Общие сведения о муфтах. Их конструкции и применение.

Сферы применения муфт в технике достаточно разнообразны. С помощью этих устройств осуществляется постоянное или временное соединение валов, стальных канатов, труб, кабелей и прочих элементов и узлов.

Все виды муфт можно разделить на соединительные муфты и муфты приводов механизмов и машин.

1. Соединительные муфты предназначены для обеспечения прочности соединения, герметичности, защиты от коррозии и пр.

2. Муфты приводов механизмов и машин предназначены:

а) для передачи вращательных движений и вращающего момента с вала на вал, которые расположены на одной оси;

б) для передачи вращательных движений с вала на какую-либо деталь, расположенную на нем, например, зубчатое колесо, шкив и пр., не изменяя при этом вращающий момент;

в) для компенсации незначительных монтажных отклонений;

г) для разъединения валов;

д) для автоматического управления;

е) для бесступенчатого регулирования передаточного отношения;

ж) для предохранения механизмов от выхода из строя и пр.

Посредством различных видов муфт может осуществляться передача как совсем маленьких, так и достаточно значительных мощностей, и моментов (в несколько тыс. кВт). Различные способы, с помощью которых осуществляется передача вращающего момента, и большое разнообразие функций, выполняемых муфтами, объясняют огромное количество их типов и конструкций, существующих на сегодняшний день. Самые распространённые типы муфт - стандартизованы.

Существует несколько способов передачи крутящего момента через муфту:

а) путем механической связи между деталями, выполненной в виде статических соединений или же кинематических пар (муфты с т.н. геометрическим замыканием);

б) с помощью магнитного притяжения или силы трения (муфты, имеющие силовое замыкание);

в) благодаря силе инерции или индукционному взаимодействию электромагнитных полей (муфты с динамическим замыканием).

С учетом характера работы и основного назначения муфты можно классифицировать на:

· Управляемые, к которым относятся сцепные и автоматические муфты;

· Неуправляемые - муфты постоянного действия.

Эти два вида муфт делятся на группы:

1. К жёстким или глухим муфтам относятся:

Фланцевые, втулочные, продольно-свертные.

Постоянные муфты обеспечивают жесткое соединение валов. Для производства этих муфт используются среднеуглеродистые стали и серые чугуны. Передаваемый муфтами крутящий момент зависит от того, насколько прочно муфта соединена с валом. Соединение бывает шпоночным, штифтовым и шлицевым.

Недостатком жестких муфт является то, что они передают все толчки и удары от двигателя всем механизмам, а также - наоборот.

Втулочные муфты передают крутящий момент при помощи шпонок и штифтов. Основным недостатком втулочных муфт является необходимость смещения валов при монтаже в направлении оси.

Продольно-свертные или клеммовые муфты осуществляют передачу крутящего момента благодаря силам трения, возникающим при затягивании болтов между наружной и внутренней поверхностью валов. В случае передачи значительных крутящих моментов для усиления дополнительно необходимо установить шпонки.

2. Компенсирующие муфты, те которые компенсируют угловые, осевые и радиальные смещения валов. К этой группе относятся: шарнирные муфты с угловым смещением до 45°, зубчатые и цепные.

В качестве компенсирующих муфт могут использоваться упруго-демпфирующие и упругие муфты. К данной группе относятся и втулочно-пальцевые муфты, с помощью которых соединяется вал электродвигателя с валом привода автомобиля, и муфты, имеющие торообразную оболочку и обладающие более совершенной конструкцией.
Сдвоенные шарнирные муфты, сочетающие в себе две одинарные муфты и синхронные шарнирные муфты, которые обеспечивают передаточное отношение постоянного характера при любом угле между осями валов, которые необходимо соединить. Муфты, передающие движение с помощью шариков применяют, к примеру, в переднем приводе автомобиля.

Основным предназначением упругих муфт является компенсация несоосности валов, устранение резонансных явлений при нагрузках и снижение силы кратковременных перегрузок. Для этого в конструкции муфт содержится специальный упругий элемент (спиральная или пластинчатая пружина, эластичные вкладыши или эластичные втулки), который поглощает резкие скачки нагрузок с помощью своей деформации.

3. Сцепные муфты соединяют или разъединяют валы и валы, на которых установлены детали. В эту группу входят: кулачково-дисковые и фрикционные муфты. Крестовые иликулачково-дисковые муфты предусматривают допуск значительных поперечных смещений осей валов, а также компенсируют небольшие перекосы и осевые смещения.

4. Самоуправляемые или автоматические муфты передают вращение в одном определенном направлении. К ним относятся: центробежные муфты, которые ограничивают частоту вращения и предохранительные муфты - ограничивают передаваемый момент. Эти муфты могут включаться и выключаться, исходя из изменений рабочих режимов машины.

К этой группе принадлежат однооборотные муфты, которые срабатывают, попадая в определённое положение, через один (несколько) оборотов вала. С помощью однооборотных муфт, например, в молотах и прессах осуществляется остановка ползуна, находящегося в верхнем положении.

Обгонные муфты (муфты свободного хода) могут передавать момент лишь в одном направлении, в котором вращается ведущая полумуфта относительно ведомой, а также проворачиваются, когда происходит обратное направление вращения. Обгонными муфтами снабжаются велосипеды, автоматические трансмиссии автомобилей, станки и пр.

Центробежные муфты могут включаться и выключаться в соответствии со скоростью, с которой вращается ведущая полумуфта. Центробежные муфты могут быть использованы как пусковые механизмы в приводах, а также в качестве предохранительных муфт для ограничения вращательной скорости приводимой машины или ее отключения. Предохранительные функции могут выполнять и муфты других типов, которые допускают проскальзывание и обладают соответствующей конструкцией и характеристиками.

6. Гидравлические или гидродинамические муфты. У валов гидромуфт отсутствует жёсткая механическая связь. Механическая энергия передается с помощью рабочей жидкости, например, масла. Особенностью гидравлической муфты является то, что она обеспечивает ограничение максимального вращательного момента, сглаживание пульсаций, устранение перегрузки двигателя и пр.

7. Электромагнитные и магнитные муфты. В валах также отсутствует жесткая механическая связь. Эти муфты обеспечивают передачу механической энергии через герметическую стенку, причем, совершенно без утечек.

35. Виды несоосности валов. Какие муфты компенсируют их вредное влияние?

Вследствие погрешностей изготовления и монтажа всегда имеется некоторая неточность взаимного расположения геометрических осей соединяемых валов.

Различают три вида отклонений от правильного взаимного расположения валов (рис.16.5):

1. Продольное смещение Δ_L, которое может быть вызвано, например, ошибками монтажа или температурным удлинением валов.

2. Радиальное смещение Δ_r или эксцентриситет, вызванный неточностью монтажа или биением конца вала (неточность обработки).

3. Угловое смещение Δ_α или перекос, обусловленный теми же причинами, что и Δ_r.

На практике чаще всего встречается комбинация указанных отклонений,

Рис.16.5

которую в дальнейшем будем называть общим термином «несоосность валов». При соединении глухими муфтами оси несоосных валов в месте установки муфты приводят к одной общей оси за счет деформации валов и опор. При этом опоры и валы дополнительно нагружают. Чем больше несоосность, тем больше дополнительная вредная нагрузка. поэтому при соединении глухими муфтами требуется высокая точность расположения валов.

Для понижения этих требований и уменьшения вредных нагрузок на валы и опоры применяют компенсирующие муфты. Компенсация вредного влияния несоосности валов достигается: за счет подвижности практически жестких деталей – компенсирующие жесткие муфты; за счет деформации упругих деталей – упругие муфты.

Наибольшее распространение из группы компенсирующих жестких муфт получили: кулачково-дисковая, со скользящим вкладышем и зубчатая*.