Муфта для соединения валов

Сцепные или управляемые муфты

Если в процессе работы насосного агрегата возникает необходимость останавливать перекачку при работающем двигателе, сделать это можно с помощью сцепной или управляемой муфты. Существует несколько разновидностей муфт с управляемым соединением, а самыми распространенными являются муфты жесткого сцепления и фрикционные. Жесткие муфтовые сцепления обеспечиваются кулачковыми и зубчатыми полумуфтами.

В первом случае полумуфты валов имеют на соприкасающихся поверхностях кулачки, которые при сближении входят в прочное соединение и передают вращение. Между полумуфтами устанавливается эластичный элемент — «звездочка» которая гасит толчки и делает запуск более плавным. Упругие звездочки бывают разных цветов в зависимости от ее жесткости и рабочей температуры.

Зубчатые муфты работают по такому же принципу, но в зацепление входят внутренние зубы одной полумуфты и наружные другой. Для жестких соединений характерно резкое зацепление. Такое соединение при большой частоте вращения ведущего вала невозможно. Для смягчения процесса зацепления устройства оборудуют синхронизаторами.

Максимально плавные включение и выключение зацепления валов обеспечивают фрикционные муфты. Принцип их действия основан на использовании силы трения. Соприкасающиеся поверхности двух полумуфт имеют покрытие, которое позволяет им проскальзывать. Чем сильнее полумуфты приживаются друг к другу, тем прочнее соединение. Это позволяет валу насоса плавно набрать частоту вращения. Фрикционные муфты в зависимости от конструкции могут быть однодисковыми, многодисковыми, конусными.

Звоните +7(812) 408-37-26, +7(812)449-23-23 или 8(800)700-64-10 (звонок по России бесплатный) или оставляйте заявку и мы сами свяжемся в Вами!

Свойства

Отметим основные свойства, которыми обладают гидромуфты:

  • Ведомые и ведущие валы действуют вне зависимости друг от друга. К примеру, когда ведомый вал находится в покое, то в это время ведущий вал может функционировать или соответствовать промежуточному значению угловой скорости. Но отметим, что значение последней не может равняться скорости вращения ведущего вала. Обычно её значения меньше на 2 – 3%.
  • Именно гидравлические муфты смогут обеспечить плавное начало движения транспорта и плавный набор разгона.
  • Строение организовано таким образом, что в ней отсутствуют детали, которые тесно соприкасаются между собой. Другими словами отсутствует процесс трения деталей, а следовательно, их износ сводится к минимуму.
  • Гидромуфта сдерживает крутильные колебания.
  • С её помощью обеспечивается бесшумное функционирование передач.
  • Обеспечивается высокие показатели коэффициента полезного действия, до 0,96 – 0,98.
  • Высокая степень надёжности при эксплуатации.С их помощью можно организовать управление, как на дистанционном, так и на автоматическом уровне.

Устройство и принцип работы некоторых муфт

Примером нерасцепляемых муфт являются так называемые глухие муфты. По характеру работы их относят к жестким муфтам. Глухие муфты соединяют соосные валы в одну жесткую линию. Наиболее распространенными глухими муфтами являются втулочные и фланцевые муфты.

Рис. 32. Втулочные муфты: а – крепление втулки 1 штифтами 2; б – крепление втулки 1 шпонками 3 и фиксация винтом 2

Втулочная муфта представляет собой втулку, надеваемую на концы валов и закрепляемую на них штифтами (рис. 32 а), шпонками (рис. 32 б) или шлицами. Эти втулки имеют простую конструкцию, малые габариты и низкую стоимость. Прочность таких муфт определяется прочностью штифтов и шпонок.

Фланцевая муфта (рис. 33) состоит из двух полумуфт с фланцами, стянутыми болтами. Фланцевые муфты могут передавать большие моменты, достаточно надежны в работе.

Жесткие компенсирующие муфты предназначены для соединения валов с компенсацией различного рода смещений (рис. 34 а — радиальных, б — осевых, в — угловых), появляющихся вследствие неточности изготовления и монтажа.

В качестве примера таких муфт рассмотрим зубчатую компенсирующую муфту. Она состоит (рис. 35) из двух обойм 1 с внутренними зубьями эвольвентного профиля, которые зацепляются с зубьями втулок 2, насаживаемых на концы валов. Обоймы соединены между собой болтами.

Рис. 35 Зубчатая муфта

Основная часть упругих муфт — упругий элемент (неметаллический или металлический), смягчающий толчки и удары, защищающий от крутильных колебаний.

Наиболее широко применяемая упругаявтулочно-пальцевая муфта (МУВП) состоит из двух полумуфт (рис. 36), в одной из которых в конических отверстиях закреплены соединенные пальцы с надетыми гофрированными резиновыми втулками.

Рис. 36. Втулочно-пальцевая Рис. 37. Муфта упругая с

муфта торообразной оболочкой

Упругая муфта с горообразной оболочкой состоит из двух полумуфт (рис. 37), упругой оболочки, по форме напоминающий автомобильную шину, и двух колец, зажимающих с помощью винтов оболочку. Эта муфта обладает высокими упругими и демпфирующими свойствами, обеспечивает шумо- и электроизоляцию узлов привода.

Примером сцепных (управляемых) муфт могут служить кулачковые (рис. 38) и фрикционные (рис. 39) муфты.

Рис. 38. Схема кулачковой муфты

Кулачковая муфта состоит из двух полумуфт с кулачками на торцевых поверхностях. Для переключения муфты одна полумуфта передвигается вдоль вала на направляющей шпонке или шлицах с помощью механизма управления муфтой. При включении кулачки одной полумуфты входят во впадины другой, создавая жесткое сцепление.

Рис. 39. Схемы фрикционных муфт

Фрикционные муфты служат для плавного сцепления валов под нагрузкой на ходу при любых скоростях. Передача крутящего момента осуществляется силами трения между трущимися поверхностями деталей муфты. В момент перегрузок фрикционные муфты пробуксовывают, предохраняя машину от поломок. По форме поверхности трения фрикционные муфты делятся на дисковые (рис.39 а), конусные (рис. 39 б) и цилиндрические (рис. 39 в)

Самоуправляемые муфты предназначены для автоматического сцепления и расцепления валов при изменении заданного режима работы машины. Примером самоуправляемых муфт могут служить предохранительные муфты.

Предохранительная пружинно-кулачковая муфта по конструкции аналогична сцепной кулачковой, только подвижная в осевом направлении полумуфта прижимается к неподвижной с помощью пружины. При перегрузке сила на гранях кулачков становится больше прижимного усилия пружины и муфта многократно прощелкивает кулачками, подавая звуковой сигнал о перегрузке.

Рис. 40 Предохранительная

муфта со срезным штифтом

Существуют такжепредохранительные муфты с разрушающимся штифтом. На рис. 40 изображена такая предохранительная муфта. В ней при перегрузке штифт 3 срезается кромками стальных закаленных втулок 4, установленных в полумуфтах 1 и 2. Для возобновления работы машины вывинчивают пробку и срезанный штифт заменяют новым. Иногда в муфте ставится два срезных штифта.

Дата добавления: 2016-12-16 ; просмотров: 5327 ;

Жесткие компенсирующие муфты двигателя насоса

Обеспечить работоспособность насосных агрегатов при условии незначительной несоосности или при наличии угла между осями мотора и насоса помогают жесткие компенсирующие муфты. Жесткими такие соединения называют лишь потому, что между рабочими частями элементов не имеется мягких пружинящих прокладок. Само по себе соединение жестким назвать нельзя, т.к. его элементы подвижны друг относительно друга.

Одна из разновидностей муфт – кулачково-дисковая. Между двумя жестко закреплёнными полумуфтами вставляется промежуточный диск. Передача крутящего момента от одного диска к другому обеспечивается наличием соединения типа «паз-гребень». При наличии небольшого осевого смещения свободно передвигающийся промежуточный диск компенсирует его.

Другая муфта привода насоса с жесткой компенсацией, предназначенная для передачи вращения между валами с угловым смещением — зубчатая. Конструкция муфты предусматривает:

  • две полумуфты с наружными зубьями;
  • обойма с внутренними зубьями.

Обладая возможностью изменения угла наклона оси полумуфты, по отношению к обойме, такой механизм может обеспечить передачу крутящего момента при наличии угла между валами.

Ременная передача

Другой тип соединения вала рабочей машины с валом электродвигателя — это устройство промежуточных передач. Наиболее распространенная промежуточная передача — клиноременная передача. Она состоит из ведущего и ведомого шкивов и клиновидного ремня (или ремней), охватывающего оба шкива. Шкивы клиноременных передач (рис. 6, табл. 7.1), используемые для асинхронных электродвигателей, делают из чугуна. Шкивы и муфты закрепляют на конце вала двигателя и рабочей машины при помощи шпонок.

Рис. 6. Шкив для клиновидных ремней

Таблица 7.1. Шкивы клиноременных передач

Тип шкива

Скорость вращения электродвигателя, об/мин

D, мм

В, мм

Число ремней

Тип ремня

Масса, кг

ШК-3-1

3000, 1500

90

30

2

О

1,2

ШК-3-2

3000, 1500

90

42

3

О

1,5

ШК-4-1

3000, 1500, 1000

100

56

3

А

2,2

ШК-4-2

3000, 1500, 1000

100

72

4

А

2,6

ШК-5-1

3000, 1500, 1000

140

72

3

Б

4,8

ШК-5-2

3000, 1500, 1000

140

114

5

Б

6,7

ШК-6-1

1500, 1000, 750

180

114

5

Б

13

ШК-6-2

1500, 1000, 750

180

156

7

Б

16

ШК-7-1

1500, 1000, 750

250

144

5

В

26

ШК-7-2

1500, 1000, 750

250

198

7

В

33

ШК-8-1

1500, 1000, 750

315

198

5

Г

52

ШК-8-2

1000, 750

315

236

6

Г

57

ШК-9-1

1000, 750

400

236

6

Г

53

ШК-9-2

1000, 750

400

312

8

Г

67

Монтаж и демонтаж шкивов и полумуфт

Шкивы и полумуфты при небольших размерах насаживают при помощи специального приспособления с нажимным винтом. Применение этого приспособления позволяет все горизонтальные усилия, возникающие при надвигании шкива или муфты на конец вала, передать в осевом направлении на вал, а не на подшипники и подшипниковые крышки. Для этого снимают крышку подшипника (двигатели серии А2) или крышку вентилятора (двигатели серии АО2 или 4А) и конец вала упирают в шкворень приспособления (рис. 8).

Рис. 8. Насадка шкива или полумуфты при помощи приспособления с нажимным винтом

При больших размерах шкивов или полумуфт их насаживают с помощью домкрата (рис. 9). В этом случае вал электродвигателя должен быть подперт с противоположной стороны так, чтобы усилия не передались на подшипники или подшипниковые крышки.

При ремонте электродвигателя и в некоторых других случаях возникает необходимость снять с конца вала полумуфту, шкив или шестерню. Эту операцию удобнее всего производить с помощью специальных приспособлений — съемников (рис. 10). Если окажется, что полумуфту, шкив или шестерню снять затруднительно, то можно предварительно подогреть их пламенем газовой горелки до температуры 250—300°С, одновременно охлаждая вал электродвигателя водой.

Рис. 9. Насадка шкива при помощи домкрата

Рис. 10. Съемники универсальные: а — с нерегулируемым раскрытием тяг; б — с самоустанавливающимися тягами

Достоинства и недостатки гидромуфты

В настоящее время гидромуфты устанавливаются на автомобили с полуавтоматическими коробками передач (грузовые, автобусы, реже легковые), на тракторы, в авиационные турбины, применяются в металлообрабатывающих станках. К достоинствам гидромуфты можно отнести простоту конструкции, обеспечение плавности изменения крутящего момента, передаваемого от двигателя на механизмы трансмиссии, снижение ударных нагрузок на шестеренчатые пары коробок передач.
Недостатком гидромуфты является меньший по сравнению с гидротрансформатором коэффициент полезного действия из-за больших потерь при высоких оборотах ведущего вала двигателя. По этой причине на современные легковые автомобили гидромуфты практически не устанавливаются.

Глухая поперечно-свертная муфта

Глухая поперечно-свертная муфта (рис. 1, табл. 1.1) состоит из двух полумуфт: одну полумуфту насаживают на вал двигателя, другую — на вал рабочей машины. Обе полумуфты соединяют между собой болтами.

Рис. 1. Глухая поперечно-свертная муфта

От осевых перемещений полумуфты предохраняют стопорными винтами, ввертываемыми с торца в местах сопряжения полумуфты с валом. Плоскость разъема муфты должна быть строго перпендикулярна оси валов. Муфты изготовляют из чугуна, а при скорости на окружности муфты более 30 м/с — из стали.

Таблица 1.1. Размеры глухих поперечно-свертных муфт

d, мм

D, мм

l, мм

Число болтов, шт.

Диаметр болтов

35—40

200

150

4

М16

50

220

170

4

М16

60

260

190

4

М18

80

300

230

6

М22

100

350

280

6

М24

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.

Муфта для соединения двигателя и валаМуфта для соединения двигателя и вала

Конус-замковая полумуфта — общие характеристики и стандарты

Что же это такое – конус-замковая полумуфта, именуемая в народе «коническая втулка» или «коническая муфта»? Как установить такую «коническую втулку» на механический вал, чтобы тем самым создать надёжное сцепление с полумуфтой, цепной звёздочкой или шкивом?

Рассмотрим уникальный зарубежный продукт «Taper-Lock Bushing» с целью более плотного знакомства для применения в деле.

Для механического продукта, коим является конус-замковая полумуфта (цепная звёздочка или шкив), явными преимущественными критериями выступают:

  • высокая степень стандартизации,
  • высокая точность исполнения,
  • компактная структура,
  • простота установки и съёма.

Сборка механическая: 8-ми градусная конус-замковая втулка с полумуфтой (шкивом, звездочкой или другими сборочными трансмиссиями), представляет конусное компрессионное соединение. Сборка обеспечивает точность центрирования практически для всех видов трансмиссионных деталей.

Размерность конусной втулки представлена серией стандартного дизайна. Внутренний паз изготовлен (обработан) в полном соответствии стандарту ISO для посадки на вал. Конус-замковая полумуфта для валов (Taper-Lock Bushing), удачно подходит в самых разных случаях применения.

Такой выглядит сборка конус-замковой полумуфты, которая используется под крепление крыльчатки вентилятора приточных или вытяжных вентиляционных систем. Шестью болтами, расположенными на периферийной окружности, крепится непосредственно рабочее колесо (крыльчатка)

Основные характеристики конус-замковой полумуфты следующие:

  • материал: высококачественный чугун GG25 и сталь С45;
  • обработка поверхности фосфатированием или обычная;
  • легко устанавливается, легко подлежит демонтажу;
  • обработка с учётом допусков высокой точности;
  • обширный ассортимент метрической размерности;
  • компактная лёгкая и удобная сборка;
  • доступные типоразмеры: 1008, 1108, 1210, 1610, 1615, 2012, 2517, 3020, 3030, 3535, 4030, 4040, 5050, 6050, 7060, 8065, 10085, 120100.

Как установить и снять конус-замковую полумуфту?

Установка подразумевает сборку системы сочленением полумуфты с конусной разрезной втулкой, зажимаемой входящими в комплект двумя винтами. Головки стяжных (замковых) винтов, как правило, сделаны под шестигранный торцевой ключ.

Правильно выполненная сборка имеет решающее значение для качественной работы привода в целом. Неправильная установка может стать причиной появления дефектов и нарушений работы привода.

Помимо указанной на картинке ниже полумуфты, компонентом сборки могут выступать цепные звёздочки или шкивы ремённых передач, а также иные аксессуары. Любой из отмеченных компонентов насаживается на коническую втулку, которая, в свою очередь, насаживается на механический вал, оснащённый классической шпонкой.

Пример насадки сборки конус-замковой полумуфты на механический вал электродвигателя до выравнивания по граням и стяжки винтами. Здесь насадка показана в качестве демонстрации (диаметр вала не соответствует диаметру конусной втулки). На практике нужен точный подбор внутреннего отверстия конусной втулки по диаметру вала

Благодаря конструктивному исполнению конической втулки с разрезом вдоль оси, насадка на вал осуществляется легко, без применения механического инструмента. В крайнем случае, для облегчения насадки можно несколько расширить коническую втулку, поместив в разрез лезвие плоской отвёртки.

Втулки конические с разрезом доступны под различные диаметры посадочных отверстий полумуфт, звёздочек, шкивов и т.п. Таким образом, применение конус-замковой полумуфты охватывает широкий диапазон размеров механических валов, используемых в промышленности.

Упругие компенсирующие соединительные муфты насоса

Для того, чтобы частично погасить вибрационные колебания и продлить ресурс работы подшипников валов насосов и электромоторов, используют муфты с упругими элементами.

Наиболее простой по конструкции и надёжной является муфта втулочно-пальцевого типа. По конструкции она напоминает жесткую фланцевую, полумуфты не приживаются жестко друг к другу, а в одной из них соединительные пальцы имеют эластичные прокладки.

Более сложной по конструкции является пружинная муфта. Кроме двух полумуфт, устанавливающихся на концах валов, между которыми находится пружина, муфта имеет защитный корпус. Корпус или кожух одновременно является хранилищем для смазочного материала. Концы пружины упираются в выступы на разных полумуфтах. Вал насоса начинает движение в тот момент, когда вал мотора, вращаясь, сожмёт пружину и та, в свою очередь, передаст усилие на вторую полумуфту.

Устройство и принцип работы гидромуфты

Внутри гидромуфты очень близко друг к другу соосно размещены два вращающихся колеса с лопастями. Одно соединено с ведущим валом (насосное), а второе с ведомым (турбинное). Все пространство вокруг них в гидромуфте заполнено рабочей жидкостью (масло).

Принцип работы гидромуфты очень прост. Её ведущий вал вращается двигателем. Вместе с валом в корпусе гидромуфты циркулирует и масло. За счет своей вязкости оно постепенно все больше и больше вовлекает за собой в это вращение ведомый вал. Таким образом, крутящий момент от двигателя плавно нарастая постепенно через жидкость передается на ведомый вал.

Сцепные или управляемые муфты

Если в процессе работы насосного агрегата возникает необходимость останавливать перекачку при работающем двигателе, сделать это можно с помощью сцепной или управляемой муфты. Существует несколько разновидностей муфт с управляемым соединением, а самыми распространенными являются муфты жесткого сцепления и фрикционные. Жесткие муфтовые сцепления обеспечиваются кулачковыми и зубчатыми полумуфтами.

В первом случае полумуфты валов имеют на соприкасающихся поверхностях кулачки, которые при сближении входят в прочное соединение и передают вращение. Между полумуфтами устанавливается эластичный элемент — «звездочка» которая гасит толчки и делает запуск более плавным. Упругие звездочки бывают разных цветов в зависимости от ее жесткости и рабочей температуры.

Зубчатые муфты работают по такому же принципу, но в зацепление входят внутренние зубы одной полумуфты и наружные другой. Для жестких соединений характерно резкое зацепление. Такое соединение при большой частоте вращения ведущего вала невозможно. Для смягчения процесса зацепления устройства оборудуют синхронизаторами.

Максимально плавные включение и выключение зацепления валов обеспечивают фрикционные муфты. Принцип их действия основан на использовании силы трения. Соприкасающиеся поверхности двух полумуфт имеют покрытие, которое позволяет им проскальзывать. Чем сильнее полумуфты приживаются друг к другу, тем прочнее соединение. Это позволяет валу насоса плавно набрать частоту вращения. Фрикционные муфты в зависимости от конструкции могут быть однодисковыми, многодисковыми, конусными.

Источник

История

Своим рождением гидротрансформатор и гидромуфта обязаны развитию судостроения в конце XIX века. С появлением на кораблях морского флота паровых машин возникла острая необходимость в новом дополнительном механизме, который позволял бы плавно передавать крутящий момент от паровых двигателей к большим и тяжелым гребным винтам, погруженным в воду. Такими устройствами стали гидромуфта и гидротрансформатор, которые запатентовал в 1905 году немецкий инженер и изобретатель Герман Феттингер. Позже эти механизмы адаптировали для установки на лондонские автобусы, а затем на автомобили и первые дизельные локомотивы для более плавного начала движения.

Повышенная надежность магнитных муфт Villina

Наиболее слабыми местами постоянных магнитов являются ограничение по температуре применения и повышенная хрупкость сплавов.

От внешнего механического воздействия магниты в конструкции магнитных муфт Villina надежно защищены стальными обечайками (рисунок 1).

С целью защиты магнитов от перегрева и потери магнитных свойств в магнитных муфтах Villina предусмотрен температурный запас:

  • NdFeB (ниодим-железо-бор) с точкой Кюри около +350 oС используются в магнитных муфтах Villina при температуре от – 60 до + 240oС (температурный запас порядка 100o С);
  • SmCo (самарий-кобальт) с точкой Кюри в районе +550o С применяются при рабочих температурах до + 350o С (температурный запас более 100o С).

Для повышения надежности и увеличения назначенного срока службы до 20 лет в конструкции центробежных насосов Villina предусмотрена система охлаждения магнитной муфты без дополнительных устройств. Охлаждение производится перекачиваемой жидкостью через специальное продольное отверстие в вале насоса, обеспечивающее отвод тепла от герметизирующего стакана вместе с перекачиваемой жидкостью из области высокого давления в область с более низкой величиной давления.

Для контроля температуры магнитной муфты в насосах Villina в стандартной комплектации применяется термодатчик (Pt100) во взрывозащищенном исполнении, снимающий показания с внешней поверхности герметизирующего стакана.

Передача магнитной муфтой Villina максимально необходимого крутящего момента гарантирована его запасом по величине до 40%, заложенным при проектировании и проведением испытаний муфты на «срыв» на специализированном стенде.

Мы изготовим магнитную муфту для любого устройства по Вашему техническому заданию. Остались вопросы? Обратитесь к нам по телефону (8412) 98-14-28 или направьте техническое задание по электронной почте villina@villina.ru.

Устройство магнитной муфты для центробежных насосов

Магнитная муфта Villina состоит из двух полумуфт: ведущей и ведомой и герметизирующего стакана (экрана), располагающегося между полумуфтами.

Герметизирующий стакан из нержавеющей стали или из высокопрочного сплава Hastelloy способен выдерживать давление до 5МПа и выше.

Корпуса ведущей и ведомой полумуфт изготавливаются из нержавеющей стали и расположены на валу электродвигателя и на валу насоса соответственно. В стальных обечайках (капсулах) с помощью спецклеев закреплены высококоэрцитивные постоянные магниты на основе композиций редкоземельных металлов NdFeB (ниодим-железо-бор) или SmCo (самарий-кобальт). Магниты взаимодействуют через герметизирующий стакан и передают момент вращения бесконтактно.

Магнитная муфта в разборе

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий