Способы соединения валов между собой

Муфта для соединения валов

Для соединения отдельных элементов устройства применяются специальные механизмы. В последнее время распространены именно соединительные муфты. Они могут обладать самыми различными свойствами, классификация проводится по области применения и другим критериям. Неправильный выбор муфты приводит к повышенному износу конструкции.

Как соединить валы механизмов?

Для передачи осевого вращения применяются валы, на котором могут крепится различные шестерни и звездочки. Соединение проводится при применении различных методов, к примеру, используются муфты для соединения валов. К их особенностям относятся нижеприведенные моменты:

1. Есть возможность выполнять демонтаж.
2. Существенно упрощается сбор и производство конечного изделия.
3. Многие типы изделий позволяют компенсировать различного рода смещения, которые могут возникать при работе устройства.
4. Устройство может выдерживать существенную нагрузку.

Сегодня детали соединяются между собой при применении технологи сварки крайне редко. Это связано с тем, что вибрация и другое воздействие может стать причиной появления трещин и других дефектов.

Неправильная фиксация может привести к поломке устройства. Изделие выбирается в зависимости от эксплуатационных условий. К примеру, валы могут смещаться в самых различных направлениях.

Самодельная соединительная муфта

Для существенного снижения затрат рассматривается возможность использования самодельной конструкции. Среди особенностей выделим следующие моменты:

1. Для создания самодельной конструкции требуется звездочка, которая может быть снята с коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания.
2. Передача вращения осуществляется при помощи цепи. За счет применения стали при изготовлении этого изделия существенно повышается прочность.
3. Подключение осуществляется за счет двух полумуфт. При этом звездочка должна распиливаться пополам. На каждую полумуфту будет навариваться обрезанная часть звездочки.
4. Крепление полумуфты осуществляется при помощи болтов. Однако, подобный способ соединения не рекомендуется в случае, если оказываемая нагрузка существенная. Фиксация разъемных элементов обеспечвается за счет шпонки при передаче большого усилия.

Приведенная выше информация указывает на то, что подобное изделие может быть изготовлена при применении подручных материалов. При этом полученное устройство устанавливается для передачи высокого крутящего момента.

Классификация муфт

Выделяют много различных подобных изделий, при помощи которых проводится передача вращения. Классификация по предназначению выглядит следующим образом:

1. Постоянные или соединительные.
2. Сцепные и управляемые.

Приводные модели устанавливаются в самых различных конструкциях. Ни требуются для непосредственной передачи усилия.

Изделия соединительные для валов применяются для постоянной передачи вращения. Делятся они на несколько основных групп:

1. Жесткие.
2. Глухие.
3. Соединительные.
4. Подвижные или гибкие.

Самым простым вариантом исполнения можно назвать глухие муфты. При изготовлении втулок и других элементов могут применяться самые различные материалы, большая часть которых характеризуется высокой степенью защиты от воздействия окружающей среды.

Довольно большое распространение получили конусные переходные муфты, так как они просты в изготовлении и могут прослужить в течение длительного периода. Могут устанавливаться и шлицевые варианты исполнения, которые могут передавать большое усилие в случае эксплуатации.

Классификация гибких вариантов исполнения также проводится по большому количеству различных признаков. Большое распространение получили следующие:

1. Расширительные. Они характеризуются тем, что могут компенсировать осевое смещение деталей относительно друг друга.
2. Крестовые. Подобные механизмы устанавливаются в случае, когда есть вероятность радиального смещения.
3. Мембранные и поводковые, которые рассчитаны на радиальное и осевое смещение. Поводковые имеют специальный элемент, который обеспечивает фиксацию положения обоих элементов.

Выбор наиболее подходящего соединительного элемента проводится по диаметральным размерам. Полумуфты компенсируют смещение оси, однако для повышения показателя КПД проводится добавление масла. В большинстве случаев при изготовлении применяется сталь, которая характеризуется повышенной устойчивостью к износу. При необходимости защиты механизма от воздействия электричества применяются специальные материалы, обладающие определенными свойствами.

Не стоит забывать о том, что крестовые изделия характеризуются существенным недостатком – увеличение мертвого хода из-за сильного износа выступов.

В некоторых случаях применяется поводковый вариант исполнения, который также характеризуется определенными достоинствами и недостатками.

Жесткое соединение валов

Применяется довольно большое количество различных способов соединения валов, все они характеризуются определенными качествами. Жесткий метод подключения используется тогда, когда соединение проводится с учетом отсутствия вероятности смещения узлов относительно друг друга на момент эксплуатации. Классический способ соединения характеризуется следующими особенностями:

1. В большинстве случаев соединение проводится при помощи фланцев, которые являются частью различных механизмов. Также проводится монтаж жестких муфт, их насаживание проводится методом прессования.
2. Довольно большое распространение получил одноопорный вариант исполнения вала. В этом случае в качестве второй опоры применяется само соединение.
3. Также для фиксации могут применяться болты. При этом они должны плотно входить в отверстие, так как в противном случае могут возникнуть серьезные проблемы.
4. В рассматриваемом случае часто применяется зубчатая или поперечно-свернутая муфта.

Поперечно-свернутый вариант исполнения применяется для соединения различных деталей, которые устанавливаются в электрических машинах и других различных агрегатах. Подобная конструкция состоит з следующих элементов:

1. Две полумуфты. Они насаживаются на концы валов, которые соединяются в одну систему.
2. Обе части рассматриваемой конструкции имеют центрирующие выступы и специальную выточку, соединение обеспечивается за счет прочных болтов.
3. Предохранительные муфты не могут проворачиваться за счет специального шпоночного отверстия.
4. Осевое смещение исключается за счет стопорных винтов, которые вворачиваются на торцах.

Более сложным вариантом исполнения можно назвать зубчатую муфту, которая также состоит из двух отдельных частей. Внешняя поверхность представлена зубьями, которые входят в зацепление для обеспечения надежного соединения. Осевое смещение исключается за счет применения болтов.

Полужесткое соединение валов

Определенными особенностями характеризуется полужесткий тип соединения. Примером можно назвать случай соединения вала турбогенератора с паровой турбиной. В большинстве случаев на вал электродвигателя надевается полужесткая зубчато-пружинная муфта.

Рассматриваемый вариант исполнения соединительного элемента характеризуется следующими особенностями:

1. Конструкция состоит из двух полумуфт, которые фиксируются на обоих деталях. Подобным образом проводится монтаж устройства.
2. Фиксация одного элемента относительно другого проводится за счет упругой волнообразной ленточной пружины, который зачастую называется компенсатором.

Для обеспечения требуемого уровня защиты используется кожух, который изготавливается из самых различных материалов, устойчивых к воздействию окружающей среды. Несущественное изменение положения двух соединяемых элементов компенсируется за счет специального элемента.

Эластичное соединение валов

На момент эксплуатации устройства есть вероятность смещения двух элементов относительно друг друга. Решить подобную проблему можно за счет применения специальных элементов. Эластичные устройства могут устанавливаться в самых различных случаях, они характеризуются следующими особенностями:

1. Установка возможна в случае бокового или углового смещения валов в месте сопряжения.
2. Довольно большое распространение получили втулочно-пальцевые детали.

Классическое устройство представлено двумя полумуфтами, которые соединяются за счет специальных пальцев-болтов.

На поверхность надеваются специальные кожаные шайбы и манжеты, фиксация которых проводится за счет резиновых манжет.

Монтаж фрикционной муфты на быстроходный вал

При необходимости провести монтаж фрикционной муфты можно самостоятельно при наличии небольшого комплекта инструмента. Для получения качественного результата нужно соблюдать распространенные рекомендации:

1. Перед началом проведения работы следует удостовериться, что конструкция не имеет существенных дефектов. Даже незначительные дефекты становятся причиной снижения прочности соединения.
2. Довольно большое распространение получили упругие муфты. Их особенность заключается в наличии специального элемента, за счет которого происходит компенсация смещений. На момент монтажа нужно быть осторожным, так как слишком большое усилие может стать причиной повреждения активного элемента. Это же следует учитывать, когда устанавливаются предохранительные муфты.
3. В большинстве случаев фиксация проводится за счет запресовывания механизма. Исключить вероятность прокручивания устройства можно за счет применения шпонки.

На момент установки не рекомендуется применять кустарный метод фиксации, так как это может стать причиной повреждения конструкции. Примером можно назвать изменение формы и появление вмятин, трещин, снижение прочности и многие другие моменты.

Монтаж фрикционных и шариковых предохранительных муфт на тихоходный вал

Предохранительные устройства позволяют исключить вероятность повреждения основных элементов в случае перегрузки. В этом случае процесс монтажа практически ничем не отличается:

1. Фиксация проводится за счет шпонки. Подобный способ характеризуется весьма высокой надежностью.
2. Насадка полумуфт выполняется в натяг. Это исключает вероятность появления люфта и других проблем.
3. При насадке нельзя прикладывать большое усилие, так как может возникнуть серьезный дефект.

В продаже встречаются специальные инструменты, которые существенно упрощают работу по монтажу.

Монтаж фрикцонных муфт на тихоходный вал выходного редуктора

Часто установка изделия проводится на редуктор для его соединения с электрическим двигателем. Это можно связать с тем, что редуктор может заклинивать, это приводит к перегреву двигателя. Фрикционная муфта исключает вероятность возникновения подобной проблемы. Среди особенностей монтажа отметим:

1. Нельзя прикладывать ударную нагрузку, так как она может повредить само изделие.
2. Для упрощения захода обоймы может применяться смазка.
3. Нарушение правил монтажа может стать причиной повреждения основной части.

Самостоятельный монтаж должен проводиться исключительно с учетом рекомендаций, так как даже несущественный дефект становится причиной уменьшения эксплуатационного срока.

В продаже встречается просто огромное количество различных деталей, за счет чего не возникает существенных проблем при выборе. Основными критериями можно назвать тип применяемого материала при изготовлении, а также диаметральный размер. При выборе уделяется внимание тому, каким образом может проходить смещение соединяемых элементов.

Источник

Муфта для соединения валов: типы, соединения, параметры

Муфта – устройство, предназначенное для соединения концов валов или для соединения валов с расположенными на них деталями. Основное назначение: передача вращающего момента без изменения его модуля и направления.

Функции, выполняемые муфтами: предохранение механизма от перегрузок, компенсирование несоосности валов, разъединение или соединение валов во время работы и др.

В зависимости от конструкции муфты различаются по функциональному назначению и принципу действу. Различают следующие виды муфт: механические, гидравлические, электрические и др. Широко применяемые муфты стандартизованы. Основная паспортная характеристика муфты — значение вращающего момента, на передачу которого она рассчитана. Ниже рассматриваются только наиболее распространенные в машиностроении механические муфты. По характеру соединения валов муфты подразделяют на неуправляемые (постоянные), управляемые и самоуправляемые (автоматические). Муфта глухая образует жесткое и неподвижное соединение валов. Они не компенсируют ошибки изготовления и монтажа, требуют точной центровки валов. Применяются обычно глухие муфты для тихоходных валов. Втулочная муфта – самая простая из глухих муфт, состоит из соединительной втулки со штифтами (рис. 7.1, а) или шпонками (рис. 7.1, б). Основное их достоинство – простота конструкции. Применяют их при относительно небольших нагрузках на валах диаметрами до 60…70 мм.

а) б)

Рuс. 7.1. Втулочные муфты со: а – штифтами; б – шпонками Муфта фланцевая – наиболее распространенная (рис. 7.2), состоит из двух полумуфт 2, соединенных болтами 1. Болты ставят через один: с зазором (вариант I) и без зазора под развертку (вариант II). Центрирование полумуфт в этом случае осуществляют болтами, установленными без зазора, которые рассчитывают на срез. Установка болтов без зазора позволяет получить муфты меньших габаритов и поэтому более распространена. Рис. 7.2. Фланцевая муфтa Фланцевые муфты применяют для соединения валов диаметром до 200 мм и более. Достоинствами таких муфт являются простота конструкции и сравнительно небольшие габариты. Жесткая компенсирующая муфта. За счет подвижности деталей такие муфты компенсируют радиальные, угловые и осевые смещения валов, вызванные неточностями их изготовления, монтажа и упругими деформациями. Это позволяет уменьшить нагрузки на валы и подшипники. Недостаток жестких компенсирующих муфт – отсутствие упругодемпфирующих элементов, смягчающих толчки и удары. Наибольшее распространение получили кулачково-дисковая и зубчатая. Кулачково-дисковая муфта (рис. 7.3) состоит из двух полумуфт 1 и 3, соединенных промежуточным диском 2. При работе диск перемещается по пазам полyмуфт, и тем самым компенсируются несоосность соединяемых валов (радиальные смещения – до 0,04d, угловые – до 30′). Скольжение выступов в пазах сопровождается их износом. Интенсивность износа возрастает с увеличением несоосности и частоты вращения. Для уменьшения износа поверхности трения муфты периодически смазывают и не допускают на них больших напряжений смятия. Рис. 7.3. Кулачково-дисковая муфтa Из условия износостойкости кулачково-дисковых мyфт рассчитывают давление на боковых поверхностях выступов и пазов: где Тр – расчетный вращающий момент; h – рабочая высота выступа; D, d – соответственно наружный и внутренний диаметры; [p] – допускаемое давление: при термически необработанных, хорошо смазываемых поверхностях или при закаленных поверхностях трения [p] = 15…30 МПа. Детали кулачково-дисковых муфт изготовляют из сталей Ст5 (поковка) или 25Л (литье). Для тяжелонагруженных муфт применяют легированные стали типа 15Х, 20Х с цементацией рабочих поверхностей. Зубчатая муфта (рис. 7.4, а) состоит из двух полумуфт 1 и 3 с наружными зубьями эвольвентного профиля и разъемной обоймы 2 с внутренними зубьями. Передача вращающего момента осуществляется большим числом одновременно работающих зубьев, что обеспечивает высокую нагрузочную способность и малые габариты муфты. Рuс. 7.4. Зубчатая муфта Для компенсации смещений деталей предусматривают торцевой зазор δ. Для ослабления вредного влияния кромочного контакта применяют зубья бочкообразной формы (рис. 7.4, б), а соединение выполнено с увеличенными зазорами. Зубчатые муфты допускают угловое смещение валов (рис. 7.4, в) Δα max = 1,5°, радиальное Δr = 0,2…0,6 мм, осевое (на рисунке не показано) – 1…8 мм. Детали зубчатых муфт изготовляют из углеродистых сталей типа 45, 40Х, 45Л коваными или литыми. Для повышения износостойкости зубья полумуфт подвергают термической обработке до твердости не ниже 40НRC, а зубья обойм – не ниже 35HRC.

Упругие компенсирующие муфты применяются не только для компенсации смещения валов, но и для снижения динамичности нагрузок и амортизации колебаний, возникающих при работе передач машин.

Муфта упругая втулочно-пальцевая (рис. 7.5) состоит из двух полумуфт 1, соединенных пальцами 2, на которые для смягчения ударов надеты гофрированные резиновые втулки. Такие муфты в силу простоты конструкции получили широкое применение в приводах от электродвигателей для валов диаметрами 9…160 мм при вращающих моментах 6,3…16000 Нм. Рuс. 7.5. Упругая втулочно-пальцевая муфтa Толщина резиновых втулок невелика, и поэтому амортизирующая способность муфты незначительна. Они допускают радиальное смещение валов до 0,6 мм, продольное – до 5 мм, угловое – до 1°. Для ограничения износа среднее контактное давление пальца на втулку находят по формуле: где z = 6 – число пальцев; Dm – диаметр окружности расположения осей пальцев; dп – диаметр пальцев; l – длина упругого элемента; [p] ≈ 2 МПа – допускаемое давление для резиновых втулок. Муфта со змеевидными пружинами (рис. 7.6) состоит из двух полyмуфт 1 с зубьями специальной формы, между которыми свободно расположены секции змеевидной пружины 3 прямоугольного сечения. Кожух 2, состоящий из двух половин, служит резервуаром для пластичного смазочного материала и предохраняет пружину от выпадения. Рuс. 7.6. Муфтa со змеевидными пружинами Муфта используется для передачи больших вращающих моментов, обладает хорошими эксплуатационными качествами, имеет небольшие габариты, но сравнительно дорогостоящая. В зависимости от размеров муфты могут компенсировать радиальные смещения валов 0,5…3 мм, осевые – 4…20 мм и угловые до 1°15′. Материалы полумуфт – сталь 45, стальное литье 45Л; пружин – пружинные стали 65Г, 60С2. Расчет муфты предусматривает проверку прочности пружины при изгибе методами сопротивления материалов.

Управляемые (сцепные) муфты

Позволяют соединять и разъединять валы без остановки двигателя. По конструкции управляемые муфты можно разделить на кулачковые, зубчатые, основанные на зацеплении, и фрикционные, основанные на трении. Кулачковые и зубчатые муфты имеют весьма небольшие габариты и массу, не допускают проскальзывания. Однако их включение на ходу сопровождается ударами. Фрикционные муфты позволяют плавно соединять ведущий и ведомые валы под нагрузкой при любой скорости их вращения, предохраняют механизмы от внезапных перегрузок. Управляемые муфты требуют точной соосности соединяемых вaлов. Кулачковая муфта (рис. 7.7) состоит из двух полумуфт 1 и 2, имеющих на сцепляемых торцах выступы – кулачки. При включении муфты кулачки одной полумуфты входят во впадины другой, создавая жесткое соединение. Рис. 7.7. Кулачковая муфтa Включение кулачковой муфты во избежание ударов производят при остановленном двигателе или с малыми скоростями (до 1 м/с). Полумуфты чаще всего располагают на одном валу, что обеспечивает хорошую их соосность. При выключенной муфте зубчатое колесо свободно вращается на подшипнике скольжения 3. Если муфта включена, вращающий момент от зубчатого колеса передается через кулачки и шлицы на вал. Для устранения ударов и шума при включении муфты применяют специальные соединительные устройства – синхронизаторы. Кулачковые муфты изготовляют из сталей 20, 15Х, 20Х с последующей цементацией или сталей 40Х, 30ХН с последующей объемной закалкой. Размеры муфт принимают конструктивно, а затем выполняют проверочный расчет кулачков на износостойкость и прочность. Фрикционные сцепные муфты передают вращающий момент между полумуфтами за счет сил трения на рабочих поверхностях (рис. 7.8).

• , (7.3)
• Самоуправляемые автоматические муфты выполняют автоматически одну из следующих функций: ограничение передаваемой нагрузки – предохранительные муфты; передачу нагрузки (момента) только в одном направлении – муфта обгона; включение и выключение при заданной скорости – центробежные муфты.

Рuс. 7.8. Фрикционные муфты: а – однодисковая; б – многодисковая; в – конусная В начальный период касания полумуфт происходит относительное проскальзывание их рабочих поверхностей (смазанных или сухих), и тем самым обеспечивается плавность включения муфты. При установившемся движении проскальзывание не происходит, а при перегрузке муфта пробуксовывает, что предохраняет машину от поломок. Фрикционные муфты должны обладать надежностью сцепления, высокой износостойкостью и теплостойкостью контактирующих поверхностей. Материал трущихся деталей (накладок) выбирается в зависимости от среднего контактного напряжения (давления): где Fa – осевая сила; Т – вращающий момент; k = 1,3…1,5 – коэффициент запаса сцепления; Dm – средний диаметр контакта; f – коэффициент сцепления (трения покоя); z – число пар поверхностей трения; А = πDmb – площадь поверхности трения; b – ширина поверхности трения; [p] – допускаемое контактное напряжение. По формуле (7.3) может быть рассчитан вращающий момент, который может передавать фрикционная муфта. Для увеличения передаваемого вращающего момента можно увеличить число пар поверхностей трения. Многодисковые фрикционные муфты имеют небольшие габариты и не требуют большого усилия для их включения. Предохранительную муфту срабатывают, когда вращающий момент превышает некоторую установленную величину. При достижении вращающим моментом предельной величины под действием осевых усилий, обусловленных формой впадин полумуфты, шарики смещаются в осевом направлении (преодолевая сопротивление пружины) и размыкают муфту с последующим прощелкиванием.

Муфта обгона (мyфты свободного хода) предназначены для передачи вращающего момента только в одном направлении.

Наибольшее распространение получили фрикционные обгонные мyфты, передающие вращающий момент за счет заклинивания между полумуфтами промежуточных тел (в основном роликов).

Такие муфты бесшумны, компактны, могут работать при высокой частоте вращения. Их изготовляют для вaлов диаметром 10…90 мм и передачи момента до 750…800 Нм.

Обгонные роликовые муфты (рис. 7.9) применяют в приводах агрегатов двигателя самолета (например, в приводах стартер-генераторов) и в приводах несущих винтов вертолетов; при отказе одного двигателя движение винта не тормозится, так как обгонная муфта позволяет зубчатым колесам вращаться. При отказе обоих двигателей обгонные муфты не препятствуют вращению несущего винта в режиме авторотации. Рис. 7.9. Обгонная муфтa Пусковую (центробежную) муфту используют для плавного пуска приводов грузоподъемных машин конвейеров и т.п. Они позволяют электродвигателю легко разогнаться и по достижении им определенной скорости начать плавный разгон рабочего органа. Одновременно пусковые мyфты выполняют и предохранительные функции. Распространены колодочные и дисковые центробежные фрикционные муфты. Центробежную муфту устанавливают на вал электродвигателя. При наличии ременной передачи от электродвигателя к рабочему органу наружную ведомую часть муфты конструируют в виде шкива.

Что такое соединительная муфта для валов

17.12.2018 | Отзывов: 1 | Просмотров: 1955

Для обеспечения надежной передачи вращательного движения в разнообразных механических конструкциях используется муфта соединительная различного функционального назначения.

Сегодня производители предлагают большое многообразие таких изделий, которые могут отличаться как конструктивно, так и по основному назначению, будь то гашение ударных нагрузок, передача крутящего момента, компенсация несоосности или защита оборудования на случай пиковых нагрузок.

Поэтому планируя покупку муфты, необходимо учитывать специфику оборудования и определенные эксплуатационные параметры:

• Величину передаваемого крутящего момента;
• Диаметры соединяемых валов;
• Размер инерционных нагрузок, возникающих в период набора ведущим валом рабочего вращения;
• Возможность появления ударного либо вибрационного воздействия на соединение в процессе эксплуатации конструкции;
• С какой точностью либо с несоосностью будет соединение;
• Удобство монтажа;
• Особенности эксплуатации и применения.

Только грамотно подобранная соединительная муфта даст возможность обеспечить гарантированную и длительную работу любой машины либо станка.

Основные типы несоосности валов

Одним из основных факторов использования муфт является их возможность компенсировать погрешности взаимного расположения валов. Понимание типа несоосности порой имеет решающее значение, при правильном подборе муфты.

При монтаже оборудования, валы должны быть расположены без каких либо смещений, что довольно часто бывает недостижимо. Несоответствие или отклонение между предполагаемым положением двух валов, как правило, результат производственных допусков. Несоосности бывают радиальные (продольные), угловые и осевые.

Правильное размещение валов

Радиальное (продольное) смещение валов

Осевое смещение валов

Угловое смещение валов

Типы несоосности валов

Классификация приводных муфт по сфере применения

Упругие муфты общепромышленного назначения

Для соединения валов с диаметрами в диапазоне 15…150 мм применяются упругие муфты. Особенно при необходимости компенсировать нагрузки динамического характера, а также угловые, радиальные несоосности либо комбинации обоих. Основной составляющей данных соединительных изделий является элементы с хорошей упругостью, обеспечивающие передачу вращательного движения между двумя полумуфтами.

В большинстве случаев для общепромышленного применения например соединения валов насоса, редуктора мы предлагаем клиентам кулачковые муфты HRC или Trasco. Если необходимо компенсировать большой перекос или вибрацию например от ДВС — муфту с резиновыми шинами. Для передачи большого крутящего момента хорошо подойдут цепные муфты или упругая втулочно-пальцевая муфта (МУВП).

При необходимости точно передавать крутящий момент или минимизировать момент инерции рекомендуем обратить внимание на серво либо сильфонные муфты. Так же тут допустимо применять кулачковые муфты Trasco ES.

Предохранительные и обгонные муфты

Для избежания поломки при неправильной эксплуатации оборудования или аварийной перегрузке, используют предохранительные муфты. Такие как sitex или серво муфты.

К предохранительным муфтам так же можно отнести цепную муфту и МУВП, ведь в случае перегруза ломается защитный элемент.

Если перегрузки надо контролировать постоянно можно использовать специальные ограничители крутящего момента, на которых можно регулировать максимально допустимый крутящий момент.

Если движение и момент должны передаваться только в одном направлении, используют обгонные муфты. Такой тип часто применяют на нориях и элеваторах.

Жесткие муфты

Для соединения длинных валов, которые должны работать как одно целое и при этом передавать большие крутящие моменты – применяются жесткие муфты. Но в этом случае, нужно убедится в соосности валов, потому что жесткие муфты предназначены для валов, установленных без каких либо смещений.

Это наиболее простая разновидность. Основу их составляет цельнометаллический корпус. Для его изготовления используется сталь, алюминий либо иной металл. Такие изделия способны обеспечить особую прочность соединения.

Применяются для передачи значительного крутящего момента без деформации. Однако обеспечивая большую жесткость, данные соединители не дают возможности компенсировать несоосность валов. А также не поглощают вибрации.

Поэтому их применяют в оборудовании собранном с высоким качеством с использованием точно изготовленными входящими деталями.

Подбирая муфту соединительную, необходимо понимать следующее. Хоть она и применяется для выполнения одинаковых функций, но благодаря существующему многообразию типов предоставляется возможность подобрать соединитель под конкретные условия и требования.

Более подробно о различных типах муфт вы можете прочитать в самой категории, или же обратиться к нашим специалистам, которые грамотно подберут муфту в зависимости от ваших эксплуатационных параметров.

Способы соединения валов вращения

Для соединения отдельных элементов устройства применяются специальные механизмы. В последнее время распространены именно соединительные муфты. Они могут обладать самыми различными свойствами, классификация проводится по области применения и другим критериям. Неправильный выбор муфты приводит к повышенному износу конструкции.

Как соединить валы механизмов?

Для передачи осевого вращения применяются валы, на котором могут крепится различные шестерни и звездочки. Соединение проводится при применении различных методов, к примеру, используются муфты для соединения валов. К их особенностям относятся нижеприведенные моменты:

1. Есть возможность выполнять демонтаж.
2. Существенно упрощается сбор и производство конечного изделия.
3. Многие типы изделий позволяют компенсировать различного рода смещения, которые могут возникать при работе устройства.
4. Устройство может выдерживать существенную нагрузку.

Сегодня детали соединяются между собой при применении технологи сварки крайне редко. Это связано с тем, что вибрация и другое воздействие может стать причиной появления трещин и других дефектов.

Неправильная фиксация может привести к поломке устройства. Изделие выбирается в зависимости от эксплуатационных условий. К примеру, валы могут смещаться в самых различных направлениях.

Самодельная соединительная муфта

Для существенного снижения затрат рассматривается возможность использования самодельной конструкции. Среди особенностей выделим следующие моменты:

1. Для создания самодельной конструкции требуется звездочка, которая может быть снята с коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания.
2. Передача вращения осуществляется при помощи цепи. За счет применения стали при изготовлении этого изделия существенно повышается прочность.
3. Подключение осуществляется за счет двух полумуфт. При этом звездочка должна распиливаться пополам. На каждую полумуфту будет навариваться обрезанная часть звездочки.
4. Крепление полумуфты осуществляется при помощи болтов. Однако, подобный способ соединения не рекомендуется в случае, если оказываемая нагрузка существенная. Фиксация разъемных элементов обеспечвается за счет шпонки при передаче большого усилия.

Приведенная выше информация указывает на то, что подобное изделие может быть изготовлена при применении подручных материалов. При этом полученное устройство устанавливается для передачи высокого крутящего момента.

Классификация муфт

Выделяют много различных подобных изделий, при помощи которых проводится передача вращения. Классификация по предназначению выглядит следующим образом:

1. Постоянные или соединительные.
2. Сцепные и управляемые.

Приводные модели устанавливаются в самых различных конструкциях. Ни требуются для непосредственной передачи усилия.

Изделия соединительные для валов применяются для постоянной передачи вращения. Делятся они на несколько основных групп:

1. Жесткие.
2. Глухие.
3. Соединительные.
4. Подвижные или гибкие.

Самым простым вариантом исполнения можно назвать глухие муфты. При изготовлении втулок и других элементов могут применяться самые различные материалы, большая часть которых характеризуется высокой степенью защиты от воздействия окружающей среды.

Довольно большое распространение получили конусные переходные муфты, так как они просты в изготовлении и могут прослужить в течение длительного периода. Могут устанавливаться и шлицевые варианты исполнения, которые могут передавать большое усилие в случае эксплуатации.

Классификация гибких вариантов исполнения также проводится по большому количеству различных признаков. Большое распространение получили следующие:

1. Расширительные. Они характеризуются тем, что могут компенсировать осевое смещение деталей относительно друг друга.
2. Крестовые. Подобные механизмы устанавливаются в случае, когда есть вероятность радиального смещения.
3. Мембранные и поводковые, которые рассчитаны на радиальное и осевое смещение. Поводковые имеют специальный элемент, который обеспечивает фиксацию положения обоих элементов.

Выбор наиболее подходящего соединительного элемента проводится по диаметральным размерам. Полумуфты компенсируют смещение оси, однако для повышения показателя КПД проводится добавление масла.

В большинстве случаев при изготовлении применяется сталь, которая характеризуется повышенной устойчивостью к износу.

При необходимости защиты механизма от воздействия электричества применяются специальные материалы, обладающие определенными свойствами.

Не стоит забывать о том, что крестовые изделия характеризуются существенным недостатком – увеличение мертвого хода из-за сильного износа выступов.

В некоторых случаях применяется поводковый вариант исполнения, который также характеризуется определенными достоинствами и недостатками.

Жесткое соединение валов

Применяется довольно большое количество различных способов соединения валов, все они характеризуются определенными качествами. Жесткий метод подключения используется тогда, когда соединение проводится с учетом отсутствия вероятности смещения узлов относительно друг друга на момент эксплуатации. Классический способ соединения характеризуется следующими особенностями:

1. В большинстве случаев соединение проводится при помощи фланцев, которые являются частью различных механизмов. Также проводится монтаж жестких муфт, их насаживание проводится методом прессования.
2. Довольно большое распространение получил одноопорный вариант исполнения вала. В этом случае в качестве второй опоры применяется само соединение.
3. Также для фиксации могут применяться болты. При этом они должны плотно входить в отверстие, так как в противном случае могут возникнуть серьезные проблемы.
4. В рассматриваемом случае часто применяется зубчатая или поперечно-свернутая муфта.

Поперечно-свернутый вариант исполнения применяется для соединения различных деталей, которые устанавливаются в электрических машинах и других различных агрегатах. Подобная конструкция состоит з следующих элементов:

1. Две полумуфты. Они насаживаются на концы валов, которые соединяются в одну систему.
2. Обе части рассматриваемой конструкции имеют центрирующие выступы и специальную выточку, соединение обеспечивается за счет прочных болтов.
3. Предохранительные муфты не могут проворачиваться за счет специального шпоночного отверстия.
4. Осевое смещение исключается за счет стопорных винтов, которые вворачиваются на торцах.

Более сложным вариантом исполнения можно назвать зубчатую муфту, которая также состоит из двух отдельных частей. Внешняя поверхность представлена зубьями, которые входят в зацепление для обеспечения надежного соединения. Осевое смещение исключается за счет применения болтов.

Полужесткое соединение валов

Определенными особенностями характеризуется полужесткий тип соединения. Примером можно назвать случай соединения вала турбогенератора с паровой турбиной. В большинстве случаев на вал электродвигателя надевается полужесткая зубчато-пружинная муфта.

Инструмент для состаривания древесины

Рассматриваемый вариант исполнения соединительного элемента характеризуется следующими особенностями:

1. Конструкция состоит из двух полумуфт, которые фиксируются на обоих деталях. Подобным образом проводится монтаж устройства.
2. Фиксация одного элемента относительно другого проводится за счет упругой волнообразной ленточной пружины, который зачастую называется компенсатором.

Для обеспечения требуемого уровня защиты используется кожух, который изготавливается из самых различных материалов, устойчивых к воздействию окружающей среды. Несущественное изменение положения двух соединяемых элементов компенсируется за счет специального элемента.

Эластичное соединение валов

На момент эксплуатации устройства есть вероятность смещения двух элементов относительно друг друга. Решить подобную проблему можно за счет применения специальных элементов. Эластичные устройства могут устанавливаться в самых различных случаях, они характеризуются следующими особенностями:

1. Установка возможна в случае бокового или углового смещения валов в месте сопряжения.
2. Довольно большое распространение получили втулочно-пальцевые детали.

Классическое устройство представлено двумя полумуфтами, которые соединяются за счет специальных пальцев-болтов.

На поверхность надеваются специальные кожаные шайбы и манжеты, фиксация которых проводится за счет резиновых манжет.

Монтаж фрикционной муфты на быстроходный вал

При необходимости провести монтаж фрикционной муфты можно самостоятельно при наличии небольшого комплекта инструмента. Для получения качественного результата нужно соблюдать распространенные рекомендации:

1. Перед началом проведения работы следует удостовериться, что конструкция не имеет существенных дефектов. Даже незначительные дефекты становятся причиной снижения прочности соединения.
2. Довольно большое распространение получили упругие муфты. Их особенность заключается в наличии специального элемента, за счет которого происходит компенсация смещений. На момент монтажа нужно быть осторожным, так как слишком большое усилие может стать причиной повреждения активного элемента. Это же следует учитывать, когда устанавливаются предохранительные муфты.
3. В большинстве случаев фиксация проводится за счет запресовывания механизма. Исключить вероятность прокручивания устройства можно за счет применения шпонки.

На момент установки не рекомендуется применять кустарный метод фиксации, так как это может стать причиной повреждения конструкции. Примером можно назвать изменение формы и появление вмятин, трещин, снижение прочности и многие другие моменты.

Монтаж фрикционных и шариковых предохранительных муфт на тихоходный вал

Предохранительные устройства позволяют исключить вероятность повреждения основных элементов в случае перегрузки. В этом случае процесс монтажа практически ничем не отличается:

1. Фиксация проводится за счет шпонки. Подобный способ характеризуется весьма высокой надежностью.
2. Насадка полумуфт выполняется в натяг. Это исключает вероятность появления люфта и других проблем.
3. При насадке нельзя прикладывать большое усилие, так как может возникнуть серьезный дефект.

В продаже встречаются специальные инструменты, которые существенно упрощают работу по монтажу.

Монтаж фрикцонных муфт на тихоходный вал выходного редуктора

Часто установка изделия проводится на редуктор для его соединения с электрическим двигателем. Это можно связать с тем, что редуктор может заклинивать, это приводит к перегреву двигателя. Фрикционная муфта исключает вероятность возникновения подобной проблемы. Среди особенностей монтажа отметим:

1. Нельзя прикладывать ударную нагрузку, так как она может повредить само изделие.
2. Для упрощения захода обоймы может применяться смазка.
3. Нарушение правил монтажа может стать причиной повреждения основной части.

Самостоятельный монтаж должен проводиться исключительно с учетом рекомендаций, так как даже несущественный дефект становится причиной уменьшения эксплуатационного срока.

В продаже встречается просто огромное количество различных деталей, за счет чего не возникает существенных проблем при выборе. Основными критериями можно назвать тип применяемого материала при изготовлении, а также диаметральный размер. При выборе уделяется внимание тому, каким образом может проходить смещение соединяемых элементов.

Назначение муфт и их классификация

Муфтами в технике называют устройства, которые служат для соединения концов валов, трубопроводов и пр. Рассмотрим только муфты для соединения валов.

Потребность в соединении валов связана с тем, что большинство машин компонуют из ряда отдельных частей с входными и выходными валами, которые соединяют с помощью муфт.

Соединение валов — основное назначение муфт, но не единственное.

• Муфты используют также для включения и выключения исполнительного механизма при работающем двигателе; для предохранения машины от перегрузки (предохранительные муфты); для компенсации вредного влияния несоосности валов (компенсирующие муфты); для уменьшения динамических нагрузок (упругие муфты).
• В машиностроении применяют большое количество муфт, различающихся по принципу действия и управления, назначению и конструкции.
• В курсе «Детали машин» рассматриваются только механические муфты.
• Все муфты по назначению и принципу действия делят на следующие группы:
• 1) муфты постоянного действия, недопускающие рассоединения валов при работе машины;
• 2) муфты сцепляемые управляемые, позволяющие соединять и разъединять валы при работе машины или при её остановке;

3) муфты автоматические или самоуправляемые, соединяющие или разъединяющие валы автоматически при изменении режима работы машины (при изменении вращающего момента, частоты вращения и т.д.).

1. Муфты постоянного действия в свою очередь делятся на:
2. а) глухие, предназначенные для жёсткого соединения соосных валов;
3. б) компенсирующие, предназначенные для соединения валов с небольшими взаимными смещениями и перекосами валов;
4. в) упругие, предназначенные в основном для уменьшения динамических нагрузок, передаваемых валами.

Широко применяемые муфты стандартизованы. Основной паспортной характеристикой муфты является значение вращающего момента, на передачу которого она рассчитана.

Муфту подбирают по величине расчётного крутящего момента

где К – динамический коэффициент.

45) Зубчатые муфты относятся к жёстким компенсирующим муфтам. Их достоинствами являются: высокая нагрузочная способность и при сравнительно небольших габаритах; способность компенсации любых смещений осей валов и технологичность изготовления.

К недостаткам нужно отнести: сравнительно низкую стойкость из-за быстрого износа и разрушения зубьев, отсутствие упруго-демпфирующих свойств.

Зубчатая муфта состоит из двух обойм с внутренними зубьями, находящимися в зацеплении соответственно с двумя зубчатыми втулками имеющими наружные зубья. Зубья – эвольвентного профиля. В зацеплении имеет место повышенный боковой зазор. Компенсация смещения валов достигается перекосом втулок относительно обойм за счёт боковых зазоров и сферической поверхности наружных зубьев.

• Радиальную силу, с которой муфта действует на вал, принимаем
• Fм = 0,25 Ft,
• где Ft – окружная сила на делительном диаметре зубьев.

Цепные муфты обладают хорошими компенсирующими свойствами. В качестве соединительного элемента полумуфт-звёздочек применяют стандартные цепи (однорядные или двухрядные); при монтаже и демонтаже этих муфт не требуется осевого смещения узлов.

Достоинствами цепной муфты являются: простота конструкции и обслуживания; надёжность в работе; технологичность изготовления; малые габариты и вес.

Недостатком является наличие угловых зазоров и мёртвого хода, вследствие чего они не могут применяться в реверсивных передачах, а также при наличии больших динамических нагрузок.

В проектируемых муфтах применяют однорядные втулочно-роликовые цепи. Для удержания смазки муфту закрывают разъёмным кожухом с встроенными уплотнениями и фиксирующим винтом или штифтом, обеспечивающим совместное вращение с муфтой и предотвращение смещения кожуха.

1. Радиальную силу, с которой муфта действует на вал, принимаем
2. Fм = 0,25 Ft,
3. где Ft – окружная сила на делительном диаметре звёздочки.

• где: z – число зубьев звёздочки;
• р – шаг цепи, в мм.
• Муфты упругие
• Муфта упругая позволяет:
• 1) компенсировать несоосность валов;
• 2) устранить резонансные колебания;
• 3) уменьшить динамические нагрузки;
• 4) снизить кратковременные перегрузки.

В машиностроении применяется большое количество упругих муфт разнообразных по конструкции. Все упругие муфты делят на две группы: муфты с неметаллическим упругим элементом и муфты с металлическим упругим элементом.

Основным материалом неметаллических элементов является резина. Металлические упругие элементы это различные пружины, пружинные стержни и прочее.

Самое широкое распространение из упругих муфт получила муфта упругая втулочно-пальцевая (МУВП), благодаря лёгкости изготовления и замены резиновых элементов, особенно в приводах от электродвигателей с малыми и средними крутящими моментами.

Она состоит из двух полумуфт, насаженных на концы валов, стальных пальцев, закреплённых в одной из полумуфт и упругих резиновых втулок. Из-за сравнительно небольшой толщины втулок муфты обладают малой податливостью и применяют в основном для компенсации несоосности валов в небольших пределах (Dа»1…5 мм, Dr »0,3…0,6 мм, Da до 1 °).

1. Муфту подбирают по ГОСТ по величине крутящего момента, а затем проверяют пальцы на изгиб, а втулки на смятие
2. ,
3. где: Трасч – расчётный крутящий момент;
4. Do – диаметр окружности, проходящей через центры пальцев;
5. d – диаметр пальца;
6. l – длина втулки;
7. z – число пальцев.
8. Муфта упругая со звёздочкой

Компенсирующие способности муфты невелики. При соединении несоосных валов муфта оказывает на них значительное силовое воздействие, хотя и меньшее, чем втулочно-пальцевая муфта. Муфты со звёздочкой обладают большой радиальной, угловой и осевой жёсткостью и требуют точного монтажа узлов.

Муфта с резиновой звёздочкой состоит из одинаковых полумуфт, имеющих на фланцах торцовые кулачки и упругого элемента, выполненного в виде звёздочки. Выступы звёздочки располагаются между кулачками полумуфт и работают на сжатие через один при действии крутящего момента.

Основные параметры, габаритные и присоединительные размеры муфт, допускаемые смещения осей валов определяют по каталогам. Полумуфты изготавливают из стали 35 ГОСТ 1050-88; материал звёздочек – резина с пределом прочности при разрыве на менее 10 Н/мм2.

• Радиальная сила, вызванная радиальным смещением, определяется по соотношению
• Fм = CDr D r
• где D r – радиальное смещение, мм (табл. К23 [2])
• CDr – радиальная жёсткость муфты, Н/мм (по каталогу) зависит от диаметра посадочного места муфты.

Муфты с торообразной оболочкой применяют для соединения тихоходного вала редуктора с приводным валом. Эти муфты просты по конструкции и обладают высокой податливостью, что позволяет применять их в конструкциях, где трудно обеспечить соосность валов, при переменных ударных нагрузках, а также при значительных кратковременных перегрузках.

Упругим элементом муфты является резиновая или резино-кордная оболочка. Резино-кордный элемент сложнее в изготовлении, чем резиновый, однако срок его службы в несколько раз больше резинового. Материал упругой оболочки – резина с пределом прочности при разрыве не менее 10 Н/мм2.

1. Эти муфты отличаются высокими компенсационными свойствами, способными уменьшать динамические нагрузки благодаря малой крутильной жёсткости и высокой демпфирующей способности.
2. К недостаткам муфт относят их большие размеры по диаметру и появление значительных осевых нагрузок на опоры валов, вызываемых центробежными силами, действующими на упругий элемент.
3. При предельно допустимых для муфты смещениях радиальная сила и изгибающий момент от неё невелики, поэтому при расчёте валов и их опор этими нагрузками можно пренебречь Fм = 0 Н.
4. СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

Детали, составляющие машину, связаны между собой тем или иным способом. Эти связи можно разделить на подвижные (подшипники, зацепления) и неподвижные (сварные, болтовые, прессовые). Наличие подвижных

связей в машине обусловлено её кинематической схемой. Неподвижные связи обусловлены целесообразностью расчленения машины на узлы и детали для того, чтобы упростить производство и облегчить сборку.

Неподвижные связи в технике называют соединениями.

По признаку разъёмности все соединения делят на раъёмные и неразъёмные.

Разъёмные соединения позволяют разъединять детали без их повреждения. К ним относятся резьбовые, штифтовые, клеммовые, шпоночные, шлицевые и профильные соединения.

Неразъёмные соединения не позволяют разъединить детали без их повреждения. Применение неразъёмных соединений обусловлено в основном технологическими и экономическими требованиями. К этой группе относятся заклёпочные, сварные и соединения с натягом.

Соединения являются важными элементами конструкций. Многие аварии и неполадки в работе машин обусловлены неудовлетворительным качеством соединений.

Основным критерием работоспособности и расчёта соединений является прочность.

Необходимо стремиться к тому, чтобы соединение было равнопрочным с соединяемыми элементами. Желательно, чтоб соединение не искажало форму изделия, не вносило дополнительных элементов в его конструкцию.

52. Шпоночные соединения служат для закрепления деталей на валах и осях и передачи крутящего момента. Такими деталями являются зубчатые колёса, шкивы, звёздочки. Соединение нагружается в основном крутящим моментом Т.

Все основные виды шпонок делятся на клиновые и призматические. Клиновые шпонки сейчас применяют редко и только в единичном производстве.

В массовом и серийном производстве применяют призматические шпонки.

Соединение призматическими шпонками ненапряжённое. Оно требует изготовления вала и отверстия с большой точностью. Во многих случаях посадка ступицы на вал производится с натягом.

Рассматривая равновесие вала или ступицы при этих допущениях, получаем условия прочности в виде:

У стандартных шпонок размеры b и h подобраны так, что нагрузку соединения ограничивают напряжения смятия, а не напряжения среза. Поэтому при расчётах стандартные шпонки проверяют только на смятие.

Муфты. Виды, устройство муфт в механизмах машин

В машинах для передачи движения от одного механизма к другому, выполненных как самостоятельная сборочная единица (редуктор, вариатор, двигатель и т.п.), применяются устройства, которые соединяют входные и выходные валы и называются муфтами.

При соединении валов муфты могут выполнять и другие функции:

• соединять и разъединять валы;
• предохранять механизмы от поломок;
• компенсировать несовпадение осей по высоте и по углу;
• амортизировать вибрации и толчки;
• работать с механизмами с изменяющейся окружной скоростью и др.

В справочной и другой технической литературе, а также в каталогах, подробно представлены технические параметры муфт в зависимости от требуемых свойств и передаваемой нагрузки, элементы конструкции и технические требования, которые необходимо выполнять при монтаже и эксплуатации муфт.

Поэтому при проектировании механических приводных устройств и механизмов редко возникает необходимость разрабатывать конструкции муфт. Задача в большинстве случаев сводится к подбору муфты в соответствии с техническими требованиями.

Основным показателем при выборе муфты является номинальный диаметр соединяемых валов. Затем после выбора муфты может возникнуть необходимость в проверке ее, что связано с определением расчетного вращающего момента, частоты вращения и условий эксплуатации, а также, при необходимости, прочность соединительных деталей.

Основная характеристика при подборе муфты – Т – передаваемый муфтой крутящий (номинальный) момент, Трасч – момент, учитывающий наиболее тяжелые условия ее нагружения и называемый расчетным крутящим моментом, и [T] – допускаемый крутящий момент, указанный в каталоге:

где Т=P/ω – крутящий момент, передаваемый муфтой при установившемся режиме работы (номинальный момент), определяемый по мощности Р и угловой скорости ω; k – коэффициент динамичности или режима работы (перегрузки), учитывающий дополнительные динамические нагрузки на муфту; его значение зависит от рода приводного двигателя и назначения рабочей машины. Для привода от электродвигателя принимают: при спокойной нагрузке k=1,15…1,4; при переменной нагрузке k=1,5…2; при ударной нагрузке k=2,5…3.

С учетом инерционных масс:

где l1 и l2 – моменты инерции вращающихся масс ведущего и ведомого валов с насаженными на них деталями, приведенными к оси того вала, на который устанавливается муфта; Тном – номинальный вращающий момент.

Вместо момента инерции для муфт может быть указан маховой момент:

где G – вес вращающихся деталей на валу, Н; D – диаметр окружности вращающихся масс (обода маховика), м; g=9,81 м/с2.

При постоянном направлении вращения и умеренно нагруженных валах (σ ≈ 15 МПа) полумуфты устанавливают на концах валов по переходным посадкам (H7/m6, H7/k6). При реверсивной работе, а также при тяжело нагруженных валах (σ>15 МПа) применяют посадки с натягом.

При такой посадке муфты могут возникнуть проблемы при демонтаже.

Поэтому целесообразно для муфт, предназначенных для работы с большими нагрузками, применять посадку на конус концов валов, при которой можно создать значительный натяг в соединении и обеспечить точное радиальное и угловое положение полумуфты относительно вала.

1. Муфты соединительные

1.1. Жесткие муфты

Самая простая из жестких неразъемных муфт – втулочная муфта (рис. 1), представляющая собой цельную втулку, надеваемую на концы валов и закрепляемую на них штифтами (рис. 1, а), шпонками (рис. 1, б) или шлицами и фланцевая муфта (рис. 1, в).

Рис. 1. Жесткие муфты

Втулочные муфты простые, дешевые по конструкции, нашли довольно широкое применение в легких машинах для соединения валов диаметром примерно до 100 мм.

Внутренний диаметр втулки должен соответствовать диаметрам соединяемых валов, а ее длина l=(3,5…4)d, толщина стенки втулки δ=d/3+10 мм (D ≈ (1,7…1,5)d мм).

Применение этих муфт ограничено тем, что при сборке и разборке валов требуются значительные смещения их в осевом направлении, а также тем, что эти муфты требуют очень точного совмещения осей соединяемых валов (в противном случае появляются силы, изгибающие валы).

Материал втулок – сталь 35, 40, 45, а втулок больших размеров – чугун СЧ18, СЧ24 и др. Прочность муфты определяется проверочным расчетом на прочность ее соединения с валом – штифтового, шпоночного или шлицевого.

Наиболее распространенная из жестких муфт, разъемных в плоскости, перпендикулярной оси вала, – фланцевая (поперечно-свертная) муфта (рис. 1, в).

Муфта состоит из двух полумуфт, насаживаемых на концы валов и соединяемых между собой болтами. Болты муфты ставят с зазором (вариант I) и без зазора (вариант II).

1.2. Компенсирующие самоустанавливающиеся муфты

Из компенсирующих самоустанавливающихся универсальных муфт для соединения валов диаметром от 40 до 560 мм зубчатая муфта (рис. 2) – самая распространенная.

Рис. 2. Компенсирующая самоустанавливающаяся зубчатая муфта

Муфта состоит из двух полумуфт 1 и 2 с наружными зубьями и двух половин обоймы 3 и 4 с внутренними зубьями, сцепляющимися с зубьями полумуфт. Полумуфты закрепляют на концах соединяемых валов. Половины обоймы соединяют между собой болтами.

Зубья полумуфт и половины обоймы имеют эвольвентный профиль, аналогичный эвольвентному профилю зубьев зубчатых колес, что позволяет нарезать их нормальным зуборезным инструментом.

Зубчатая муфта компенсирует любые взаимные смещения валов – осевые, радиальные и угловые, так как зубчатое зацепление ее выполняют с боковым зазором и возможностью свободного осевого взаимного смещения сопряженных зубьев, а зубья изготовляют бочкообразной формы со сферической наружной поверхностью.

Широкое применение в машиностроении зубчатых муфт объясняется рядом их достоинств: небольшими габаритами и массой; большой нагрузочной способностью из-за большего числа одновременно сцепляющихся зубьев; допустимостью высоких окружных скоростей (более 25 м/с) и технологичностью.

Полумуфты и половины обоймы изготовляют из сталей 40, 40Х, 45 или из стального литья 45Л, 50Л и др.

Для повышения износостойкости зубья подвергают термообработке до твердости HRC

Детали машин

Большинство машин и технологических систем состоит из отдельных узлов, механизмов и агрегатов, цепочкой передающих энергию от двигателя к исполнительным органам. Для обеспечения кинематической и силовой связи между отдельными элементами этой цепочки (узлами, механизмами и агрегатами) используют специальные соединительные устройства – муфты.

Муфтой называют устройство для соединения концов валов или валов со свободно установленными на них деталями (зубчатыми колесами, шкивами, звездочками и т. п.). Муфты передают вращающий момент без изменения его величины и направления.

Некоторые типы муфт при передаче вращающего момента способны выполнять дополнительные функции – поглощать вибрации, удары и толчки, предохранять машину от перегрузок, компенсировать несоосность и перекосы соединяемых валов, в определенных режимах автоматически разъединять и соединять отдельные механизмы и агрегаты машины без остановки двигателя.

Классификация муфт

Многообразие требований, предъявляемых к муфтам, и различные условия их работы обусловили создание большого количества конструкций муфт. В зависимости от функционального назначения и особенностям конструкции муфты классифицируются по управляемости и по степени снижения динамических нагрузок, а также по основным конструктивным признакам.

По управляемости муфты подразделяют на неуправляемые, управляемые и самоуправляемые.

Неуправляемые (нерасцепляемые) муфты осуществляют постоянное соединение валов между собой. К этому типу относят глухие, жесткие и упругие компенсирующие муфты. Некоторые типы неуправляемых муфт способны поглощать динамические нагрузки на агрегаты и узлы машины при передаче вращающего момента, но разъединять или соединять эти элементы конструкции машины во время ее работы они не могут;

Управляемые (сцепные) муфты допускают во время работы соединение (сцепление) и разъединение (расцепление) валов посредством механизма управления.

Управление работой таких муфт осуществляется с участием человека (иногда – специализированной компьютерной программы), т. е.

процесс управления не является автоматическим, а зависит от внешнего управляющего фактора, а не от условий, в которых работает муфта или соединяемые элементы машины.

Самоуправляемые муфты способны автоматически соединять или разъединять валы при изменении заданного режима работы машины.

Такие муфты, благодаря своей конструкции, могут самостоятельно (без внешнего управления) осуществлять сцепление или расцепление отдельных элементов машины в случае перегрузки или при достижении определенного режима работы. К самоуправляемым относят обгонные муфты, центробежные муфты и предохранительные муфты.

Обгонные муфты служат для передачи вращающего момента только в одном направлении, разъединяя валы, если их относительное вращение изменяется на противоположное.

Центробежные муфты срабатывают при достижении определенной частоты вращения соединяемых валов.

Предохранительные муфты разъединяют валы при превышении допустимой величины передаваемого крутящего момента. Самоуправляемые предохранительные муфты могут выполняться с разрушающимся соединительным элементом или с автоматическим разъединителем.

По степени снижения динамических нагрузок муфты подразделяют на жесткие и упругие. Жесткие муфты не сглаживают динамические нагрузки, возникающие при передаче вращающего момента – удары, толчки, вибрации и т. п. Такие муфты обеспечивают постоянную кинематическую и динамическую связь между валами.

Упругие муфты способны сглаживать вибрации, толчки и удары между валами благодаря наличию в их конструкции упругих элементов – пружин, резиновых втулок или прокладок и т. п.

По конструктивным особенностям различают следующие основные типы механических муфт:

Глухие (жесткие) муфты:

Компенсирующие жесткие муфты (компенсирующие радиальные, осевые и угловые смещения валов):

• шарнирные муфты (компенсируют угловое смещение валов до 45°);
• зубчатые;
• цепные.

Компенсирующие упругие муфты (компенсирующие динамические нагрузки):

• муфты с торообразной или лепестковой оболочкой;
• втулочно-пальцевые;
• муфты со звёздочкой.

Сцепные муфты (соединяющие или разъединяющие валы посредством специального управляемого механизма):

• муфты кулачково-дисковые;
• кулачковые муфты;
• фрикционные;
• центробежные.

Самоуправляемые (автоматические) муфты:

• обгонные муфты (передающие вращение только в одном направлении);
• центробежные (срабатывающие при достижении определенной частоты вращения);
• предохранительные муфты (ограничивающие передаваемый крутящий момент).

Перечисленные типы муфт относятся к механическим устройствам. Кроме механических муфт в машинах и механизмах нередко применяются муфты с гидравлическим, магнитным или электромагнитным управлением. К таковым относятся гидравлические (гидродинамические), электромагнитные и магнитные муфты.

Особенности подбора муфт по характеристикам

• Основной характеристикой муфт является передаваемый вращающий момент Т. Муфты подбирают по ГОСТ, ведомственным нормалям, каталогам или проектируют по расчетному вращающему моменту Тр:
• Тр = К×Т,
• где К – коэффициент режима работы муфты, который может принимать следующие значения: — при спокойной работе и небольших разгоняемых массах К = 1,15…1,4; — при переменной нагрузке и средних разгоняемых массах К = 1,5…2,0; — при ударной нагрузке и больших разгоняемых массах К = 2,5…3; Т – номинальный вращающий момент, передаваемый муфтой (наибольший из длительно действующих вращающих моментов), Нм.

Диаметры посадочных отверстий муфты согласуют с диаметрами концов соединяемых валов, которые могут быть различными при одном и том же вращающем моменте вследствие применения разных материалов и различной нагруженности изгибающими моментами. Стандартные муфты каждого типоразмера выполняют для некоторого диапазона диаметров валов.

Наиболее слабые звенья выбранной муфты проверяют расчетом на прочность по расчетному крутящему моменту Т.

Работа муфт сопровождается потерями мощности, которые обусловлены наличием несоосностей и перекосов между соединяемыми валами и потерями на демпфирование (сглаживание динамических нагрузок). По этим причинам КПД муфт всегда меньше единицы. По опытным данным при расчетах обычно принимают КПД муфт в пределах η = 0,985…0,995.

Источник