Детали машин



Механические муфты



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.

типы механических муфт

***

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:

  • втулочные;
  • фланцевые;
  • продольно-свёртные.

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.

***

Глухие и жесткие компенсирующие муфты