Кулачковая муфта

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.

σ_см = 90…120 МПа — при включении без относительного вращения;

σ_см = 50…70 МПа — при включении на малых оборотах;

σ_см = 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.

Сцепные муфты

В приводных устройствах, часто включаемых и выключаемых, с переменным режимом работы, например в трансмиссиях тракторов и автомобилей, в передачах к металлообрабатывающим станкам, конвейерам, транспортерам и другим машинам, устанавливают управляемые сцепные муфты. Их конструктивное оформление отличается большим разнообразием, но применяют главным образом муфты сцепные кулачковые и фрикционные.

2.1. Кулачковые сцепные муфты

Наиболее простая конструкция муфты с прямоугольным профилем кулачков показана на рис. 8, а; соотношение размеров ее таково: наружный диаметр D ≈ 2,5d; длина ступицы неподвижной полумуфты l 1 ≈ 1,5d, то же подвижной l2 ≈ (2…2,5)d; осевой зазор е ≈ 5…10 мм; число кулачков z=3…5; высота кулачка h ≈ (0,3…0,5)d. Полумуфты должны строго центрироваться на валах, для точности расположения которых служит втулка в одной из полумуфт.

Эти муфты применяют для передачи значительных моментов, включение их возможно лишь при весьма малой относительной угловой скорости (порядка 1 рад/с) или же лучше при полной остановке механизма.

Муфты с треугольными и трапецеидальными кулачками допускают включение на ходу при разности окружных скоростей на среднем диаметре до 0,8 м/с:

• треугольный профиль с углом α=30…40° пригоден для легких передач с небольшим значением Тном, так как при значительных нагрузках кулачки сминаются и изнашиваются за сравнительно короткий срок; число кулачков z≤60, что обеспечивает плавность включения;
• трапецеидальный профиль считают оптимальным для средненагруженных муфт; угол α ≈ 3…10°, число кулачковz=5…12, высота кулачка h ≈ 0,1Dc; ширина кулачка в радиальном направлении b~(1,5…2)h.

На рис. 8, б представлены профили кулачков. Твердость рабочих поверхностей 50…60 HRC.

Рис. 8. Муфта сцепная (а) и применяемые формы кулачков (б)

2.2. Фрикционные сцепные муфты

Фрикционные муфты обеспечивают плавное безударное включение, так как в момент включения нагрузка возрастает с ростом тормозящего эффекта между дисками. Муфта передает вращающий момент за счет сил трения, создаваемых на трущихся поверхностях сцепляющихся звеньев муфты. Давление на трущиеся детали создается с помощью механизмов включения различного вида, которыми можно управлять режимом работы муфты. Наибольшее распространение получили пружинно-рычажные механизмы; для дистанционного управления муфтой удобны гидравлические, пневматические или электромагнитные устройства. Муфты работают как со смазкой, так и без нее.

Дисковая муфта с одной парой поверхностей трения (рис. 9) приводится в рабочее положение прижимной силой Fпp.

При малых вращающих моментах, передаваемых муфтой, оба диска изготовляют из металла; при больших моментах один из дисков облицовывают фрикционным материалом, что позволяет увеличить трение рабочих поверхностей и, следовательно, уменьшить силу прижатия Fпp.

Рис. 9. Фрикционная сцепная муфта

Многодисковая муфта. Для уменьшения силы Fпp и габаритных размеров муфты применяют конструкции не с одной, а со многими парами поверхностей трения – многодисковые муфты (рис. 10).

Рис. 10. Многодисковая муфта

В этих муфтах имеются две группы дисков: внутренние 2 и наружные 3. Наружные диски с D1 соединены с полумуфтой 1, а внутренние c D – с полумуфтой 5 посредством подвижного шлицевого соединения. Правый крайний внутренний диск опирается на регулировочные гайки 4; на левый крайний диск действуют силы нажатия от механизма управления. При этом сила нажатия будет передаваться на все поверхности трения.

Число ведущих дисков выбирают не более 11, так как действие прижимной силы Fпp на последние диски постепенно уменьшается вследствие трения выступов дисков в пазах полумуфт. Толщину стальных дисков принимают 1,5…2,5 мм для муфт со смазкой и 2,5…5 мм – для муфт без смазки. Зазор между дисками выключенной муфты – от 0,2 до 1 мм в зависимости от материала поверхностей трения. Все диски в муфте должны быть параллельными и соосными во избежание их местного повышенного изнашивания и нагрева.

Фрикционные сцепные муфты по форме рабочей поверхности могут быть конусные (рис. 11, а), цилиндрические с пневматическими или гидравлическими шинами (рис. 11, б), колодочные и ленточные, порошковые электромагнитные – когда между полумуфтами в корпусе помещается железный порошок. В зависимости от степени намагничивания порошка в муфте изменяется передаваемый крутящий момент.

Рис. 11. Фрикционные сцепные муфты

Угол α конусной части муфты, соединяющей полумуфты во избежание заклинивания, должен быть больше угла трения ; для чугунных муфт обычно принимают α=8…15°.

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.

Устройства со звездочками

Муфты со звездочками способны поддерживать большие обороты. Показатель допустимого давления у них стартует от 3 бар. При этом корпуса делаются с кожухами. Многие модели имеют барабан с нарезными выступами. Накладки устанавливаются только на передних кольцах. В задней части конструкций, как правило, находятся переходники.

Также муфты оснащаются специальными горловинами для заливки масла. Если говорить про параметры, то диаметр корпуса в среднем составляет 5.5 см. Пружины рассчитаны на нагрузку от 6 Н. Ведомые пластины устанавливаются под углом не более 30 градусов. Некоторые модификации делаются с вилками. Выходные отверстия у них находятся в нижней части конструкции

Также важно упомянуть о том, что существуют муфты на канальных переходниках. Кольца для таких устройств подходят только с двойными наладками. Большинство моделей делаются с отливными пластинами малого размера

Большинство моделей делаются с отливными пластинами малого размера.

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.

Функции и назначение муфт:

1) Соединение валов

2) Смягчение ударов, колебаний, демпфирование вибраций

3) Компенсация осевых, угловых и продольных смещений

4) Сцепеление и расцепление валов при заданных параметрах.

5) Управление включением исполнительного элемента машины без

остановки двигателя (без отключения питания), ауткально для предохранительных муфт.

6) Передача определенного вида движения, например однонаправленного как в обгонных муфтах.

7) Ограничение параметров передаваемого движения — скорости или крутящего момента.

Рассмотрим подробнее основные разновидности муфт:

Глухие муфты

Как уже сказано, они не обеспечивают никакого сглаживания погрешностей.

Соединяют нагрухо и 2 вала, две части оборудования работают как единое целое

Жесткие муфты

похожи на глухие, фактически это — синонимы. Однако жесткие муфты могут быть не только втулочной или фланцевой коснтрукции, они могут состоять из полумуфт.

К тому же она может быть жесткой на кручение, но эластичной на смещение валов, или возможны иные комбинации свойств.

Упругие муфты

сейчас наиболее распространены, постоянно разрабатываются новые конструкции, совершенствуется. У них разный принцип компенсации несоосностей — но обычно в основе их действия — упругие элементы, с использование резины, полиамида, нейлона и др., они наилучшим образом справляются со своей задачей.

Существуют также металлические упругие элементы, например — пружины и пакеты пружин, пластины, стержни и т.п. Они работают на кручение или на изгиб. Их применяют только при очень больших моментах, так как при малых и средних гораздо эффективнее использовать неметаллические.

Различают постоянной и переменной жесткости.

Переменная степень жесткости у тех, что с неметаллическими элементами. (они не подчиняются закону Гука). А также — с металлическими, степень деформирования которых ограничивается конструкцией.

Зубчатые муфты

Механически компенсируют все виды смещений за счет боковых зазоров в зацеплении и специальной обточки зубьев.

Простая зубчатая муфта состоит из двух полумуфт с наружными зубьями и разъемной обоймой с двумя рядами внутренних зубьев.

Допускаемые смещения валов определяют из условия, чтобы углы между осью обоймы и осью одного или другого вала были не больше 1° 30′

Также при активной работе данного устройства происходит скольжение при соприкосновении зубьев и их износ.

Применяют в широком диапазоне моментов.

Предохранительные муфты

Защищают оборудование от поломок и перегрузок, срабатывают, когда превышается момент. Мы предлагаем предохранительные фрикционные муфты. Принцип ее работы в том, что звездочка, установленная между двумя фрикционными дисками, при достижении критического момента начинает проскальзывать. Сам предельным момент настраивается поджатием пружины.

Также есть множество прочих видом муфт, не столь растпростарненных, как эти большие группы.

Предохранительная фрикционная муфта

Классификация кулачковых муфт

По типу привода, передвигающего подвижную полумуфту, упругие кулачковые муфты со звездочкой подразделяются на:

• Механические. Подключаются вручную, через систему рычагов. Оператор передвигает рычаг или поворачивает рукоятку с червячным или кривошипным приводом, преобразующим вращательное движение в линейное. Такой привод отличается простотой и надежностью, но часто требует больших физических усилий от работника. Необходима также установка блокировки, не позволяющая манипулировать муфтой на ходу станка или трансмиссии. Уход за такой муфтой несложен и заключается в периодическом осмотре и смазке.
• Гидравлические. Полумуфта передвигается с помощью гидроцилиндра. Отличается высокой скоростью срабатывания и легкостью управления, но требует наличия на станке гидравлической системы. Также необходима организация системы блокировки. Обслуживание гидравлики существенно сложнее и дороже, чем механики.
• Электромагнитные. Привод осуществляется электромагнитом соленоида. Отличаются компактностью, четкостью срабатывания и легкостью управления. Легко встраивается в автоматические системы блокировок и управления. Обслуживание простое, заключается в периодическом осмотре и смазке подвижных частей.

В зависимости от использованного профиля кулачков муфты со звездочкой разделяют на:

• Прямоугольник. Имеют максимальную площадь поперечного соприкосновения, способны передавать максимальную мощность. Требуют очень точного позиционирования ведущей и ведомой полумуфты для вхождения в зацепление.
• Симметричная трапеция. точное позиционирование не нужно, компенсация боковых зазоров происходит за счет переменной глубины посадки кулачков.
• Асимметричная трапеция. Позволяет передавать вращение только в одном направлении. Отсутствие реверса достигается за счет наклона тыльной стороны профиля. Угол выбирают с тем расчетом, чтобы при начале вращения в обратную сторону полумуфты кулачки начинают проскальзывать и зацепление прекращается, а крутящий момент не передается. Устройство не рассчитано на продолжительную работу в таком режиме.

Особняком стоит конструкция, разработанная для соединения валов, оси которых параллельны, но не совпадают. Кулачково-дисковая муфта была разработана Джоном Олдэмом в начале XIX века. В механизме работают три диска. Два из них находятся на ведущем и ведомом валу, а третий размещен между ними, соединяясь с каждым через шлицевой выступ на поверхности. Выступы и пазы с разных сторон среднего диска размещены перпендикулярно друг другу. Средний диск, скользя в пазах, движется вокруг собственного центра вращения, находящегося посередине между осями ведущего и ведомого валов. Он совершает для оборота за один оборот ведущего вала. Угловые скорости и число оборотов валов совпадает.

Такие устройства значительно компактнее, чем карданные передачи.

Безопасность эксплуатации

Перфоратор – электромеханический инструмент, поэтому пользоваться им нужно, соблюдая меры безопасности.

1. Перед началом работы нужно убедиться в целостности электрического шнура. Поврежденная вилка или изоляция на шнуре могут привести к поражению электрическим током. Трещины на корпусе также могут послужить источником опасности.
2. Сменные насадки должны надежно крепиться, в противном случае во время работы они могут выскочить из патрона и нанести травму.
3. Сверлить материал нужно, не прикасаясь к вращающейся части инструмента: острые кромки легко повреждают руки и другие части тела.
4. Насадки при вращении сильно нагреваются, поэтому после окончания работы нельзя прикасаться к ним голыми руками во избежание ожогов.

Правильно работать электроинструментом — значит сохранить здоровье. Обязательно следуйте правилам безопасности и одевайте средства индивидуальной защиты: перчатки, маску или очки, специальную рабочую одежду.

Классификация муфт

По способу своего функционирования муфты подразделяются на

• механические;
• электрические;
• гидравлические;
• магнитные.

По возможности управления различают:

• постоянного зацепления;
• управляемые.

Управляемые муфты позволяют временно рассоединять валы с остановкой вращения или без таковой. По типу привода они подразделяются на:

• Механические. В качестве привода используется мускульная сила человека.
• Пневматические.
• Гидравлические. Требуют наличия на станке или механизме системы гидравлики.
• Электромагнитные. Наиболее современные, легко интегрируются в цифровые системы управления.
• Самоуправляемые. По достижении определенного условия (скорости вращения, крутящего момента или самопроизвольного реверса) срабатываем механизм, временно или постоянно расцепляющий валы. Служат в качестве предохранительных устройств. Из-за сложности конструкции, изготовления и обслуживания вытесняются автоматизированными системами с датчиками и электроприводом.

По упругости сцепки различают

• жесткие, осуществляют постоянное зацепление;
• компенсирующие, способны работать в условиях неполной соосности валов;
• упругие (компрессионные муфты), компенсируют крутильные или продольные колебания и удары, передаваемые от источника энергии;
• сцепные, управляемые механизмы для коммутации валов, к ним относятся кулачково- дисковые и фрикционные муфты.

В сложных случаях применяют комбинированные муфты, соединяющие в себе несколько классификационных признаков.