Легко соединяем валы: аскон представляет «библиотеку муфт. Фрикционные муфты: принцип работы, чертеж

Легко соединяем валы: АСКОН представляет «Библиотеку муфт»

Максим Кидрук

Продолжается активное пополнение продуктовой линейки АСКОН в области конструкторской подготовки производства. Новые приложения усиливают мощь флагманского продукта - системы трехмерного твердотельного моделирования КОМПАС-3D V8 Plus. Читатели наверняка уже ознакомились с библиотекой «Универсальный механизм Express» для кинематического и динамического анализа трехмерных моделей КОМПАС-3D, с давно ожидаемыми библиотеками анимации и фотореалистики. В этой статье рассказывается еще об одной новинке, вышедшей в свет следом за перечисленными приложениями, - о «Библиотеке муфт».

Ускорение процесса трехмерного проектирования и конструирования всегда было приоритетной задачей для разработчиков любой CAD-системы. Но несмотря на это, число узконаправленных прикладных 3D-библиотек не так уж велико (их значительно меньше, чем аналогичных библиотек для двумерного проектирования). В большинстве своем это приложения для автоматизированного моделирования тел вращения (валов, зубчатых колес) или технологической оснастки. И это тем более удивительно, что 3D-моделирование на промышленных предприятиях с каждым годом набирает обороты.

Внешний вид «Библиотеки муфт»

Построение крупных трехмерных сборок обычно сопряжено с большим количеством рутинных операций. Многие компоненты, входящие в сборку, не являются уникальными деталями, а их создание требует много времени, замедляя проектирование. К таким компонентам относятся пружины, болты, гайки, шпонки - словом все, что уже давно описано в стандартах. Для быстрого построения этих компонентов в системе КОМПАС существуют библиотеки стандартных изделий, охватывающие широчайший набор крепежных деталей, трубопроводной арматуры, подшипников и пр. Но, согласитесь, стандартизованными являются не только элементы крепежа или другие несложные детали. Многие гораздо более сложные механизмы изготавливаются и собираются согласно требованиям ГОСТов, ОСТов, нормалей и т.п. Моделирование таких механизмов вручную всегда доставляет проектировщику немало хлопот, зачастую отнимая намного больше времени, чем разработка и построение моделей уникальных деталей. Предоставляемая компанией АСКОН «Библиотека муфт» является приложением, позволяющим быстро создавать достаточно сложные модели машиностроительных муфт и использовать их в разрабатываемых сборках для соединения валов.

Первая версия «Библиотеки муфт», официально представленная 3 июля сего года, предназначена для создания трехмерных моделей (сборок) или сборочных чертежей ряда стандартных муфт различных типов. Все типоразмеры для любого типа соответствуют стандартам, поэтому конструктору не стоит заботиться о поиске и выборе габаритных, соединительных или других характерных размеров нужной ему муфты. Весь процесс построения модели муфты заключается лишь в выборе диаметра соединяемых валов, нажатии кнопки «ОК» и вставке муфты в произвольную точку чертежа или сборки. Практически для всех муфт в библиотеке предусмотрен выбор различных вариантов построения (на длинные или короткие концы валов, с коническим или цилиндрическим отверстием для вала и т.п.), которые также отвечают требованиям стандартов.

С помощью приложения можно создавать муфты следующих типов:

1. Глухие муфты:

Фланцевые по ГОСТ 20761-76;

Продольно-свертные по ГОСТ 23106-78 (ред. 1990 г.).

2. Муфты жесткие компенсирующие:

Зубчатые по ГОСТ Р 50895-96;

С промежуточным подвижным элементом (со скользящим сухарем, крестовые) и кулачково-дисковые по ГОСТ 20720-93);

Шарнирные малогабаритные по ГОСТ 5147-80.

3. Муфты упругие компенсирующие:

Упругие втулочно-пальцевые по ГОСТ 21424-93;

С резиновой звездочкой по ГОСТ 14084-93;

С торообразной резиновой оболочкой по нормали МН 5809-65.

4. Другие конструкции:

Муфта роликовая обгонная (свободного хода) по ОСТ 27-60-721-84;

Предохранительная со срезным штифтом.

При работе с трехмерными документами системы КОМПАС-3D модель муфты вставляется в сборку в виде редактируемого макроэлемента. Это означает, что созданный библиотекой макрообъект можно редактировать как вручную, средствами КОМПАС, так и через библиотеку, дважды щелкнув мышью по модели муфты. При редактировании через библиотеку пользователь может не только изменять размеры текущей муфты, но и заменять ее на любую другую. После редактирования только что созданная модель будет размещена в той же точке пространства и с такой же ориентацией, как и предшествующая ей муфта. Построение модели может осуществляться с вырезом или без.

Как уже было сказано, «Библиотека муфт» способна также оказать существенную помощь инженерам, работающим в КОМПАС-График. В этом случае проектировщику доступны все те же типоразмеры и конфигурации муфт, что и при трехмерном моделировании, но в чертеж или в фрагмент муфта может вставляться в любом из трех видов (главный, сбоку, сверху). В библиотеке предусмотрена возможность автоматического создания вырезов на главном виде или на виде слева почти для всех типов муфт. При вставке чертежа муфты в графический документ можно выбирать точку привязки (точку, определяющую положение изображения в момент перемещения и вставки), а также запрещать или разрешать автоматическую простановку характерных размеров муфты. Как и трехмерную модель, изображение муфты можно редактировать через библиотеку, вручную, а также с помощью перетаскивания за характерные точки (таких точек может быть от одной до четырех в зависимости от типа муфты).

Характерные размеры, выбранные из ГОСТа, для муфты МУВП

В обоих случаях (как для трехмерного моделирования, так и для плоского черчения) «Библиотека муфт» позволяет автоматически создавать объект спецификации. Кроме того, при построении 3D-модели пользователь может изменять цвет любой из деталей, входящих в состав той или иной муфты. Следует отметить, что выбранные цвета, как и любые другие настройки, измененные пользователем, запоминаются программой для следующих вызовов библиотеки.

Кроме характерных параметров (передаваемого момента, частоты вращения, габаритных размеров), библиотека содержит информацию обо всех конструктивных размерах для каждого типа муфт.

Сборочный чертеж предохранительной, центробежной или комбинированной муфты выполняют в двух проекциях в масштабе 1:1. Требования к оформлению чертежа аналогичны п. 5.1. Спецификацию к листу №2 не разрабатывают.

5.3. Лист №3. Рабочие чертежи деталей

Рабочие чертежи деталей выполняют на листе ватмана формата А1, разбитом на форматы по ГОСТ 2.301-68, достаточные для изображения деталей в масштабе 1:1. Дополнительные сечения, виды и разрезы допускается изображать в уменьшенном масштабе (М 1:2 или М 1:2,5). Перечень и количество деталей назначает преподаватель при выдаче задания на курсовой проект.

Деталь изображают в том положении, в котором производят обработку основных ее поверхностей.

Чертеж детали должен содержать все данные, определяющие ее форму размеры, предельные отклонения размеров и формы, шероховатость поверхностей, марку материала, вид термообработки с указанием предельных значений твердости и другие сведения, необходимые для изготовления и контроля детали.

5.4. Лист № 4. Чертеж общего вида привода

Чертеж общего вида привода выполняют в масштабе, предусмотренном ГОСТ 2.302-68, в двух - трех проекциях. Чертеж должен давать полное представление о конструкции привода, его эксплуатационных характеристиках, основных размерах, присоединительных поверхностях узлов, сборочных единиц и деталей, составляющих привод.

Узлы, сборочные единицы и детали привода изображают на чертеже упрощенно, опуская мелкие конструктивные элементы деталей (фаски, радиусы закруглений, проточки и т.п.). Крепежные изделия (кроме фундаментных болтов) показывают осевыми линиями.

На чертеже привода должны быть приведены:

Изображения всех элементов привода и приводного вала конвейера с барабаном или звездочками;

Габаритные, присоединительные и монтажные размеры;

Технические требования к монтажу привода;

Техническая характеристика привода;

План фундамента;

Обозначения узлов привода в виде выносок на полках.

5.5. Расчетно-пояснительная записка

Расчетно-пояснительную записку выполняют чернилами одного цвета на стандартных листах формата А4. Текст следует располагать на одной стороне листа. Записка должна содержать: титульный лист, техническое задание, необходимые расчеты, список использованной литературы, оглавление и приложение (бланки спецификации).

Записку разбивают на разделы и пункты, которые нумеруют арабскими цифрами (1.; 1.1.; и т.д.). Наименование разделов и пунктов записывают в виде заголовков. Каждый расчет раздела или пункта также должен содержать заголовок, указывающий рассчитываемый параметр.

Запись расчетов должна состоять из формулы, численных значений параметров, в нее входящих, результата и его размерности. Ниже дают расшифровку параметров, входящих в формулу, с указанием литературного источника и номера страницы.

Титульный лист.

Введение.

Техническое задание.

Силовой и кинематический расчет привода.

Расчет зацеплений.

Расчет ременной или цепной передачи.

Расчет валов (приближенный для всех, уточненный - одного, тихоходного).

Подбор подшипников качения (для всех валов).

Расчет соединений (шпоночных, шлицевых и т.д.).

Подбор стандартной компенсирующей муфты.

Расчет комбинированной, предохранительной или центробежной муфты.

Расчет группы болтов.

Список использованной литературы.

Приложение - спецификация (выполняют только для 1-го листа).

Различных муфт.

Муфты приводов механизмов и машин предназначены:

а ) для передачи вращательных движений и вращающего момента с вала на вал, которые расположены на одной оси;

б ) для передачи вращательных движений с вала на какую-либо деталь, расположенную на нем, например, зубчатое колесо, шкив и пр., не изменяя при этом вращающий момент;

в ) для компенсации незначительных монтажных отклонений;

г ) для разъединения валов;

д ) для автоматического управления;

е ) для бесступенчатого регулирования передаточного отношения;

ж ) для предохранения механизмов от выхода из строя и пр.

Посредством различных видов муфт может осуществляться передача как совсем маленьких, так и достаточно значительных мощностей и моментов (в несколько тыс. кВт). Различные способы, с помощью которых осуществляется передача вращающего момента, и большое разнообразие функций, выполняемых муфтами, объясняют огромное количество их типов и конструкций, существующих на сегодняшний день. Самые распространённые типы муфт – стандартизованы.
Существует несколько способов передачи крутящего момента через муфту:

а) путем механической связи между деталями, выполненной в виде статических соединений или же кинематических пар (муфты с т.н. геометрическим замыканием);

б) с помощью магнитного притяжения или силы трения (муфты, имеющие силовое замыкание);

в) благодаря силе инерции или индукционному взаимодействию электромагнитных полей (муфты с динамическим замыканием).

С учетом характера работы и основного назначения муфты можно классифицировать на:

• Управляемые , к которым относятся сцепные и автоматические муфты;
• Неуправляемые – муфты постоянного действия.

Эти два вида муфт делятся на группы:

1. К жёстким или глухим муфтам относятся :

Фланцевые, втулочные, продольно-свертные.

Постоянные муфты обеспечивают жесткое соединение валов. Для производства этих муфт используются среднеуглеродистые стали и серые чугуны. Передаваемый муфтами крутящий момент зависит от того, насколько прочно муфта соединена с валом. Соединение бывает шпоночным, штифтовым и шлицевым.

Недостатком жестких муфт является то, что они передают все толчки и удары от двигателя всем механизмам, а также – наоборот.

Втулочные муфты передают крутящий момент при помощи шпонок и штифтов. Основным недостатком втулочных муфт является необходимость смещения валов при монтаже в направлении оси.

Продольно-свертные или клеммовые муфты осуществляют передачу крутящего момента благодаря силам трения, возникающим при затягивании болтов между наружной и внутренней поверхностью валов. В случае передачи значительных крутящих моментов для усиления дополнительно необходимо установить шпонки.

2. Компенсирующие муфты , те которые компенсируют угловые, осевые и радиальные смещения валов. К этой группе относятся: шарнирные муфты с угловым смещением до 45° , зубчатые и цепные.

В качестве компенсирующих муфт могут использоваться упруго-демпфирующие и упругие муфты. К данной группе относятся и втулочно-пальцевые муфты, с помощью которых соединяется вал электродвигателя с валом привода автомобиля, и муфты, имеющи торообразную оболочку и обладающие более совершенной конструкцией.
Сдвоенные шарнирные муфты, сочетающие в себе две одинарные муфты и синхронные шарнирные муфты, которые обеспечивают передаточное отношение постоянного характера при любом угле между осями валов, которые необходимо соединить. Муфты, передающие движение с помощью шариков применяют, к примеру, в переднем приводе автомобиля.

Основным предназначением упругих муфт является компенсация несоосности валов, устранение резонансных явлений при нагрузках и снижение силы кратковременных перегрузок. Для этого в конструкции муфт содержится специальный упругий элемент (спиральная или пластинчатая пружина, эластичные вкладыши или эластичные втулки), который поглощает резкие скачки нагрузок с помощью своей деформации.

3. Сцепные соединяют или разъединяют валы и валы, на которых установлены детали. В эту группу входят: кулачково-дисковые и фрикционные муфты. Крестовые иликулачково-дисковые муфты предусматривают допуск значительных поперечных смещений осей валов, а также компенсируют небольшие перекосы и осевые смещения.

4. Самоуправляемые или автоматические передают вращение в одном определенном направлении. К ним относятся: центробежные муфты, которые ограничивают частоту вращения и предохранительные муфты – ограничивают передаваемый момент. Эти муфты могут включаться и выключаться, исходя из изменений рабочих режимов машины.

К этой группе принадлежат однооборотные муфты, которые срабатывают, попадая в определённое положение, через один (несколько) оборотов вала. С помощью однооборотных муфт, например, в молотах и прессах осуществляется остановка ползуна, находящегося в верхнем положении.

Обгонные муфты (муфты свободного хода) могут передавать момент лишь в одном направлении, в котором вращается ведущая полумуфта относительно ведомой, а также проворачиваются, когда происходит обратное направление вращения. Обгонными муфтами снабжаются велосипеды, автоматические трансмиссии автомобилей, станки и пр.

Центробежные муфты могут включаться и выключаться в соответствии со скоростью, с которой вращается ведущая полумуфта. Центробежные муфты могут быть использованы как пусковые механизмы в приводах, а также в качестве предохранительных муфт для ограничения вращательной скорости приводимой машины или ее отключения. Предохранительные функции могут выполнять и муфты других типов, которые допускают проскальзывание и обладают соответствующей конструкцией и характеристиками.

6. Гидравлические или гидродинамические . У валов гидро муфт отсутствует жёсткая механическая связь. Механическая энергия передается с помощью рабочей жидкости, например, масла. Особенностью гидравлической муфты является то, что она обеспечивает ограничение максимального вращательного момента, сглаживание пульсаций, устранение перегрузки двигателя и пр.

7. Электромагнитные и магнитные . В валах также отсутствует жесткая механическая связь. Эти муфты обеспечивают передачу механической энергии через герметическую стенку, причем, совершенно без утечек.