МЕХАНИЧЕСКИЕ МУФТЫ к. т. н.

МЕХАНИЧЕСКИЕ МУФТЫ к. т. н. , доц. Орленко Е. О. к. т. н. , доц. Орленко Л. В.

Муфтами называются устройства, служащие для кинематической и силовой связи валов в приводах машин и механизмов Основное назначение муфт – соединение валов и передача вращающего момента без изменения его величины и направления Дополнительные функции: Øкомпенсация монтажных неточностей и деформации геометрических осей валов Øразъединение и соединение валов без остановки двигателя Øпредохранение машины от поломок в аварийных режимах, Øпоглощение толчков и вибраций Øограничение частоты вращения

Классификация механических муфт МУФТЫ Постоянные Сцепные (нерасцепляемые) обеспечивают соединение или обеспечивают постоянное, разъединение валов во время работы в течение всего времени машины эксплуатации машины, соединение валов. Управляемые Самодействующие Соединяют или разъединяют срабатывают автоматически, валы по некоторой команде соединяя или разъединяя валы в зависимости от специфики работы машины и принципа действия муфты

Постоянные (нерасцепляемые) Неподвижные Подвижные (глухие) компенсирующие Упругие Жесткие С металлическим С неметаллическим упругим элементом

Сцепные самодействующие Свободного хода Центробежные (обгонные) Предохранительные С разрушающимися С неразрушающимися элементами элементами

Виды смещения соединяемых валов Взаимное расположение валов без погрешностей Осевое смещение s – норма s – больше нормы Радиальное смещение Угловое смещение

Основная нагрузка и нагрузочная способность Основной нагрузкой для муфт является расчетный вращающий момент Т приближенно определяют в зависимости от динамических свойств машины, характеризуемых степенью неравномерности вращения и величиной разгоняемых масс, т. е. величиной динамической составляющей вращающего момента на муфте: где – номинальный момент на валу К - коэффициент динамичности Значения коэффициента динамичности при ориентировочных расчетах машины с небольшими разгоняемыми массами и небольшой переменной нагрузкой (конвейеры, транспортеры, металлорежущие станки) 1, 0 – 1, 5 машины со средними разгоняемыми массами и средней переменной нагрузкой (поршневые компрессоры, строгальные станки, мельницы) 1, 5 – 2, 0 машины с большими разгоняемыми массами и значительной переменной нагрузкой в виде ударов (молоты, прокатные станы, шаровые мельницы) 2, 5 – 3, 0

Нагрузочная способность оценивается допустимым вращающим моментом [ T ], значения которого вместе с размерами, массой и другими данными указываются в паспортах муфт Подбор муфт производят по диаметрам соединяемых концов валов и расчетному вращающему моменту: Пример условного обозначения муфты: МУВП 250 -32 -1 -40 -4 -Т 2 ГОСТ 21424 -93 Муфта упругая втулочно-пальцевая с номинальным крутящим моентом 250 Нм, одна из полумуфт диаметром 32 мм, исполнения 1, другая – диаметром 40 мм, исполнения 4, климатического исполнения Т, категории 2

1. Нерасцепляемые муфты 2. 1. 1. Неподвижные (глухие) • Соединяют валы как одно целое. • Имеют малые размеры, простую конструкцию и низкую стоимость • Не смягчают ударные нагрузки и не компенсируют погрешность изготовления и монтажа валов • Применяются при тихоходных валах при точной соосности валов. 1. 1. 1. Втулочные муфты Наиболее просты, дешевы, имеют малые габаритные размеры Необходимость строгой соосности валов, неудобство монтажа и демонтажа Материал втулок – конструкционная сталь

Конструкции муфт Со штифтами Со шлицами d = 4 … 100 мм d = 21 … 92 мм T = 0, 3… 4000 Нм T = 150… 12500 Нм Со шпонками Исполнение I с Исполнение II с призматическими шпонками сегментными шпонками d = 20 … 100 мм d = 10 … 35 мм T = 71… 5800 Нм T = 8… 450 Нм

1. 1. 2. Муфта фланцевая (ГОСТ 20761 -80) Может соединять валы разных диаметров Необходимость строгой соосности валов, неудобство монтажа и демонтажа Вариант установки болтов без зазора Исполнение 1 Исполнение 2 Стандартизованы в диапазоне диаметров валов d = 11 … 250 мм и вращающих моментов T = 16… 40000 Нм при стальных полумуфтах. При чугунных полумуфтах Т значения моментов уменьшаются в два d раза Т Полумуфта Вариант установки болтов с зазором

1. 1. 3. Муфта фланцевая продольно-свертная (ГОСТ 23106 -93) полукожух болт гайка фиксирующее полукольцо полумуфта Снятие и установка муфты возможна без перемещения соединяемых валов

1. 2. Подвижные компенсирующие Компенсируют осевые, угловые и радиальные смещения валов 1. 2. 1. Жесткие муфты Муфта зубчатая Большая несущая способность, высокая надежность и возможность передачи больших вращающих моментов. Стандартизованы в диапазоне диаметров валов d = 11 … 250 мм и вращающих моментов T = 16… 40000 Нм при стальных полумуфтах. Исполнение 1 Исполнение 2 При чугунных полумуфтах значения моментов уменьшаются в два раза Т d Типы зубчатых муфт Тип 1 (с разъемной обоймой) Тип 2 (с промежуточным валом) Обойма Втулка зубчатая Тип 3 (с неразъемной обоймой) Втулка зубчатая

Муфта цепная Проста по конструкции, имеет малые габариты В шарнирах самой цепи в сопряжении со звездочками имеются зазоры, поэтому их нельзя использовать в реверсивных передачах и при передаче больших динами- ческих нагрузок. Исполнение 1 Кожух Цепь Исполнение 2 Цепь Стандартизованы в диапазоне диаметров валов d = 20 … 180 мм и вращающих моментов T = Т 63… 16000 Нм d Типы: 1 – с однорядной цепью 2 – с двухрядной цепью Исполнения по посадочной поверхности: 1 – с цилиндрическим отверстием; Компенсирующая способность муфт: 2 – с коническим отверстием; 3 – с прямобочными шлицами; 4– ü радиальное смещение 0, 16 … 1, 20 мм с эвольвентными шлицами. ü угловое смещение

Муфта кулачково-дисковая Предназначены для соединения валов с радиальными смещениями. За счет имеющихся осевых зазоров может так же компенсировать осевые и угловые смещения Для уменьшения трения и износа муфту необходимо периодически смазывать, причем рекомендуются смазочные материалы с противозадирными присадками Полумуфта Диск Полумуфта Диск Т Полумуфта d Т Стандартизованы в диапазоне диамет- Компенсирующая способность муфт: ров валов d = 16 … 150 мм и вращающих ü радиальное смещение 0, 6 … 5, 0 мм моментов T = 16… 16000 Нм ü угловое смещение

Шарнирные муфты (Шарнир Гука) ГОСТ 5147 -97 Служат для соединения цилиндрических валов с взаимным наклоном до 45 град, причем угол наклона может меняться. Применяются: - для компенсации угловых смещений валов из-за погрешности сборки механизма или деформации их элементов (деформации рессор в транспортных машинах) - для передачи вращения между параллельными валами. Одинарная Схема Конструкция Сдвоенная Схема Конструкция

1. 2. 2. Упругие муфты Обладают демпфирующей способностью, снижающей динамические нагрузки и способностью компенсировать несоосность валов Муфта упругая втулочно-пальцевая (МУВП) простота конструкции, легкость изготовления, надежность упругих элементов, возможность их замены без разборки механизмов Втулка Тип I Палец Тип II Стандартизованы в диапазоне диаметров валов d = 9 … 150 мм и вращающих моментов T = Т 6, 3… 16000 Нм d Т Компенсирующая способность муфт: Полумуфта 1 Полумуфта 2 ü радиальное смещение 0, 2 … 0, 6 мм üосевое смещение 1, 0… 5, 0 мм ü угловое смещение

Муфта упругая со звездочкой А-А для муфт при T = 2, 5… 6, 3 Нм для муфт при T = 16… 400 Нм Т d Т А Полумуфта Звездочка резиновая Компенсирующая способность муфт: Стандартизованы в диапазоне ü радиальное смещение 0, 1 … 0, 4 мм диаметров валов d = 6 … 48 мм и вращающих моментов T = 2, 5… 400 Нм üосевое смещение 1, 0… 5, 0 мм ü угловое смещение

Муфта упругая с торообразной оболочкой Стандартизованы в диапазоне диаметров валов d = 14 … 240 мм и вращающих моментов T = 20… 40000 Нм Исполнения 1, 2 Исполнения 3, 4 Т d Т Полумуфта Торообразная оболочка Компенсирующая способность муфт: ü радиальное смещение 1 … 5 мм üосевое смещение 1… 11 мм ü угловое смещение

Муфта упругая со змеевидной пружиной Муфта упругая дисковая

2. Сцепные муфты 2. 1. Управляемые муфты Предназначены для соединения или разъединения валов в подвижном или неподвижном состоянии с помощью специальных механизмов управления Применяются при строгой соосности валов Используют при частых пусках и остановках, при необходимости изменения режима работы, реверсирования, что характерно для транспортных машин, металлорежущих станков и др. Классифицируют по принципу работы Муфты, основанные на зацеплении на трении кулачковые Позволяют осуществить Имеют меньшие фрикционные плавное включение зубчатые габаритные без ограничения скорости размеры и массу и передаваемого момента

2. 1. 1. Кулачковая сцепная муфта Для включения и выключения муфты одна из полумуфт, чаще ведомая, устанавливается на валу подвижно в осевом направлении Перемещение полумуфты осуществляется с помощью специального устройства-отводки 2. 1. 2. Зубчатая муфта Преимущества муфты по сравнению с кулачковой – возможность изготовления на широко распространенном зуборезном оборудовании

2. 1. 3. Фрикционные сцепные муфты По форме рабочей поверхности дисковые конусные колодочные пневматические Передают Т за счет сил трения, создаваемых на трущихся поверхностях сцепляющихся звеньев муфты Давление на трущихся деталях создается с помощью механизмов различного вида: пружинно-рычажные; для дистанционного управления - гидравлические, пневматические, электромагнитные При включении фрикционных муфт крутящий момент возрастает постепенно по мере увеличения силы нажатия на поверхности трения. Это позволяет соединять валы под нагрузкой и с большой разностью начальных угловых скоростей. В процессе включения муфта пробуксовывает, а разгон ведомого вала происходит плавно, без удара Отрегулированная на передачу предельного крутящего момента, безопасного для прочности машины, фрикционная муфта выполняет одновременно функции предохранительного устройства

Фрикционные сцепные дисковые муфты Фрикционная сцепная конусная муфта Фрикционная сцепная пневматическая муфта

2. 2. Самодействующие муфты Муфты выполняют одну из следующих функций: üОграничивают передаваемую нагрузку (предохранительные муфты) üПередают вращающий момент только в одном направлении (обгонные муфты) üСоединяют и разъединяют валы при заданной скорости (центробежные муфты)

Предохранительные муфты Служат для защиты машин от перегрузки Муфта предохранительная фрикционная дисковая Стандартизованы в диапазоне диаметров валов d = 9 … 48 мм и вращающих моментов Полумуфта 1 Полумуфта 2 T = 6, 3… 400 Нм при стальных полумуфтах. Исполнения по посадочной поверхности: 1 – со шпоночным соединением 2 - с прямобочными шлицами 3 – с эвольвентными шлицами

Муфта предохранительная фрикционная конусная Полумуфта 1 Полумуфта 2 Фрикционные сегменты

Муфта предохранительная фрикционная дисковая со звездочкой Звездочка Полумуфта 1 Полумуфта 2

Муфта упруго- предохранительная фрикционная Торообразная оболочка Фрикционные сегменты Компенсирующая способность муфт: ü радиальное смещение 0, 2 … 0, 6 мм üосевое смещение 1, 0… 5, 0 мм ü угловое смещение

Муфта предохранительная кулачковая Полумуфта 1 Полумуфта 2 Стандартизованы в диапазоне диаметров валов d = 8 … 48 мм и вращающих моментов T = 4… 400 Нм при стальных полумуфтах. Исполнения по посадочной поверхности: 1 – со шпоночным соединением 2 - с прямобочными шлицами 3 – с эвольвентными шлицами

Муфта предохранительная шариковая Полумуфта 1 Полумуфта 2 Стандартизованы в диапазоне диаметров валов d = 8 … 48 мм и вращающих моментов T = 4… 400 Нм при стальных полумуфтах. Исполнения по посадочной поверхности: 1 – со шпоночным соединением 2 - с прямобочными шлицами 3 – с эвольвентными шлицами

Муфта предохранительнаясо срезным штифтом - вращающий момент, передаваемый муфтой, Нм - радиус расположения штифта, мм - диаметр штифта - предел прочности материала штифта на срез, МПа Диаметр штифта из расчета на срез:

Самодействующие муфты Самодействующая роликовая обгонная муфта 1 – звездочка; 2 – наружное кольцо (обойма); 3 – ролики; 4 – прижимное устройство.

Самодействующие муфты Самодействующая центробежная муфта Нормально разомкнутая муфта Нормально замкнутая муфта Ведущая полумуфта Ведомая полумуфта