Кулачковая муфта

Монтаж фрикцонных муфт на тихоходный вал выходного редуктора

Часто установка изделия проводится на редуктор для его соединения с электрическим двигателем. Это можно связать с тем, что редуктор может заклинивать, это приводит к перегреву двигателя. Фрикционная муфта исключает вероятность возникновения подобной проблемы. Среди особенностей монтажа отметим:

  1. Нельзя прикладывать ударную нагрузку, так как она может повредить само изделие.
  2. Для упрощения захода обоймы может применяться смазка.
  3. Нарушение правил монтажа может стать причиной повреждения основной части.

Самостоятельный монтаж должен проводиться исключительно с учетом рекомендаций, так как даже несущественный дефект становится причиной уменьшения эксплуатационного срока.

В продаже встречается просто огромное количество различных деталей, за счет чего не возникает существенных проблем при выборе. Основными критериями можно назвать тип применяемого материала при изготовлении, а также диаметральный размер

При выборе уделяется внимание тому, каким образом может проходить смещение соединяемых элементов

Расчёт

Работоспособность кулачковых муфт определяется износом кулачков, зависящим от напряжений смятия на поверхностях соприкосновения. Эти напряжения рассчитывают приблизительно, исходя из допущения, что нагрузка распределяется равномерно между кулачками:

σCM=2KMzD1bh≤σCM,{\displaystyle \sigma _{CM}={\frac {2KM}{zD_{1}bh}}\leq ,}

где: z — число кулачков полумуфты;

K — динамический коэффициент нагрузки.
σсм = 90…120 МПа — при включении без относительного вращения;
σсм = 50…70 МПа — при включении на малых оборотах;
σсм = 35…45 МПа — при включении на больших скоростях.

Для уменьшения изнашивания поверхность кулачков должна иметь высокую твёрдость, которая достигается поверхностной термообработкой или цементацией. Применение последней сохраняет вязкость сердцевины, которая повышает ударную вязкость кулачков. Муфты с цементацией кулачков изготовляют из сталей 15Х, 20Х, при поверхностной закалке — из сталей 40Х, 30ХН.

Фрикционная муфта гусеничного трактора

Служит для отсоединения одного из бортов при повороте.

Устройство

  • Ведущий барабан.
  • Ведущие диски.
  • Ведомый барабан.
  • Ведомые диски.
  • Нажимные пружины.
  • Стяжные пальцы.
  • Отжимной диск.
  • Выжимной подшипник.
  • Вилка выключения муфты.

Принцип действия

При прямолинейном движении — пакет дисков прижат отжимным диском за счёт пружин, и вращение передаётся от центральной передачи через фрикционную муфту на бортовой редуктор. При повороте — усилие от рычага управления передаётся через сервомеханизм на вилку выключения муфты. Вилка оттягивает выжимной подшипник и отжимной диск. Он отходит от пакета дисков и освобождает их, при этом сжимаются пружины. Ведущие диски начинают пробуксовывать относительно ведомых.

Формы выпуска фрикционных материалов

В зависимости от типа муфты могут использоваться различные формы выпуска фрикционных материалов:

  • Фрикционные вкладыши имеют около 50 стандартных форм, которые подходят для применения в станках различного назначения. Материалами для вкладышей служат ретинакс и пресс-композиция.
  • Фрикционные диски изготавливаются под заказ по требуемым размерам. Для производства нужно знать внутренний и внешний диаметры, а также толщину материала. Изготавливаются из пресс-композиции.
  • Фрикционные секторы имеют около 70 разновидностей, которые между собой различаются внешним и внутренним диаметром, толщиной и размером сектора (уголом).
  • Фрикционные пластины. Стандартный размер пластины 500х500 мм, а толщина составляет от 4 до 20 мм.

На данный момент фрикционные муфты являются незаменимыми в промышленном производстве. Их используют в станках разного назначения, прессах, тельферах и различных тормозных механизмах. Без них срок службы механизмов сократился бы в несколько раз, поэтому сегодня их ценность сложно переоценить.

Кулачковая муфта – это… Что такое Кулачковая муфта?

Кулачковая муфта — это управляемая или сцепная муфта, которая состоит из двух полумуфт, расположенных на концах валов. В рабочем положении выступы одной полумуфты входят во впадины другой, при этом одна из полумуфт является подвижной при помощи механизма управления муфтой.

Конструкция

В простейшем случае муфта состоит из двух полумуфт (1) и (2) (См. рис.1), на торцах которых равномерно по кругу расположены кулачки (3). Одна полумуфта закрепляется на валу неподвижно, а другая, находящаяся на другом валу, может перемещаться вдоль этого вала. Подвижную полумуфту перемещают с помощью специального устройства — механизма управления муфтой (на рис.1 не показан). Вилку механизма управления размещают в кольцевом пазу (4) подвижной полумуфты. При введении в зацепление кулачков двух полумуфт осуществляется передача крутящего момента M от одного вала к другому (на рис. 1 муфта показана в сомкнутом состоянии). Кольцо (5) служит для центровки валов.

Распространены следующие формы профиля кулачков:

  • прямоугольная — требует точного взаимного расположения полумуфт в момент включения;

трапецевидная симметричная — не требует точного взаимного расположения полумуфт, поскольку боковые зазоры компенсируются изменением глубины посадки кулачков;

трапецевидная несимметричная — обеспечивает нереверсивность работы муфты за счёт того, что угол наклона одной из боковых поверхностей профиля увеличен до такой степени, что самоторможение муфты устраняется; в результате при вращении ведущего вала в одном из направлений муфта будет проскальзывать и не будет передавать вращающий момент.

Включение кулачковой муфты при относительном вращении валов сопровождается ударами, которые могут вызывать разрушении кулачков. Поэтому такие муфты не рекомендуется использовать для включения механизма под нагрузкой и при больших скоростях относительного вращения (V ≥ 1 м/с).

Расчёт

Работоспособность кулачковых муфт определяется износом кулачков, зависящим от напряжений смятия на поверхностях соприкосновения. Эти напряжения рассчитывают приблизительно, исходя из допущения, что нагрузка распределяется равномерно между кулачками:

где: z — число кулачков полумуфты;

K — динамический коэффициент нагрузки.
σ = 90…120 МПа — при включении без относительного вращения;
σ = 50…70 МПа — при включении на малых оборотах;
σ = 35…45 МПа — при включении на больших скоростях.

Для уменьшения изнашивания поверхность кулачков должна иметь высокую твёрдость, которая достигается поверхностной термообработкой или цементацией. Применение последней сохраняет вязкость сердцевины, которая повышает ударную вязкость кулачков. Муфты с цементацией кулачков изготовляют из сталей 15Х, 20Х, при поверхностной закалке — из сталей 40Х, 30ХН.

Борьба с вибрацией

В конструкциях некоторых муфт между кулачками расположен эластичный материал (рис. 2). Эластичный материал выполняет роль демпфера, и позволяет сглаживать вибрации и защищать детали от перегрузок и повреждений. Чем выше демпфирующие свойства такой муфты, тем меньшим пределом прочности при кручении она обладает.

Литература

  • Поляков В. С., Барбаш И. Д., Ряховский О. А. Справочник по муфтам. Л., «Машиностроение» (Ленингр. отд-ние), 1974, 352 с.

Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. / Под ред. И. Н. Жестковой. — 8-е изд., перераб. и доп.. — М.: Машиностроение, 2001. — Т. 2. — 912 с. — ISBN 5-217-02964-1 (5-217-02962-5), ББК 34.42я2, УДК 621.001.66 (035)

Комплектность поставки

Обычно в базовый комплект поставки промышленной кулачковой муфты с механическим приводом входят две полумуфты, зубчатый венец в сборе, упаковка и документация.

В качестве дополнительной опции предлагается установочный винт, облегчающий монтаж устройства на оборудование. Если кулачковая муфта оснащена электромагнитным или гидравлическим приводом, добавляется монтажная схема для подключения к гидравлике или электрической схеме агрегата.

На заводе изготовителе муфту собирают и испытывают на тестовом стенде, о результатах делают отметку в отгрузочном паспорте изделия.

Классификация муфт

Выделяют много различных подобных изделий, при помощи которых проводится передача вращения. Классификация по предназначению выглядит следующим образом:

  1. Постоянные или соединительные.
  2. Сцепные и управляемые.

Приводные модели устанавливаются в самых различных конструкциях. Ни требуются для непосредственной передачи усилия.

Изделия соединительные для валов применяются для постоянной передачи вращения. Делятся они на несколько основных групп:

  1. Жесткие.
  2. Глухие.
  3. Соединительные.
  4. Подвижные или гибкие.

Самым простым вариантом исполнения можно назвать глухие муфты. При изготовлении втулок и других элементов могут применяться самые различные материалы, большая часть которых характеризуется высокой степенью защиты от воздействия окружающей среды.

Довольно большое распространение получили конусные переходные муфты, так как они просты в изготовлении и могут прослужить в течение длительного периода. Могут устанавливаться и шлицевые варианты исполнения, которые могут передавать большое усилие в случае эксплуатации.

Классификация гибких вариантов исполнения также проводится по большому количеству различных признаков. Большое распространение получили следующие:

  1. Расширительные. Они характеризуются тем, что могут компенсировать осевое смещение деталей относительно друг друга.
  2. Крестовые. Подобные механизмы устанавливаются в случае, когда есть вероятность радиального смещения.
  3. Мембранные и поводковые, которые рассчитаны на радиальное и осевое смещение. Поводковые имеют специальный элемент, который обеспечивает фиксацию положения обоих элементов.

Выбор наиболее подходящего соединительного элемента проводится по диаметральным размерам. Полумуфты компенсируют смещение оси, однако для повышения показателя КПД проводится добавление масла. В большинстве случаев при изготовлении применяется сталь, которая характеризуется повышенной устойчивостью к износу. При необходимости защиты механизма от воздействия электричества применяются специальные материалы, обладающие определенными свойствами.

В некоторых случаях применяется поводковый вариант исполнения, который также характеризуется определенными достоинствами и недостатками.

Полужесткое соединение валов

Определенными особенностями характеризуется полужесткий тип соединения. Примером можно назвать случай соединения вала турбогенератора с паровой турбиной. В большинстве случаев на вал электродвигателя надевается полужесткая зубчато-пружинная муфта.

Рассматриваемый вариант исполнения соединительного элемента характеризуется следующими особенностями:

  1. Конструкция состоит из двух полумуфт, которые фиксируются на обоих деталях. Подобным образом проводится монтаж устройства.
  2. Фиксация одного элемента относительно другого проводится за счет упругой волнообразной ленточной пружины, который зачастую называется компенсатором.

Для обеспечения требуемого уровня защиты используется кожух, который изготавливается из самых различных материалов, устойчивых к воздействию окружающей среды. Несущественное изменение положения двух соединяемых элементов компенсируется за счет специального элемента.

Жесткое соединение валов

Применяется довольно большое количество различных способов соединения валов, все они характеризуются определенными качествами. Жесткий метод подключения используется тогда, когда соединение проводится с учетом отсутствия вероятности смещения узлов относительно друг друга на момент эксплуатации. Классический способ соединения характеризуется следующими особенностями:

  1. В большинстве случаев соединение проводится при помощи фланцев, которые являются частью различных механизмов. Также проводится монтаж жестких муфт, их насаживание проводится методом прессования.
  2. Довольно большое распространение получил одноопорный вариант исполнения вала. В этом случае в качестве второй опоры применяется само соединение.
  3. Также для фиксации могут применяться болты. При этом они должны плотно входить в отверстие, так как в противном случае могут возникнуть серьезные проблемы.
  4. В рассматриваемом случае часто применяется зубчатая или поперечно-свернутая муфта.

Поперечно-свернутый вариант исполнения применяется для соединения различных деталей, которые устанавливаются в электрических машинах и других различных агрегатах. Подобная конструкция состоит з следующих элементов:

  1. Две полумуфты. Они насаживаются на концы валов, которые соединяются в одну систему.
  2. Обе части рассматриваемой конструкции имеют центрирующие выступы и специальную выточку, соединение обеспечивается за счет прочных болтов.
  3. Предохранительные муфты не могут проворачиваться за счет специального шпоночного отверстия.
  4. Осевое смещение исключается за счет стопорных винтов, которые вворачиваются на торцах.

Более сложным вариантом исполнения можно назвать зубчатую муфту, которая также состоит из двух отдельных частей. Внешняя поверхность представлена зубьями, которые входят в зацепление для обеспечения надежного соединения. Осевое смещение исключается за счет применения болтов.

Борьба с вибрацией

В конструкциях некоторых муфт между кулачками расположен эластичный материал (рис. 2). Эластичный материал выполняет роль демпфера, и позволяет сглаживать вибрации и защищать детали от перегрузок и повреждений. Чем выше демпфирующие свойства такой муфты, тем меньшим пределом прочности при кручении она обладает.

Преимущества кулачковой муфты

Особенности конструкции кулачковой муфты обеспечивают работу ее несущих элементов на сжатие, что значительно увеличивает допустимые эксплуатационные нагрузки на узел в целом. Специальный профиль кулачков и упругий материал зубчатого венца позволяют компенсировать незначительное смещение валов (возникающее при монтаже или тепловом расширении в процессе работы), а также обеспечивают эффективное гашение крутильных колебаний. Кулачковая муфта способна передавать значительный крутящий момент, отличаясь при этом компактностью, малым весом и низким моментом инерции. Кулачковая муфта гарантирует передачу мощности с погашением крутильных колебаний и со смягчением ударов, которые появляются в результате неравномерной работы двигателя.

Условия транспортировки и хранения

Транспортировку муфты рекомендуется производить в разобранном виде. По желанию клиента возможна транспортировка в собранном виде без упаковки – в этом случае следует обеспечить защиту деталей муфты от коррозии, ударов и механических повреждений, а также исключить контакт упругого элемента с агрессивными веществами (такими как масло, бензин, растворители, кислоты, щелочи и т.д.). Хранить муфты следует при температуре воздуха не выше 20°С и относительной влажности не более 65%. Необходимо обеспечить защиту муфт от воздействия прямых солнечных лучей, нагревательных приборов и контакта упругого элемента с агрессивными химическими веществами. Рекомендуется хранить муфты на стеллажах, уложенные в один ряд. Особенности монтажа и эксплуатации Для облегчения установки, монтаж ступицы на вал рекомендуется проводить при небольшом нагреве. Также необходимо обеспечить осевое крепление ступицы с помощью установочного винта или упорной шайбы. Эксплуатация муфты осуществляется в диапазоне температур от -30 до +90°С (при допустимом кратковременном нагревании до +120°С). Верхний рабочий предел температуры ограничен с целью обеспечения длительной безотказной работы упругого элемента (зубчатого венца). Для максимально эффективной работы муфты и минимального износа требуется соблюдение строгой соосности соединяемых валов. Включение может производиться на тихом ходу при скорости вращения не более 100 оборотов в минуту. Более высокая скорость может привести к преждевременному износу детали. Допускается выключение на ходу. Если в процессе эксплуатации произошло повреждение кулачков муфты или на их углах образовались скосы, необходимо произвести ремонт наплавкой металла и последующей обработкой. При работе кулачки полумуфт должны полностью входить в зацепление.

Конструкция

Рис. 1 Муфта кулачковая 1-ступица, 2 — зубчатый венец.

Муфта кулачковая (рис. 1) представляет собой две полумуфты (деталь 1 на рис. 1), с внутренних сторон оснащенные кулачками. Профиль кулачка может иметь треугольную или трапециевидную форму. В пространство между кулачками устанавливается специальный эвольвентный зубчатый венец (деталь 2 на рис. 1), посредством которого кулачки входят во взаимное зацепление при замыкании полумуфт в рабочем положении. При необходимости передачи движения в обе стороны две полумуфты закрепляются на валах и остаются неподвижными, а вращение им придает подвижная полумуфта, которая может перемещаться по шлицам или шпонке к одной из неподвижных. В зависимости от направления вращения подвижная полумуфта будет придавать движение одной из неподвижных полумуфт.

Муфты соединительные назначение и классификация

Муфта соединительная кабельная (рис. 1) — специальный комплект соединительных и изолирующих материалов, который применяется для сращивания и ремонта одножильных и многожильных кабелей силовых, воздушных линий электропередач, кабелей связи и ВОК. Данный тип арматуры является достаточно прочным, с высокой степенью герметичности, позволяющей увеличить изоляционные способности соединительных элементов.

На современном рынке кабельной продукции муфта соединительная представлена различными производителями может быть чугунной, латунной и стальной, эпоксидной и свинцовой, холодной усадки и заливной, натяжной и термоусаживаемой. Все они рассчитаны на определенные параметры кабеля (тип кабеля, материал изоляции, наличие бронепокровов, рабочее напряжение и пр.) и используются в различных эксплуатационных условиях. К эксплуатационным особенностям относится способ внутренней или наружной прокладки, а также размеры арматуры — обыкновенные или малогабаритные. Ну и, конечно же, рабочее напряжение (1–110 кВ и выше) и безусловно, форма (V, Т, Х-образной) продукции.

Классификация муфт соединительных

Муфта соединительная в зависимости от вида установки и условий эксплуатации подразделяется на следующие типы:

  • соединительные (С) — как соединяющие;
  • стопорные (СТ) — как соединяющие и предотвращающие на вертикальных и наклонных трассах стекания кабельных масс;
  • стопорно-переходные (СТП) — как соединяющие устройство кабелей с бумажной изоляцией различных типов;
  • переходные (СП) — как соединяющие устройство кабеля с различными типами изоляции;
  • ответвительные (О) — используемые как соединяющие и ответвляющие устройство для силовых кабелей(до 1 кВ).

Наиболее популярной на сегодня является муфта соединительная кабельная термоусаживаемая — благодаря высокому уровню эксплуатационных свойств (надежности, долговечности, эластичности, простоте монтажа). Муфта соединительная термоусаживаемая обладает стойкостью относительно воздействий внешней среды, сохраняя целостность соединения при любых погодных условиях. Примером может служить муфта СТп (рис. 2) для кабелей с пластмассовой и бумажной изоляцией с напряжением до 35 кВ.

Также для соединения кабелей до 35 кВ может применяться аналогичная муфта соединительная термоусаживаемая импортного производства — POLJ (Raychem).

От правильности выбора арматуры будет зависеть, как долго прослужит кабельная система и сохранит ли она свои технические характеристики за период эксплуатации.

Конструкция

В простейшем случае муфта состоит из двух полумуфт (1) и (2) (См. рис.1), на торцах которых равномерно по кругу расположены кулачки (3). Одна полумуфта закрепляется на валу неподвижно, а другая, находящаяся на другом валу, может перемещаться вдоль этого вала. Подвижную полумуфту перемещают с помощью специального устройства — механизма управления муфтой (на рис.1 не показан). Вилку механизма управления размещают в кольцевом пазу (4) подвижной полумуфты. При введении в зацепление кулачков двух полумуфт осуществляется передача крутящего момента M от одного вала к другому (на рис. 1 муфта показана в сомкнутом состоянии). Кольцо (5) служит для центровки валов.

Распространены следующие формы профиля кулачков:

  • прямоугольная — требует точного взаимного расположения полумуфт в момент включения;
  • трапециевидная симметричная — не требует точного взаимного расположения полумуфт, поскольку боковые зазоры компенсируются изменением глубины посадки кулачков;
  • трапециевидная несимметричная — обеспечивает нереверсивность работы муфты за счёт того, что угол наклона одной из боковых поверхностей профиля увеличен до такой степени, что самоторможение муфты устраняется; в результате при вращении ведущего вала в одном из направлений муфта будет проскальзывать и не будет передавать вращающий момент.

Включение кулачковой муфты при относительном вращении валов сопровождается ударами, которые могут вызывать разрушения кулачков. Поэтому такие муфты не рекомендуется использовать для включения механизма под нагрузкой и при больших скоростях относительного вращения (V ≥ 1 м/с).

Преимущества

Основным преимуществом кулачковых конструкций пред фрикционными является их способность передавать большие крутящие моменты.

Важным достоинством также признают отсутствие проскальзывания при повышении оборотов.

Упругий материал звездочки гасит динамические нагрузки и крутильные колебания, повышая стабильность работы всего агрегата.

Простота конструкции и обслуживания также служит важным эксплуатационным преимуществом.

Недостатком устройства являются необходимость останавливать вращение или снижать обороты для минимума для присоединения. Еще один минус — валы должны быть абсолютно соосны.

Конструкция

Конструкция кулачковых муфт может отличаться в зависимости от их вида, но все они имеют следующие основные части:

  • ведущая полумуфта, закрепляется на ведущем валу;
  • зубчатый венец (звездочка);
  • ведомая полумуфта, может двигаться по своему валу продольно, используя шпоночное или шлицевое соединение.

В разъединенном состоянии полумуфты разведены в стороны, валы имеют возможность вращаться независимо друг от друга. На их торцах выточены кулачки в форме треугольников или трапеций, служащие для зацепления с зубцами звездочки. кулачки

Между полумуфтами располагается зубчатый венец, его зубья выполнены в виде эвольвенты.

Когда необходимо провести соединение, подвижная полумуфта пододвигается к неподвижной. Их кулачки входят в зацепление, звездочка проворачивается на небольшой угол и занимает место между кулачками, обеспечивая плотный контакт между ними. Валы соединяются и готовы к передаче крутящего момента.

Звездочку для кулачковой муфты делают из упругого эластичного материала. Она служит для того, чтобы гасить динамические нагрузки, возникающие при включении муфты и при дальнейшем вращении. Кулачки полумуфт и зубцы звездочки рассчитаны таким образом, чтобы заполнять весь объем зоны зацепления, превращая конструкцию в практически цельную деталь. Это необходимо для передачи больших крутящим моментов и большой мощности без потерь энергии на соударения, трение и вибрацию.

Для минимизации вибраций во время работы поверхности полумуфт и звездочки должны быть выполнены с высокой точностью и тщательно обработаны.

Подключение/отключение кулачковой муфты при высокой относительной осевой скорости вращения (свыше 1 метра в секунду) приводит к сильным ударам и повреждению устройства. Категорически недопустимо отсоединять муфту, находящуюся под рабочей нагрузкой.

Зубчатая муфта.

Простейшая зубчатая муфта показана на (рис. 2, а). Полумуфты ее представляют собой зубчатые колеса с зубьями эвольвентного зацепления и одинаковым числом зубьев; одна из полумуфт — с наружными зубьями, другая — с внутренними. Так же как и в кулачковой, одна из полумуфт соединена с валом неподвижно (на рис. 2, а — правая), а другая полумуфта (левая) с помощью отводки может перемещаться вдоль вала, в результате чего полумуфты и соответствующие валы сцепляются или расцепляются.


Рис. 2

Зубчатая муфта более сложной конструкции представлена на (рис. 2, б). Муфта предназначена для поочередного включения шестерен 1 и 6. Она состоит из

  • подвижной обоймы 3 с внутренними зубьями, управляемой с помощью отводки;
  • неподвижной полумуфты 4 с наружными зубьями, которая находится в постоянном сцеплении с обоймой и соединена с валом шлицами;
  • двух одинаковых неподвижных полумуфт 2 и 5 с наружными зубьями, каждая из которых изготовлена как одно целое со своей шестерней.

синхронизаторыфрикционные муфты

Синхронизатор простейшей конструкции для зубчатой муфты (рис. 2, б) состоит из двух конусных муфт. Наружные подвижные полумуфты 10 и 8 этих муфт соединены с обоймой 3, а внутренние неподвижные полумуфты 11 и 7 выполнены как одно целое с полумуфтами 2 и 5 зубчатой муфты. При осевом перемещении в ту или другую сторону обоймы 3 через шестерню 4 передает от отводки осевую силу конусной полумуфте 11 или 7. А так как полное включение фрикционной муфты происходит не сразу, а плавно, то происходит выравнивание угловых скоростей полумуфт зубчатой муфты.

После преодоления сопротивления пружины фиксатора обоймы и смещения фиксирующих шариков 9 внутрь муфты при дальнейшем перемещении обоймы включается зубчатая муфта.

Муфта соединительная для труб

Чтобы объединить в магистраль трубопроводы из армированного пластика, используют фитинги. Они представлены в различной конфигурации: традиционная прямая и угловая, тройник для примыкания боковой ветви или разводки на несколько источников.

Муфты соединительные из полиэтилена предназначены для монтажа трубопроводов методом термической сварки. Стыкуются сопряженные детали в раструб. На место соединения накладывается нагревательный элемент, точно повторяющий его конфигурацию. Под действием электричества он расплавляет материал, стык сваривается и надежно герметизируется. Такое соединение применяют при снабжении холодной и горячей водой жилых помещений, административных и хозяйственных зданий и построек. Его еще используют в пневмопроводах и магистралях при транспортировке веществ не агрессивных к полиэтилену.

Также выпускаются переходные и разнообразные комбинированные муфты. Это необходимо при состыковке разнородных материалов, участков магистрали с несовпадающими диаметрами или запорной арматуры с другим типом резьбы.

Кулачковая муфта Википедия

Кулачковая муфта — это управляемая или сцепная муфта, которая состоит из двух полумуфт, расположенных на концах валов. В рабочем положении выступы одной полумуфты входят во впадины другой, при этом одна из полумуфт является подвижной при помощи механизма управления муфтой.

Конструкция

В простейшем случае муфта состоит из двух полумуфт (1) и (2) (См. рис.1), на торцах которых равномерно по кругу расположены кулачки (3). Одна полумуфта закрепляется на валу неподвижно, а другая, находящаяся на другом валу, может перемещаться вдоль этого вала. Подвижную полумуфту перемещают с помощью специального устройства — механизма управления муфтой (на рис.1 не показан). Вилку механизма управления размещают в кольцевом пазу (4) подвижной полумуфты. При введении в зацепление кулачков двух полумуфт осуществляется передача крутящего момента M от одного вала к другому (на рис. 1 муфта показана в сомкнутом состоянии). Кольцо (5) служит для центровки валов.

Распространены следующие формы профиля кулачков:

  • прямоугольная — требует точного взаимного расположения полумуфт в момент включения;
  • трапециевидная симметричная — не требует точного взаимного расположения полумуфт, поскольку боковые зазоры компенсируются изменением глубины посадки кулачков;
  • трапециевидная несимметричная — обеспечивает нереверсивность работы муфты за счёт того, что угол наклона одной из боковых поверхностей профиля увеличен до такой степени, что самоторможение муфты устраняется; в результате при вращении ведущего вала в одном из направлений муфта будет проскальзывать и не будет передавать вращающий момент.

Включение кулачковой муфты при относительном вращении валов сопровождается ударами, которые могут вызывать разрушения кулачков. Поэтому такие муфты не рекомендуется использовать для включения механизма под нагрузкой и при больших скоростях относительного вращения (V ≥ 1 м/с).

Расчёт

Работоспособность кулачковых муфт определяется износом кулачков, зависящим от напряжений смятия на поверхностях соприкосновения. Эти напряжения рассчитывают приблизительно, исходя из допущения, что нагрузка распределяется равномерно между кулачками:

σCM=2KMzD1bh≤,{\displaystyle \sigma _{CM}={\frac {2KM}{zD_{1}bh}}\leq ,}

где: z — число кулачков полумуфты;

K — динамический коэффициент нагрузки.
σсм = 90…120 МПа — при включении без относительного вращения;
σсм = 50…70 МПа — при включении на малых оборотах;
σсм = 35…45 МПа — при включении на больших скоростях.

Для уменьшения изнашивания поверхность кулачков должна иметь высокую твёрдость, которая достигается поверхностной термообработкой или цементацией. Применение последней сохраняет вязкость сердцевины, которая повышает ударную вязкость кулачков. Муфты с цементацией кулачков изготовляют из сталей 15Х, 20Х, при поверхностной закалке — из сталей 40Х, 30ХН.

Борьба с вибрацией

В конструкциях некоторых муфт между кулачками расположен эластичный материал (рис. 2). Эластичный материал выполняет роль демпфера, и позволяет сглаживать вибрации и защищать детали от перегрузок и повреждений. Чем выше демпфирующие свойства такой муфты, тем меньшим пределом прочности при кручении она обладает.

Литература

  • Поляков В. С., Барбаш И. Д., Ряховский О. А. Справочник по муфтам. Л., «Машиностроение» (Ленингр. отд-ние), 1974, 352 с.
  • Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. / Под ред. И. Н. Жестковой. — 8-е изд., перераб. и доп.. — М.: Машиностроение, 2001. — Т. 2. — 912 с. — ISBN 5-217-02964-1 (

Область применения кулачковых муфт

Ответственные и высоконагруженные устройства применяют везде, где требуется передавать по валу высокие моменты вращения или высокие угловые скорости. Муфты позволяют оперативно подключать и отключать ведомый вал от ведущего.

Они востребованы в таких областях, как:

  • станкостроение;
  • технологическое оборудование для лесной, бумагоделательной, химической и пищевой промышленности;
  • металлургия;
  • транспорт;
  • сельскохозяйственная и дорожно-строительная техника
  • добывающая промышленность;
  • точное приборостроение;
  • производство вооружений;
  • энергетика и крупные инфраструктурные объекты.

Во многих случаях, когда необходимо обеспечить ограничение предельной мощности, используют предохранительные кулачковые муфты. Они применяются также там, где необходимо исключить передачу момента вращения в обратном направлении.

Кулачковые муфты с механическим приводом применяются большей частью в небольших станках настольного класса. Более сложные и масштабные агрегаты снабжаются гидравлическим или электромагнитным приводом и управляются от централизованной системы автоматики.

Жесткие кулачковые муфты используются в случае небольших оборотов и высоких передаваемых мощностей. При средних и высоких оборотах применяют устройства с упругим демпфирующим элементом.

Поделитесь в социальных сетях:vKontakteFacebookTwitter
Напишите комментарий

Adblock
detector