Виды соединительных муфт
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.
Виды муфт
Муфтами в механике называют специальные изделия, которые служат для соединения концов валов,
труб, стержней, проводов и т.п.
Разделений и классификаций муфт достаточно много.
По управляемости, классифицируют неуправляемые и управляемые муфты
Неуправляемые используют когда валы вынужденно делают составными, хотя в идеале они должны быть едиными и неразрывными, работать как одно целое.
По конструкции и принципу работы бывают глухими, упругими и компенсирующими
Самые распространенные неуправляемые муфты - глухие втулочные, обычно их изготавливают из стали.
Другая разновидность фланцевые муфты - они имеют две полумуфты в форма фланцев из углеродистой стали или чугуна, они гарантируют долговременное соединение валов, просты по конструкции, дешевы, широко распространены в машиностроении. Принцип - полумуфты насаживают на края валов с
натягом и дополнительно стягивают болтами.
Упругие муфты соединяют валы с некоторыми неточностями соосностями. Несоосность валов обычно появляется при неточном изготовлении или неточной установке при монтаже и различают: продольное, радиальное, угловое смещения, а также их комбинации.
Компенсирующие - для уменьшения (компенсации) динамических и ударных нагрузок, передаваемых соединяемыми валами.
Управляемые (сцепляемые) муфты используют в машинах или их отдельных узлах, если необходимо осуществлять частые остановы и спуски, спецление - расцепление и т.п.
Упругие муфты используют для снижения динамических нагрузок, которые передаются соединяемыми валами.
Конструкции упругих (эластичных) муфт многочисленны.
По материалу упругих элементов - бывают с металлическими (пружины, пластины) и неметаллическими упругими элементами (резиновые "звездочки")
Муфты сцепления могут быть различных видов - полностью механические, электрические (электромагнитные), гидравлические, пневматические. Разумеется, их принцип идентичен, то только
они используют различные источники энергии.
Механические сцепляемые муфты - зубчатые, кулачковые, фрикционные.
Зубчатая муфта обычно компенсирует любые смещения валов, потому, что зацепление зубцов исполняют с боковым зазором и возможностью взаимного осевого смещения сопряженных зубьев.
Также у данных муфт при прочих достоинствах компактны, выдерживают большие нагрузки. Кулачковая муфта включает в себя две полумуфты, сцепляющиеся с помощью торцевых кулачков.
Втулка служит для центрирования валов. Профили кулачков зависят от сферы использования муфты (трепецеидальный, треугольный, прямоугольный, несимметричный и т.п.).
Для соединение валов эти муфты требуют центрирования, например с помощью центрирующего кольца или втулки. Достоинства кулачковых муфт - отсутствие проскальзывания и малые габаритные размеры. Недостатки - невозможность включения на высокой скорости.
Фрикционные муфты сцепления передают вращение с помощью трения и обеспечивают плавное соединение ведущего и ведомого валов, уменьшая динамические нагрузки и шум. Фрикционные управляемые механические муфты используются для соединения (рассоединения) валовпри вращении. Силы трения обеспечивают плавное расцепление валов. Фрикционные муфты могут быть также и предохранительными и проскальзывать если механизм встречает какое-то препятствие. Но такой тип муфт отнести к самодействующим.
Многодисковые фрикционные муфты состоят из двух неподвижных полумуфт, нескольких наружных и внутренних дисков, двух упорных колец, между которыми располагаются диски, упорных гаек, регулирующих расстояние между упорными кольцами и механизма включения муфты. При включениидиски зажимаются между упорными кольцами, одно из которых упирается в гайку, другое - в рычаги механизма включения, под воздейсвитем сил трения между дисками происходит сцепление полумуфт и соединяемых валов.
Самодействующие муфты выделяют следующих типов: предохранительные, обгонные, центробежные, также предлагаемые нами электромагнитные муфты.
Предохранительные используют для защиты механизмов от перегрузок. Центробежные для автоматического сцепления или расцепления валов, когда ведущий вал достигает заданной частоты вращения.
Предохранительные муфты бывают с разрушаемым и неразрушаемым элементом. Для них рекомендуется рассчитать крутящий момент рассчитывается как
Тр=1,25Т, где Т - максимальный момент, передаваемый муфтой.
Предохранительные - защищают от поломки при перегрузках, разъединяют цепь при достижении определенных параметров. центрирование полумуфт обеспечивают цилиндрическим выступом на одной полумуфте и цилиндрической расточкой на другой
Предохранительные муфты с неразрушаемым элементом - кулачковые, шариковые/роликовые фрикционные.
В данных предохранительных муфтах первая полумуфта соединяется с валом неподвижно, а вторая полумуфта - с возможностью осевого перемещения.
В кулачковых муфтах вторая - постоянно прижата к первой с помощью нескольких пружин. Сила сжатия регулируется гайкой. Сцепление полумуфт в кулачковой муфте осуществляется торцевыми кулачками различного профиля, в шариковой - шариками, находящимися под действием пружин, во
фрикционных - силой трения, развиваемой фрикционными дисками.
Они работают и делают вал единым целым, расцепление происходит при установленной перегрузке.
Предохранительные кулачковые и шариковые муфты используют только при низких скоростях и
небольших моментах, так как при их перегрузках происходят шумные удары кулачков и шариков,
предохранительные фрикционные муфты успешно работают при частых кратковременных перегрузках,
обычно ударного действия.
Предохранительные муфты с разрушающимся элементом. Применяют если возможны внезапные сильные
перегрузки.
После каждого срабатывания разрушенный элемент (штифт) необходимо заменить и соответственно при
частых срабатывания такая муфта - не лучшее решение.
Для высокой срабатывания точности в предполагаемом месте разрушения штифта делают выточку,
также это облегчает извлечение разрушенного элемента и снижает вероятность повреждений.
Момент, при котором происходит разрушение штифтов рассчитывается как расчетный момент
предохранительной муфты.
Обгонная муфта следит за соотношением угловых скоростей. если скорость ведущего вала, больше
скорости ведомого, то она сцепляет валы. При меньшей скорости ведущего вала муфта расцепляет
валы, и не препятствует ведомому валу свободно обгонять ведущий.
Центробежные муфты - предназначены для для автоматического соединения / разъединения валов,
если ведущий вал достигает необходимой частоты вращения
Центробежные муфты способом сцепления напоминают фрикционные муфты, которые сцепляются и
расцепляются автоматически, под воздействием специальных грузов и пружин.
Когда ведущий вал достигает определенной угловой скорости центробежные силы, которые действуют
на грузы, связанные с одной из полумуфт преодолевают силы пружин
и прижимают или отжимают их (грузы) к другой полумуфте, в результате чего валы сцепляются (или
расцепляются).
По способу сцепления они бывают храповые и фрикционные. Наиболее распространены фрикционные
обгонные муфты с роликами.
Пружинно-кулачковые предохранительные муфты используются при низких скоростях и передаваемых
крутящих моментах. Пружины обеспечивают точность и стабильности срабатывания муфты, однако при
высокой скорости применять их нельзя. Также существуют пружинно-шариковые предохранительные
муфты - они могут использоваться при более высоких скоростях, меньше подвержены износу,
равномерно распределяют нагрузку.
типов муфт | Fractory
Муфта вала является одним из наиболее распространенных элементов машин, поскольку она очень важна в системах передачи энергии. Таким образом, они находят применение в различных приложениях и сервисных средах.
В результате конструкторы и инженеры разработали множество вариантов муфт для конкретных условий эксплуатации и окружающей среды.
В этой статье вы познакомитесь с различными типами муфт и обсудите выбор подходящего варианта для вашего применения.
Что такое муфта?
Муфта – это механическое устройство, которое соединяет одинаковые или разные валы в машинах для передачи мощности и движения . Обычно это временное соединение (но в некоторых случаях может быть постоянным), которое можно отключить для обслуживания или замены. Муфта может быть жесткой или гибкой .
Что такое муфта?
Из-за наличия многих конструкций могут быть резкие различия в конструкции и функционировании двух типов механических муфт. Некоторые муфты могут соединяться с валами, не перемещая вал, в то время как для установки большинства требуется перемещение вала.
В большинстве случаев муфта не изменяет направление движения или угловую скорость, в отличие от зубчатых передач. Его нельзя подключить или отключить во время работы, в отличие от муфт. Муфты могут передавать крутящий момент только на короткие расстояния, для больших расстояний лучшими альтернативами являются цепные и ременные передачи. Муфты часто сочетаются с узлами ходового винта для соединения вала винта с двигателем.
Муфта обеспечивает постоянное прочное, но гибкое соединение между двумя валами для передачи движения от одного вала к другому . Он делает это при всех значениях нагрузки и смещения, не допуская относительного движения между двумя валами.
Назначение муфт
Муфта вала может выполнять несколько функций в машине. Конструкция может включать более одной из этих соединительных функций в функцию продукта в расширенных приложениях.
Давайте кратко рассмотрим, что это такое:
- Трансмиссия
- Поглощение ударов и вибрации
- Компенсация несоосности
- Прерывание теплового потока
- Защита от перегрузки
Силовая передача
Основное назначение в большинстве случаев — передача мощности и крутящего момента от ведущего вала к ведомому — например, муфта, соединяющая двигатель с насосом или компрессором.
Поглощение ударов и вибрации
Муфта вала может сгладить любые удары или вибрации от ведущего элемента к ведомому элементу. Эта особенность снижает износ компонентов и увеличивает срок службы установки.
Устраните любую несоосность
Несоосность между валами может быть результатом первоначальных ошибок монтажа или может развиваться со временем по другим причинам. Большинство муфт допускают некоторую степень несоосности (осевой, угловой и параллельной) между валами.
Прерывание теплового потока
Муфта вала также может прерывать тепловой поток между соединенными валами. Если первичный двигатель имеет тенденцию нагреваться во время работы, механизмы на стороне привода защищены от воздействия этого тепла.
Защита от перегрузки
Специальные муфты, известные как механические муфты с защитой от перегрузок, предназначены для защиты от перегрузок. При обнаружении состояния перегрузки эти муфты ограничения крутящего момента разрывают соединение между двумя валами. Они либо проскальзывают, либо отключаются для защиты чувствительных машин.
Типы муфт
Муфты бывают самых разных форм и размеров. Некоторые из них отлично подходят для универсальных приложений, а некоторые специально разработаны для действительно специфических сценариев.
Чтобы сделать осознанный выбор, важно знать возможности и различия между различными типами муфт. В этом разделе представлена информация о следующих типах муфт и принципах их работы:
- Жесткая муфта
- Гибкая муфта
- Гильзовое или муфтовое соединение
- Разъемная муфта муфты
- Фланцевое соединение
- Зубчатая муфта
- Карданный шарнир (шарнир Гука)
- Муфта Oldham
- Мембранная муфта
- Кулачковая муфта
- Балочное соединение
- 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, является общим термином, который включает различные специальные муфты . Некоторыми примерами этого типа муфты вала являются втулка , компрессионная и фланцевая муфта .
При использовании жесткой муфты для соединения двух валов оборудования они действуют как единый вал. Жесткие муфты находят применение в вертикальных установках, таких как вертикальные насосы.
Они также используются для передачи крутящего момента в устройствах с высоким крутящим моментом, таких как большие турбины. Они не могут использовать гибкие муфты, и, следовательно, все больше и больше турбин теперь используют жесткие муфты между цилиндрами турбины. Такое расположение гарантирует, что вал турбины действует как непрерывный ротор.
Гибкая муфта
Любая муфта вала, которая может допускать некоторую степень относительного движения между составными валами и обеспечивать изоляцию вибрации, известна как гибкая муфта. Если бы валы всегда были идеально выровнены, а машины не двигались и не вибрировали во время работы, не было бы необходимости в эластичной муфте.
К сожалению, в реальности машины работают не так, и конструкторам приходится решать все вышеперечисленные проблемы при проектировании машин. Например, токарные станки с ЧПУ предъявляют высокие требования к точности и скорости для выполнения высокоскоростных операций обработки. Гибкие муфты могут повысить производительность и точность за счет снижения вибрации и компенсации несоосности.
Эти муфты могут уменьшить степень износа машин за счет недостатков и динамики, которые являются частью почти каждой системы. В качестве дополнительного бонуса они, как правило, довольно просты в установке и имеют длительный срок службы.
«Гибкая муфта» также является общим термином и включает в себя множество конкретных муфт под этим названием. Эти муфты составляют большинство используемых сегодня типов муфт. Некоторыми популярными примерами гибких муфт являются зубчатая муфта , универсальный шарнир и муфта Oldham 9.0012 .
Втулочное или муфтовое соединение
Втулочное соединение является простейшим примером жесткого соединения. Он состоит из чугунной втулки (полого цилиндра) или муфты. Он имеет внутренний диаметр, равный внешнему диаметру соединяемых валов. Шпонка с выпуклой головкой используется для ограничения относительного движения и предотвращения проскальзывания между валами и втулками.
Некоторые втулки и валы имеют резьбовые отверстия, совпадающие при сборке для предотвращения осевого смещения валов. Передача мощности от одного вала к другому происходит через втулку, шпоночный паз и шпонку. Эта муфта вала используется для крутящих моментов от легких до средних.
Втулочная муфта имеет мало движущихся частей, что делает ее надежным выбором, если все детали спроектированы с учетом ожидаемых значений крутящего момента.
Муфта разъемная
Для упрощения сборки муфта муфты может быть разделена на две части. Благодаря этому техническому специалисту больше не нужно перемещать соединенные валы для сборки или разборки муфты.
Это то, что представляет собой разъемная муфта или компрессионная муфта. Две половинки втулки удерживаются на месте шпильками или болтами.
Подобно муфте с муфтой, эти муфты передают мощность через шпонку. Муфты с разъемной муфтой используются в тяжелых условиях.
Фланцевая муфта
Во фланцевых муфтах фланец надевается на каждый из соединяемых валов. Фланцы крепятся друг к другу с помощью шпилек или болтов и к валу с помощью шпонки. Использование установочных винтов или конусной шпонки гарантирует, что ступица с фланцем не соскользнет назад и не обнажит поверхности сопряжения вала.
На лицевой стороне одного из фланцев имеется выступающее кольцо, а на другом - аналогичное углубление для его размещения. Этот тип конструкции помогает фланцам (и, в свою очередь, валам) сохранять соосность, не создавая чрезмерной нагрузки на валы.
Фланцевое соединение используется в условиях средней и высокой нагрузки. Они могут создавать эффективные уплотнения между двумя трубами и, следовательно, в дополнение к передаче энергии они используются в системах с жидкостью 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 это эластичный тип муфты, и его можно использовать для неколлинеарных валов. Зубчатые муфты допускают угловое смещение около 2 градусов и параллельное смещение 0,25…0,5 мм.
Комплект зубчатых муфт состоит из двух ступиц (с наружными зубьями), двух фланцевых втулок (с внутренними зубьями), уплотнений (уплотнительных колец и прокладки) и прилагаемых крепежных деталей.
Передача мощности между двумя концами муфты происходит через внутреннюю и внешнюю шестерни в зубчатой муфте.
Зубчатые муфты способны передавать высокий крутящий момент. В результате они находят применение в тяжелых условиях эксплуатации. Они требуют периодической смазки (консистентной смазки) для оптимальной работы.
Универсальный шарнир (шарнир Гука)
Когда два вала не параллельны и пересекаются под небольшим углом, мы используем универсальный шарнир. Это соединение может компенсировать небольшое угловое смещение, обеспечивая при этом высокую способность передачи крутящего момента.
Универсальный шарнир состоит из пары шарниров, соединенных через поперечный вал. 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 равных угловых скоростей, т. е. ведущий и ведомый валы вращаются с разной скоростью.
Они находят применение в различных приложениях, отсюда и название. Чаще всего универсальные шарниры используются в коробках передач и дифференциалах автомобилей.
Муфта Oldham
Муфта Олдхэм
Муфта Oldham — это специальная муфта для валов, используемая исключительно для компенсации поперечного смещения валов. Когда два вала параллельны, но не коллинеарны, лучше всего подходит муфта Oldham.
Конструкция состоит из двух фланцев, которые надеваются на вал, и средней части, называемой центральным диском. Центральный диск имеет выступ на каждой стороне. Два выступа на самом деле представляют собой прямоугольные выступы, которые перпендикулярны друг другу и входят в канавки, вырезанные во фланцах с каждой стороны.
Фланцы крепятся к валу с помощью шпонок. Таким образом, передача мощности происходит от ведущего вала к шпонке к фланцу к центральному диску и далее 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 тех случаях, когда необходима передача мощности между валами на разных высотах. Когда валы находятся в движении, центральный диск перемещается вперед и назад и приспосабливается к поперечному отклонению.
Мембранная муфта
Мембранная муфта — это универсальное соединение вала. 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 исполнениях 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.
Мембранные муфты изначально были разработаны для карданных валов вертолетов. Но с годами они нашли широкое применение и в другом вращающемся оборудовании. Они чаще всего используются в турбомашинах из-за их высокой скорости. В настоящее время применяются в турбинах, компрессорах, генераторах, самолетах и т. д.
Кулачковая муфта
Кулачковая муфта представляет собой муфту, изгибающуюся по материалу. Он находит применение в общих приложениях передачи малой мощности и управления движением. Он может компенсировать любое угловое смещение. Подобно диафрагменным муфтам, 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 эластичности крестовины она подходит для передачи ударных нагрузок. Он также может довольно хорошо гасить противодействующие силы и вибрацию.
Инженеры используют кулачковые муфты в таких устройствах, как компрессоры, воздуходувки, смесители и насосы.
Балочная муфта
Балочная муфта представляет собой обработанную муфту, обеспечивающую высокую гибкость с точки зрения параллельного, осевого и углового смещения. Это одна из лучших маломощных трансмиссионных муфт.
Муфта балочного типа имеет цилиндрическую конструкцию со спиральными вырезами. Атрибуты этих разрезов, такие как их опережение и количество пусков, можно изменить, чтобы обеспечить возможности смещения разной степени. На самом деле, инженеры могут вносить эти изменения, не жертвуя целостностью конструкции, поскольку она состоит из цельного куска. Таким образом, второе название балочной связи — винтовая связь.
По сути, соединения балок представляют собой изогнутые гибкие балки. Они доступны в однолучевых и многолучевых версиях. Многолучевые муфты могут выдерживать большее параллельное смещение, чем однобалочные муфты.
Балочная муфта больше подходит для приложений с низкой нагрузкой, так как скручивание может быть реальной проблемой. Таким образом, он используется в серводвигателях и управлении движением в робототехнике.
Гидравлическая муфта
Принцип работы гидромуфты
Гидравлическая муфта — это специальный тип, в котором используется гидравлическая жидкость для передачи крутящего момента с одного вала на другой.
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.
При вращении ведущего вала крыльчатка разгоняет жидкость, которая затем контактирует 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 устройствах с постоянными циклическими нагрузками.
Параметры для выбора
Муфты валов являются неотъемлемым компонентом систем управления движением и передачи мощности. Они обеспечивают невероятные преимущества и решают многие проблемы среды сборки и обслуживания при правильном применении.
Чтобы сделать правильный выбор, дизайнеры должны учитывать множество факторов. Знание о них помогает уменьшить количество отказов соединения и улучшить возможности системы. Вот эти факторы:
- Уровни крутящего момента
- Пределы выравнивания
- Скорость вращения
- Ограничения смазки
Уровни крутящего момента
Большинство производителей используют номинальный крутящий момент в качестве основы для классификации муфт. Значение крутящего момента зависит от того, используется ли муфта для управления движением или для передачи энергии. Первый имеет меньший крутящий момент и нагрузки по сравнению со вторым. Знание ожидаемых уровней крутящего момента в приложении сужает выбор правильной муфты.
Пределы выравнивания
Различные приложения имеют разные требования к выравниванию. Точно так же некоторые муфты вала могут компенсировать только один тип 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 круг поиска и подобрать подходящую муфту к подходящей машине.
Максимальная скорость вращения
Каждая муфта также имеет максимально допустимую скорость вращения. Этот предел также опубликован для муфт вала. Муфты общего назначения не могут использоваться как есть для приложений с высокими оборотами. Муфты с высокими оборотами нуждаются в статической и динамической балансировке для обеспечения безопасной, плавной и бесшумной работы.
Такой сбалансированный дизайн достигается за счет точной обработки и правильного распределения крепежа. Использование ожидаемых оборотов в качестве критерия может помочь в правильном выборе муфты.
Ограничения по смазке
Иногда условия эксплуатации могут препятствовать частому повторному смазыванию муфт вала, которые в этом нуждаются. С другой стороны, некоторые муфты валов не требуют смазки в течение всего срока службы.
Если требования к крутящему моменту невелики, также доступны модифицированные версии обычных муфт. Эти версии поставляются со смазкой металл по металлу или комбинацией металла и пластика, чтобы полностью исключить смазку. Разработчики должны сделать правильный выбор муфты, оценив условия эксплуатации и потребности применения.
Распространенные типы муфт - Урок для студентов
Муфта представляет собой устройство, соединяющее два вала для передачи мощности. В зависимости от точности выравнивания и требуемого крутящего момента муфты бывают жесткими или гибкими. Муфта вала представляет собой механический компонент, который передает мощность путем соединения двух вращающихся валов, таких как ведущий вал и ведомый вал. Среди прочего, он содержится в двигателях, насосах, генераторах и компрессорах.
Различные типы муфт
Пожалуйста, включите JavaScript
Различные типы муфт
Муфты используются для соединения валов отдельно сконструированных устройств, таких как двигатель и генератор. С точки зрения механической приспособляемости ударные нагрузки поглощаются при передаче их с одного вала на другой. Также предусмотрена защита от перегрузки.
В этой статье вы познакомитесь с распространенными типами муфт и их функциями.
Подробнее. типы муфт:
- Жесткая муфта
- Втулочная или муфтовая муфта.
- Хомут, разъемная муфта или обжимная муфта и
- Фланцевая муфта.
- Гибкая муфта
- Штифтовая муфта с втулкой,
- Универсальная муфта и
- Муфта Oldham.
- Соединение передач
- Проявляющая связь
- Связанные муфты
- Муфты диафрагмы
- Жидкости. Эти типы муфт предназначены только для использования в непосредственной близости. Гильзовая или муфтовая муфта, разъемная муфта и фланцевая муфта — вот лишь несколько примеров.
Втулочное или муфтовое соединение
Простейшим типом жесткого соединения является муфтовое или втулочное соединение, изготовленное из чугуна. Муфтовая муфта состоит из вала, шпонки, втулки или муфты и полого цилиндра с таким же внутренним диаметром, что и вал.
Ключ с гибкой головкой используется для закрепления его на концах двух валов.
При помощи шпонки и втулки мощность передается с одного вала на другой. Для передачи крутящего момента все элементы должны быть достаточно прочными.
Хомут, разъемная муфта или компрессионная муфта
Разъемная муфта — другое название этого типа муфты. Муфта или рукав разделены на две части и сварены вместе с помощью такого соединения. Чугун составляет половинки. Шпильки или болты используются, чтобы скрепить их вместе.
Концы обоих валов соединяются, и в шпоночные канавки валов вставляется шпонка. Муфта имеет один конец, прикрепленный снизу, и другой конец, прикрепленный сверху. Болты и гайки соединяют две части. Это соединение обычно используется на высоких скоростях. Для сборки или разборки соединения положение вала менять не нужно.
Подробнее: Знакомство с различными типами крепежа
Фланцевое соединение.
Фланцевые муфты состоят из двух чугунных фланцев, прикрепленных к концу каждого вала.
Привод комплектуется болтовым соединением двух фланцев. Фланцевое соединение предназначено для герметичного соединения двух труб.
Один из фланцев имеет выступающую часть, а другой - сравнимую с ним выемку. Концы каждого фланца припаяны друг к другу, чтобы обеспечить их правильное выравнивание, не вызывая сопротивления проходящему через них веществу.
Помогает выровнять вал и поставить его на одну линию. Для соединения двух фланцев используются гайки и болты. Как правило, эти муфты используются в системах трубопроводов под давлением. Он также используется для больших нагрузок. В результате он весьма полезен для массивных валов.
Три различных типа фланцевых соединений включают в себя; Фланцевая муфта незащищенного типа, фланцевая муфта защищенного типа и фланцевая муфта морского типа.
Гибкая муфта
Эти типы муфт соединяют два вала, которые смещены как в поперечном, так и в угловом направлении. Несколько примеров: муфты с втулкой, универсальные муфты, муфты Oldham, зубчатые муфты, сильфонные муфты, кулачковые муфты и мембранные муфты 9.
0003
Муфта с втулкой и штифтом
Это особые типы муфт, которые используются, когда два вала слегка смещены в плане параллельности, углового смещения или осевого смещения. Жесткая фланцевая муфта была модифицирована. Он состоит из двух секций различной конструкции, а также штифтов и резиновых втулок, закрывающих штифты.
Подпишитесь на нашу рассылку новостей
Между поверхностями двух секций соединения имеется зазор 5 мм. Жесткой связи между ними и приводом нет, что осуществляется прессованными резиновыми или кожаными втулками.
Универсальная муфта
Муфта Гука — другое название универсальной муфты. Универсальная муфта используется, когда оси двух валов пересекаются под небольшим углом. Наклон двух валов может оставаться постоянным, но при передаче движения от одного вала к другому наклон меняется.
На приведенном выше рисунке изображен универсальный шарнир. Эти муфты обычно используются в силовой передаче. Универсальная муфта находится в трансмиссии автомобиля от коробки передач к дифференциалу.
В этих обстоятельствах на каждом конце используются два универсальных шарнира. Один соединяет карданный вал с коробкой передач, а другой соединяет дифференциал с противоположным концом. Универсальная муфта также используется для передачи электроэнергии на различные шпиндели станка.
Муфта Oldham
При поперечном смещении двух валов используется муфта Oldham. Схематическое изображение муфты Олдхэма показано ниже. Он состоит из двух фланцев A и B с прорезями и центральной плавающей секции E с двумя язычками T1 и T2, как показано на схеме.
Штифты используются для фиксации центральной секции, которая крепится к фланцам и плавающим секциям. Язычок T1 входит во фланец A и допускает возвратно-поступательное движение, а язычок T2 входит во фланец B и допускает вертикальное перемещение. При вращении эти две составляющие скорости вызывают корректировку бокового смещения вала.
Подробнее: Что нужно знать о заклепках и заклепочных соединениях
Зубчатая муфта
Модифицированным вариантом фланцевой муфты является зубчатая муфта.
Из-за большого размера зубьев зубчатые муфты могут передавать большой крутящий момент. Вместо того, чтобы быть единым элементом, как фланцевая муфта, фланец и ступица собираются отдельно в этой форме муфты вала.
Каждый шарнир имеет внутреннюю и внешнюю зубчатую пару с передаточным числом 1:1. А зубчатая муфта ограничена угловым смещением 0,01-0,02 дюйма параллельно и 2 градусами углового смещения. Для аналогичных целей используются зубчатые муфты и универсальные шарниры. Обычно они используются в тяжелых условиях, когда необходимо передать большой крутящий момент.
Муфта с сильфоном
Муфты с сильфоном имеют двойные концы, называемые ступицами, и являются эластичными муфтами. Торсионная жесткость этих муфт является выдающейся, что позволяет им надежно передавать скорость, угловое положение и крутящий момент. Нержавеющая сталь является наиболее распространенным материалом. Когда требуется высокая точность позиционирования, используются эти муфты.
Муфты с сильфоном имеют тонкие стенки и лишь слегка гибки при смещении под углом, в осевом направлении или параллельно.
Муфта внизу приварена к ступицам. Жесткость на кручение этих муфт является самой высокой среди всех муфт серводвигателей.
Кулачковые муфты
Этот тип муфты используется в приложениях управления движением, а также в передаче энергии общего назначения. Кулачковая муфта предназначена для передачи крутящего момента при одновременном снижении вибрации системы и коррекции смещения, защищая другие компоненты от повреждений.
Кулачковые муфты состоят из двух металлических ступиц и элемента из эластопласта, иногда называемого «пауком». Кулачковые муфты имеют ряд преимуществ, в том числе способность справляться с угловым смещением и реактивными нагрузками в результате смещения, а также способность сильного крутящего момента к внешнему диаметру, химическая стойкость и достойные демпфирующие способности.
Мембранные муфты
Мембранные муфты представляют собой тип несмазываемой муфты, которая передает крутящий момент и компенсирует несоосность между валами оборудования в высокопроизводительных турбомашинах.
Крутящий момент передается от внешнего диаметра к внутреннему диаметру, а затем от внутреннего диаметра к внешнему диаметру в этом типе муфты. Гибкие компоненты в диафрагменных муфтах состоят из одной или нескольких пластин. Несоосность может быть угловой, осевой или параллельной с диафрагменной муфтой. Это соединение используется, когда необходимы высокий крутящий момент и высокая скорость.
Подробнее: Знакомство с шестернями
Гидравлическая муфта
Гидравлическая муфта — это другое название гидромуфты. Это гидродинамическое устройство, использующее ускорение и замедление гидравлической жидкости для передачи механической мощности вращения. Он состоит из рабочего колеса на ведомом валу (вход) и крыльчатки на ведущем валу (выход) (выход). Рабочее колесо работает как насос, а рабочее колесо работает как турбина.
Тангенциальная составляющая абсолютной скорости мала в рабочих колесах вблизи их оси. Поскольку тангенциальная составляющая абсолютной скорости высока вблизи периферии крыльчатки, скорость жидкости увеличивается по мере ускорения крыльчатки.
Learn more
