Муфты.Область применения,классификация и выбор муфт.

Назначение муфт.Устройства, предназначенные для соединения концов валов или для соединения валов с расположенными на них деталями (зубчатыми колёсами, звёздочками и др.),называют муфтами.

Основное назначение муфт-передача вращающего момента без изменения егомодуля и направления. Муфты могут выполнять и другие функции: предохранять механизм от перегрузок, компенсировать несоосность валов, разъединять или соединять валы во время работы и др.

Классификация муфт.Имеется большое разнообразие конструкций муфт, которые различаются не только функциональным назначением, но и принципом действия: механические,гидравлические,электростатические и др. Широко применяемые муфты стандартизированы.Нижерассматриваются только наиболее распространённыев машиностроении механические муфты.

По характеру соединения валов муфтыподразделяют нанеуправляемые(постоянные), управляемые и самоуправляемые (автоматические).

Постоянные муфты в свою очередь делят на глухие и компенсирующие. Глухие муфты (втулочные, фланцевые и др.) жестко соединяют валы. Компенсирующиемуфты могут быть жёсткими (зубчатые, цепные, кулачковые и др.) и упргугими (втулочно-пальцевые, со змеевидными пружинами и др.). первые компенсируют неточности изготовления и монтажа механизма, вторые смягчают толчки и удары при его работе.

Управляемые (сцепные) муфты (кулачковые или фрикционные) позволяют соединить и разъединить валы во время работы с помощью механизма управления.

Самоуправляемые муфты (со срезным штифтом, центробежные, обгонные и др.) предназначены для автоматического соединения и разъединения валов при изменении режима их работы,т.е. нагрузки, скорости или направления вращения.

Фланцевые муфты

Фланцевые муфты состоят из двух полумуфт с фланцами, стянутыми болтами, причем половина болтов установ-лена с зазором, а другая – без зазора.Фланцевые муфты соединяют отдельные части валопровода в один вал, работающий как целый. Для того чтобы этот составной вал оставался прямолинейным, необходима строгая соосность его частей и пригонка полумуфт, в про-тивном случае неизбежны изгиб вала, его биение и появление дополнительных нагрузок на опоры.

Фланцевые муфты просты по конструкции, надежны в работе, могут передавать большие моменты. Они широко распространены в машиностроении. Материал полумуфт – сталь. Эти муфты выбирают по стандарту.  

Компенсирующие муфты

Жесткие компенсирующие муфты относятся к постоянным муфтам и предназначены для соединения валов с ком-пенсацией радиальных, осевых и угловых смещений вследствие неточности изготовления и монтажа.Компенсация отклонений от соосности валов достигается за счет подвижности жестких деталей муфты. Эти муфты уменьшают дополнительные нагрузки на валы и подшипники, вызываемые отклонениями от соосности валов. Наибольшее распространение из группы компенсирующих муфт получили зубчатые и цепные.

Зубчатая муфта. Эта муфта стандартизирована. Состоит из двух обойм с внутренними зубьями эвольвентного профиля, которые зацепляются с зубьями втулок, насаживаемых на концы валов. Обоймы соединены собой болта-ми, поставленными в отверстие без зазора. Втулки и обоймы изготавливают из стали.

Зубчатые муфты компенсируют радиальные, осевые и угловые смещения валов за счет боковых зазоров в зацепле-нии и обточки зубьев втулок в сфере. Компенсация отклонений от соосности валов сопровождается скольжением зубьев.

Для повышения износостойкости зубья подвергают термообработке, а муфту заливают маслом большой вязкости.

Зубчатые муфты широко применяются для соединения горизонтальных тяжело нагруженных валов. Эти муфты надежны в работе, имеют малые габариты. При работе зубья испытывают переменные контактные напряжения и на-пряжения изгиба, что затрудняет их точный расчет.

Цепные муфты. Состоят из двух полумуфт-звездочек, имеющих одинаковые числа зубьев, охватывающей их об-щей цепи и защитного кожуха, заполненного пластичным смазочным материалом. Применяются цепи роликовые од-норядные и двухрядные, а также зубчатые цепи. Достоинства цепных муфт – простота конструкции и обслуживания, относительно небольшие габариты. При монтаже и демонтаже не требуется осевого смещения узлов.

Упругие муфты

Упругие муфты относятся к постоянным муфтам. Основная часть этих муфт – упругий элемент, который передает вращающий момент от одной полумуфты к другой. Упругие муфты смягчают толчки и удары, служат средством защиты от резонансных крутильных колебаний, воз-никающих вследствие неравномерного вращения, допускают сравнительно большие смещения осей соединяемых валов.

Основная характеристика упругих муфт – жесткость или (обратная жесткости величина) податливость и деформи-рующая способность, т.е. способность превращать в теплоту энергию при деформации упругих элементов муфты. По конструкции упругие муфты разнообразны. По материалу упругих элементов они делятся на две группы: муф-ты с неметаллическими и муфты (обычно резиновыми) с металлическими упругими элементами.

Муфта упругая втулочно-пальцевая (МУВП). Муфта состоит из двух дисковых полумуфт, в одной из которых в конических отверстиях закреплены соединительные пальцы с надетыми гофрированными резиновыми втулками. Ма-териал полумуфт – чугун или сталь, а материал пальцев – сталь.

Муфта упругая со звездочками. Состоит из двух полумуфт с торцовыми кулачками и резиновой звездочки, зубья которой расположены между кулачками. При передаче момента в каждую сторону работает половина зубьев. Муфта компактна и надежна, компенсирующая способность ее невелика. Применяется для соединения быстроход-ных валов.

Муфта упругая с торообразной оболочкой. Состоит из двух полумуфт, упругой оболочки, по форме напоми-нающей автомобильную шину, и двух колец, зажимающих с помощью винтов оболочку.Эта муфта обладает высокими упругими и демпфирующими свойствами. Обеспечивает шумо- и электроизоляцию узлов привода, удобна и надежна в эксплуатации.

Сцепные муфты

Сцепные (управляемые) муфты служат для быстрого соединения и разъединения валов при работающем двигателе. Применяются при строгой соосности валов. По принципу работы делятся на кулачковые и фрикционные. Все сцепные муфты должны легко и быстро включаться при незначительной силе, а также иметь малый нагрев и небольшую изнашиваемость при частых переключениях.

Фрикционные муфты. Служат для плавного сцепления валов под нагрузкой на ходу при любых скоростях. Пере-дача вращающего момента осуществляется силами трения между трущимися поверхностями деталей муфты. В начале включения за счет проскальзывания рабочих поверхностей муфты разгон ведомого вала происходит плавно, без удара, с постепенным нарастанием передаваемого вращающего момента по мере увеличения нажимной силы F. При установившемся движении проскальзывание отсутствует, муфта замыкается и оба вала вращаются с од-ной и той же угловой скоростью. В момент перегрузок фрикционные муфты пробуксовывают, предохраняя машину от поломок. По форме поверхностей трения фрикционные муфты делятся на дисковые, конусные и цилиндрические. В дисковых муфтах рабочими поверхностями служат плоские торцевые поверхности дисков, в конусных – конические, а в цилиндрических – цилиндрические.

Самоуправляемые муфты

Самоуправляемые муфты предназначены для автоматического сцепления и расцепления валов при изменении за-данного режима работы машины. Самоуправляемые муфты бывают: по направлению вращения – обгонные; по угло-вой скорости – центробежные; по моменту – предохранительные.

Обгонные муфты

Обгонные муфты, или муфты свободного хода, служат для передачи вращающего момента в одном направлении. Наибольшее распространение получила роликовая муфта с диапазоном валов d=10…90 мм и числом роликов z=3…5.

Эта муфта состоит из двух полумуфт, одна из которых имеет форму звездочки с вырезами для роликов. Для быст-рого включения муфты ролики отжимаются пружинами. При передаче вращающего момента ролики заклиниваются между полумуфтами в сужающейся части выреза, образуя жесткое сцепление. Если по какой-либо причине угловая скорость ведомого вала превысит угловую скорость ведущего, то вследствие обгона ролики расклинятся, выкатятся в расширенную часть выреза и муфта автоматически выключится. При остановке ведущего звена ведомый вал продол-жает вращаться.

Центробежные муфты

Центробежные муфты предназначены для автоматического включения или выключения ведомого вала при дости-жении ведущим валом заданной угловой скорости.По устройству центробежные муфты представляют собой фрикционные муфты, у которых механизмом управле-ния служат грузы-колодки 1, находящиеся под действием центробежных сил. При достижении ведущим валом задан-ной угловой скорости центробежные силы, действуя на грузы, производят включение муфты. Передача вращающего момента осуществляется силой трения, пропорциональной квадрату угловой скорости.

В современном машиностроении применяются конструкции центробежных муфт, которые служат для разгона ме-ханизмов с большими маховыми массами при двигателе с малым пусковым моментом, для повышения плавности пус-ка, для предотвращения разноса машины. Размеры муфт принимают конструктивно. Рабочие поверхности трения грузов проверяют на износостойкость аналогично фрикционным муфтам.  

Предохранительные муфты

Предохранительные муфты предназначены для предохранения машин от перегрузок. Муфты ставят как можно ближе к месту возникновения перегрузки. Они могут работать только при строгой соосности валов.

Пружинно-кулачковая предохранительная муфта. По конструкции эта муфта аналогична сцепной кулачковой, только подвижна в осевом направлении полумуфта прижимается к неподвижной не механизмом управления, а посто-янно действующей пружиной с регулируемой силой. Кулачки выполняют трапецеидального профиля небольшой вы-соты с углом наклона рабочих граней 45…60°. Кулачковые предохранительные муфты надежны в работе, но имеют повышенный износ кулачков. Размеры муфт подбирают по стандарту или принимают конструктивно.

Фрикционные предохранительные муфты. Они отличаются большим разнообразием. Применяются при частых кратковременных перегрузках. Конструкция этих муфт аналогична конструкции сцепных фрикционных муфт. Сила нажатия в них создается пружинами, отрегулированными на передачами.