфта просто прокручивается.

Некоторые виды обгонных муфт

Обгонные муфты, как правило, имеют несложную конструкцию. Для включения/выключения муфты не требуется каких-либо дополнительных исполнительных механизмов.

Самыми простейшими обгонными муфтами можно считать роликовые и сухариковые. Роликовая муфта получила широкое распространение в технике благодаря своей простоте, бесшумности в работе и высокой надёжности:

Обгонные муфты | 1

Обгонная роликовая муфта

Муфта состоит из двух колец – внутреннего и внешнего. В углублениях внутреннеего кольца, который является ведущим валом, установлены ролики, которые под действием пружин прижимаются к канавкам на внешнем кольце, ограничивая тем самым его самостоятельное вращение, в результате чего внешнее кольцо начинает вращаться синхронно с внутренним. При достижении внешним кольцом большей угловой скорости, чем у ведущего вала, ролики под действием центробежной силы сжимают пружины, вследствие чего выходят из зацепления с внешним кольцом, которое, не передавая усилий на ведущий вал, может развивать гораздо большую угловую скорость, не повреждая возможными перегрузками весь механизм (трансмиссию).

Самым очевидным является применение обгонных муфт на велосипедах – именно благодаря этим несложным устройствам велосипедисты избавлены от необходимости всё время крутить педали. При отсутствии обгонной муфты на ведущем колесе жёсткое соединение ведомой звёздочки и ступицы колеса педали бы вынуждены всё время крутиться.

Впрочем, на “живом примере” можно более наглядно объяснить и описать принцип действия обгонных муфт, используя в качестве примеры и других образцов использования муфт, попутно рассмотрев некоторые варианты их устройств и предназначение в работе того или иного механизма.



Устройство и основные компоненты

Многодисковая фрикционная муфта конструктивно представляет собой пакет из стальных и фрикционных дисков, которые чередуются между собой. Их количество напрямую зависит от того, какой крутящий момент необходимо передавать между валами.

принцип работы муфты

Итак, в муфте присутствует два вида дисков – стальные и фрикционные. В чем же их различие? Все дело в том, что второй вид дисков имеет специальное покрытие, называемое “фрикционным”. Оно изготовлено из материалов, которые имеют повышенный коэффициент трения: керамика, углеродные композиты, кевларовые нити и проч.

Чаще всего фрикционные диски – это стальные диски с фрикционным слоем. Однако, их основой не всегда выступает сталь, иногда эти части муфты изготавливают из прочной пластмассы. Диски крепятся к ступице ведущего вала.

Обычные стальные диски без фрикционных покрытий фиксируются в барабане, связанном с ведомым валом.

Также в конструкцию муфты входят поршень и возвратная пружина. Под действием давления жидкости поршень давит на пакет дисков, за счет чего и возникает сила трения между ними, а также передается крутящий момент. После того, как давление сбрасывается, пружина возвращает поршень обратно, и муфта выключается.

Различают два типа многодисковой муфты: сухая и мокрая. Второй тип устройств частично заполнен маслом. Смазочный материал необходим для:

  • более эффективного отвода тепла;
  • смазывания деталей муфты.

Мокрая многодисковая муфта имеет один недочет – у нее отмечается низкий коэффициент трения. Данный недостаток производители компенсируют с помощью увеличения давления на диски, а также благодаря использованию новейших фрикционных материалов.

Диагностика обгонной муфты

Когда начали использовать муфты с обгоняющим эффектом, то ресурс ременной передачи и других деталей увеличился, примерно, в 6 раз. К тому же, уменьшились шумы ременной передачи и возникающая периодически вибрация.

При износе и выходе из строя хотя бы одной детали муфты, то, как правило, муфта стопорится.

Какой срок службы обгонной муфты генератора? Ответ: 100 тысяч километров пробега.

Что будет, если муфту заклинит?

Если произошло стопорение, подшипники муфты больше не вращаются и не движутся по поверхностям обойм, то ременная передача превращается в обычную, то есть, без защитного эффекта от силы инерции. Это значит, что при разных скоростях вращения коленчатого вала двигателя и вала генератора, будет быстро изнашиваться ремень, а, если ремень очень крепкий, то, возможно будет износ деталей двигателя.

Признаки поломок обгонной муфты:

  1. Сильно начинает прыгать ремень, то есть появляется вибрация.
  2. При запуске на холодную (когда мотор холодный), ремень издает свист, писк.
  3. В натяжителе ремня слышны щелчки.

Поломанные детали муфты выглядят так:

Проверка снятого генератора с муфтой:

      Застопорить якорь отверткой через отверстие в крышке. При зафиксированном якоре внешняя обойма должна вращаться только в одну сторону. В одну сторону легко вращается, в другую — нет. Это исправная муфта. Если вращается и туда, и сюда, то муфта не рабочая.

      Не рабочую муфту желательно заменить на новую, а то придется очень часто менять ремень генератора и слышать свист ременной передачи.

      Бендикс автомобильного стартера

      Бендикс

      Как видите, изделие имеет компактный вид. Шестерня служит для прокручивания маховика двигателя в момент его пуска. В тот момент, когда двигатель запустится, обороты маховика значительно превысят обороты вращения шестерни. Ввиду того, что сама конструкция бендикса не рассчитана на длительную работу на высоких оборотах, механизм, если он будет вращаться с тою же скоростью, что и двигатель в течение длительного времени, выйдет из строя. Водитель, конечно, же разомкнёт электрическую цепь стартера, после того, как двигатель запустится, и шестерня бендикса выйдет из зацепления с маховиком. Но всё же время нагрузки на столь миниатюрный механизм желательно свести к минимуму.

      Для этой цели бендикс имеет обгонную муфту. Крутящий момент от якоря стартера передаётся за счёт роликов, которые одновременно зацепляются за внутреннее кольцо муфты, а при вращении, зацепляясь за канавки внешнего кольца, начинают передавать через него крутящий момент на саму шестерню бендикса, который, благодаря воздействию рычага (вилки) вводится в зацепление с маховиком. Рычаг же приводится в движение соленоидом – втягивающим реле стартера.

      Фото муфты

      После того, как двигатель запустится, ролики, до тех пор, прижатые к канавкам внешнего кольца пружинами и передавая усилие на наружное кольцо, жёстко связанное с шестерней бендикса, под действием центробежных, оказывая воздействие на прижимающие их пружины, перестанут давить на канавки внешнего кольца. В результате угловые скорости якоря стартера и маховика двигателя станут различаться – маховик будет вращаться со своей частотой, а якорь – со своей (меньшей), до тех пор, пока водитель не разомкнёт электрическую цепь стартера и бендикс и якорь прекратят своё вращение.

      Обгонные муфты | 2

      Обгонная муфта роликового типа



      Как долго работает обгонная муфта?

      К сожалению, как и любой механизм, обгонная муфта не является вечной и рано или поздно она выходит из строя. Обычно, специалисты рекомендуют менять этот узел каждые 100 тысяч километров пробега.

      Какие поломки наиболее часто встречаются? Есть несколько вариантов:

      • муфту клинит и она перестаёт экономить ресурс ремня генератора;
      • обоймы муфты не входят в зацепление вовсе, из-за чего вращение вообще не передаётся на вал.

      В первом случаем вы рискуете быстро потерять ремень, а с ним, скорее всего, и натяжитель, а во втором – генератор перестанет выполнять свои прямые функции по питанию электросистемы автомобиля.

      Как бы то ни было, если вы услышали из под капота необычный свист или дребезг, а также если генератор перестал подзаряжать аккумулятор и питание электросистем отсутствует – вполне вероятно, что обгонная муфта вышла их строя, и самое время заехать в автосервис для её замены.

      Коллеги-автолюбители, я думаю мы с вами выяснили что такое обгонная муфта генератора для чего нужна, что это вообще такое и как она работает.

      Использование муфты

      схема работы муфты

      Механизмы свободного хода широко используются в агрегатах различных производителей. Обгонная муфта присутствует в:

      Что советуют автослесари

      Прежде чем снимать стартер и менять бендикс, убедится в том, что заряжен аккумулятор. Бывают курьезные случаи, когда проблема была не в обгонной муфте, а всего лишь в разряженной батарее.

      Не экономить на мелочах – обязательно ставить только новые шайбу и стопорное кольцо.

      Перед тем как установить бендикс, хорошо промыть и смазать все вращающиеся детали и шлицы якоря.

      Разбирая стартер, записать последовательность действий. Так будет легче собрать агрегат.

      Прежде чем поставить стартер на место, проверить его. Для этого взять два провода, с помощью которых заводят машины в мороз. «Минус» присоедините к корпусу, «плюс» – к контакту на втягивающем реле. Если стартер исправен, то раздастся характерный щелчок,— и обгонная муфта подастся вперед.

      Замена бендикса стартера

      Замена бендикса стартера Замена бендикса стартера

      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.

      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.

      Обгонные муфты в АКПП

      Обгонные муфты являются выполняют важные функции в работе «обычной», гидротрансформаторной АКПП. Они являются управляемыми и от их своевременного срабатывания и качественного блокирования замков муфт, зависит работа АКПП.

      Разбор обгонной муфты

      Муфты первого типа блокируют включение передач, когда селектор АКПП находится в режиме «D», но водитель удерживает авто, нажимая на педаль тормоза. Муфта в таком случае (внутреннее кольцо которой является частью «солнечной» шестерни) вращается вместе с «солнечной» шестерней, а водило, передающее крутящий момент, остаётся неподвижным – вращаются только сателлиты.

      Муфты второго типа блокируют проворачивание водило низшей передачи, в случаях необходимости быстрого ускорения.

      В заключение можно сказать, что рассмотренные примеры использования обгонных муфт охватывают лишь мизерную долю их применения в технике. В частности, муфты свободного хода необходимы для обеспечения ротации винта, а их «сухариковые» варианты нашли применение в инструментах, в народе прозванных «трещотками».

      Посмотрите видео “Обгонная муфта – дефектовка”

      Уважаемые покупатели, отправляйте ваши вопросы и заявки по приобретению подшипников и комплектующих на почту или звоните сейчас:

      Доставка подшипников по РФ и зарубежью.

      Каталог подшипников на сайте

      Внимание покупателей подшипников

      Уважаемые покупатели, отправляйте ваши вопросы и заявки по приобретению подшипников и комплектующих на почту или звоните сейчас: tel:+7 (495) 646 00 12 [email protected] Доставка подшипников по РФ и зарубежью. Каталог подшипников на сайте

      О проверке работоспособности

      О признаках неисправностей этого устройства становится отчётливо слышно в салоне автомобиля при работающем силовом агрегате. Это может быть дребезг и вибрация при разных режимах двигателя, но особенно это заметно на низких оборотах мотора, когда происходит торможение или движение на низких передачах. Спешить с заменой этого узла не следует до тех пор, пока не будет выявлен истинный источник проблемы появления посторонних звуков.

      В первую очередь следует проверить все имеющиеся в приводе ролики, наличие в них смазки. Если с этим всё в порядке, нужно завести двигатель, дать ему набрать примерно 4 тысячи оборотов и выключить мотор. Если муфта в порядке, шкив генератора продолжит вращаться при остановленном моторе.

      Хочется надеяться, что дочитав эту статью до конца, вам стал понятен принцип работы обгонной муфты генератора. В разных моделях генераторов возможны небольшие конструктивные особенности, но в основном, принцип работы таких устройств одинаков.

      Преимущества и недостатки

      Многие производители устанавливают обгонную муфту генератора еще на заводе. В этом случае владельцу не нужно ничего улучшать, но следует учесть ресурс этого узла для своевременной замены. Отличить оснащение генератора каждый автолюбитель может визуально:

      • обычный шкив всегда крепится на валу гайкой
      • у муфты обгонной гайки быть не может, чаще всего ее торец прикрыт защитной крышкой

      Назначение муфты обгонной

      Рис. 3 Слева шкив обычный, справа муфта обгонная

      Поскольку идеальных конструкций не существует в принципе, муфта обгонная в сравнении с обычным шкивом так же имеет плюсы и минусы, рассмотренные ниже.

      Стоит обгонная муфта 1500 – 8000 рублей, что гораздо дороже обычного шкива (200 – 500 рублей). При замене этого «расходника» своими руками потребуется специальная головка по цене 200 – 500 рублей вместо обычной шестигранной оснастки, которая обычно имеется в каждом наборе автолюбителя.

      Ресурс

      Поскольку ремонт подвижных деталей генератора необходим, как при эксплуатации обычного шкива, так и при использовании обгонной муфты, следует учесть ресурс всего комплекта кинематической схемы клиноременного привода:

      • шкив обычный – канавки изнашиваются и приходят в негодность примерно через 200 000 км пробега
      • муфта обгонная – согласно требованиям производителя необходима замена через каждые 100 000 км
      • ремень – в зависимости от конкретного бренда, модели машины и кинематической схемы меняется через 25 – 50 тысяч пробега

      Это интересно: Технические характеристики УМЗ 421 2,9 л/98 – 125 л. с.

      Назначение муфты обгонной

      Рис. 4 Обычный шкив генератора

      Назначение муфты обгонной

      Рис. 5 Обгонная муфта

      Назначение муфты обгонной

      Рис. 6 Ремень генератора

      Другими словами, если под капотом авто генератор приводится от коленвала индивидуальным ремнем, то выгоднее использовать обычный шкив. В случае привода одним ремнем нескольких потребителей (печь, компрессор кондиционера и так далее) целесообразно поставить на генератор муфту обгонную, если этого уже не сделал производитель на конвейере.

      Ремонтопригодность

      И для шкива обычного, и для муфты обгонной ремонт экономически не выгоден. Поэтому указанные расходники меняются целиком, но по разным причинам:

      • шкив стоит относительно дешево, нет смысла кустарно напаивать и обтачивать «ручьи» для посадочных мест ремня – это обойдется дороже новой детали, изготавливаемой промышленным способом
      • ремонт обгонной муфты слишком сложный, что так же обойдется выше себестоимости детали на прилавках магазина

      Ремень меняется чаще, но всегда целиком, его ремонтопригодность нулевая по умолчанию.

      Внимание: Специалисты СТО отмечают замерзание смазки обойм муфты при эксплуатации в холодных регионах РФ. С обычными шкивами такой проблемы не существует в принципе.

      Видео

      Это видео обучающее. В нем наглядно показывается принцип действия обгонной муфты.

      Обгонная муфта Ina.

      Это видео для начинающих. Ременная передача двигатель-генератор.

      Разборка и дефектовка.

      Как проверить обгонную муфту своими руками.

      В этом видео показывается, как заменить обгонную муфту на Nissan Primera (Ниссан Примера).

      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.

      Socket Wrench Animation

      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.

    Оцените статью
    Рейтинг автора
    4,8
    Материал подготовил
    Максим Коновалов
    Наш эксперт
    Написано статей
    127
    А как считаете Вы?
    Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
    ли со статьей или есть что добавить?
    Добавить комментарий