Реферат муфты механических приводов
Обновлено: 05.07.2024
Название работы: Механические муфты. Назначение и классификация муфт
Предметная область: Архитектура, проектирование и строительство
Описание: Механические муфты. Назначение и классификация муфт Приводными муфтами (обычно просто муфтами) называются устройства, служащие для кинематической и силовой связи валов в приводах машин и механизмов. Муфты передают с одного вала на другой вращающий м.
Дата добавления: 2012-12-28
Размер файла: 33 KB
Работу скачали: 46 чел.
Механические муфты. Назначение и классификация муфт
Приводными муфтами (обычно просто муфтами) называются устройства, служащие для кинематической и силовой связи валов в приводах машин и механизмов. Муфты передают с одного вала на другой вращающий момент без изменения его величины и направления, а также компенсируют монтажные неточности и деформации геометрических осей валов, разъединяют и соединяют валы без остановки двигателя, предохраняют машину от поломок в аварийных режимах, в некоторых случаях поглощают толчки и вибрации, ограничивают частоту вращения и т. д.
На рис. показаны возможные погрешности при монтаже валов (несоосность валов): а радиальное смещение ; б осевое смещение ; в угловое смещение . Указанные погрешности могут существовать одновременно.
Муфты приводов машин классифицируют по многим признакам.
По принципу действия муфты подразделяют на четыре класса:
1. нерасцепляемые (не допускающие разъединения валов при работе машины);
2. управляемые (допускающие возможность управления муфтой);
3. самодействующие (автоматически срабатывающие в результате изменения заданного режима работы);
4. прочие (все муфты, не входящие в первые три класса).
Классы муфт (кроме четвертого) подразделяют на группы (механические, гидродинамические, электромагнитные), подгруппы (жесткие, компенсирующие, упругие, предохранительные, обгонные и др.), виды (фрикционные, с разрушаемым элементом и др.) и конструктивные исполнения (кулачковые, шариковые, зубчатые, фланцевые, втулочно-пальцевые и многие другие).
В общем случае муфта состоит из ведущей и ведомой полумуфт и соединительных элементов. В механических муфтах в качестве соединительного элемента используют твердые (жесткие или упругие) тела. В гидродинамических муфтах функции соединительного элемента выполняет жидкость, в электромагнитных электромагнитное поле.
Расчет муфт. Стандартные и нормализованные муфты на практике подбирают по каталогам в зависимости от диаметра соединяемых валов и расчетного вращающего момента Т по
условию:
где К коэффициент перегрузки, учитывающий режим работы и ответственность конструкции; Т наибольший длительно действующий вращающий момент; номинальный вращающий момент, указанный в каталоге.
Для приводов от электродвигателя можно принимать: при спокойной нагрузке K = 1,0. 1,5; при переменной нагрузке К = 1,5. 2 ; при ударной и реверсивной нагрузке К = 2,5. 3 и более. Для фрикционных муфт вместо коэффициента перегрузки вводится коэффициент запаса сцепления k = 1,25. 1,5.
В ответственных конструкциях выполняют проверочный расчет работоспособности отдельных элементов выбранной муфты по расчетному или предельному (для предохранительных муфт) вращающему моменту. Расчетные формулы приводятся в справочной литературе.
Муфты служат для соединения валов или валов с деталями, свободно вращающимися на них (зубчатыми колесами, шкивами и т.п.), с целью передачи вращения без изменения скорости. Известно, что большинство устройств, систем компонуют из отдельных узлов с входными и выходными валами. Такими узлами являются, например, привод в виде двигателя, передаточный и исполнительный механизмы. Кинематическая и силовая связь между этими узлами устройства осуществляется с помощью муфт (рис.1).
Соединение валов является основным, но не единственным назначением муфт. Муфты применяют для включения и выключения исполнительного органа при непрерывно работающем двигателе, для предохранения рабочих органов от перегрузок и чрезмерно больших скоростей, для передачи движения между валами только в одном направлении, для остановки в качестве тормоза и других функций.
Глухие жесткие муфты используют при передаче движения между соосными валами, которые должны работать как единый вал. Компенсирующие подвижные муфты применяют при передаче движения между несоосными валами при наличии небольших радиальных, осевых, угловых или комбинированных смещений осей валов. Упругими муфтами пользуются для смягчения толчков, динамических нагрузок при передаче вращающегося момента между валами. Предохранительные муфты применяют во избежание поломок деталей механизма из-за перегрузок. Обгонные муфты используют для передачи движения только в одну сторону.
Муфты по управляемости передачей вращения между соединяемыми валами делят на три группы:
муфты постоянные , осуществляющие постоянное соединение валов, – глухие, компенсирующие, упругие;
муфты самоуправляемые , осуществляющие автоматическое разъединение или соединение валов: по величине передаваемого момента – предохранительные; по скорости вращения – центробежные; по направлению вращения – обгонные.
Стандартами предусмотрены размеры на некоторые типы муфт. Муфты подбирают по большему диаметру соединяемых валов и расчетному значению передаваемого момента Т р = kT, где Т – номинальный момент на валу; k – коэффициент режима работы муфты. В приводах от электродвигателя принимают: при спокойной нагрузке k = 1,15 … 1,4; при переменной нагрузке k = 1,5 … 2; при ударной нагрузке k = 2,5 … 4.
Часто муфты изготавливают индивидуально. При выборе конструкции муфты учитывают ее назначение, особенности конструкции механизма, условия эксплуатации, характер нагрузки. Выбранные муфты проверяют в кинематических передачах на точность, в силовых – на прочность.
Эти муфты делятся на глухие и подвижные, или компенсирующие, которые допускают небольшие неточности сборки.
Глухая втулочная муфта (рис. 2) является наиболее простой и используется при высокой соосности соединяемых валов и отсутствии перекоса. Она состоит из втулки, соединенной с валами с помощью штифтов (рис. 2, а), шпонок (рис. 2, б), а при больших моментах – шлицами.
Втулки изготавливают из различных материалов, но чаще из тех же марок сталей, что и валы. Рекомендуют следующие соотношения между наружным D и внутренним d диаметрами D = 1,5d. Длина посадочной части втулки на каждом валу ℓ 1 = (1 … 1,5)d; общая длина муфты ℓ = (2,25 … 3)d, диаметр штифта d ш = (0,2 … 0,25)d.
Для соединения втулки с валом рекомендуют посадки с нулевым зазором типа H/h или переходные типа H/k.
Расчет таких муфт сводится к расчету штифтов (шпонок) на сдвиг.
Размеры втулочных муфт стандартизированы.
Поводковые муфты различных конструкций (рис. 3, .4) применяют при диаметрах валов 3 … 12 мм. Они допускают небольшие радиальные смещения осей валов. Муфты состоят из полумуфт 1 и 2, закрепленных на валах штифтами. На фланце одной из полумуфт закреплен палец (поводок) 3, входящий в паз второй полумуфты. Палец может быть цилиндрическим и сферическим, последний допускает и перекос осей. Муфта (см. рис. 3) проста по конструкции, но у нее всегда существует мертвый ход за счет зазора z между пальцем и пазом. При расстоянии r между осями вала и пальца величина мертвого хода в угловых минутах = 3438 z/r. Чтобы уменьшить в вале радиальную изгибающую нагрузку, рекомендуют применять муфты с двумя пальцами, расположенными симметрично относительно оси валов.
В точных передачах применяют поводковые муфты (рис. 4), мертвый ход в которых выбирают плоской 4 или винтовой пружиной.
Упругие муфты применяют для амортизации ударных и динамических нагрузок при частых пусках и реверсах механизма.
Упругая поводковая муфта представлена на рис. 5. Она состоит из двух полумуфт 4, 5, закрепленных на валах. В каждой полумуфте закреплено симметрично относительно оси по два цилиндрических пальца (поводка) 1, 2. Между полумуфтами находится упругий элемент 3 из твердой резины, кожи с четырьмя расположенными равномерно по окружности отверстиями, в которые входят пальцы полумуфт. При работе муфты упругий элемент деформируется, амортизирует динамические нагрузки и компенсирует погрешности расположения осей валов. Недостатком муфты является наличие мертвого хода из-за деформации упругого элемента и зазора между пальцем и упругим элементом.
Упругая мембранная муфта (рис. 6) позволяет передавать вращение между валами, имеющими радиальное смещение и перекос осей соответственно до 0,7 мм и 230. Вращающийся момент передается с полумуфты 1 на полумуфту 2 с помощью тонкого упругого кольца и мембраны 3. Изготавливают мембраны из стали 65Г, фосфористой бронзы, текстолита и других материалов. Мертвый ход муфты не превышает 6 … 12.
Размеры упругих поводковых и мембранных муфт для валов с диаметром 4 … 5 мм нормализованы.
Управляемые муфты
С помощью управляемых, называемых также сцепными, муфт можно в процессе работы соединять и разъединять валы.
Муфты с ручным управлением в дистанционно управляемых системах, системах автоматики, различных приводах периферийных устройств ЭВМ практически не применяются. При этом используют муфты управляемые дистанционно с помощью электрических сигналов малой мощности.
Из управляемых сцепных муфт наиболее применимы электромагнитные фрикционные и порошковые, обладающие высоким быстродействием и возможностью регулирования передаваемого момента. Эти муфты используются дополнительно в качестве предохранительных и тормозных устройств.
Управление электромагнитом кулачковых (зубчатых) муфт связано с рядом трудностей, обусловленных плавным сцеплением и расцеплением полумуфт, что возможно только при равенстве их угловых скоростей. Наиболее широко используются фрикционные электромагнитные муфты . Они обеспечивают плавное сцепление и расцепление валов при любых скоростях. В этих муфтах для соединения валов используются силы трения между поверхностями полумуфт. Принципиальные схемы фрикционных муфт показаны на рис. 7. Левые полумуфты закреплены на валах неподвижно, а правые являются подвижными (шлицевое, шпоночное соединение) или имеют подвижные элементы. В зависимости от формы рабочих поверхностей различают фрикционные муфты: дисковые – однодисковые (рис. 7, а) и многодисковые (рис. 7, б); конусные (рис. 7, в).
Многодисковые муфты получили наибольшее распространение благодаря плавности включения, небольшим габаритам при передаче больших моментов. Оптимальное число дисков 6 … 10.
В конусных муфтах (см. рис. 7 в) угол не должен быть меньше угла трения для предотвращения заклинивания и облегчения расцепления, для металлических поверхностей 8 … 15.
Необходимая сила прижатия дисков
Q = (T / R cp )∙f∙n , (1)
где Т – передаваемый муфтой момент; R cp – средний радиус поверхностей трения; n – число поверхностей трения; f – коэффициент трения, принимаемый для стали по металлокерамике f = 0,1 … 0,4, для стали по стали при наличии смазки f = 0,08.
Осевая сила включения конусной муфты
Q = (T∙sin/R cp )∙f. (2)
Для повышения коэффициента трения рабочие диски изготавливают из фрикционных материалов на основе металлических порошков.
Сила прижатия дисков или конусов создается электромагнитом, встроенным в левую полумуфту, на обмотку которого подается напряжение через скользящие контакты – кольца и счетки.
Конструкции многодисковых фрикционных муфт нормализованы. Их используют при мощностях до 250 Вт и частотах вращения до 4000 об/мин, время срабатывания 28 … 200 мс. Однодисковые муфты проще по конструкции, но габариты их сравнительно велики.
Порошковые муфты отличаются малой инерционностью, быстродействием (время срабатывания 5 … 50 мс), возможностью управлять передаваемым моментом и независимостью величины передаваемого момента от скорости.
Муфта состоит (рис. 8) из трех основных частей: неподвижного корпуса 1 и двух полумуфт 2, 3. Полумуфты свободно вращаются внутри корпуса. Пространство между полумуфтами заполнено ферромагнитной массой 4 в жидком или порошкообразном виде (смесь из мелкодисперсных частиц карбонильного железа и наполнителя в виде талька или графита). Катушка 5 электромагнита располагается в одной из полумуфт или в корпусе.
Если электромагнит не включен (при нулевой напряженности магнитного поля), то вязкость ферромагнитной массы 4 небольшая и полумуфты механически не связаны. При подаче сигнала управления на катушку электромагнита и прохождении магнитного потока через рабочие зазоры ферромагнитные частицы намагничиваются и располагаются вдоль силовых линий. Вязкость ферромагнитной массы увеличивается, механически связывая полумуфты. При увеличении интенсивности магнитного поля растут вязкость массы 4 и величина передаваемого момента. Жидкостные муфты работают плавнее, чем порошковые, но требуют более совершенных уплотнений.
Конструкции порошковых муфт нормализованы (серия БПМ) и подбираются по передаваемому моменту и частоте вращения вала.
Использование пьезокристаллических муфт позволяет увеличить быстродействие при соединении валов до 0,2 мс, что особенно важно в системах управления, обработки информации. Принцип их действия основан на изменении размеров пьезокристалла под действием постоянного тока (рис. 9). При подводе постоянного тока к кристаллам 1 происходит увеличение размеров полумуфты 2, выборка зазоров между ней и полумуфтой 3 и передача вращения за счет сил трения.
Зазор между полумуфтами ограничивается микронными изменениями размера кристаллов. Отсюда высокие требования к точности взаимного расположения осей соединяемых валов, к точности изготовления элементов муфты и наличие вследствие малых зазоров между полумуфтами тормозного момента при нулевом сигнале управления.
Самоуправляемые муфты
Самоуправляемые муфты служат для автоматического разъединения (соединения) валов в тех случаях, когда передаваемый валом момент или скорость превышает заданную условиями эксплуатации величину. Рассмотренные фрикционные сцепные муфты (см. рис. 7) могут быть использованы в качестве самоуправляемых по величине передаваемого момента. В этих муфтах при перегрузках будет происходить проскальзывание полумуфт с автоматическим разъединением валов.
Центробежная муфта прямого действия (рис. 10, а) применяется для автоматического сцепления валов, а центробежная муфта обратного действия (рис. 10, б) – для автоматического расцепления валов. Полумуфты 1 и 2 соединяются с помощью колодок 3, которые могут поступательно перемещаться в полумуфте 1.
В муфтах прямого действия колодки удерживаются силами упругости F пр пружин растяжения в полумуфте 1. При вращении вала с полумуфтой 1 со скоростью на колодки действуют центробежные силы инерции F n = mr 2 , где m – масса колодки, r – расстояние от центра масс колодки до оси вращения полумуфты 1. При увеличении скорости вращения сила инерции преодолевает силу упругости пружины и прижимает колодку к полумуфте 2 с силой N = F n – F пр, создающей трение между полумуфтами. При моменте трения М тр = F тр · r = (F n – F пр )r, превышающем момент сопротивления, происходят передача вращательного движения от полумуфты 1 к полумуфте 2 и соединение валов.
В муфтах обратного действия (см. рис. 10, б) расцепление валов происходит при скорости, когда сила инерции (F n ) колодки ставится равной силе упругости пружины (F пр ) и отжимает колодку от полумуфты 2.
Обгонная муфта (рис. 11) передает движение только в одном направлении. Она состоит из ведущей 1 и ведомой 2 полумуфт, шариков (роликов) 4.
Принцип работы обгонных муфт состоит в следующем. Полумуфта 1 жестко закреплена на ведущем валу. При его вращении по часовой стрелке шарики 4 под действием сил пружин 3 и сил трения вкатываются в узкую часть клинового зазора полумуфт и, заклиниваясь, передают вращательный момент от полумуфты 1 к полумуфте 2, свободно сидящей на валу и являющейся зубчатым колесом.
При вращении полумуфты 1 против часовой стрелки шарики выходят в широкую часть клиновых зазоров и полумуфты разъединяются, т.е. вращение от вала к зубчатому колесу не передается.
Такие муфты нормализованы. Они обеспечивают бесшумную работу и обладают высокой нагрузочной способностью.
Красковский Е.Я., Дружинин Ю.А., Филатова Е.М. Расчет и конструирование механизмов приборов и вычислительных систем: Учебное пособие. М.: – Высш. шк., 2001. – 480 с.
Сурин В.М. Техническая механика: Учебное пособие. – Мн.: БГУИР, 2004. – 292 с.
Ванторин В.Д. Механизмы приборных и вычислительных систем: Учебное пособие. – М.: Высш. шк., 1999. – 415 с.
Похожие страницы:
Механические муфты. Назначение и классификация муфт
Механические муфты. Назначение и классификация муфт Приводными муфтами (обычно просто муфтами) называются устройства, служащие для . компенсирующие, упругие, предохранительные, обгонные и др.), виды (фрикционные, с разрушаемым элементом и др.) .
Классификация строительных материалов (2)
. . Классификация и свойства Строительные растворы классифицируют по плотности, виду вяжущего, составу и назначению. . следующего назначения: водопроводные (напорные и безнапорные), газопроводные, канализационные, вентиляционные, обсадные и муфты. Трубы .
Назначение, основные параметры, классификация, устройство и маркировка движителей самоходных машин
. Классификация шин Шины классифицируются: по способу герметизации, величине внутреннего давления воздуха и назначению . вал; - передвижная зубчатая муфта; - многодисковая муфта сцепления; 9 - водило . недостаточную надежность в виду взаимного неправильного .
Классификация систем водоснабжения и водоотведения зданий
. внутренние водопроводы. Классификация систем водоотведения зданий . воронки; приемники специального назначения - медицинские санитарные приборы . выполняются следующие виды работ: восстановление . отводной трубы; смену резиновых муфт и манжет у унитазов, .
Классификация средств наземного транспорта
. виды транспорта: наземный, водный, воздушный, подземный. В данной работе рассмотрится классификация . Транспортные средства промышленного назначения, самоходные, не . т.д.). (5) Шестерни колес цепных обгонных муфт. (6) Опрокидыватели и прочие шестеренчатые .
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДРАСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Кафедра инженерной графики
"Муфты: назначение, классификация, виды"
Назначение и классификация
Муфты служат для соединения валов или валов с деталями, свободно вращающимися на них (зубчатыми колесами, шкивами и т.п.), с целью передачи вращения без изменения скорости. Известно, что большинство устройств, систем компонуют из отдельных узлов с входными и выходными валами. Такими узлами являются, например, привод в виде двигателя, передаточный и исполнительный механизмы. Кинематическая и силовая связь между этими узлами устройства осуществляется с помощью муфт (рис.1).
Соединение валов является основным, но не единственным назначением муфт. Муфты применяют для включения и выключения исполнительного органа при непрерывно работающем двигателе, для предохранения рабочих органов от перегрузок и чрезмерно больших скоростей, для передачи движения между валами только в одном направлении, для остановки в качестве тормоза и других функций.
Глухие жесткие муфты используют при передаче движения между соосными валами, которые должны работать как единый вал. Компенсирующие подвижные муфты применяют при передаче движения между несоосными валами при наличии небольших радиальных, осевых, угловых или комбинированных смещений осей валов. Упругими муфтами пользуются для смягчения толчков, динамических нагрузок при передаче вращающегося момента между валами. Предохранительные муфты применяют во избежание поломок деталей механизма из-за перегрузок. Обгонные муфты используют для передачи движения только в одну сторону.
Муфты по управляемости передачей вращения между соединяемыми валами делят на три группы:
муфты постоянные , осуществляющие постоянное соединение валов, – глухие, компенсирующие, упругие;
муфты самоуправляемые , осуществляющие автоматическое разъединение или соединение валов: по величине передаваемого момента – предохранительные; по скорости вращения – центробежные; по направлению вращения – обгонные.
Стандартами предусмотрены размеры на некоторые типы муфт. Муфты подбирают по большему диаметру соединяемых валов и расчетному значению передаваемого момента Т р = kT , где Т – номинальный момент на валу; k – коэффициент режима работы муфты. В приводах от электродвигателя принимают: при спокойной нагрузке k = 1,15 … 1,4; при переменной нагрузке k = 1,5 … 2; при ударной нагрузке k = 2,5 … 4.
Часто муфты изготавливают индивидуально. При выборе конструкции муфты учитывают ее назначение, особенности конструкции механизма, условия эксплуатации, характер нагрузки. Выбранные муфты проверяют в кинематических передачах на точность, в силовых – на прочность.
Эти муфты делятся на глухие и подвижные, или компенсирующие, которые допускают небольшие неточности сборки.
Глухая втулочная муфта (рис. 2) является наиболее простой и используется при высокой соосности соединяемых валов и отсутствии перекоса. Она состоит из втулки, соединенной с валами с помощью штифтов (рис. 2, а), шпонок (рис. 2, б), а при больших моментах – шлицами.
Втулки изготавливают из различных материалов, но чаще из тех же марок сталей, что и валы. Рекомендуют следующие соотношения между наружным D и внутренним d диаметрами D = 1,5 d . Длина посадочной части втулки на каждом валу ℓ 1 = (1 … 1,5) d ; общая длина муфты ℓ = (2,25 … 3) d , диаметр штифта d ш = (0,2 … 0,25) d .
Для соединения втулки с валом рекомендуют посадки с нулевым зазором типа H / h или переходные типа H / k .
Расчет таких муфт сводится к расчету штифтов (шпонок) на сдвиг.
Размеры втулочных муфт стандартизированы.
Поводковые муфты различных конструкций (рис. 3, .4) применяют при диаметрах валов 3 … 12 мм. Они допускают небольшие радиальные смещения осей валов. Муфты состоят из полумуфт 1 и 2, закрепленных на валах штифтами. На фланце одной из полумуфт закреплен палец (поводок) 3, входящий в паз второй полумуфты. Палец может быть цилиндрическим и сферическим, последний допускает и перекос осей. Муфта (см. рис. 3) проста по конструкции, но у нее всегда существует мертвый ход за счет зазора D z между пальцем и пазом. При расстоянии r между осями вала и пальца величина мертвого хода в угловых минутах Dj = 3438 D z / r . Чтобы уменьшить в вале радиальную изгибающую нагрузку, рекомендуют применять муфты с двумя пальцами, расположенными симметрично относительно оси валов.
В точных передачах применяют поводковые муфты (рис. 4), мертвый ход в которых выбирают плоской 4 или винтовой пружиной.
Упругие муфты применяют для амортизации ударных и динамических нагрузок при частых пусках и реверсах механизма.
Упругая поводковая муфта представлена на рис. 5. Она состоит из двух полумуфт 4, 5, закрепленных на валах. В каждой полумуфте закреплено симметрично относительно оси по два цилиндрических пальца (поводка) 1, 2. Между полумуфтами находится упругий элемент 3 из твердой резины, кожи с четырьмя расположенными равномерно по окружности отверстиями, в которые входят пальцы полумуфт. При работе муфты упругий элемент деформируется, амортизирует динамические нагрузки и компенсирует погрешности расположения осей валов. Недостатком муфты является наличие мертвого хода из-за деформации упругого элемента и зазора между пальцем и упругим элементом.
Упругая мембранная муфта (рис. 6) позволяет передавать вращение между валами, имеющими радиальное смещение и перекос осей соответственно до ± 0,7 мм и 2 ° 30 ¢ . Вращающийся момент передается с полумуфты 1 на полумуфту 2 с помощью тонкого упругого кольца и мембраны 3. Изготавливают мембраны из стали 65Г, фосфористой бронзы, текстолита и других материалов. Мертвый ход муфты не превышает 6 … 12 ¢ .
Размеры упругих поводковых и мембранных муфт для валов с диаметром 4 … 5 мм нормализованы.
С помощью управляемых, называемых также сцепными, муфт можно в процессе работы соединять и разъединять валы.
Муфты с ручным управлением в дистанционно управляемых системах, системах автоматики, различных приводах периферийных устройств ЭВМ практически не применяются. При этом используют муфты управляемые дистанционно с помощью электрических сигналов малой мощности.
Из управляемых сцепных муфт наиболее применимы электромагнитные фрикционные и порошковые, обладающие высоким быстродействием и возможностью регулирования передаваемого момента. Эти муфты используются дополнительно в качестве предохранительных и тормозных устройств.
Управление электромагнитом кулачковых (зубчатых) муфт связано с рядом трудностей, обусловленных плавным сцеплением и расцеплением полумуфт, что возможно только при равенстве их угловых скоростей. Наиболее широко используются фрикционные электромагнитные муфты . Они обеспечивают плавное сцепление и расцепление валов при любых скоростях. В этих муфтах для соединения валов используются силы трения между поверхностями полумуфт. Принципиальные схемы фрикционных муфт показаны на рис. 7. Левые полумуфты закреплены на валах неподвижно, а правые являются подвижными (шлицевое, шпоночное соединение) или имеют подвижные элементы. В зависимости от формы рабочих поверхностей различают фрикционные муфты: дисковые – однодисковые (рис. 7, а) и многодисковые (рис. 7, б); конусные (рис. 7, в).
Многодисковые муфты получили наибольшее распространение благодаря плавности включения, небольшим габаритам при передаче больших моментов. Оптимальное число дисков 6 … 10.
В конусных муфтах (см. рис. 7 в) угол a не должен быть меньше угла трения для предотвращения заклинивания и облегчения расцепления, для металлических поверхностей a ³ 8 … 15 ° .
Необходимая сила прижатия дисков
Q = ( T / R cp )∙ f ∙ n , (1)
где Т – передаваемый муфтой момент; R cp – средний радиус поверхностей трения; n – число поверхностей трения; f – коэффициент трения, принимаемый для стали по металлокерамике f = 0,1 … 0,4, для стали по стали при наличии смазки f = 0,08.
Осевая сила включения конусной муфты
Q = ( T ∙ sin a / R cp )∙ f . (2)
Для повышения коэффициента трения рабочие диски изготавливают из фрикционных материалов на основе металлических порошков.
Сила прижатия дисков или конусов создается электромагнитом, встроенным в левую полумуфту, на обмотку которого подается напряжение через скользящие контакты – кольца и счетки.
Конструкции многодисковых фрикционных муфт нормализованы. Их используют при мощностях до 250 Вт и частотах вращения до 4000 об/мин, время срабатывания 28 … 200 мс. Однодисковые муфты проще по конструкции, но габариты их сравнительно велики.
Порошковые муфты отличаются малой инерционностью, быстродействием (время срабатывания 5 … 50 мс), возможностью управлять передаваемым моментом и независимостью величины передаваемого момента от скорости.
Муфта состоит (рис. 8) из трех основных частей: неподвижного корпуса 1 и двух полумуфт 2, 3. Полумуфты свободно вращаются внутри корпуса. Пространство между полумуфтами заполнено ферромагнитной массой 4 в жидком или порошкообразном виде (смесь из мелкодисперсных частиц карбонильного железа и наполнителя в виде талька или графита). Катушка 5 электромагнита располагается в одной из полумуфт или в корпусе.
Если электромагнит не включен (при нулевой напряженности магнитного поля), то вязкость ферромагнитной массы 4 небольшая и полумуфты механически не связаны. При подаче сигнала управления на катушку электромагнита и прохождении магнитного потока через рабочие зазоры ферромагнитные частицы намагничиваются и располагаются вдоль силовых линий. Вязкость ферромагнитной массы увеличивается, механически связывая полумуфты. При увеличении интенсивности магнитного поля растут вязкость массы 4 и величина передаваемого момента. Жидкостные муфты работают плавнее, чем порошковые, но требуют более совершенных уплотнений.
Конструкции порошковых муфт нормализованы (серия БПМ) и подбираются по передаваемому моменту и частоте вращения вала.
Использование пьезокристаллических муфт позволяет увеличить быстродействие при соединении валов до 0,2 мс, что особенно важно в системах управления, обработки информации. Принцип их действия основан на изменении размеров пьезокристалла под действием постоянного тока (рис. 9). При подводе постоянного тока к кристаллам 1 происходит увеличение размеров полумуфты 2, выборка зазоров между ней и полумуфтой 3 и передача вращения за счет сил трения.
Зазор между полумуфтами ограничивается микронными изменениями размера кристаллов. Отсюда высокие требования к точности взаимного расположения осей соединяемых валов, к точности изготовления элементов муфты и наличие вследствие малых зазоров между полумуфтами тормозного момента при нулевом сигнале управления.
Самоуправляемые муфты служат для автоматического разъединения (соединения) валов в тех случаях, когда передаваемый валом момент или скорость превышает заданную условиями эксплуатации величину. Рассмотренные фрикционные сцепные муфты (см. рис. 7) могут быть использованы в качестве самоуправляемых по величине передаваемого момента. В этих муфтах при перегрузках будет происходить проскальзывание полумуфт с автоматическим разъединением валов.
Центробежная муфта прямого действия (рис. 10, а) применяется для автоматического сцепления валов, а центробежная муфта обратного действия (рис. 10, б) – для автоматического расцепления валов. Полумуфты 1 и 2 соединяются с помощью колодок 3, которые могут поступательно перемещаться в полумуфте 1.
В муфтах прямого действия колодки удерживаются силами упругости F пр пружин растяжения в полумуфте 1. При вращении вала с полумуфтой 1 со скоростью w на колодки действуют центробежные силы инерции F n = mr w 2 , где m – масса колодки, r – расстояние от центра масс колодки до оси вращения полумуфты 1. При увеличении скорости вращения сила инерции преодолевает силу упругости пружины и прижимает колодку к полумуфте 2 с силой N = F n – F пр, создающей трение между полумуфтами. При моменте трения М тр = F тр · r = ( F n – F пр ) r , превышающем момент сопротивления, происходят передача вращательного движения от полумуфты 1 к полумуфте 2 и соединение валов.
В муфтах обратного действия (см. рис. 10, б) расцепление валов происходит при скорости, когда сила инерции ( F n ) колодки ставится равной силе упругости пружины ( F пр ) и отжимает колодку от полумуфты 2.
Обгонная муфта (рис. 11) передает движение только в одном направлении. Она состоит из ведущей 1 и ведомой 2 полумуфт, шариков (роликов) 4.
Принцип работы обгонных муфт состоит в следующем. Полумуфта 1 жестко закреплена на ведущем валу. При его вращении по часовой стрелке шарики 4 под действием сил пружин 3 и сил трения вкатываются в узкую часть клинового зазора полумуфт и, заклиниваясь, передают вращательный момент от полумуфты 1 к полумуфте 2, свободно сидящей на валу и являющейся зубчатым колесом.
При вращении полумуфты 1 против часовой стрелки шарики выходят в широкую часть клиновых зазоров и полумуфты разъединяются, т.е. вращение от вала к зубчатому колесу не передается.
Такие муфты нормализованы. Они обеспечивают бесшумную работу и обладают высокой нагрузочной способностью.
Красковский Е.Я., Дружинин Ю.А., Филатова Е.М. Расчет и конструирование механизмов приборов и вычислительных систем: Учебное пособие. М.: – Высш. шк., 2001. – 480 с.
Сурин В.М. Техническая механика: Учебное пособие. – Мн.: БГУИР, 2004. – 292 с.
Ванторин В.Д. Механизмы приборных и вычислительных систем: Учебное пособие. – М.: Высш. шк., 1999. – 415 с.
Муфта — это цилиндрическое по форме устройство, соединяющее два вала, трубы или отрезка провода. Они используются для постоянного или временного соединения, могут быть управляемыми. Классификация устройств насчитывает десятки разновидностей. Они применяются во всех отраслях жизни человека.
Что такое муфта
Что такое муфта? Это механизм для соединения приводных валов или трубопроводов.
Для чего нужна муфта? Основная задача:
- механической — соединить два вала для передачи вращения;
- соединительной — соединить два участка трубопровода для создания единой герметичной трубы.
Механические муфты выполняют и другие вспомогательные функции, такие, как ограничение предельной мощности на валу, предотвращение реверсивного вращения и некоторые другие.
КПД муфты определяется ее конструкцией. Наибольшими значениями этого параметра обладают жесткие конструкции, передающие энергию без потерь.
Фрикционные и упругие разновидности допускают потерю от 2 до 15 % энергии.
Виды муфтовых соединений
Механические муфты имеют много подвидов. Все они относятся к постоянным разъемным соединениям.
Жесткие
Для крупных конструкций, например, гребных валов, они служат для постоянного соединения раздельно изготавливаемых и перевозимых секций в единое целое на судоверфи. Здесь используются жесткие соединения, фланцевые или втулочные с фиксирующим элементом.
Фланцевая муфта представляет собой фланец, выточенный или приваренный на торце вала. в отверстия фланца пропускаются болты или шпильки, которыми он притягивается к ответному фланцу на другой секции вала.
Все муфтовые соединения требуют строгой соосности сопрягаемых валов. При ее нарушении возникают напряжения изгиба и радиальные биения, деформирующие и разрушающие соединение.
Исключением служит кулачково-дисковый механизм. Он была разработана Джоном Олдэмом в начале XIX века специально для параллельных, но не соосных валов.
Упругие
Если в ходе работы на валу возникают вибрация и динамические нагрузки, для их поглощения используют упругие муфты. Они имеют эластичный компонент для поглощения энергии. В фланцевых -это полимерные втулки, надетые на болты или шпильки. В кулачковых упругий элемент выполняют в виде эластичного зубчатого колеса из плотных пластмасс.
Сцепные
Служат для периодического подключения и отключения ведомого вала от ведущего. В них одна часть муфты зафиксирована на одном валу, а вторая скользит вдоль другого вала, входя в зацепление я первой и выходя из него. По конструкции средин них различают:
- Зубчатые. В зацепление входят зубцы или кулачки.
- Фрикционные. Зацепление осуществляется за счет трения. Различают дисковые и конические муфты. Прижим осуществляется пружиной. Такие механизмы могут соединяться при вращающихся с разной скоростью валах, их используют для работы сцепления в транспортных средствах и ручных строительных механизмах с бензоприводом.
- Магнитные. Валы соединяются силой притяжения мощных постоянных магнитов такое соединение не требует физического контакта, поэтому вращение может предаваться через мембрану или стенку немагнитного сосуда на границе двух сред, например, газа и жидкости. Такие приводы используются для перемешивания жидкостей в пищевом и фармацевтическом производстве.
- Гидродинамические. Движение передается рабочей жидкостью от ведущей крыльчатки к ведомой. Крыльчатки вращаются в общей рабочей камере, но не соприкасаются. Лучше остальных гасят колебания и удары. Используется в автомобильных трансмиссиях.
- Электромагнитные. действуют аналогично, но силу зацепления обеспечивает электромагнит.
Виды муфт расположены в списке по мере убывания КПД.
Безрезьбовое компрессионное зажимное соединение gebo
Зажимные фитинги системы Gebo не так давно появились на рынке, но уже завоевали заслуженную популярность там, где требуется соединить две стальных трубы. Они позволяют обойтись без трудоемких операций по сварке или нарезке резьбы, не всегда возможных из-за особенностей места установки. Так, например, если стык приходится на труднодоступное место, в нем невозможно нарезать резьбу. Или в месте стыка расположены легковоспламеняющиеся материалы. Еще один вариант- ремонт газовых труб после утечки. Сварку нельзя начать до полного проветривания помещения.
Фитинг Gebo представляет собой металлический корпус, с одного конца которого установлено зажимное приспособление. На корпусе нарезана резьба, на нее навинчивается гайка. Под гайкой расположено зажимное кольцо с коническим сечением, прижимное кольцо и прокладка из эластичного материала. Фитинг просто надевается на конец стальной трубы, Гайка завинчивается и кольца обжимают прокладку. Она плотно прижимается к поверхности трубы, надежно герметизируя соединение.
Муфты для ремонта
Служат для ремонта трубопроводов. используется два основных вида таких приспособлений:
- Стыковые. В месте неисправности вырезается кусок трубы, и вместо него вставляется ремонтная муфта. С двух сторон она имеет соединения: резьбовые, фланцевые или сварные. Ответные части соединений устанавливаются или формируются на концах трубопровода.
- Обжимные. Представляют собой хомут, надеваемый на поврежденный участок трубы. Под хомут подкладывается (или является его частью) слой уплотняющего упругого материала. Хомут затягивается, прижимая уплотняющий материал к повреждению и герметизируя его.
Обжимные служат средством оперативного, временного ремонта. Они не должны использоваться на постоянной основе. Могут устанавливаться только на жестких трубах (сталь, пластик) и подлежат замене на исправный участок трубы при первой возможности.
Стыковые применяются для постоянного ремонта жестких трубопроводов.
Для гибких шлангов малого давления (например, для садового полива или дренажного насоса) они могут использоваться и на постоянной основе. Используют их также и для сращивания кусков шланга.
Классификация муфт
По способу своего функционирования муфты подразделяются на
- механические;
- электрические;
- гидравлические;
- магнитные.
По возможности управления различают:
Управляемые муфты позволяют временно рассоединять валы с остановкой вращения или без таковой. По типу привода они подразделяются на:
- Механические. В качестве привода используется мускульная сила человека.
- Пневматические.
- Гидравлические. Требуют наличия на станке или механизме системы гидравлики.
- Электромагнитные. Наиболее современные, легко интегрируются в цифровые системы управления.
- Самоуправляемые. По достижении определенного условия (скорости вращения, крутящего момента или самопроизвольного реверса) срабатываем механизм, временно или постоянно расцепляющий валы. Служат в качестве предохранительных устройств. Из-за сложности конструкции, изготовления и обслуживания вытесняются автоматизированными системами с датчиками и электроприводом.
По упругости сцепки различают
- жесткие, осуществляют постоянное зацепление;
- компенсирующие, способны работать в условиях неполной соосности валов;
- упругие (компрессионные муфты), компенсируют крутильные или продольные колебания и удары, передаваемые от источника энергии;
- сцепные, управляемые механизмы для коммутации валов, к ним относятся кулачково- дисковые и фрикционные муфты.
В сложных случаях применяют комбинированные муфты, соединяющие в себе несколько классификационных признаков.
Распространенные ошибки установки
В электрике применяются так называемые термоусадочные муфты, используемые для электро- и гидроизоляции концов и стыков электрических проводов и кабелей. Они представляют собой отрезки трубок из специального пластика, сильно уменьшающегося в размерах при нагревании и обжимающего конец или стык провода до его полной герметизации.
Распространенными ошибками при их монтаже являются:
- неправильное цветовое обозначение фаз или контактов
- наличие воздушных пустот после усадки;
- перегрев муфты, ведущий к ее повреждению или разрыву;
- неправильный выбор начального диаметра муфты и нарушение герметичности из-за неполного обжатия.
Тщательное соблюдение технологии и простая внимательность при работе позволяет избежать досадных оплошностей
Назначение
Механические муфты предназначены для:
- передачи энергии между двумя валами, находящимися на единой оси либо под некоторым углом;
- подключение и отключение ведущего и ведомого вала;
- защиты агрегата от перегрузок;
- компенсации ударов и колебаний, возникающих при работе механизма.
Ремонтные муфты переназначены для сращивания двух труб или временной ликвидации утечки.
Читайте также: