книги из ГПНТБ / Антонов А.А. Пневматические фрикционные муфты в нефтяной промышленности

Цилиндрические цапфы этого пальца входят в отверстия обоих дисков. Башмак может перемещаться в радиальном направлении относи­ тельно поводкового пальца на расстояние, равное примерно половиневысоты окна. Плоская изогнутая пружина, расположенная в сред­ нем окне над пальцем, стремится отжать башмак от шкива. Качание башмака вокруг оси поводкового пальца ограничивается выступом с одной его стороны, входящим в углубление соседнего башмака. Оба его крайних окна имеют ребра для лучшего охлаждения. К внут­ ренней поверхности каждого башмака присоединена заклепками фрикционная накладка.

Конструкция муфты предусматривает применение пневматической камеры, предназначенной только для создания радиального уси­ лия на башмаки. Камеру не привулканизируют и не крепят к ободу, а свободно вкладывают в пространство между ободом и башмаками и с торцов закрывают дисками. Камера армирована прорезиненным кордом для предотвращения изменения величины периметра ее

быточном давлении башмаки муфты прижимают фрикционные на­ кладки к наружной цилиндрической поверхности шкива. В резуль­ тате сцепления фрикционных накладок со шкивом крутящий мо­ мент передается от бокового диска, закрепленного на ступице веду­ щего вала, через поводковые пальцы, башмаки и накладки на шкив, закрепленный на ведомом валу. Как уже было отмечено, момент может передаваться также и в обратном-направлении, причем стенки пневматической камеры в обоих случаях не участвуют в передаче крутящего момента.

При выключении муфты на ходу центробежные силы, действу­ ющие на башмаки, а также усилия от пружин способствуют быстрому расцеплению.

В процессе работы муфты воздух, циркулирующий через окна башмаков и отверстия в дисках, интенсивно охлаждает ее металли­ ческие детали. В результате резина пневмокамерной муфты нагре­ вается значительно меньше, чем резина шиннопневматической муфты. Практика эксплуатации буровых установок, оснащенных пневмокамерными муфтами, подтверждает их высокую долговечность, до­

(Рп — внутреннее давление в полости пневматической камеры; р 0 = 0 , 2 ' - г 0 , 3 кгс/см2 — давление, расходуемое для деформации камеры с целью преодоления зазора б между накладками и шкивом;

(СпР — жесткость отжимной пружины; Д — предварительный натяг пружин; б — зазор между колодками и шкивом выключенной муфты;, z6 — число пружин и башмаков).

ЦкВт Н,л.с.

Частота вращения п, об/мин

Рис. 42. График зависимости мощностей, передаваемых муфтами типа «VC» (узкой серии), от частоты вращения.

Обозначения те же, что и на рис. 41 .

(и — частота вращения муфты; G — вес башмака; (г6 — радиус центра тяжести башмака; g — ускорение силы тяжести).

Подставив в формулу (11.85) значения величин, получим урав­ нение для определения предельного крутящего момента обжимной пневмокамерной муфты

мака. На рис. 43 расчетные размеры камеры даны для муфты во

меры обжимной муфты определяется условиями равновесия его нитей под действием внутреннего давления воздуха. Нити каркаса пневмокамерной муфты воспринимают усилия только от давления воздуха. В соответствии с методикой, изложенной выше, величина

где гс — средний радиус камеры; Н — средняя высота каркаса тора камеры; v u — расчетное число ни­ тей в корде каркаса обжимной камеры

2ягс cos рсЯн

пневмокамерная муфта не может компенсировать несоосность Бал­ лов за счет упругой деформации ее деталей. Поэтому-несоосность (эксцентриситет) валов, соединенных пневмокамерной муфтой, в про­ цессе работы приводит к периодическому проскальзыванию башма­ ков по цилиндрической поверхности шкива.

На рис. 44 показана схема взаимодействия колодок и шкива пневмокамерной муфты с эксцентричным расположением валов. Как видно из схемы, за первую четверть оборота муфты башмак, сцепленный со шкивом и действующий на него с тангенциальной

силой Г с ц , поворачивается на угол - у . Однако угол поворота шкива ф ш за этот период меньше, чем угол поворота муфты фм на величину j r - . Следующие две четверти поворота муфты этот башмак опережает

башмак опять сцепляется со шкивом, передавая на него усилие Г с ц . За один оборот муфты шкив отстает от нее на угол, равный-^-.

При этом средняя скорость скольжения колодок по шкиву

где е — эксцентриситет валов; пм — частота вращения муфты. Учитывая, что в процессе вращения одна половина башмаков

муфты находится в состоянии полного сцепления со шкивом,

а вторая половина, опережая движение шкива, скользит по нему, величина мощности, расходуемой на скольжение

скольжение колодок по шкиву будет расходоваться мощность, рав­ ная 2 л. с. Эта мощность, превращаемая в основном в тепло, будет нагревать детали муфты и частично расходоваться на износ ее фрик­ ционной пары. Следует отметить, что потери энергии в пневмока­ мерной муфте при одной и той же несоосности валов более чем в 2 раза превосходят потери в шиннопневматической муфте.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что пневмокамерные муфты целесообразнее ставить в такие условия работы, при которых эксцентриситет осей муфты и шкива отсутствует, например, на бара­ банных валах буровых лебедок для оперативного включения пере­ дач.

К о н с т р у к ц и я и р а с ч е т многокамерных муфт

Пневматические фрикционные многокамерные муфты с цилиндри­ ческой поверхностью трения относятся к одним из наиболее надеж­ ных устройств для оперативного включения передач с тяжелым

тепловым режимом работы. Основной отличительной особенностью этой муфты является резделение ее нажимного устройства на боль­ шое число (8, 16, 24 и более) самостоятельных пневматических камер, каждая из которых оснащена своим башмаком с фрикцион­ ной накладкой. Надежность эксплуатации этих муфт достигается:

возможностью продолжения работы при выходе из строя одной или нескольких камер;

простотой конструкции муфты, позволяющей быстро заменить ее детали, вышедшие из строя, без демонтажа и разборки всей муфты; наличием индивидуального трубопровода для подвода воздуха к каждой камере, обеспечивающего необходимую скорость их за­

полнения и быстрое отключение или замену поврежденных воздухо­ проводов.

Многокамерные муфты изготовляют только обжимного типа. Расчетное рабочее давление воздуха в ее камерах равно 6 кге/см2 . На рис. 45 и 46 показана многокамерная фрикционная муфта фирмы «Вюльфель» (ФРГ).

Муфта состоит из обжимной полумуфты с фрикционными на­ кладками и цилиндрического шкива. В полумуфту входят сварной корпус со ступицей вала, призматические пневмокамеры с башма­ ками и фрикционными накладками и детали системы питания воз­ духом. Другая часть муфты -— шкив состоит из цилиндрической обечайки и ступицы второго вала. Полумуфта всегда монтируется на том валу, торец которого может быть использован для подачи воздуха в камеры. Этот вал может быть как ведущим, так и ведомым.

Сварной корпус полумуфты (см. рис. 45, 46 и 47) состоит из сту­ пицы 1, диска 2, направляющей связи 3 и кольца 4. В прямоуголь­ ные проемы, которые образуются диском, направляющими связями и кольцом, с внешней стороны вставлены пневматические камеры. Неподвижная часть каждой камеры — прямоугольная крепежная плита 5 свинчена болтами с направляющими связями 3. На этой плите болтами 7 закреплен круглый соединительный диск 8. Основ­ ным элементом пневматической камеры является резиновая пусто­ телая подушка 9 с утолщенными бортами. Подушки изготовлены из высококачественной резины без корда. Борт-резиновой подушки 9 и уплотнительное кольцо 6 зажаты между плитой 5 и диском 8. На внутреннем периметре резиновой подушки также имеется утол­ щенный борт, к которому прикреплен башмак 1 1 из алюминиевого сплава. Между башмаком и подушкой имеется изолирующая асбе­ стовая плита 10. К башмаку прикреплена износостойкая прессо­ ванная фрикционная накладка 12.

Для подачи воздуха в камеры в валу, на который насажена обжимная полумуфта, просверлены отверстия 1 3 и 14. Из отверстий воздух попадает в кольцевой канал 18, выточенный в ступице 1. Запорный винт 15, а также уплотняющее кольцо 1 6 с полым винтом