3. Муфты.
Сферы применения муфт в технике достаточно разнообразны. С помощью этих устройств осуществляется постоянное или временное соединение валов, стальных канатов, труб, кабелей и прочих элементов и узлов.
Все виды муфт можно разделить на соединительные муфты и муфты приводов механизмов и машин.
Соединительные муфты предназначены для обеспечения прочности соединения, герметичности, защиты от коррозии и пр.
Муфты приводов механизмов и машин предназначены:
а) для передачи вращательных движений и вращающего момента с вала на вал, которые расположены на одной оси;
б) для передачи вращательных движений с вала на какую-либо деталь, расположенную на нем, например, зубчатое колесо, шкив и пр., не изменяя при этом вращающий момент;
в) для компенсации незначительных монтажных отклонений;
г) для разъединения валов;
д) для автоматического управления;
е) для бесступенчатого регулирования передаточного отношения;
ж) для предохранения механизмов от выхода из строя и пр.
Посредством различных видов муфт может осуществляться передача как совсем маленьких, так и достаточно значительных мощностей и моментов (в несколько тыс. кВт). Различные способы, с помощью которых осуществляется передача вращающего момента, и большое разнообразие функций, выполняемых муфтами, объясняют огромное количество их типов и конструкций, существующих на сегодняшний день. Самые распространённые типы муфт - стандартизованы.
Существует несколько способов передачи крутящего момента через муфту:
а) путем механической связи между деталями, выполненной в виде статических соединений или же кинематических пар (муфты с т.н. геометрическим замыканием);
б) с помощью магнитного притяжения или силы трения (муфты, имеющие силовое замыкание);
в) благодаря силе инерции или индукционному взаимодействию электромагнитных полей (муфты с динамическим замыканием).
С учетом характера работы и основного назначения муфты можно классифицировать на:
Управляемые, к которым относятся сцепные и автоматические муфты;
Неуправляемые - муфты постоянного действия.
Эти два вида муфт делятся на группы:
1. К жёстким или глухим муфтам относятся:
Фланцевые, втулочные, продольно-свертные.
Постоянные муфты обеспечивают жесткое соединение валов. Для производства этих муфт используются среднеуглеродистые стали и серые чугуны. Передаваемый муфтами крутящий момент зависит от того, насколько прочно муфта соединена с валом. Соединение бывает шпоночным, штифтовым и шлицевым.
Недостатком жестких муфт является то, что они передают все толчки и удары от двигателя всем механизмам, а также - наоборот.
Втулочные муфты передают крутящий момент при помощи шпонок и штифтов. Основным недостатком втулочных муфт является необходимость смещения валов при монтаже в направлении оси.
Продольно-свертные или клеммовые муфты осуществляют передачу крутящего момента благодаря силам трения, возникающим при затягивании болтов между наружной и внутренней поверхностью валов. В случае передачи значительных крутящих моментов для усиления дополнительно необходимо установить шпонки.
2. Компенсирующие муфты, те которые компенсируют угловые, осевые и радиальные смещения валов. К этой группе относятся: шарнирные муфты с угловым смещением до 45°, зубчатые и цепные.
В качестве компенсирующих муфт могут использоваться упруго-демпфирующие и упругие муфты. К данной группе относятся и втулочно-пальцевые муфты, с помощью которых соединяется вал электродвигателя с валом привода автомобиля, и муфты, имеющи торообразную оболочку и обладающие более совершенной конструкцией. Сдвоенные шарнирные муфты, сочетающие в себе две одинарные муфты и синхронные шарнирные муфты, которые обеспечивают передаточное отношение постоянного характера при любом угле между осями валов, которые необходимо соединить. Муфты, передающие движение с помощью шариков применяют, к примеру, в переднем приводе автомобиля.
Основным предназначением упругих муфт является компенсация несоосности валов, устранение резонансных явлений при нагрузках и снижение силы кратковременных перегрузок. Для этого в конструкции муфт содержится специальный упругий элемент (спиральная или пластинчатая пружина, эластичные вкладыши или эластичные втулки), который поглощает резкие скачки нагрузок с помощью своей деформации.
3. Сцепные муфты соединяют или разъединяют валы и валы, на которых установлены детали. В эту группу входят: кулачково-дисковые и фрикционные муфты. Крестовые или кулачково-дисковые муфты предусматривают допуск значительных поперечных смещений осей валов, а также компенсируют небольшие перекосы и осевые смещения.
4. Самоуправляемые или автоматические муфты передают вращение в одном определенном направлении. К ним относятся: центробежные муфты, которые ограничивают частоту вращения и предохранительные муфты - ограничивают передаваемый момент. Эти муфты могут включаться и выключаться, исходя из изменений рабочих режимов машины.
К этой группе принадлежат однооборотные муфты, которые срабатывают, попадая в определённое положение, через один (несколько) оборотов вала. С помощью однооборотных муфт, например, в молотах и прессах осуществляется остановка ползуна, находящегося в верхнем положении.
5.Обгонные муфты (муфты свободного хода) могут передавать момент лишь в одном направлении, в котором вращается ведущая полумуфта относительно ведомой, а также проворачиваются, когда происходит обратное направление вращения. Обгонными муфтами снабжаются велосипеды, автоматические трансмиссии автомобилей, станки и пр.
Центробежные муфты могут включаться и выключаться в соответствии со скоростью, с которой вращается ведущая полумуфта. Центробежные муфты могут быть использованы как пусковые механизмы в приводах, а также в качестве предохранительных муфт для ограничения вращательной скорости приводимой машины или ее отключения. Предохранительные функции могут выполнять и муфты других типов, которые допускают проскальзывание и обладают соответствующей конструкцией и характеристиками.
6. Гидравлические или гидродинамические муфты. У валов гидро муфт отсутствует жёсткая механическая связь. Механическая энергия передается с помощью рабочей жидкости, например, масла. Особенностью гидравлической муфты является то, что она обеспечивает ограничение максимального вращательного момента, сглаживание пульсаций, устранение перегрузки двигателя и пр.
7. Электромагнитные и магнитные муфты. В валах также отсутствует жесткая механическая связь. Эти муфты обеспечивают передачу механической энергии через герметическую стенку, причем, совершенно без утечек.
|
Типы муфт |
Крутящий момент, передаваемый муфтой |
Области применения муфт |
|
Глухие муфты |
Передает любую величину крутящего момента (зависит от размеров) |
Соединяют соосные валы, оси, штанги, тяги и пр. |
|
Расширительные муфты |
Крутящий момент зависит от размеров соединяемых валов |
Соединяют соосные валы, которые имеют смещения вдоль оси |
|
Поводковые муфты |
До 10 кг/см, если диаметры валов составляют 6-8 мм |
Соединяют источники движения и ведомые механизмы |
|
Упругие муфты |
Величину крутящего момента определяют размеры муфты и материал упругой прокладки |
Присоединяют электродвигатели к приборным механизмам. Соединяют валы, приобретающие в рабочем процессе незначительные перекосы и смещения осей |
|
Крестовые муфты |
Исходя из размеров муфты |
Соединяют валы, имеющие небольшие смещения осей (3-5 мм) в параллельном направлении |
|
Шарнирные муфты |
В зависимости от размера муфты |
Соединяют валы, расположенные под углами 25 - 45◦ |
|
Мембранные муфты |
В зависимости от размера и материала мембраны |
Без люфта соединяют валы, расположенные под углами 2 - 3◦ |
|
Кулачковые муфты |
Зависит от размера муфты |
Включают и отключают валы на ходу |
|
Фрикционные муфты |
В зависимости от размеров трущихся частей, а также силы прижима |
Плавно включают и отключают валы на ходу, зачастую используются как тормоз. |
|
Электромагнитные порошковые муфты |
В зависимости от размеров муфты, а также электромагнита |
Включают и отключают валы на ходу. Иногда могут регулировать скорость вращения. |
|
Магнитоиндукционные муфты |
В зависимости от размеров муфты, а также магнита |
Регулируют скорость вращения. Бесконтактным способом соединяют валы, находящиеся в труднодоступных местах. |
|
Предохранительные муфты |
Зависит от параметров и регулировки муфты |
Предохраняют ведущие элементы в случае застопоривания ведомых механизмов. |
|
Центробежные муфты |
Зависит от размеров муфты и числа оборотов валов |
Включают и отключают валы, когда те набирают определенную скорость вращения |
|
Муфты свободного хода |
В зависимости от параметров муфты |
Передают крутящий момент в единственном направлении |
|
Муфты необратимого движения |
В зависимости от параметров муфты |
Передают крутящий момент от ведущего к ведомому элементу в двух направлениях. |
|
|