Классификация муфт
Лекция 48. Муфты
Знать назначение, конструкции муфт основных типов, оценку муфт и области их применения; принцип подбора стандартных и нормализованных муфт и порядок проверки на прочность основных элементов.
Основные функции муфт - соединение валов и передача вращающего момента. Соединяя валы машин, муфты выполняют и ряд дополнительных функций: компенсируют перекосы и смещения валов, смягчают колебания и динамические нагрузки, обеспечивают при необходимости плавные пуски и остановки, предохраняют детали машин от перегрузок и изменения направления вращения.
Роликовые предохранительные муфты
Муфты вала представляют собой механические устройства, используемые для соединения вращающихся валов и поглощения несоосности между ними. Муфты могут быть жесткими или гибкими в зависимости от точности выравнивания системы и требований к крутящему моменту. Муфты вала используются для передачи мощности и крутящего момента между двумя вращающимися валами, такими как двигатели и насосы, компрессоры и генераторы.
Муфта пучка состоит из одного или нескольких спиральных разрезов в корпусе муфты, которые обычно могут выдерживать параллельные смещения до 025 дюймов и угловые смещения до 7 градусов. Они используются в основном для приложений управления движением, где крутящий момент обычно ниже 100 дюймов-фунтов. Имеющиеся варианты нулевого люфта обеспечивают точность позиционирования между приводными и ведомыми валами.
Муфты подразделяют на
Постоянные (глухие, компенсирующие, упругие);
Сцепные управляемые;
Самоуправляющиеся (автоматические) по моменту (предохранительные), по направлению движения (обгонные), по скорости (центробежные).
1. Жесткие некомпенсирующие (глухие) муфты не допускают соединение валов со смещениями или перекосами валов.
Сильфонные муфты также подходят для приложений управления движением. Они состоят из нескольких сверток металла, которые обеспечивают высокую крутильную жесткость, что важно для позиционирования приложений. Крутильная жесткость уменьшает уровень углового и параллельного смещения, который они могут учитывать по сравнению с муфтами луча, хотя возможности передачи крутящего момента примерно одинаковы.
Цепные муфты подходят для применений в области передачи энергии и используются для передачи мощности в сотни диапазонов мощности. Угловые и параллельные рассогласования обычно составляют 2 градуса и 015 дюймов соответственно. Типичные цепные муфты используют специальные цепные звездочки и двойные широкие роликовые цепи, чьи зазоры позволяют конструкции работать как гибкая муфта.
Втулочные муфты (рис. 15.1, а) требуют соосности валов. Муфты изготовляют со штифтами и шпоночным пазом. Муфты просты в изготовлении, дешевы, но установка (монтаж) связана с необходимостью больших осевых перемещений валов. Муфты не позволяют посадки деталей с натягом, не обеспечивают жесткость валов.
Фланцевые муфты (рис. 15.1, б) наиболее распространены, в них необходимо обеспечить перпендикулярность торцовых поверхностей А к оси вала.
Изогнутые и прямые муфты сцепления используются как для управления движением, так и для передачи света, и состоят из пар многоствольных ступиц, которые сопрягаются с эластомерными пауками. Конструкция позволяет без зазора по крутящему моменту. Размещение для параллельного смещения обычно приближается к 01 дюйму и угловому смещению около 1 градуса. Эластомерные пауки придают этим муфтам некоторую демпфирующую способность, и часто пауки доступны в разных дюрометрах, чтобы придавать особые свойства отдельным муфтам.
Мембранные муфты обычно используются для передачи большой мощности, например, в турбомашине. Обычно они используют один или несколько гибких металлических свернутых дисков, которые передают мощность на внутренний разделительный вал, а затем обратно через другую панель диафрагмы на ведомые машины. Основным преимуществом над муфтами зубчатого типа является отсутствие требований к смазке. Мембранные муфты способны обеспечить высокую скорость передачи и высокую скорость работы.
2. Жесткие компенсирующие муфты допускают соединения валов с незначительным смещением осей.
Особую группу составляют шарнирные муфты , допускающие значительные перекосы осей валов
Широко распространена зубчатая муфта (рис. 15.1, в). Наружная поверхность зубьев втулок муфты сферическая, зубья имеют эвольвентный профиль. Вследствие большого числа зубьев муфты имеют большую несущую способность и надежность. Муфты допускают смещение валов в осевом направлении до 8 мм, в радиальном - до 0,6 мм, перекос - до 1 0 30". Зубчатые муфты используют в широком диапазоне моментов и скоростей вращения, они технологичны и малогабаритны. Основные недостатки - скольжение зубьев и их износ; используется смазывание зубьев.
Дисковые муфты используют один или несколько дисков и одно - или двухступенчатые, которые привинчиваются к ступицам вала. Они используются для передачи энергии и полагаются на гибкость их тонких металлических дисков для передачи крутящего момента и размещения углового несоосности. Они не особенно хороши в управлении параллельным несоосностью. Они способны передавать высокие крутящие моменты и часто используются для подключения высокомощных двигателей, газовых турбин и т.д. к нагрузкам.
Зубчатые муфты также передают большие крутящие моменты. Зубчатые муфты часто используются в парах с разделительными валами, чтобы охватить расстояние между ведущим и ведомым оборудованием. Обычно они требуют смазки, хотя некоторые конструкции, предназначенные для более легкого использования, используют смазочные нейлоны или другие полимеры для центральной гильзы.
3. Упругие компенсирующие муфты смягчают толчки и удары, передаваемые через соединяемые валы, предохраняют от колебаний и компенсируют все виды перекосов валов. Муфты содержат неметаллические упругие элементы (из резины) или металлические - пружины, пакеты пластин.
Упругая втулонно-палъцевая муфта (МУВП) (рис. 15.1, г) состоит из двух полумуфт, соединенных через палец с надетыми на него резиновыми втулками. Муфта проста по конструкции, компактна и мала по массе, изнашивающиеся резиновые кольца легко заменяются. Муфты допускают осевые смещения до 5 мм, радиальные смещения - до 0,6 мм, перекосы - до 1°.
В сетчатых муфтах используются пружинные, подобные соединительным элементам, которые переплетаются между пазами, обработанными в соединительных втулках. Они способны к передаче с высоким крутящим моментом с дополнительным преимуществом амортизации и крутильной вибрации. Они работают без смазки. Они подходят для передачи энергии и способны обрабатывать параллельное смещение до 30 дюймов и угловое смещение около ¼ степени.
В современных версиях популярность используется в качестве элемента центра эластомера вместо металла. Некоторые производители претендуют на способность выдерживать угловое смещение до 5 градусов за счет использования цилиндрических, а не прямоугольных ползунков. Они не являются гибкими муфтами в строгом смысле, которые предназначены для небольшого смещения в валах, которые теоретически параллельны и квадратны друг другу. Жесткие одно - и двухсекционные зажимные муфты не имеют места для рассогласования вала и популярны для медленных или прерывистых механизмов валов, где выравнивание не вызывает беспокойства.
4. Сцепные управляемые муфты служат для соединения и рассоединения вращающихся или неподвижных валов. Муфты разделяются на муфты с профильным замыканием (кулачковые и зубчатые) и фрикционные. Муфты с профильным замыканием применяют для передачи значительных вращающих моментов, если не требуется плавность соединения.
Шариковые предохранительные муфты
Они являются простейшей формой муфты вала, и, кроме их отсутствия несоосности, являются недорогими, с нулевым люфтом. Конструкции муфт много, только основные из них подробно описаны выше. Муфты правильные для неспособности производить или поддерживать идеальное выравнивание в связанных машинах. Некоторые машины не нуждаются в муфтах, работая близко друг к другу, что означает, что подшипники двигателя поддерживают удлиненный вал, на котором, например, монтируется вращающийся компонент ведомого оборудования - рабочее колесо насоса.
Для плавного соединения и рассоединения валов используют фрикционные муфты (рис. 15.1, д - ж). Работа фрикционных муфт основана на создании сил трения между элементами муфты. Силу трения можно регулировать, меняя силу сжатия трущихся поверхностей. Управление муфтой может быть механическим, гидравлическим и электромагнитным. По форме трущихся поверхностей муфты разделяются на дисковые, конусные и цилиндрические. Различают сухие муфты и муфты, работающие со смазкой.
Двигатель и насос справа - пример машины с близкой связью. Там, где это практично, это делается для того, чтобы обойти проблему выравнивания. Часто, однако, машины требуют своих собственных подшипников и, как следствие, необходимо соединить их независимые валы. На приведенной выше диаграмме показаны два смещения, которые можно ожидать, параллельные или смещенные и угловые.
Соединения. Виды соединений
Для некоторых соединений реакция является важной проблемой. Приложения управления движением, где положение ведомого оборудования точно привязано к положению сервоусилителя или шагового двигателя, полагается на муфту с нулевым люфтом, чтобы гарантировать, что в системе не существует откосов. Здесь несоосность может привести к более высокому использованию энергии, ускоренному износу подшипников, чрезмерной вибрации и т.д.
В процессе включения фрикционной муфты происходит проскальзывание, и разгон ведомого вала идет плавно. Муфта регулируется на передачу максимального момента, безопасного для элементов машины.
Для уменьшения габаритных размеров муфту выполняют с несколькими поверхностями трения - многодисковая муфта (см. рис. 15.1, д). Все диски муфты должны быть параллельными, плоскими и соосными, поэтому все диски устанавливают на одной из полумуфт - необходима абсолютная соосность валов.
Как пучок, так и сильфонные муфты обеспечивают нулевой люфт и часто используются для передачи относительно небольших крутящих моментов управления движением. Для передачи мощности в целом цельнометаллические муфты, такие как зубчатые и дисковые конструкции, способны передавать более высокие крутящие моменты, чем те, которые используют эластомерные элементы, такие как муфты сцепления.
Несмотря на то, что муфты спроектированы с учетом несоосности, они не заменяют выравнивающие машины во время установки. При выборе муфт дизайнеру сначала необходимо рассмотреть разновидности управления движением или типы передачи энергии. Большинство приложений управления движением передают сравнительно низкие моменты. Напротив, муфты передачи энергии предназначены для переноса от среднего до высокого моментов. Это решение несколько сократит выбор сцепления. Основным соображением является передача крутящего момента вместе с максимально допустимыми значениями параллельного и углового смещения.
Достоинствами конусных муфт (см. рис. 15.1, ё) являются малые силы включения, хорошая расцепляемость и простота конструкции. Основные недостатки - большие габаритные размеры и неуравновешенные осевые силы, передаваемые на валы.
В цилиндрической шинно-пневматической муфте (см. рис. 15.1, ж) осевых усилий на вал не создается, допускаются осевые смещения, момент легко регулируется.
Большинство муфт будут публиковать эти значения, и их использование для уточнения поиска должно облегчить выбор стиля связи. Максимальное осевое смещение может также рассматриваться. Нулевой зазор является важным соображением, когда обратная связь используется как в системе управления движением.
Некоторые силовые трансмиссионные муфты предназначены для работы без смазки, что может быть плюсом, когда техническое обслуживание является проблемой или затруднено. Смазочные муфты часто нуждаются в покрытиях, чтобы поддерживать смазку. Многие муфты, включая цепь, шестерню, Олдхэм и т.д. Доступны либо в виде смазанных сортов металл-металл, либо в виде металлических и пластиковых гибридов, где обычно соединительный элемент выполнен из нейлона или другой пластик для устранения требований к смазке.
Основные недостатки таких муфт - значительная стоимость резинового баллона и нестойкость резины к нефтепродуктам.
5. Сцепные самоуправляющиеся муфты предназначены для сцепления и расцепления валов при изменении заданного режима работы.
Для этого применяют обгонные муфты (свободного хода), передающие момент в одном направлении, центробежные муфты для соединения и рассоединения валов при достижении определенной частоты вращения и предохранительные муфты , выключающие механизм при перегрузках.
Снижение крутящего момента в этих не смазанных формах по сравнению с более обычными конструкциями. Большинство общих стилей были описаны выше. Большинство муфт имеют ограничение на максимальную скорость вращения. Высокоскоростные муфты также могут проявлять эффект ветра в их защитных ограждениях, что может привести к проблемам охлаждения.
Максимальная передаваемая мощность или крутящий момент
Муфты часто оцениваются по их максимальной крутящей способности, измеряемой величине. Значения крутящего момента наиболее часто упоминаются в этих двух. Угловая несоосность обычно указывается в градусах и представляет собой максимальное угловое смещение, которое демонстрируют связанные валы.
По принципу работы предохранительные муфты делят на
· пружинные,
· фрикционные и
· с ломающимся элементом.
По конструкции пружинно-кулачковые и фрикционные подобны сцепным управляемым муфтам.
Муфты: описание, классификация
Муфтой называется устройство для соединения валов. Основное назначение муфт- передача вращающего момента между валами, без изменения его значения и направления. Кроме передачи момента, некоторые муфты выполняют дополнительные функции.
Муфты - это механические элементы, которые «соединяют» два приводных элемента, которые позволяют перемещаться от одного элемента к другому. Приводные элементы обычно являются валами. Мы склонны видеть много применений муфт главным образом в автомобилях, например приводной вал, который соединяет двигатель и заднюю ось в автобусе, или любой автомобиль соединен с помощью универсального шарнира.
Для передачи крутящего момента между двумя валами, которые либо имеют тенденцию лежать в одной и той же линии, либо слегка смещены, используется муфта. В зависимости от области применения имеются различные типы муфт. Но они, как правило, классифицируются в следующих разновидностях.
Для того, чтобы купить муфту , необходимо знать основные принципиальные различия между ними. Длинные валы по условиям технологии изготовления и сборки приходится делать составными, причем составной вал должен работать как целый. Его части соединяют жесткими глухими нерасцепными муфтами.
Для соединения валов с неточно совмещенным осями применяют компенсирующие муфты, которые компенсируют небольшие радиальные, осевые или другие смещения.
Приводы некоторых машине передают переменные моменты, в том числе с ударами. Для уменьшения динамических нагрузок и колебаний используют упругие муфты .
Для пуска и остановки отдельных узлов машин используют управляемые сцепные муфты. При перегрузках и неправильной эксплуатации возможны поломки деталей, чтобы этого не произошло используют предохранительные муфты .
Если движение и момент должны передаваться в одну сторону, и не должны -передаваться в противоположную используют обгонные муфты. Предохранительные и обгонные муфты не требуют участия человека, их называют самодействующими.
Гибкие или компенсационные муфты. Сцепление - это тип сцепления. Мы будем иметь дело с ними отдельно. Жесткие муфты в основном используются в областях, где два вала коаксиальны друг другу. Существует множество типов муфт, которые подпадают под категорию жестких муфт.
Это основной тип сцепления. Это состоит из трубы, диаметр которой завершен до требуемого допуска, основанного на размере вала. На основе использования муфты шпоночный паз, выполненный в отверстии, для передачи крутящего момента с помощью ключа. Для запирания муфты предусмотрены два резьбовых отверстия. На фотографии показан тип жесткой муфты или муфты.
Также недавно на рынке появились пневматические муфты
По управляемости муфты могут быть разделены на:
1) Муфты нерасцепляемые, осуществляющие постоянное соединение - глухие, компенсирующие, упругие
2) Муфты сцепные, управляемые,
3) Муфты сцепные, самодействующие (самоуправляемые),по направлению движения - обгонные, по скорости (центробежные), по пути (однооборотные) и т.п.
- Муфта в основном состоит из двух фланцевых торцевых частей, как показано на рисунке. В фланцах предусмотрена втулка и углубление для обеспечения расположения между ними. Фланцы крепко соединены с помощью установленных болтов, которые затягиваются в соответствии с передаваемым моментом.
Гибкие муфты обычно используются в зонах, где коаксиальность между соединительными валами не всегда обеспечивается, и в областях, где есть вероятность возникновения ударов в коробке передач, применима. Они также называются эластичными муфтами. По конструкции эти муфты имеют тенденцию иметь эластичный элемент между двумя соединяющими объектами. Различные типы гибких соединений.
Основной характеристикой муфт в связи с их основным назначением является вращающий момент.Другими важными показателями являются габариты, масса, момент инерции, относительно оси вращения.
Муфты основных типов регламентированы государственными стандартами.
Классификация муфт
По конструкции:
- Управляемые (сцепные, автоматические)
- Неуправляемые (постоянно действующие)
По назначению:
| Группа муфт | Вид муфты | Описание, Назначение |
| Жесткие (глухие) муфты - для постоянного неразрывного соединения валов. Самый распространенный вид муфт. | Втулочные | Представляют собой втулку, насаженную на концы валов. Применяется при передаче небольших вращающих моментов, соединяют валы диаметром до 100 мм. |
| Фланцевые | Состоит из двух полумуфт с фланцами, стянутыми болтами, соединяют части вала в единый. Могут передавать очень большие моменты. Широко используются в промышленности | |
| Продольно-свертные | ||
| Компенсирующие муфты - компенсируют смещение валов | Шарнирные муфты | Применяют при угловом смещении до 45 градусов |
| Зубчатые | Состоят из двух обойм с внутренними зубъями, которые зацепляются с зубьями втулок, насаживаемых на концы валов. Компенсируют радиальные, осевые и угловые смещения валов за счет боковых зазоров. | |
| Цепные | Состоят из двух полумуфт-звездочек, имеющих одинаковое число зубьев, общей цепи и защитного кожуха. Допускают небольшое угловое и радиальное смещние, в зависимости от размера муфты. | |
| Упругие муфты - компенсируют динамические нагрузки. Основная часть этих муфт - упругий элемент, которые передает вращающий момент от одной полумуфты к другой | Муфты с торообразной оболочкой | Состоит из двух полумуфт, упругой оболочки, по форме напоминающей автомобильную щину и двух колец, зажимающих оболочку. Обладает высокими упругими и демпфирующими свойствами. Применяется в конструкциях где трудно обеспечить соосность валов при переменных и ударных нагрузках. |
| Втулочно-пальцевые | Состоят из двух дисковых полумуфт, в одной из которых, в конических отверстиях закреплены соединительные пальцы, с надетыми гофрированными резиновыми втулками. Компенсирует радиальное и угловое смещения валов | |
| Муфты со "звездочкой" | Состоят из двух полумуфт с торцевыми кулчаками и резиновой звездочки, зубъя которой расположены между кулачками. При передаче момента в каждую сторону работает половина зубъев. Применяется для соединения быстроходных валов |
|
| Сцепные муфты
- соединяют или разъединяют валы с деталями. Служат для быстрого соединения /разъединения валов при работающем двигателе. Применяютя при строгой соосноссти валов. Они должны легко и быстро включаться при незначительной силе, а также иметь малый нагрев, и небольшую изнашиваемость при частых переключениях. |
Муфты кулачково- дисковые | состоят из двух полумуфт и промежуточного диска |
| Кулачковые муфты |
состоят из двух полумуфт с кулачками на торцовых поверхностях. Применяются в механизмах, где должно быть обеспечено постоянное передаточное число, |
|
| Фрикционные муфты (асинхронные) |
Фрикционные муфты
служат для плавного сцепления валов под нагрузкой на ходу, при любых скоростях. В момент перегрузок фрикционные муфты пробуксовывают, предохраняя машину от поломок. По форме поверхности трения делятся на: дисковые, конусные, цилиндрические. Также существуют многодисковые фрикционные муфты. |
|
| Самоуправляемые (автоматические) муфты - срабатывают сами при определенных условиях | Обгонные муфты | Передача вращения в одном направлении |
| Центробежные |
Предназначены для автоматического включения или выключения ведомого вала, при достижении ведущим валом заданной угловой скорости; ограничивают частоту вращения. |
|
| Предохранительные муфты |
Основная функция - ограничение передаваемого момента. (с разрушающимся элементом и автоматические) Предохранительные муфты предназначены для предохранения машин от перегрузок. Муфты ставят как можно ближе к месту возникновения перегрузки. Тпред. = 1,25*Трассчетн. По принципу работы делятся на: -Пружинно-кулачковые предохранительные муфты
-по принципу аналогична сцепной кулачковой, только подвижная в осевом направлении полумуфта прижимается -Фрикционные предохранительные муфты
- применяются при кратковременных перегрузках. -С разрушающимся элементом
- состоит из двух фланцевых полумуфт, соединенных штифтом. Шариковые предохранительные муфты Роликовые предохранительные муфты |
|
|
Электромагнитные и магнитные- Электромагнитные муфты применяют для замыкания и размыкания цепей без прекращения вращения, а также для регулирования движения приводов станков. |
Электромагнитные |
Порошковая Муфта состоит из трех основных частей: неподвижного корпуса и двух полумуфт.Пространство между полумуфтами заполнено ферромагнитной массой. Катушка электромагнита располагается в одной из полумуфт или в корпусе. Включение и отключение валов на ходу. В некоторых случаях - регулирование скорости вращения. Электромагнитная зубчатая Электромагнитная дисковая |
| Магнитоиндукционные | Регулирование скорости вращения. Бесконтактное соединение валов, находящихся в труднодоступных местах. | |
| Пневматические Муфты |
