Муфты. Общие сведения, назначение и классификация
Муфтами в технике называют устройства, которые служат для соединения концов вала, стержней, труб, электрических проводов и т. д. Рассмотрим только муфты для соединения валов. Так, например, муфты используют для включения и выключения исполнительного механизма при непрерывно работающем двигателе (управляемые муфты); предохранения машины от перегрузки (предохранительные муфты); компенсации вредного влияния несоосности валов (компенсирующие муфты); уменьшения динамических нагрузок (упругие муфты) и т. д.
В современном машиностроении применяют большое количество муфт, различающихся по принципу действия и управления, назначению и конструкции. В электрических и гидравлических муфтах используют принципы сцепления за счет электромагнитных и гидродинамических сил.
Широко применяемые муфты стандартизованы. Основной паспортной характеристикой муфты является значение вращающего момента, на передачу которого она рассчитана.
Рассмотрим следующую схему классификации муфт, согласно которой муфты подразделяются на 4 класса:
1. Нерасцепляемые муфты, в которых ведущая и ведомая полумуфты соединены между собой:
‒ Жесткие, для жесткого и неподвижного соединения соосных валов;
‒ Компенсирующие самоустанавливающиеся, для соединения валов с небольшими взаимными смещениями и перекосами геометрических осей, вызванными неточностью изготовления или монтажа, а также упругими деформациями валов;
‒ Упругие, для уменьшения динамических нагрузок, передаваемых через соединяемые ими валы;
· Прочие;
2. Управляемые муфты, позволяющие сцеплять и расцеплять валы как во время их остановки так и во время работы:
‒ Синхронные, допускающие сцепление и расцепление ведущего ведомого валов только при равных или почти равных угловых скоростях;
‒ Фрикционные (асинхронные), позволяющие сцеплять и расцеплять ведущий и ведомый валы при различных угловых скоростях;
· Прочие;
3. Самодействующие муфты, при которых ведущий и ведомый валы сцепляются или расцепляются автоматически при изменении заданного режима работы муфты:
· Механические
‒ Центробежные
‒ Обгонные
‒ Предохранительные
· Гидравлические
· Прочие
4. Прочие виды муфт, которые не могут быть отнесены к другим классам.
Подгруппы муфт в свою очередь делятся на виды, каждый вид имеет в свою очередь несколько разновидностей муфт, различающихся между собой конструктивными особенностями. Основной характеристикой при подборе муфт является передаваемый муфтой крутящий момент, учитывающий наиболее тяжелое условие её нагружения: 
, где Т – крутящий момент, передаваемый муфтой при установившемся режиме работы (номинальный момент); k – коэффициент динамичности или режима работы, учитывающий дополнительные динамические нагрузки на муфту (k=1…6).
Жесткие муфты
Муфта втулочная(рисунок 6.1) ‒ простейшая из жестких неразъемных муфт. Скрепление втулки с валами выполняют с помощью штифтов, шпонок или зубьев (шлиц).
а –передача момента штифтами; б – передача момента шпонками
Рисунок 6.1 ‒ Муфта втулочная
Втулочные муфты являются простыми по конструкции, дешевыми, нашли широкое применение в легких машинах для соединения валов диаметром примерно до 100 мм. Применение этих муфт ограничивается тем, что при сборке и разборке валов требуются значительные смещения их в осевом направлении, а также тем, что эти муфты требуют очень точного совмещения их в осей валов (в противном случае появляются силы, изгибающие валы). Прочность муфты определяется прочностью штифтового, шпоночного или шлицевого соединения, а также прочностью втулки.
Муфта фланцевая(рисунок 6.2). Наиболее распространенная из жестких муфт, разъемных в плоскости, перпендикулярной оси вала. Состоит из двух полумуфт, насаживаемых на концы валов и соединяемых между собой болтами.
На рисунке 6.2 сверху и снизу от осевой линии изображены различные варианты конструкции фланцевой муфты; полумуфты 7, 2 соединяют болтами, поставленными с зазором (I вариант) или без зазора (II вариант). В первом случае крутящий момент передается силами трения, возникающими в стыке полумуфт от затяжки болтов, во втором случае - непосредственно болтами, работающими на срез и смятие.
I – болты ставятся с зазором; II – болты ставятся без зазора
Рисунок 6.3 – Фланцевая муфта
Фланцевые муфты широко распространены в машиностроении. Их применяют для соединения валов диаметром до 200 мм и более. Достоинствами таких муфт являются простота конструкции и сравнительно небольшие габариты. Также фланцевые муфты могут воспринимать большие нагрузки, в том числе ударного действия. Расчет фланцевой муфты заключается в проверочном расчете на прочность её болтов и соединения полумуфт с валами.