ТИПЫ МУФТ
Эта статья познакомит вас с различными типами муфт и расскажет о выборе подходящего варианта применения в конкретном случае.
Муфта - одна из самых распространенных деталей машин, поскольку она играет важную роль в системах передачи энергии. Таким образом, муфты находят применение в самых разных областях и условиях эксплуатации.
За многие годы конструкторы и инженеры разработали множество вариантов муфт для конкретных условий эксплуатации.
Оглавление
I Что такое муфта?
II Назначение муфт
III Типы муфт
IV Параметры для выбора
Что такое муфта?
Муфта - это механическое устройство, которое соединяет одинаковые или разнородные валы в машинах для передачи энергии и движения. Обычно это временное соединение (но в некоторых случаях оно может быть постоянным), которое может быть демонтировано для обслуживания или замены. Муфта может быть жесткой или гибкой.
Конструкция и функции типов механических муфт могут разительно отличаться. Некоторые муфты могут соединяться с валами без перемещения вала, в то время как большинство муфт требуют перемещения вала для соединения.
В большинстве случаев муфта не изменяет направление движения или угловую скорость, в отличие от зубчатых передач. Ее нельзя подсоединить или отсоединить во время работы.
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.
Муфта вала может выполнять несколько функций в машине для обеспечения функционирования изделия в передовых приложениях.
Давайте вкратце рассмотрим, основные функции муфт:
— Передача мощности
-поглощение ударов и вибрации
-Устранение несоосности
-Прерывание теплового потока
-Защита от перегрузок
Передача мощности
Основным назначением в большинстве случаев является передача мощности и крутящего момента от ведущего вала к ведомому валу - например, муфта, соединяющая двигатель с насосом или компрессором.
Поглощение ударов и вибрации
Муфта вала может сглаживать любые удары и вибрации от ведущего элемента к ведомому. Эта особенность снижает износ компонентов и увеличивает срок службы установки.
Устранение любых несоосностей
Несоосность валов может возникнуть в результате ошибок при монтаже или развиться со временем по другим причинам. Большинство муфт могут допускать некоторую степень несоосности (осевую, угловую и параллельную) 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 перегрузки. При возникновении перегрузки эти муфты с ограничением крутящего момента разрывают соединение между двумя валами. Они либо проскальзывают, либо разъединяются для защиты чувствительных машин.
17.09.2021, Андреас Веллинг
Типы муфт
Муфта вала - один из наиболее распространенных элементов машин, потому что она так важна в системах передачи энергии. Таким образом, они находят применение во множестве приложений и сервисных сред.
As a result, designers and engineers have designed many variations of couplings for specific service conditions and environments over the years.
This article will familiarise you with the different types of couplings and discuss choosing the right option for your application.
Table of Contents hide
What is a Coupling?
A coupling is a mechanical device that connects similar or dissimilar shafts in machines to transmit power and movement. It is usually a temporary connection (but can be permanent in some cases) and capable of removal for service or replacement. A coupling may be rigid or flexible.
Что такое муфта? Создать карусель Добавьте описание
Из-за наличия множества конструкций могут быть существенные различия в конструкции и функциях двух типов механических муфт. Некоторые муфты могут соединяться с валами без перемещения вала, в то время как для установки большинства требуется перемещение вала.
В большинстве случаев муфта не меняет направление движения или угловую скорость, в отличие от шестерен. Его нельзя подключать или отключать во время работы, в отличие от муфт.
Муфта работает, постоянно поддерживая прочное, но гибкое соединение между двумя валами для передачи движения от одного вала к другому . Это происходит при всех значениях нагрузок и перекосов, не допуская относительного движения между двумя валами.
Назначение муфт
Муфта вала может выполнять в машине несколько функций. Конструкция может включать более одной из этих функций соединения в функции продукта в расширенных приложениях.
Давайте кратко рассмотрим, что это такое:
- Передача энергии
- Поглощение ударов и вибрации
- Смещение аккомодации
- Прерывание теплового потока
- Защита от перегрузки
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 допускают некоторую степень перекоса (осевого, углового и параллельного) между валами.
Прерывание теплового потока
Муфта вала также может прерывать 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 механические муфты с защитой от перегрузок, разработаны с целью защиты от перегрузок. При обнаружении состояния перегрузки эти ограничивающие крутящий момент муфты разрывают соединение между двумя валами. Они либо скользят, либо отсоединяются, чтобы защитить чувствительные машины.
Типы муфт
Муфты бывают самых разных форм и размеров. Некоторые из них отлично подходят для общих устройств, а некоторые разработаны специально для конкретных целей.
Чтобы конструктору сделать правильный выбор, важно знать возможности и различия различных типов муфт. В этом разделе представлена информация о следующих типах муфт и о том, как они работают:
- Жесткая муфта
- Гибкая муфта
- Втулочная муфта
- Разъемная муфта
- Фланцевая муфта
- Зубчатая муфта
- Универсальное соединение(шарнир Гука)
- Муфта Олдхема
- Мембранная муфта
- Кулачковая муфта
- Балочная муфта
- Гидравлическая муфта
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 . Некоторыми примерами муфт вала этого типа являются втулка, компрессионная и фланцевая муфты .
Если для соединения двух валов оборудования используется жесткая муфта, они действуют как единый вал. Жесткие муфты находят применение в вертикальных приложениях, например, в вертикальных насосах.
Они также используются для передачи крутящего момента в приложениях с высоким крутящим моментом, таких как большие турбины. Они не могут использовать гибкие муфты, и, следовательно, 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 может допускать некоторую степень относительного движения между составляющими валами и обеспечивать изоляцию от вибрации, известна как гибкая муфта. Если бы валы все время были идеально выровнены, а машины не двигались и не вибрировали во время работы, 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. В определенной степени их может зафиксировать гибкая муфта. Это 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 объединяет множество конкретных муфт. Эти муфты составляют большинство типов муфт, используемых сегодня. Некоторые популярные примеры упругих муфт - зубчатая муфта, универсальный шарнир и муфта Oldham .
Втулочная муфта
Втулочная муфта - простейший пример муфты жесткого типа. Он состоит из чугунной втулки (полого цилиндра). Он имеет внутренний диаметр, равный внешнему диаметру соединяемых валов. Шпонка с упорной 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. Это используется для малых и средних крутящих моментов.
Данный тип муфты имеет несколько движущихся частей, что делает ее надежным выбором, если все детали спроектированы с учетом ожидаемых значений крутящего момента.
Разъемная муфта
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.
Вот что такое разъемная муфта муфты или компрессионная муфта. Две половинки втулки удерживаются на месте шпильками или болтами.
Подобно муфтам муфты, эти муфты передают мощность через шпонку. Муфты с разъемной муфтой 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 средне- 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. Однако это гибкий тип муфты и может использоваться для неколлинеарных валов. Зубчатые муфты допускают угловое смещение около 2 градусов и параллельное смещение 0,25… 0,5 мм.
Установка для зубчатых муфт состоит из двух ступиц (с внешними зубьями шестерни), двух фланцевых втулок (с внутренними зубьями шестерни), уплотнений (уплотнительные кольца и прокладка) и комплектных крепежных элементов.
Передача мощности между двумя концами муфты происходит через внутреннюю и внешнюю шестерни зубчатой муфты.
Зубчатые муфты способны передавать высокий крутящий момент. В результате они находят применение в тяжелых условиях эксплуатации. Для оптимальной работы они требуют периодической смазк.
Универсальный шарнир (шарнир Гука)
Когда два вала не параллельны и пересекаются под небольшим углом, мы используем универсальный шарнир. Этот шарнир может компенсировать небольшое угловое смещение, обеспечивая при этом высокую способность передачи крутящего момента.
Карданный шарнир состоит из пары шарниров, соединенных поперечным валом. Две петли расположены под углом 90 градусов друг к другу. Поперечный вал сохраняет эту ориентацию и также отвечает за передачу мощности. Карданный шарнир не является муфтой постоянной скорости, т. Е. Ведущий и ведомый валы вращаются с разной скоростью.
Они находят применение в самых разных машинах, отсюда и название. Наиболее часто универсальные шарниры используются в коробках передач и дифференциалах автомобилей.
Муфта Олдхема
Муфта Олдхема - это специальная муфта вала, используемая исключительно для устранения бокового смещения вала. Когда два вала параллельны, но не лежат на одной прямой, лучше всего подходит муфта Олдхема.
Конструкция состоит из двух фланцев, которые надеваются на вал, и средней части, известной как центральный диск. У центрального диска есть выступы на каждой стороне. Два выступа на самом деле представляют собой прямоугольные выступы, которые перпендикулярны друг другу и входят в пазы, вырезанные во фланцах с каждой стороны.
Фланцы крепятся к валу шпонками. Таким образом, передача мощности происходит от ведущего вала к шпонке к фланцу к центральному диску, а затем через второй фланец к ведомому валу.
Муфта Oldham 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 и назад и регулируется в зависимости от бокового отклонения.
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 звеном 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 турбомашиностроении из-за их высокоскоростной функции. Сегодняшние приложения включают турбины, компрессоры, генераторы, самолеты и т. Д.
Кулачковая муфта
Кулачковая муфта - это муфта, изгибающая материал. Он находит применение в общих приложениях для передачи малой мощности и управления движением. Он может компенсировать любое угловое смещение. Как и диафрагменные муфты, кулачковые муфты не нуждаются в смазке.
Эта муфта состоит из двух ступиц с зацепляющимися губками, которые входят в эластомерную крестовину. Крестовина обычно изготавливается из медных сплавов , полиуретана, Hyrtel или NBR и отвечает за передачу крутящего момента.
Благодаря упругому характеру крестовины он подходит для передачи ударных нагрузок. Он также может довольно хорошо гасить реакционные силы и вибрацию.
Инженеры используют кулачковые муфты в компрессорах, воздуходувках, смесителях и насосах.
Балочная муфта
Балочная муфта- обеспечивает высокую гибкость с точки зрения параллельного, осевого и углового смещения. Это одна из лучших муфт для передачи малой мощности.
Муфта балочного типа имеет цилиндрическую конструкцию с винтовыми вырезами. Параметры этих разрезов, такие как его шаг и количество пусков, могут быть изменены для обеспечения возможности смещения разной степени. Фактически, инженеры могут вносить эти изменения, не жертвуя целостностью конструкции, поскольку она состоит из одной детали. Таким образом, второе название соединения балок - спиральное соединение.
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 машин с низкой нагрузкой, поскольку скручивание может быть реальной проблемой. Таким образом, он используется в серводвигателях и управлении движением в робототехнике.
Гидравлическая муфта
Гидравлическая муфта - это особый тип муфт, который использует гидравлическую жидкость для передачи крутящего момента от одного вала к другому.
Муфта вала состоит из рабочего колеса, соединенного с ведущим валом, и рабочего колеса, соединенного с ведомым валом. Вся установка закреплена в корпусе, также известном как оболочка.
Когда ведущий вал вращается, крыльчатка ускоряет жидкость, которая затем вступает в контакт с лопастями рабочего колеса. Затем жидкость передает свою механическую энергию рабочему колесу и выходит из лопастей с низкой скоростью.
Гидравлическая муфта используется в автомобильных трансмиссиях, морских силовых установках, локомотивах и некоторых промышленных применениях с постоянной циклической нагрузкой.
Параметры для выбора муфт
Муфты валов являются неотъемлемой частью систем управления движением и передачи энергии. При правильном применении они обеспечивают невероятные преимущества и устраняют многие проблемы, связанные со сборкой и обслуживанием.
Для этого инженеры должны учитывать множество факторов, чтобы сделать правильный выбор. Знание о них помогает уменьшить количество отказов соединения и улучшить возможности агрегаты. Вот эти факторы:
- 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 передачи энергии. Первый имеет меньший крутящий момент и меньшие нагрузки по сравнению со вторым. Знание ожидаемых уровней крутящего момента в приложении сузит выбор подходящей муфты.
Пределы выравнивания
Разные машины имеют разные потребности в выравнивании. Точно так же некоторые муфты вала могут работать только с одним типом несоосности, в то время как другие могут работать с несколькими типами.
Производители также указывают пределы смещения для различных типов смещения для каждой муфты. Это соображение помогает еще больше сузить поиск и связать правильную муфту с нужной машиной.
Максимальная скорость вращения
Каждая муфта также имеет максимально допустимую частоту вращения. Муфты общего назначения нельзя использовать как есть для машин с высокими оборотами. Муфты с высокой частотой вращения нуждаются в статической и динамической балансировке для обеспечения безопасной, плавной и бесшумной работы.
Такие сбалансированные конструкции создаются за счет точной обработки и соответствующего распределения крепежа. Использование ожидаемых оборотов в минуту в качестве критерия может помочь при правильном выборе муфты.
Ограничения по смазке
Иногда условия эксплуатации могут препятствовать частой повторной смазке муфт валов, которые в этом нуждаются. С другой стороны, некоторые муфты валов спроектированы без необходимости смазки в течение всего срока их службы.
Если требования к крутящему моменту низкие, доступны также модифицированные версии обычных муфт. Эти версии поставляются со смазкой металл-металл или комбинацией металла и пластика, чтобы полностью исключить смазку. Разработчики должны сделать правильный выбор муфты, оценив условия эксплуатации и потребности применения.