Муфты компенсирующие упругие

Муфты компенсирующие упругиеотличаются наличием упругих элементов (втулок резиновых, пружин и т.д.), благодаря чему при передаче крутящего момента происходит амортизация (смягчение) вибраций, ударов, толчков.

Упругие муфты имеют следующие свойства:

1.Упругие муфты допускают сравнительно большие смещения осей

соединяемых валов. При этом, благодаря деформации упругого элемента, валы и опоры нагружаются сравнительно малыми силами и моментами.

2. Упругие муфты могут служить средством защиты от резонансных крутильных колебаний, возникающих в механизме вследствие неравномерности вращения.

3. Способность смягчать толчки и удары. Кинетическая энергия удара при этом частично поглощается и переходит в тепло, частично аккумулируется упругими элементами, превращаясь в потенциальную энергию деформации.

Основной характеристикой упругих муфт, в связи с их назначением – передавать вращательное движение, является вращающий момент.

Существуют большое количество упругих муфт различных конструкций. В зависимости от материала упругих элементов муфты делят на две группы:

- муфты с неметаллическими упругими элементами;

- муфты с металлическими упругими элементами.

Основным материалом неметаллических упругих элементов служит резина, поскольку она обладает высокой эластичностью, а металлических элементов – различные стальные пружины. Долговечность резиновых элементов ниже, чем стальных. Резина постепенно теряет свои упругие свойства – стареет.

Металлические упругие элементы изготавливают в виде винтовых и плоских пружин, стальных пружинных стержней, пакетов пластин.

Наиболее широко применяются упругие:

· втулочно-пальцевые муфты,

· муфты с упругим элементом в виде звездочки,

· муфты с торообразной оболочкой,

· муфты с резинометаллическим упругим элементом.

· муфта со змеевидной пружиной

Муфты упругие втулочно-пальцевые получили широкое распространение благодаря относительной простоте конструкции и удобству замены упругих элементов.

Однако их характеризует невысокая компенсирующая способность, а при соединении несоосных валов – достаточно большое силовое воздействие на валы и опоры, при этом резиновые втулки быстро разрушаются.

Конструкция муфты упругой втулочно - пальцевой по конструкции аналогична фланцевой муфте, вместо соединительных болтов у упругой муфты имеются стальные пальцы, на которые установлены эластичные (резиновые, кожаные и т. п.) втулки.

1- полумуфта, 2- палец, 3- кольцо, 4-гайка, 5-стопорное кольцо, 6-гровер

Рисунок 11 - Муфта втулочно-пальцевая

Муфта упругая втулочно-пальцевая очень часто используется в крупных приводах. Подходит для насосных агрегатов, редукторов, станков, вентиляторов и т.д.

Муфты упругие со звездочкой состоят из двух одинаковых полумуфт, снабженных кулачками, между которыми помещается резиновая звездочка.

1,2 –полумуфты с торцевыми кулачками, 3- резиновая звёздочка

 

Лепестки звездочки работают на сжатие, поэтому целесообразно придавать им бочкообразную форму. При соединении несоосных валов муфта оказывает на них значительное силовое воздействие.

Звёздочки выполняются с четырьмя лучами (лепестками), а в более нагруженных муфтах количество лучей увеличивают до шести.

а) звёздочки с 6 лучами б)звёздочки с 4 лучами

 

Рисунок 12 - Муфты упругие со звёздочкой

 

Данный тип муфт достаточно компактен и надёжен в эксплуатации, имеет малую податливость, её работоспособность резко падает с увеличением несоосности валов. Чрезвычайно широкий спектр промышленного применения, начиная от малонагруженных ленточных конвейеров, центробежных компрессоров и насосов, электродвигателей и генераторных установок, разнообразных станков, мешалок, и заканчивая тяжелыми мельницами, дробилками и подъемниками.

Муфты с торообразными оболочками предназначены для передачи вращения между механизмами, которые подвергаются действию довольно значительных вибрационных, ударных и динамических нагрузок. Упругим элементом муфты является резиновая или резинокордная оболочка. Резинокордный элемент сложнее в изготовлении, чем резиновый, однако его срок службы в несколько раз больше резинового.

Муфта состоит из двух полумуфт 1 и 2 (рисунок 13), торообразной оболочки 3, двух колец 4, которые с помощью винтов 5 закрепляют оболочку на полумуфтах.

 

Рисунок 13 – Конструкция муфты с торообразной оболочкой

 

Стандартные муфты с торообразной оболочкой выпускаются двух типов:

с выпуклой и вогнутой оболочками.

а) б)

 

а- выпуклая торообразная оболочка, б-вогнутая торообразная оболчка

Рисунок 14- Муфты с торообразной оболочкой

Характеризуются простотой конструкции. Эти муфты отличаются высокими компенсационными свойствами.

Муфта обеспечивает электро и шумоизоляцию узлов привода, и применяется в механизмах, в которых трудно обеспечить соосность валов, при ударных и переменных нагрузках. Так же бесспорным преимуществом муфты упругой с торообразной оболочкой является возможность замены эластичного элемента, без демонтажа муфты.

Такие высокоэластичые муфты широко применяются в насосных установках, в приводах прокатных станов, строительно-дорожных машин, бурильных станках, а также в силовых приводах судов речного и морского флота, вспомогательных приводах тепловозов и электровозов.

Недостатком муфты являются ее габариты.

Муфты с резинометаллическим упругим элементом предназначены для передачи крутящего момента между агрегатами, например, между двигателем и насосом или между двигателем и генератором.

Муфты обладают высокими компенсирующими и свойствами, позволяют понизить уровень вибраций установок, повысить их долговечность, упростить и удешевить обслуживание.

Современная технология соединения резины с металлом позволила достичь такой прочности связи резины с металлом, которая превосходит прочность самой резины. В процессе производства муфт показатель прочности связи резины с металлом постоянно контролируется.

Рисунок 15 - Муфты с резинометаллическим упругим элементом

Муфты со змеевидной пружиной.

 

Муфты, упругие элементы которых выполнены из стали, отличаются относительно малыми размерами, высокой несущей способностью, долговечностью, постоянством упругих свойств, возможностью работы при высоких и низких температурах, а также в условиях повышенной радиации.

К недостаткам таких муфт можно отнести сложность конструкции и, соответственно, высокую стоимость, повышенную жесткость, а также потребность в уходе.

Упругая муфта со змеевидной пружиной (рис. 16) состоит из двух полумуфт 1 с зубьями специального очертания, между которыми свободно размещены секции ленточной змеевидной пружины 4 прямоугольного сечения. Кожух 2, состоящий из двух половин, удерживает пружину от выскальзывания под действием центробежной силы и служит резервуаром для пластичного смазочного материала.

 

 

Рисунок 16 - Упругая муфта со змеевидной пружиной

 

 

УПРАВЛЯЕМЫЕ (СЦЕПНЫЕ) МУФТЫ

Управляемые муфты позволяют соединять или разъединять ва­лы с помощью механизма управления. Сцепные муфты должны иметь невысокую изнашиваемость при многочисленных переключениях, малый нагрев, быстро и легко включаться.

По принципу работы все эти муфты можно разделить на две группы:

· муфты, основанные на зацеплении (кулачковые или зубчатые);

· муфты, основанные на тре­нии (фрикционные).

Муфты кулачковые

Муфты кулачковые предназначены для передачи крутящего момента путем соединения (геометрического замыкания) соосных валов.

Муфта кулачковая представляет собой две полумуфты с внутренних сторон оснащенные кулачками. В пространство между кулачками устанавливается специальный зубчатый венец, посредством которого кулачки входят во взаимное зацепление при замыкании полумуфт в рабочем положении.

 

1- ступица, 2-зубчатый венец

 

Рисунок 11 – Муфта кулачковая

 

Специальный профиль кулачков и упругий материал зубчатого венца позволяют компенсировать незначительное смещение валов (возникающее

при монтаже или тепловом расширении в процессе работы), а также

обеспечивают эффективное гашение крутильных колебаний.

Распространены следующие формы профиля кулачков:

а) прямоугольная- требует точного взаимного расположения полумуфт в

момент включения;

б) трапециевидная симметричная — не требует точного взаимного расположения полумуфт, поскольку боковые зазоры компенсируются изменением глубины посадки кулачков;

в) треугольную форму кулачков;

г) трапециевидная несимметричная — обеспечивает нереверсивность работы муфты за счёт того, что угол наклона одной из боковых поверхностей профиля увеличен до такой степени, что самоторможение муфты устраняется; в результате при вращении ведущего вала в одном из направлений муфта будет проскальзывать и не будет передавать вращающий момент.

Рисунок 12 - Профили кулачков муфт сцепления

 

Достоинствами кулачковых полумуфт являются: простота, малые габариты и отсутствие относительного поворота соединяемых валов.

Указанные выше преимущества определяют чрезвычайно широкий спектр промышленного применения кулачковых муфт, начиная от малонагруженных ленточных конвейеров, центробежных компрессоров и насосов, электродвигателей и генераторных установок, разнообразных станков, мешалок, и заканчивая тяжелыми мельницами, дробилками и подъемниками. Некоторые типы кулачковых муфт применяются в высокофорсированных коробках передач спортивных и гоночных автомобилей. Недостатками являются: отсутствие плавности включения и

выключения (включение и выключение муфты при относительном вращении валов вызывают удары); точное центрирование валов.

 

Муфты фрикционные

Фрикционные муфты передают крутящий момент от веду­щего вала к ведомому при помощи сил трения, создаваемых на контактных поверхностях сцепляющихся частей муфты. Вклю­чение муфты производится прижатием друг к другу указанных поверхностей, а выключение - их разъединением. По типу трущихся поверхностей муфты фрикционные бывают: дисковые, конусные, и цилиндрические.

В дисковых муфтах (одно- и многодисковые), трение происходит по торцевым поверхностям дисков.

В конусных, рабочие поверхности изготовлены конической формы. Цилиндрические (ленточные, колодочные и т.д.) имеют цилиндрическую поверхность контакта.

 

конусная дисковая

Из всех перечисленных видов муфт, дисковые получили наибольшее распространение. Муфты фрикционные дисковые бывают однодисковые, двух, и многодисковые.

Рисунок13- Муфта многодисковая фрикционная

По типу сил трения бывают муфты сухие и муфты масляные.

Сухие муфты работают без смазочного материала, а масляныесо смазочным материалом. Такие муфты применяют в ответственных конструкциях механизмов при передаче больших моментов. Смазывание продлевает срок службы рабочих поверхностей, но зато усложняет конструкцию муфты.

 

а) б) в)

 

а) многодисковая фрикционная муфта, б) фрикционная муфта в масляной среде, в) общий вид фрикционной муфты.

 

Рисунок 14 –Муфты фрикционные

 

 

МУФТЫ САМОУПРАВЛЯЕМЫЕ

Самоуправляемые муфтыпредназначены для автоматического сцепления или расцепления валов при изменении заданного режима работы машины.

В зависимости от параметра, влияющего на работу самоуправляемой муфты, они классифицируются:

по скорости вращения – центробежные,

по величине передаваемого вращательного момента – предохранительные.

по направлению вращения – муфты свободного хода (обгонные).

Муфты центробежные

Центробежные муфты применяют для автоматического соединения и разъединения валов при достижении определенной частоты вращения Источник усилий в них – центробежные силы.

По устройству центробежные муфты представляют собой фрикционные муфты, у которых механизмом управления служат специальные грузы-колодки 1, находящиеся под действием центробежных сил во время вращения ведущего вала.

 

Рисунок 15 – Центробежная колодочная муфта

 

Центробежные муфты изготавливают также с сыпучим наполнителем (стальная дробь, смесь стального и графитового порошка с маслом). Центробежные муфты обычно применяют в качестве пусковых, т. е. для

разгона механизмов с большими маховыми массами (прокатные станы,

кузнечные молоты, вентиляторы, центрифуги, прессы и т. п.) при двигателе с малым пусковым моментом или для обеспечения плавности пуска машины.

Муфты предохранительные

 

Предохранительные муфты защищают ведомые механизмы приборов от перегрузок или повышенных скоростей. Предохранительные муфты располагают как можно ближе к месту возможного возникновения перегрузки.

Основным способом классификации данного типа устройств является их принцип действия. Существует четыре основных вида муфт:

· С разрушающим элементом.

· Фрикционные.

· Пружинно-кулачковые. Имеют ряд разновидностей с шариками и роликами вместо кулачков.

Наиболее распространенными являются фрикционные и пружинно-кулачковые муфты.

Предохранительные муфты с разрушающимся элементом выполняют со специальным предохранительным элементом в форме штифта или шпонки из среднеуглеродистой улучшенной стали, прочность которых рассчитана на строго определенный вращающий момент. В случае перегрузки штифт срезается и муфта выключается.

 

Рисунок 16 – Муфта со срезным штифтом

Эти муфты просты по конструкции, имеют малые размеры и высокую несущую способность. Недостатком их является остановка машины для замены разрушившегося элемента после срабатывания муфты.

Применяют в приводах, работающих с редкими случайными перегрузками.

Фрикционные предохранительные муфты автоматически восстанавливают работоспособность машины после прекращения действия перегрузки.

Их применяют при частых кратковременных перегрузках и значительных скоростях. Вращающий момент передается силами трения. Конструкция этих муфт аналогична конструкции сцепных фрикционных муфт.

 

Рисунок 17- Фрикционные предохранительные муфты

Преимущества: нет динамических нагрузок, шума при включении

могут служить предохранительным звеном (проскальзывание при пиковых нагрузках) позволяют включение привода на ходу под нагрузкой за счет проскальзывания рабочих поверхностей.

Пружинно-кулачковая предохранительная муфта по конструкции аналогична сцепной кулачковой, только подвижная в осевом направлении полумуфта прижимается к неподвижной не механизмом управления, а постоянно действующей пружиной с регулируемой силой.

Рисунок 18-Пружинно-кулачковая предохранительная муфта

Кулачки выполняют трапецеидального профиля небольшой высоты с углом наклона рабочих граней 45...60°. При перегрузке сумма осевых составляющих сил Fa на гранях кулачков становится больше прижимной силы пружины и муфта многократно прощелкивает кулачками, подавая звуковой сигнал о перегрузке.

Пружинно-кулачковые предохранительные муфты имеют высокую точность срабатывания благодаря упругим свойствам пружин. Также преимуществом является отсутствие мертвого хода и высокий показатель крутильной жесткости. Недостатком является скоростное ограничение — пружинно-кулачковые муфты при высоких скоростях подвергаются многократным перегрузкам из-за повторных самовключений.

Имеют ряд разновидностей с шариками и роликами вместо кулачков.

 

Рисунок 19- Шариковая/роликовая предохранительная муфта