173 Зчіпні муфти

Зчіпні муфти використовуються при частих пусках і зупинках, при необхідності зміни режиму роботи і реверсуванні Обертальний момент передається зачепленням (зчіпні кулачкові і зубчасті муфти) або силами тертя (фрикційні зчіпні муфти)

Зчіпні кулачкові муфти складаються із двох півмуфт одна з яких кріпиться на головному валі а інша переміщається на шпонках або шліцах відомого вала за допомогою вилки і сухарів

У важко навантажених реверсивних з'єднаннях застосовуються кулачкові муфти з прямими кулачками, число яких вибирають у залежності від переданого обертального моменту (при даному діаметрі муфти число кулачків тим менше, чим більше обертальний момент). Рухливу муфту звичайно розташовують на відомому валі, (що дозволяє зменшити знос деталей, керування муфтою. Для нереверсивних з'єднань застосовують муфти з трьома або шістьма косими кулачками( Кулачкові муфти дуже дошкульні до перекосів і несоосності валів і застосовуються в основному для з'єднання вільно обертових ланцюгових зірочок із валом у коробках зміни передач бурової лебідки і ланцюгових редукторів. Рідше, наприклад, для з'єднання регулятора подачі долота і гідродинамічного гальма з лебідкою використовуються кулачкові муфти, у який напівмуфти розташовуються на кінцях валів, що з'єднується.

Зубчаста зчіпна муфта складається з двох півмуфт, які мають на циліндричних поверхнях зовнішні і внутрішні евольвентні або напівкруглі зуби. Для полегшення включення торці зубів закруглюються.

Кулачкові і зубчасті муфти в порівнянні з фрикційними простіше по конструкції і мають значно менші габарити і масу. Основна нестача їх – неможливість включення на швидкому ходу. Щоб уникнути ушкоджень кулачків і зубів включення муфти на ходу допускається без навантаження і при невеликій різниці кутових швидкостей. Для включення муфти в стані спокою звичайно проводиться холосте провертання головної півмуфти до снапівчення виступів і западин муфти. Можливість включення муфти без холостого провертання залежить від числа і профілю кулачків. Матеріал для виготовлення кулачкових і зубчастих муфт повинен забезпечити високу твердість кулачків і посадкової поверхні рухливої напівмуфти. Для цього звичайно використовуються сталі марок 20Х( 20ХН2 із цементацією і загартуванням до твердості HРС 45-60. Муфти великих розмірів виготовляють із сталей марок 40Х, 30ХН,35ХГС і ін

Обертальний момент зчіпних кулачкових і зубчастих муфт обмежується контактним тиском Для кулачкових муфт граничний обертальний момент (у Нм)

де d₀ – середній діаметр муфти по кулачках м; F – площа проекції опорної поверхні кулачка на діаметральну площину м²; z – число кулачків; [p] -контактний тиск, що допускається, Па.

Для сталевих термічно оброблених, цементація і загартування, кулачків контактний тиск при включенні муфти на ходу не повинно перевищувати 70 МПа [29].

Фрикційні муфти використовуються в силових передачах лебідки насосів ротора й інших агрегатів бурового комплексу разом з постійними кулачковими і зубчастими Вони служать для дистанційного включення і відключення двигунів і основних агрегатів бурового комплексу оперативного переключення швидкостей лебідки при спуско-підіймальних операціях Фрикційні муфти передають обертальний момент за рахунок сил тертя між пластинами або дисками головної і відомої напівмуфти На відміну від кулачкових і зубчастих муфт фрикційні муфти дозволяють здійснити плавне зчеплення валів при будь-якій частоті їхній обертання

Характерна риса фрикційних муфт полягає в тому що вони мають обмежений запас зчеплення При надмірних навантаженнях муфта прослизає й охороняє вузли і деталі машини від поломок Залежно від форми зчіпних елементів розрізняють циліндричні і дискові фрикційні муфти У силових передачах бурових комплексів найбільш поширені циліндричні фрикційні муфти які мають в порівнянні з дисковими істотні переваги – простоту конструкції низьку вартість зручність монтажу і ремонту в промислових умовах знижену чутливістю до несоосності, що з'єднують вали По конструктивних ознаках циліндричні фрикційні муфти підрозділяються на шинно-пневматичні пневмокамерні і багатокамерні

Шинно-пневматична муфта (рис17.5) складається з концентрично розташованих обіду 1 і шківа 5 між яким міститься резинокордний балон 3 із фрикційними накладками Стиснуте повітря через ніпель 2 поступає в балон і притискає накладки 4 до поверхні шківа У розглянутій конструкції балон кріпиться до сталевого ободу і під тиском повітря обжимає шків Така муфта називається обтискною У розжимних муфтах балон кріпиться до внутрішньої підлоги муфти яка виконує роль ободу У цьому випадку фрикційні накладки розташовуються на зовнішній поверхні балона і притискаються до зовнішній напівмуфти, яка виконує роль шківа.

Рисунок 17.5 — Шино-пневматична муфта

Відцентрові сили, що виникають при обертанні муфти, по-різному впливають на роботу обтискних і розтискних муфт У розтискної муфти відцентрові сили притискають накладки до шківа, даючи підвищення моменту зчеплення зі збільшенням частоти обертання муфти В обтискній муфті відцентрові сили віджимають накладки від шківа і зменшують момент зчеплення муфти При відключенні обтискних муфт відцентрові сили роблять корисну дію, способствуя їх швидкому розчепленню У розтискних муфтах відцентрові сили перешкоджають роз'єднанню валів Тому розтискні муфти застосовуються у тихохідних передачах при швидкостях ковзання накладок щодо шківа муфти не більш 5 м/хв У силових передачах і інших агрегатах бурового комплексу використовуються тільки обтискні шинно-пневматичні муфти

Схема установки муфт вибирається з обліком можливості використання відцентрової сили в якості чинника, що сприяє швидкому їх відключенню Для цього напівмуфти з балоном необхідно встановлювати на головному валі Іноді це неможливо внаслідок складності підведення повітря в муфту У цих випадках напівмуфти з балоном доводиться встановлювати на відомому валі

Балон (рис176) складається з кільцевої гумової камери 5, зовнішнього гумового протектора 6, між якими знаходиться прорезинений кордний каркас 7 У балоні є один або два ніпеля для подачі повітря в камеру Ніпелі при вулканізовані до балона Балон кріпиться до обіду гарячою вулканізацією або болтами

Фрикційні накладки 1 приклеєні до сталевих колодок 2, які за допомогою металічних валиків 4 кріпляться до протектора балона Для теплового захисту балона, що нагрівається в результаті ковзання, між протектором і колодкою міститься паронітова прокладка 3 Валики попарно шплінтуються сталевим дротом Шківи й обід муфти виготовляють із гарячекатаної сталі марки 60Г (ДЕСТ 1050-74) або з вуглецевої сталі марки 40 і 50 і підлягають загартуванню (НRС 50-55) і шліфуванню Для зручності монтажу і ремонту шків і обід мають рознімні з'єднання зі ступицями напівмуфт Накладки шинно-пневматичних муфт виготовляють із ретінаксу й інших фрикційних матеріалів, звичайно використовуваних для стрічкових гальм бурової лебідки

Рисунок 17.6 — Балон шино-пневматичної муфти