Список выбранных товаров
  • Нет выбранных товаров

Муфты — назначения, типы и факторы выбора

Муфта вала - один из самых распространенных элементов машин, поскольку она играет важную роль в системах передачи энергии. Таким образом, они находят применение в самых разных областях и условиях эксплуатации.

В результате за многие годы конструкторы и инженеры разработали множество вариантов муфт для конкретных условий эксплуатации и окружающей среды.

Эта статья познакомит вас с различными типами муфт и расскажет о выборе подходящего варианта для вашей ситуации.

Примечание: данная статья является переводом.

Что такое муфта?

Муфта - это механическое устройство, которое соединяет одинаковые или разные валы в машинах для передачи энергиии и движения. Обычно это временное соединение (но в некоторых случаях может быть постоянным), которое можно удалить для обслуживания или замены. Муфта может быть жесткой или гибкой.

В связи с наличием множества конструкций, могут существовать разительные различия в конструкции и функционировании двух типов механических муфт. Некоторые муфты могут соединяться с валами без перемещения вала, в то время как для установки большинства муфт требуется перемещение вала.

В большинстве случаев муфта не изменяет направление движения или угловую скорость, в отличие от зубчатых передач.

Муфта работает за счет постоянного поддержания прочного, но гибкого соединения между двумя валами для передачи движения от одного вала к другому. Это происходит при любых значениях нагрузок и несоосности, не допуская относительного движения между двумя валами.

Назначение муфт:

Муфта вала может выполнять несколько функций в машине. Конструкция может включать в себя более одной из этих функций для обеспечения функционирования изделия в передовых областях применения.

Давайте кратко рассмотрим, эти функции:

Передача энергии

Основная цель в большинстве случаев - передача мощности и крутящего момента от ведущего вала к ведомому - например, муфта, соединяющая двигатель с насосом или компрессором.

Поглощает удары и вибрацию

Муфта вала может сглаживать любые удары или вибрации от ведущего элемента к ведомому. Эта функция снижает износ компонентов и увеличивает срок службы установки.

Устранение любых перекосов

Несоосность валов может быть результатом первоначальных ошибок монтажа или может развиться со временем по другим причинам. Большинство муфт могут компенсировать некоторую степень перекоса (осевого, углового и параллельного) между валами.

Прерывание теплового потока

Муфта вала также может прервать поток тепла между соединенными валами. Если первичный двигатель имеет тенденцию нагреваться во время работы, оборудование со стороны привода защищено от воздействия этого тепла.

Защита от перегрузки

Специальные муфты, известные как предохранительные механические муфты, разработаны с целью защиты от перегрузок. При возникновении перегрузки эти муфты с ограничением крутящего момента разрывают соединение между двумя валами. Они либо проскальзывают, либо разъединяются для защиты машин.

Типы муфт:

Муфты бывают самых разных форм и размеров. Некоторые из них отлично подходят для типовых применений, в то время как другие разрабатываются на заказ для действительно специфических сценариев.

Чтобы сделать осознанный выбор, важно знать возможности и различия различных типов муфт. В этом разделе представлена ​​информация о основных типах муфт и о том, как они работают:

Жесткая муфта

Как следует из названия, жесткая муфта практически не допускает относительного перемещения между валами . Инженеры предпочитают жесткие муфты, когда требуется точное выравнивание.

Любая муфта вала, которая может ограничить любое нежелательное движение вала, известна как жесткая муфта, и, таким образом, это общий термин, который включает различные конкретные муфты. Примерами такого типа муфт являются втулочные, компрессионные и фланцевые муфты.

Если для соединения двух валов оборудования используется жесткая муфта, они действуют как единый вал. Жесткие муфты находят применение в вертикальных системах, например, в вертикальных насосах.

Они также используются для передачи крутящего момента в системах с высоким крутящим моментом, таких как большие турбины. Они не могут использовать гибкие муфты, и поэтому все больше и больше турбин в настоящее время используют жесткие муфты между цилиндрами турбин. Такое расположение гарантирует, что вал турбины работает как непрерывный ротор.

Гибкая муфта

Любая муфта вала, которая допускает определенную степень относительного движения между составляющими валами и обеспечивает виброизоляцию, называется гибкой муфтой. Если бы валы были все время идеально выровнены, а машины не двигались и не вибрировали во время работы, то не было бы необходимости в гибкой муфте.

К сожалению, в реальности машины работают не так, и проектировщикам приходится решать все вышеперечисленные проблемы при проектировании машин. Гибкая муфта может решить их в определенной степени. Она может уменьшить степень износа машин из-за недостатков и динамики, которые являются частью почти каждой системы.

Гибкая муфта также является обобщающим термином и под своим названием включает в себя множество конкретных муфт. Эти муфты составляют большинство типов муфт, используемых сегодня. Некоторые популярные примеры гибких муфт - зубчатая муфта, универсальное соединение и муфта Олдхэма.

Втулочная муфта

Втулочная муфта - простейший пример муфты жесткого типа. Она состоит из чугунной втулки (полого цилиндра) или муфты. Она имеет внутренний диаметр, равный внешнему диаметру соединяемых валов. Шпонка с гибкой головкой используется для ограничения относительного движения и предотвращения проскальзывания между валами и втулками.

Некоторые муфты и валы имеют резьбовые отверстия, которые совпадают при сборке, чтобы предотвратить любое осевое перемещение валов. Передача мощности от одного вала к другому происходит через втулку, шпоночную канавку и шпонку. Эта муфта вала используется для малых и средних крутящих моментов.

Втулочная муфта имеет несколько движущихся частей, что делает ее надежным выбором, если все детали спроектированы с учетом ожидаемых значений крутящего момента.

Муфта с разъемным соединением

Для облегчения сборки втулку муфты можно разделить на две части. Таким образом, техническому специалисту больше не нужно перемещать соединенные валы для сборки или разборки муфты.

Разъемная муфта или компрессионная муфта представляет собой две половинки муфты, которые удерживаются на месте с помощью шпилек или болтов. Подобно втулочным муфтам, эти муфты передают мощность через шпонку. Разъемные муфты используются в тяжелых условиях эксплуатации.

Фланцевая муфта

В фланцевых муфтах на каждый из соединяемых валов надевается фланец. Фланцы крепятся друг к другу шпильками или болтами, а на валу - шпонкой. Использование установочных винтов или конической шпонки гарантирует, что ступица с фланцем не соскользнет назад и не обнажит стыки вала.

Один из фланцев имеет выступающее кольцо на своей поверхности, а другой имеет аналогичную выемку для его размещения. Такой тип конструкции помогает фланцам (и, в свою очередь, валам) поддерживать соосность, не создавая чрезмерных нагрузок на валы.

Фланцевая муфта используется в средних и тяжелых условиях эксплуатации. Они могут создавать эффективные уплотнения между двумя трубками, и, следовательно, помимо передачи энергии, они используются в гидравлических системах под давлением. Фланцевые муфты бывают трех основных типов:

  • Фланцевая муфта незащищенного типа
  • Фланцевая муфта защищенного типа
  • Фланцевая муфта морского типа

Зубчатая муфта

Зубчатая муфта очень похожа на фланцевую муфту. Однако она является гибким типом муфты и может использоваться для неколлинеарных валов. Зубчатые муфты допускают угловое смещение около 2 градусов и параллельное смещение 0,25...0,5 мм.

УКомплект поставки зубчатых муфт состоит из двух ступиц (с внешними зубьями), двух фланцевых втулок (с внутренними зубьями), уплотнений (уплотнительные кольца и прокладки) и крепежа, входящего в комплект поставки./p>

Передача энергии между двумя концами муфты происходит через внутренние и внешние зубчатые колеса в зубчатой муфте.

Зубчатые муфты способны передавать большой крутящий момент. Поэтому они используются в тяжелых условиях эксплуатации. Для оптимальной работы им требуется периодическая смазка (консистентная).

Универсальный шарнир (шарнир Гука)

Когда два вала не параллельны и пересекаются под небольшим углом, используется универсальный шарнир. Этот шарнир может компенсировать небольшое угловое смещение, обеспечивая при этом высокую способность передачи крутящего момента.

Универсальный шарнир состоит из пары шарниров, соединенных через поперечный вал. Два шарнира расположены под углом 90 градусов друг к другу. Поперечный вал поддерживает эту ориентацию и также отвечает за передачу мощности. Универсальный шарнир не является муфтой постоянной скорости, т.е. ведущий и ведомый валы вращаются с разными скоростями.

Они находят применение в самых разных областях, отсюда и название. Наиболее часто универсальные шарниры используются в коробках передач и дифференциалах автомобилей.

Муфта Олдхема

Муфта Олдхема - это специальная муфта для валов, используемая исключительно для бокового смещения валов. Когда два вала параллельны, но не коллинеарны, муфта Олдхэма является наиболее подходящей.

Конструкция состоит из двух фланцев, которые надеваются на вал, и среднюю часть, известную как центральный диск. У центрального диска есть выступы на каждой грани. Эти два выступа представляют собой прямоугольные выступы, расположенные перпендикулярно друг другу и входящие в пазы, вырезанные во фланцах с каждой стороны.

Фланцы крепятся к валу с помощью шпонок. Таким образом, передача мощности происходит от ведущего вала к шпонке, от фланца к центральному диску, а затем через второй фланец к ведомому валу.

Муфта Олдхема идеально подходит для случаев, когда между двумя валами имеется параллельное смещение. Такое параллельное смещение может произойти в случаях, когда требуется передача мощности между валами на разных высотах. Когда валы находятся в движении, центральный диск движется вперед-назад и регулируется в зависимости от бокового смещения.

Мембранная муфта

Мембранные муфты - отличные универсальные муфты для валов. Они могут компенсировать параллельное смещение, а также большое угловое и осевое смещение. Они также обладают высоким крутящим моментом и могут передавать крутящий момент на высоких скоростях без необходимости смазки.

Мембранные муфты доступны в различных стилях и размерах. Конструкция состоит из двух диафрагм с промежуточным элементом между ними. Диафрагма в основном представляет собой одну или несколько гибких пластин или металлических мембран, которые соединяют приводные фланцы на валах с промежуточным элементом с помощью болтов с обеих сторон.

Изначально мембранные муфты были разработаны для приводных валов вертолетов. Но с годами они нашли широкое применение и в другом вращающемся оборудовании. Чаще всего они используются в турбомашинах благодаря своей высокоскоростной функции. Сегодня они применяются в турбинах, компрессорах, генераторах, самолетах и т.д.

Кулачковая муфта

Кулачковая муфта - это муфта с изгибом материала. Она находит применение в общих системах для передачи малой мощности и управления движением. Она может работать с любыми угловыми смещениями. Подобно диафрагменным муфтам, челюстные муфты не нуждаются в смазке.

Эта муфта состоит из двух втулок с зацепляющимися губками, которые помещаются в эластомерную крестовину. Крестовина обычно изготавливается из медных сплавов, полиуретана, Hyrtel или NBR и отвечает за передачу крутящего момента.

Благодаря эластичному характеру крестовины она подходит для передачи ударных нагрузок. Она также может довольно хорошо гасить реакционные силы и вибрацию.

Инженеры используют кулачковые муфты в таких системах, как компрессоры, воздуходувки, смесители и насосы.

Балочная муфта

Балочная муфта - это механически обработанная муфта, которая обеспечивает высокую гибкость в плане параллельного, осевого и углового смещения. Это одна из лучших муфт для передачи малой мощности.

Муфта балочного типа имеет цилиндрическую структуру с винтовыми разрезами. Характеристики этих нарезов, такие как шаг и количество заходов, могут быть изменены для обеспечения возможности смещения в различной степени. Фактически, инженеры могут вносить эти изменения без ущерба для целостности конструкции, поскольку она изготовлена из одной детали. Таким образом, второе название балочной муфты - винтовая муфта.

По сути, балочные муфты представляют собой изогнутую гибкую балку. Они доступны в однолучевой и многолучевой версиях. Многолучевые муфты могут выдерживать большее параллельное смещение, чем однобалочные муфты.

Балочная муфта больше подходит для систем с низкой нагрузкой, поскольку скручивание может быть реальной проблемой. Поэтому они используется в серводвигателях и системах управления движением в робототехнике.

Гидравлическая муфта

Гидравлическая муфта - это особый тип муфты, в которой используется гидравлическую жидкость для передачи крутящего момента от одного вала к другому.

Муфта вала состоит из рабочего колеса, соединенного с ведущим валом, и бегунка, соединенного с ведомым валом. Вся установка закреплена в корпусе, также известном как оболочка.

Когда приводной вал вращается, рабочее колесо разгоняет жидкость, которая затем вступает в контакт с лопастями рабочего колеса. Затем жидкость передает свою механическую энергию бегунку и выходит из лопастей с низкой скоростью.

Гидравлическая муфта используется в автомобильных трансмиссиях, морских силовых установках, локомотивах и некоторых промышленных системах с постоянной циклической нагрузкой.

Параметры для выбора:

Валовые муфты являются неотъемлемым компонентом систем управления движением и передачи энергии. При правильном применении они обеспечивают невероятные преимущества и решают многие проблемы, связанные с монтажом и условиями эксплуатации.

Для этого конструкторы должны учитывать множество факторов, чтобы сделать правильный выбор. Знание этих факторов помогает уменьшить количество случаев выхода муфт из строя и улучшить возможности системы. К этим факторам относятся:

  • Уровни крутящего момента
  • Пределы выравнивания
  • Скорость вращения
  • Ограничения по смазке

Уровни крутящего момента

Большинство производителей используют номинальный крутящий момент в качестве основы для классификации муфты. Величина крутящего момента зависит от того, используется ли муфта для управления движением или для передачи мощности. В первом случае крутящий момент и нагрузки ниже по сравнению со вторым. Знание ожидаемых уровней крутящего момента в области применения поможет выбрать подходящую муфту.

Пределы выравнивания

Различные области применения имеют разные потребности в выравнивании. Аналогично, некоторые муфты для валов могут выдерживать только один тип несоосности, в то время как другие могут выдерживать несколько типов.

Производители также указывают пределы соостности для различных типов смещения для каждой муфты. Это позволяет сузить круг поиска и подобрать подходящую муфту к подходящей машине.

Максимальная скорость вращения

Каждая муфта также имеет максимально допустимое число оборотов в минуту. Этот предел также публикуется для муфт валов. Муфты общего назначения нельзя использовать как таковые для работы на высоких оборотах. Муфты с высоким числом оборотов нуждаются в статической и динамической балансировке для обеспечения безопасной, плавной и бесшумной работы.

Такие сбалансированные конструкции создаются за счет точной обработки и правильного распределения крепежа. Использование ожидаемых оборотов в минуту в качестве критерия может помочь при правильном выборе муфты.

Ограничения по смазке

Иногда условия эксплуатации не позволяют часто смазывать муфты валов, которые в этом нуждаются. С другой стороны, некоторые валовые муфты сконструированы так, что не требуют смазки в течение всего срока службы.

Если требования к крутящему моменту невысоки, можно использовать модифицированные версии обычных муфт. Эти версии поставляются со смазкой "металл по металлу" или с комбинацией металла и пластика, что позволяет полностью отказаться от смазки. Проектировщики должны сделать правильный выбор муфты, оценив условия эксплуатации и потребности применения.

Советуем вам прочитать статьи опубликованные в нашем блоге ранее: «‎9 Лучших проектов для начинающих операторов на фрезерном станке с ЧПУ»‎ и «‎Фрезерование на станках с ЧПУ – Подробно про процесс, станки и операции»‎.

Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!

Понравилась статья? Жми
1
17 февраля
201
  • Разное
Подписывайтесь
Комментарии
Оставить комментарий

Читайте также

Новые комментарии

5 советов по обслуживанию металлообрабатывающего оборудования Андрей Титов С хранением и периодическим обслуживание самые больший...


Как правильно использовать гидравлический трубогиб? Андрей Титов Мне материал помог достичь хороший результатов, написано...


Отзыв клиента из Ижевска о станке для заточки плоских ножей с магнитной плитой MF257B Андрей Титов Шикарная модель, которую хотелось приобрести после...


Различные виды литья металлов преимущества и недостатки [Часть 2] Андрей Титов С большим интересом было узнать о различных видах литья....


Инструкция по правильной резке алюминиевых листов и пластин Андрей Титов С большим интересом прочитал инструкцию дабы иметь...


Дробилка для пластика — своими руками! [Чертежи прилагаются] Артур Здравствуйте Максим! Да дробилка справиться с данным...

Присоединяйся к нам!