Муфта — это устройство, используемое для соединения двух валов вместе на концах с целью передачи мощности . Основная цель муфт – соединить две части вращающегося оборудования, допуская при этом некоторую степень смещения или перемещения концов, или и то, и другое. В более общем контексте муфта также может представлять собой механическое устройство, служащее для соединения концов соседних деталей или объектов. [1] Муфты обычно не допускают отсоединения валов во время работы, однако существуют муфты , ограничивающие крутящий момент , которые могут проскальзывать или разъединяться при превышении некоторого предела крутящего момента. Выбор, установка и обслуживание муфт могут привести к сокращению времени и затрат на техническое обслуживание.
Муфты валов используются в машинах для нескольких целей. Основная функция — передача мощности от одного конца к другому (например, передача мощности двигателем на насос через муфту).
Другое распространенное использование:
Муфта балки , также известная как винтовая муфта, представляет собой гибкую муфту для передачи крутящего момента между двумя валами, допускающую угловое смещение, параллельное смещение и даже осевое перемещение одного вала относительно другого. В этой конструкции используется один кусок материала, и она становится гибкой за счет удаления материала по спиральной траектории, в результате чего образуется изогнутая гибкая балка спиральной формы. Поскольку муфта балочного типа изготовлена из цельного материала, она не имеет люфта, характерного для некоторых многокомпонентных муфт. Еще одним преимуществом полностью обработанной муфты является возможность включения функций в конечный продукт, сохраняя при этом целостность цельной детали.
Изменения в шаге винтовой балки приводят к изменению возможностей смещения, а также других рабочих характеристик, таких как крутящий момент и жесткость на кручение. Возможно даже иметь несколько стартов внутри одной спирали.
Материал, используемый для изготовления соединительной муфты, также влияет на ее характеристики и пригодность для конкретных применений, таких как пищевая, медицинская и аэрокосмическая промышленность. Материалами обычно являются алюминиевый сплав и нержавеющая сталь, но они также могут быть изготовлены из ацеталя , мартенситностареющей стали и титана . Наиболее распространенными приложениями являются крепление датчиков поворота к валам и управление движением в робототехнике .
Соединения балок могут иметь разные названия в зависимости от отрасли. Эти названия включают гибкую муфту, гибкую муфту балки, гибкую муфту вала, изгиб, винтовую муфту и муфту вала.
Основное преимущество использования гибкой муфты балки для соединения двух вращающихся валов заключается в снижении вибрации и реактивных нагрузок, что, в свою очередь, снижает общий износ оборудования и продлевает срок его службы.
Фланцевая муфта с втулкой используется для слегка несовершенного соосности двух валов.
Это модифицированная форма фланцевой муфты защищенного типа. Этот тип муфты имеет штифты и работает с стяжными болтами. Над штифтами используются резиновые или кожаные втулки. Муфта имеет две неодинаковые по конструкции половины. Шпильки жестко прикреплены гайками к одному из фланцев и свободно закреплены к другому фланцу. Эта муфта используется для соединения валов, имеющих небольшое параллельное, угловое или осевое смещение. В этой муфте резиновая втулка поглощает удары и вибрацию во время работы. Этот тип муфты чаще всего используется для соединения электродвигателей и машин.
Существуют различные типы муфт равной скорости (ШРУС): шарнир Рзеппы , двойной кардан и муфта Томпсона .
В этой муфте муфта или втулка разделена на две половины из чугуна и соединены между собой шпильками или болтами из мягкой стали. Преимущества данной муфты в том, что сборка или разборка муфты возможна без изменения положения вала. Эта муфта используется для передачи большой мощности на умеренной скорости.
Мембранные муфты передают крутящий момент от внешнего диаметра гибкой пластины к внутреннему диаметру через катушку или проставку, а затем от внутреннего диаметра к внешнему диаметру. Деформация пластины или серии пластин от внутреннего диаметра до внешнего приводит к смещению.
Дисковые муфты передают крутящий момент от ведущего болта к ведомому тангенциально по общей окружности болта. Крутящий момент передается между болтами через ряд тонких дисков из нержавеющей стали, собранных в пакет. Перекос достигается за счет деформации материала между болтами.
Упругая муфта передает крутящий момент или другую нагрузку посредством упругого компонента. Одним из примеров является соединение, используемое для соединения снаряжения для виндсерфинга (паруса, мачты и компонентов) с доской для виндсерфинга. [2] В терминологии виндсерфинга его обычно называют «универсальным шарниром», но современные конструкции обычно основаны на прочном гибком материале и технически лучше описываются как эластичная муфта. Они могут иметь сухожильную форму или форму песочных часов и изготовлены из прочного и долговечного эластичного материала. В этом случае муфта не передает крутящий момент, а вместо этого передает силу паруса на доску, создавая тягу (некоторая часть мощности паруса также передается через тело всадника). [ нужна цитата ]
Гибкие муфты обычно используются для передачи крутящего момента с одного вала на другой, когда два вала слегка смещены. Они могут компенсировать смещение различной степени до 1,5° и некоторое параллельное смещение. Их также можно использовать для гашения вибрации или снижения шума. При использовании вращающихся валов гибкая муфта может защитить компоненты ведущего и ведомого вала (например, подшипники) от вредного воздействия таких условий, как несоосность валов, вибрация, ударные нагрузки и тепловое расширение валов или других компонентов.
Во-первых, упругие муфты разделяются на две основные группы: металлические и эластомерные. В металлических типах используются свободно установленные части, которые катятся или скользят друг относительно друга, или, с другой стороны, неподвижные части, которые изгибаются, компенсируя перекос. Эластомерные типы, опять же, приобретают гибкость за счет упругих, неподвижных, эластичных или пластиковых элементов, передающих крутящий момент между металлическими ступицами.
Зубчатая муфта — механическое устройство для передачи крутящего момента между двумя валами, не лежащими на одной прямой . Он состоит из гибкого шарнира, прикрепленного к каждому валу. Два шарнира соединены третьим валом, называемым шпинделем.
Каждый шарнир состоит из пары внутренних и внешних шестерен с передаточным числом 1:1 . Боковые поверхности зубьев и внешний диаметр внешней шестерни имеют выпуклость, обеспечивающую угловое смещение между двумя шестернями. Механически шестерни эквивалентны вращающимся шлицам с измененным профилем. Их называют шестернями из-за относительно большого размера зубьев.
Зубчатые муфты и универсальные шарниры используются в аналогичных целях. Зубчатые муфты имеют более высокую плотность крутящего момента , чем универсальные шарниры, рассчитанные на определенное пространство, в то время как универсальные шарниры вызывают меньшую вибрацию . Ограничение плотности крутящего момента в карданных шарнирах обусловлено ограниченными сечениями крестовины и вилки. Зубья шестерни в зубчатой муфте имеют большой люфт , что позволяет избежать углового смещения. Чрезмерный люфт может способствовать возникновению вибрации. [ нужна цитата ]
Зубчатые муфты, как правило, ограничиваются угловыми перекосами, т. е. углом наклона шпинделя относительно осей соединяемых валов, составляющим 4–5°. [ нужна цитация ] Универсальные шарниры допускают большие перекосы.
Одношарнирные зубчатые муфты также используются для соединения двух номинально соосных валов. В данном случае устройство называется зубчатой гибкой или гибкой муфтой . Одиночный шарнир допускает незначительные смещения, такие как ошибки при установке и изменения соосности вала из-за условий эксплуатации. Эти типы зубчатых муфт обычно ограничиваются угловым смещением в 1/4–1/2°. [ нужна цитата ]
Решетчатая муфта состоит из двух ступиц вала, металлической решетчатой пружины и комплекта разъемной крышки. Крутящий момент передается между двумя ступицами соединительного вала через металлический решетчатый пружинный элемент.
Подобно металлическим зубчатым и дисковым муфтам, решетчатые муфты имеют высокую плотность крутящего момента . Преимущество решетчатых муфт перед зубчатыми или дисковыми муфтами заключается в способности их пружинных элементов решетчатой муфты поглощать и распределять энергию удара пиковой нагрузки с течением времени. Это уменьшает величину пиковых нагрузок и обеспечивает некоторую способность гашения вибрации. Недостатком конструкции соединения сетки является то, что она, как правило, очень ограничена в своих возможностях компенсировать несоосность. [3]
Очень гибкие муфты устанавливаются, когда резонанс или крутильная вибрация могут быть проблемой, поскольку они предназначены для устранения проблем крутильной вибрации и балансировки ударных воздействий.
Они используются в установках, где системы требуют высокого уровня крутильной гибкости и устойчивости к перекосам. Этот тип муфты обеспечивает эффективное гашение крутильных колебаний и высокую грузоподъемность, что защищает привод. Конструкция очень гибких эластичных муфт облегчает сборку. Эти муфты также компенсируют смещения вала (радиальные, осевые и угловые), а крутящий момент передается при сдвиге. [4] В зависимости от размеров и жесткости муфты гибкая часть может быть одно- или многорядной. [5]
В шарнирах Hirth используются конические зубья на двух концах вала, сцепленные вместе для передачи крутящего момента.
Кулачковая муфта также известна как крестовина или муфта Лавджоя.
Магнитная муфта использует магнитные силы для передачи мощности от одного вала к другому без какого-либо контакта. Это обеспечивает полное разделение среды. Оно может обеспечить возможность герметично разделить две области, продолжая при этом передавать механическую энергию от одной к другой, что делает эти муфты идеальными для применений, где важно предотвратить перекрестное загрязнение.
Муфта Oldham имеет три диска: один соединен со входом, один связан с выходом, а средний диск соединен с первыми двумя с помощью шпунта и канавки . Шип и паз на одной стороне перпендикулярны шпунту и пазу на другой. Средний диск вращается вокруг своего центра с той же скоростью, что и входной и выходной валы. Его центр движется по круговой орбите дважды за оборот вокруг средней точки между входным и выходным валами. Часто для уменьшения люфта механизма используются пружины . Преимуществом этого типа муфты по сравнению с двумя карданами являются ее компактные размеры. Муфта названа в честь Джона Олдэма , который изобрел ее в Ирландии в 1821 году для решения проблемы конструкции лопастного парохода .
Шероховатые соединения обычно используются в автомобильных рулевых тягах и трансмиссиях . При использовании в трансмиссии их иногда называют губос .
Жесткие муфты используются, когда требуется точная центровка валов; любое смещение вала повлияет на производительность муфты, а также на срок ее службы, поскольку жесткие муфты не способны компенсировать несоосность. Из-за этого их применение ограничено, и они обычно используются в приложениях, включающих вертикальные драйверы.
Жесткие муфты с зажимом или сжатием состоят из двух частей и соединяются вокруг валов, образуя втулку. Они обеспечивают большую гибкость, чем модели с втулками, и могут использоваться на фиксированных валах. Обычно они достаточно большие, чтобы винты могли пройти через муфту и во вторую половину, обеспечивая надежную фиксацию. Фланцевые жесткие муфты предназначены для тяжелых грузов или промышленного оборудования. Они состоят из коротких рукавов, окруженных перпендикулярным фланцем. На каждый вал устанавливается по одной муфте таким образом, чтобы два фланца располагались лицом к лицу. Затем во фланцы можно установить ряд винтов или болтов, чтобы скрепить их вместе. Благодаря своим размерам и долговечности фланцевые узлы можно использовать для выравнивания валов перед их соединением.
Втулочная муфта состоит из трубы , отверстие которой доведено до требуемого допуска в зависимости от размера вала. В зависимости от использования муфты в отверстии делается шпоночный паз для передачи крутящего момента посредством шпонки. Для фиксации муфты в нужном положении предусмотрены два резьбовых отверстия.
Муфты втулки также известны как муфты коробки . В этом случае концы валов соединяются и упираются друг в друга, которые охватываются муфтой или втулкой .
Потайные шпонки с полукруглой головкой удерживают вместе два вала и втулку (это самый простой тип муфты). Она изготовлена из чугуна и очень проста в конструкции и изготовлении. Он состоит из полой трубы, внутренний диаметр которой равен диаметру валов. Полая труба надевается на два или более концов валов с помощью конической шпонки. Шпонка и втулка полезны для передачи мощности с одного вала на другой вал.
Конический замок — это разновидность устройства блокировки вала без ключа [6] , которое не требует удаления каких-либо материалов с вала. Основная идея аналогична зажимной муфте, но момент вращения находится ближе к центру вала. [7] Конусный замок, являющийся альтернативой традиционному параллельному ключу , исключает возможность люфта из -за изношенных шпоночных пазов. [8] [9] [10] Это более надежно, чем использование шпоночного соединения, поскольку для обслуживания требуется только один инструмент, а самоцентрирующееся сбалансированное вращение означает, что оно прослужит дольше, чем шпоночное соединение, но недостатком является то, что оно стоит дороже. [11]
Гибкая муфта, состоящая из двух встречных пружин с шарикоподшипником в центре, обеспечивает передачу крутящего момента от входного вала к выходному. Для стабильной работы не требуется смазка, поскольку он не имеет внутренних компонентов. [12]
Техническое обслуживание муфты требует регулярного планового осмотра каждой муфты. Это состоит из:
Однако даже при правильном обслуживании муфты могут выйти из строя. К основным причинам неисправности, помимо технического обслуживания, относятся:
К внешним признакам, указывающим на потенциальную неисправность муфты, относятся:
Муфты обычно балансируются на заводе перед отправкой, но иногда они теряют баланс в процессе эксплуатации. Балансировка может быть трудной и дорогостоящей и обычно выполняется только тогда, когда рабочие допуски таковы, что усилия и затраты оправданы. Величина дисбаланса муфты, которую может допустить любая система, определяется характеристиками конкретных подключенных машин и может быть определена путем детального анализа или опыта. [13]
Изучите техническое обслуживание муфты и явные признаки неисправности, чтобы максимально увеличить срок службы муфты и обеспечить надежную работу системы.
_-_Angular_Misalignment.jpg/1280px-Helical_U-Joint_(Beam_Style_Coupling)_-_Angular_Misalignment.jpg)
