Муфты и их назначение в составе привода.

Муфта — устройство (деталь машины), предназначенное для соединения друг с другом концов валов и свободно сидящих на них деталей и передачи крутящего момента. Служат для соединения двух валов, расположенных на одной оси или под углом друг к другу.
Муфта передаёт механическую энергию без изменения её величины.

 

КЛАССИФИКАЦИЯ МУФТ

 

По видам управления

· Управляемые — сцепные, автоматические

· Неуправляемые — постоянно действующие.

По группам муфт (механические)

· Жёсткие (глухие) муфты:

· втулочные

· фланцевые

· продольно-свёртные

· Компенсирующие муфты

· шарнирные муфты

· зубчатые

· цепные

· Упругие муфты

· муфты с торообразной оболочкой

· втулочно-пальцевые

· муфты со звёздочкой

· Сцепные муфты

· муфты кулачково-дисковые

· кулачковые муфты;

· фрикционные;

· центробежные.

· Самоуправляемые (автоматические) муфты:

· обгонные муфты

· центробежные

· предохранительные муфты

· Гидравлические (гидродинамические).

· Электромагнитные и магнитные.

Муфты и их классификация

По характеру соединения валов муфты образуют несколько групп.

• Муфты механического действия:

- жесткие (глухие). Практически не допускают ради­альных, осевых и угловых смещений валов;

- компенсирующие. Допускают некоторые радиаль­ные, осевые и угловые смещения валов, которые компенсируют упругими элементами - резиновыми втулками, пружинами и т.д.;

- фрикционные. Допускают кратковременное проскальзывание валов при перегрузках.

• Муфты электрического (электромагнитного) действия.
• Муфты гидравлического или пневматического действия.

Классы муфт по режиму соединения валов

• Нерасцепляемые (постоянные, соединительные). Соединяют валы постоянно, образуя единые длинные валы. В свою очередь подразделяются на:

- Жесткие (неразъемные, разъемные в параллельной валу плоскости и разъемные в перпендикулярной валу плоскости);

- Компенсирующие самоустанавливающиеся (осевые, радиальные, угловые, универсальные);

- Упругие (линейные, нелинейные).

• Управляемые (сцепные). Соединяют и разъединяют валы в процессе работы. Подразделяются на синхронные и асинхронные (фрикционные) – с механическим, электрическим, гидравлическим, пневматическим переключением.
• Самодействующие (самоуправляемые, автоматические). Срабатывают автоматически при заданном режиме работы. Делятся на:

- Центробежные (фрикционные);

- Объемные (храповые, фрикционные);

- Предохранительные. Разъединяют валы в случае нарушении нормальных эксплуатационных условий (с разрушаемым элементом, с неразрушаемым элементом).

• Прочие.

По способности снижать динамические нагрузки муфты делятся на:

• жесткие - не сглаживающие вибрации, толчки и удары;
• упругие - сглаживающие вибрации, толчки и удары благодаря наличию в их составе упругих элементов.

Большинство применяемых муфт, являющихся автономными узлами, стандартизованы: основной характеристикой при их подборе является передаваемый вращающий момент.

Муфта, рассчитанная на передачу определённого вращающего момента, выполняется в нескольких модификациях для разных диаметров валов.

Муфты и их конструкции

Жёсткие (глухие) муфты могут быть втулочными или фланцевыми.

Втулочная муфта, простейшая из жестких муфт, представляет собой втулку, посаженную на выходные концы валов с помощью шпонок, штифтов или шлицев. Применяется в тихоходных и неответствен­ных конструкциях машин при диаметрах валов до 70 мм. Изготавливаются из стали 45; муфты больших раз­меров - из чугуна СЧ25.

Фланцевая муфта состоит из двух полумуфт, со­единенных болтами. Для передачи вращающего момента используют шпоночные или шлицевые соединения. Вращающий момент передаётся за счёт сил трения между фланцами, и собственно болтами, когда они вставляются без зазора. Фланцевые муфты стандартизованы в диапазоне диаметров 12...250 мм и передают моменты 8...45000 Нм. В тяжёлых машинах полумуфты приваривают к валам.

Эти муфты называют иногда поперечно-свертными. Цен­тровка фланцев осуществляется за счет кругового выступа на одной полумуфте делают и выточки того же диаметра - на другой,или за счет цен­трующего кольца.Используютсядля валов диаметром до 350 мм. Материал для фланцевых полумуфт - сталь 40, 35Л, чугун СЧЗО (для муфт больших размеров).

Зубчатая муфта, наиболее применяемая из этой группы муфт, состоит из двух полумуфт с наружными зубьями и разъемной обоймы с двумя рядами внутренних зубьев эвольвентного профиля. Муфта зубчатая компенсирует радиальные, осевые и угловые смещения валов за счет боковых зазоров в зацеплении и обточки зубьев по сфере, несоосность валов компенсируется скольжением зубьев. Для повышения износостойкости зубья подвергают термообработке, а вмуфту заливают смазку. Материал полумуфт и обойм - сталь 40 или 45Л.

Кулачково-дисковая муфта состоит из двух полумуфт с диаметраль­ными пазами на торцах и промежуточного пла­вающего диска с взаимно пер­пендикулярными выступами. Трущиеся поверхности периодически смазывают пластичной смазкой. Кулачково-дисковая муфта применяется для соединения тихоходных валов (до 250 об/мин). Полумуфты и диски изготавливаются из стали 45Л.

Упругая втулочно-пальцевая муфта по конструкции ана­логична фланцевой муфте, но вместо соединительных болтов у упругой муфты имеются стальные пальцы, на которые установлены эластичные (резино­вые, кожаные и т. п.) втулки. Эластичные элементы позволяют компен­сировать незначительные осевые смещения валов. Особенно широко применение для соединения электродвигателей с исполнительными механиз­мами при диаметре вала до 150 мм. Материал полумуфт - сталь 35, 35Л или чугун СЧ25; пальцы изготовляют из стали 45.

Ярким представителем семейства подвижных муфт является шарнирная муфта. Идею муфты, впервые предложенную Джироламо Кардано в 1570 г., в 1770 г. до инженерного решения довел Роберт Гук. Поэтому они называются как карданными муфтами, так и шарнирами Гука. Шарнирные муфты соединяют валы под углом до 45 градусов и позволяют создавать цепные валы с передачей вращения в недоступные места. Это возможно благодаря тому, что крестовина является не одним шарниром, а двумя с перпендикулярными осями.

Упругие муфты предназначены главным образом для амортизации ударов, толчков и вибрации, а также некоторой компенсации смещения валов. Главная их особенность - наличие металлического или неметаллического упругого элемента: это звёздочки, шайбы, упругие оболочки, винтовые и змеевидные пружины, сильфоны и т.п.

Сцепные муфты предназначены для соединения и разъединения валов. Некото­рые типы сцепных муфт позволяют это делать без остановки элек­тродвигателя. Сцепные муфты иногда называют управляемыми. По принци­пу работы различают кулачковые и фрикционные сцепные муфты.

Кулачковые муфты состоят из двух полумуфт с кулачками на торцовых поверхностях. Включение муфты осуществ­ляется за счет полумуфты, которая может передвигаться вдоль вала по направляющей шпонке или по шлицам.

Фрикционные муфты допускают плавное сцепление при любой скорости, что успешно используется, например, в конструкции автомобильного сцепления. По конструкции делятся на наиболее распространенные дисковые - трение происходит по торцевым поверхностям дисков, – конусные и цилиндрические.

Фрикционные муфты работают как без смазочного материала (сухие муф­ты), так и со смазочным материалом (масляные муфты). Система смазывания уменьшает изнашивание рабочих поверхностей, но усложняет конструкцию муфты. Материал для фрикционных муфт - конструкционные стали, чугун СЧ30. Фрикционные материалы: прессованную асбесто-проволочную ткань ферродо, фрикционную пластмассу, порошковые материалы и др. - применяют в виде накладок.

Самоуправляемые муфты предназначены для автоматического разъединения валов в зависимости от изменения одного из следующих параметров: вращающего момента - предохранительные муфты, направления вращения - обгонные, и скорости вращения - центробежные.

Предохранительные муфты имеют функцию ограничения передаваемого вращающего мо­мента, чем предохраняют машины от поломок при перегрузках. Наибольшее распространение получили предохранительные кулачко­вые, шариковые и фрикционные муфты. Для изготовления деталей предохранительных муфт в зависимости от типа муфты применяют конструкционные стали, чугун СЧЗО, фрикцион­ные материалы, сталь ШХ12 и др. Штифты для муфт с разрушающимся элементом изготовляют из стали 45, втулки — из стали 40Х с закалкой.