Зубчатые соединения способны передавать большие крутящие моменты. По этой причине они используются в тяжелых условиях эксплуатации. Для оптимальной работы их необходимо регулярно смазывать (консистентной смазкой).
Муфты – виды и применение
Для соединения валов между собой и передачи крутящего момента используются специальные устройства. Они представляют собой соединительные элементы, используемые для временной или постоянной фиксации компонентов.
Муфты используются практически во всех отраслях промышленности. Существуют десятки вариантов, различающихся по форме, размеру и режиму работы.
Что такое муфта
Муфта — это специальное механическое устройство, используемое для соединения осей в движении. Он играет важную роль в системах передачи электроэнергии и поэтому используется в различных областях.
Использование такого устройства позволяет решить множество задач. Один из них — механический, который предполагает соединение компонентов привода для передачи требуемого крутящего момента. Кроме того, муфта предназначена для выполнения других функций, в том числе:
- Поглощение ударов и вибрации. При использовании такого соединения удается сгладить удары и вибрации, которые передаются от ведущего вала к ведомому. За счет этого уменьшается износ компонентов, увеличивается срок службы всей системы.
- Устранение перекосов. Одной из распространенных проблем в приводах является несоосность валов. Большинство видов муфтовых соединений позволяет компенсировать небольшой перекос (угловой, параллельный или осевой).
- Предотвращение перегрузок. Многие узлы выполняют роль предохранителей и помогают защитить оборудование от перегрузок. Муфты контролируют крутящий момент и при превышении допустимых показателей разрывают соединение между полумуфтами.
Устройства имеют разные характеристики, которые напрямую связаны с их конструктивными особенностями. Механизмы с жесткой конструкцией имеют самый высокий КПД — они способны передавать энергию от одного вала к другому без потерь. Изменения в упругости и трении муфт позволяют потерять до 10-15% энергии по сравнению с исходными значениями.
На вопрос о том, из чего состоит муфта, ответить довольно сложно. В типовой конструкции такое устройство содержит рабочее колесо, объединенное с приводным валом и «ротором», соединенным с приводным элементом. Однако следует отметить, что конструкция устройства сильно варьируется в зависимости от его назначения и типа. Поэтому в каждом случае механизм будет разным.
Виды муфтовых соединений
Узлы могут иметь различные формы и размеры. Некоторые из них имеют стандартные характеристики и используются в типичных случаях, другие настраиваются в соответствии с требуемыми параметрами.
В зависимости от эксплуатационных характеристик различают следующие типы:
- механические;
- гидравлические;
- электрические;
- магнитные.
Отдельная классификация сцеплений производится в соответствии с их управляемостью. Существуют модели как с постоянным зацеплением, так и с управляемыми блоками. Вторая категория предназначена для временного разъединения валов (с остановкой или без остановки вращения). Управляемые устройства могут быть механическими, гидравлическими, пневматическими или саморегулируемыми. Самонаводящиеся устройства, которые имеют специальный встроенный механизм, являются отдельной категорией. При достижении определенной скорости или крутящего момента валы временно или постоянно разблокируются. Эти механизмы часто используются в качестве предохранительных устройств. Однако они редко используются, поскольку уступают по производительности электроприводам и инверторным системам.
При определении муфт часто указывается, что эти узлы могут быть жесткими и гибкими. Принимая во внимание эти характеристики, между устройствами проводится основное различие:
- Жесткие механизмы предназначены для постоянного зацепления валов. Как правило, это втулочные или фланцевые узлы, снабженные фиксирующим элементом. Их часто используют в массивном оборудовании, где они служат для постоянного соединения и не позволяют выполнить быструю разборку. Фланцевые муфты вытачиваются или привариваются на торце вала. Главная особенность устройств в том, что они требуют строгой соосности валов. При нарушении этого условия возникает напряжение изгиба, которое приводит к деформации соединения.
- Упругие. Такие изделия используются для устранения колебаний и ударов, по этой причине их часто называют компрессионными. Применяются в случаях, когда при работе привода возникают динамические загрузки и вибрации. Подобные узлы могут их устранить, так как снабжены эластичным элементом: полимерной втулкой или упругим зубчатым колесом.
- Сцепные. Отдельно выделяется категория муфт сцепного типа. Они являются управляемыми и служат для соединения валов. В эту категорию входят кулачково-дисковые и фрикционные модели. Такие виды муфт часто применяются для эпизодического подключения / отключения ведомого вала от ведущего. Одна часть узла прочно зафиксирована на одном валу, а другая – скользит вдоль другого и входит в зацепление с первой. Сцепные механизмы могут быть зубчатыми, фрикционными, магнитными и гидродинамическими. В конструкции зубчатых моделей присутствуют зубцы или кулачки. В фрикционных – зацепление происходит за счет трения. Магнитные узлы выполняют соединение валов за счет использования постоянных магнитов. В гидродинамических – вращательное движение передается за счет рабочей жидкости. Еще одна разновидность, которая встречается несколько реже – это электромагнитные изделия. В их конструкции используются электромагниты.
- Компенсирующие. Такие элементы часто называют упругими, хотя они имеют некоторые отличия от этой категории и не всегда выполняются из эластичных материалов. Их основное назначение – это компенсация несоосности валов. Могут быть осевыми, угловыми, радиальными и комбинированными. Чаще всего применяются зубчатые компенсирующие узлы.
Общие сведения о муфтах
Муфты — это устройства, соединяющие валы машин и оборудования. Их основная функция — непосредственное соединение и передача крутящего момента, кинематическая связь и силовая связь между элементами оборудования; кроме того, муфты имеют определенные дополнительные характеристики и задачи.
Большинство видов составного промышленного оборудования состоит из отдельных частей, и в них используются различные виды крепежа.
Коннекторы подразделяются на различные категории.
Прежде всего, существует две основные группы:
- Глухие (жесткие нерасцепные муфты)- с ними 2 вала работают как единый
- Компенсирующие — для исправления несоосностей.
По принципу действия:
- Постоянные (нерасцепляемые, глухие);
- Управляемые (срабатывающие);
- Самоуправляемые (срабатывающие при определенных условиях)
В зависимости от типа перевозимого груза:
- жесткие (соединяют вал глухо, не компенсируют случайные удары и помехи),
- упругие (компенструют несовпадения осей и колебания)
В зависимости от типа используемой энергии:
Это основная классификация муфт по определенным параметрам.
Функции и назначение муфт:
1) Муфта вала
2) Демпфирование вибраций, гашение колебаний и ударов.
3) Компенсация осевых, угловых и продольных перемещений.
4) Сцепление и расцепление осей при определенных значениях
5) Контроль активации элемента управления двигателем без остановки двигателя
5) Контроль приведения в действие движущейся машины без остановки двигателя (без прерывания подачи электроэнергии)
6) Передача определенного типа движения, например, в одном направлении, как в инфракрасных муфтах.
7) Ограничение параметров передаваемого движения — скорости или крутящего момента.
Рассмотрим подробнее основные типы муфт:
Глухие муфты
Как упоминалось ранее, они не обеспечивают сглаживание ошибок.
Они соединяют две оси вместе, при этом два устройства работают как одно целое.
Жесткие муфты
Подобно молчаливым причастиям, они фактически являются синонимами. Однако жесткие муфты могут быть не только втулочными или фланцевыми, но и состоять из полумуфт.
Кроме того, он может быть жестким на кручение, но упругим при осевом смещении, или возможны другие комбинации свойств.
Упругие муфты
являются наиболее широко используемыми в настоящее время, и постоянно разрабатываются и совершенствуются новые конструкции. У них разные принципы компенсации перекосов — но в целом они основаны на резиновых элементах, а использование резины, полиамида, нейлона и т.д. позволяет им лучше выполнять свою задачу.
Существуют также металлические резиновые элементы, например, пружины и пружинные узлы, пластины, стержни и т.д. Они работают на кручение или изгиб. Они используются только при очень высоких крутящих моментах, так как при низких и средних крутящих моментах гораздо эффективнее использовать неметаллические.
Различают постоянную и переменную жесткость.
Те, что имеют неметаллические элементы, обладают переменной жесткостью. (они не подчиняются закону Гука), а также с металлическими инструментами, степень деформации которых ограничена конструкцией.
Зубчатые муфты
Механическая компенсация всех видов несоосности за счет бокового люфта в кластере и специфического вращения зуба.
Простая зубчатая муфта состоит из двух полупар с наружными зубьями и разъемной обоймы с двумя рядами внутренних зубьев.
Допустимые повороты осей устанавливаются таким образом, чтобы углы между осью сепаратора и осью одного или другого не превышали 1° 30′.
Скольжение контактирующих зубьев и их износ также наблюдается во время активной работы этого устройства.
Они используются в широком диапазоне крутящих моментов.
Предохранительные муфты
Они защищают оборудование от повреждений и перегрузок и активируются при превышении крутящего момента. Мы предлагаем предохранительные скользящие муфты. Принцип работы заключается в том, что шестерня, установленная между двумя фрикционными дисками, начинает проскальзывать при достижении критического крутящего момента. Сам предел крутящего момента устанавливается прижимной пружиной.
Существует также множество других типов сцеплений, которые не так прочны, как эти большие группы.
Фрикционное сцепление
Кулачковые муфты
Перегрузочная муфта включает вал ведущей муфты и ведущую муфту с торцом ведущей муфты с радиально выровненными треугольными или прямоугольными (симметричными или асимметричными) кулачками.
Это тип синхронной муфты, передающей крутящий момент за счет зацепления и обеспечивающей жесткую кинематическую связь, т.е. равенство угловых скоростей ведущей и ведомой полумуфт.
С другой стороны, асинхронная муфта — это муфта, передающая крутящий момент за счет сил трения и обеспечивающая без трения соединение и разъединение вращающихся валов в широком диапазоне угловых скоростей и передаваемых нагрузок.
Шаровой шарнир — это шарнир с одним или двумя шарнирами Гука, который обеспечивает различное смещение соединенных валов во время работы.
