Упругие муфты
Упругие муфты
Компенсирующими муфтами называют устройства для соединения валов и передачи вращающего момента. В зависимости от особенностей конструкции и материалов изготовления, изделия подразделяются на жесткие, упруго‑демпфирующие и упругие муфты. Каждый вид отличается способностью компенсировать смещение осей: например, жесткая используется для постоянного сцепления валов, тогда как упругая муфта допускает относительный поворот валов (в пределах 1–15 мм) и дополнительно гасит толчки и вибрации за счет наличия эластичных элементов или пружин — муфта упругая в сборе
В этой статье освещено назначение данных агрегатов, их основные характеристики, преимущества и разновидности:
Содержание:
Что такое упругая муфта?
Основные характеристики упругих муфт
Муфты с резиновыми упругими элементами
Муфты с металлическими упругими элементами
Что такое упругая муфта?
Упругая муфта — это устройство для снижения динамических нагрузок и снижения резонансных колебаний в номинально соосных валах. Для передачи крутящего момента с одной полумуфты на другую используется специальная деталь, выполненная из полимера (например, эластичный пальцевый стержень) или стали. При вращении вала полимерный элемент или стальная пружина поглощает и частично рассеивает динамическую нагрузку, но продолжает выполнять свою задачу, за счет чего и происходит частичная компенсация смещения валов, а также гашение ударов.
Применение оборудования подобного типа существенно повышает срок службы приводов и иных механизмов, делает их работу плавной и тихой, снижает величину кратковременных перегрузок узла. Среди основных преимуществ упругих муфт выделяются:
Простота конструкции, снижающая риск преждевременного выхода из строя.
Податливость устройства, позволяющая соединять валы с достаточно большими перекосами.
Высокая демпфирующая способность, за счет которой гасится вибрация.
Невысокая стоимость производства, которая способствует минимизации расходов, связанных с обслуживанием машинных узлов.
Дополнительные электроизолирующие свойства (при установке пальцевой муфты или иного агрегата с упругим элементом из полимера).
При расчете упругих муфт необходимо учитывать постепенное снижение эластичности резины и ее повышенный износ. Также полумуфты создают дополнительную нагрузку на опорные узлы, что сказывается на общем ресурсе узла.
Основные характеристики упругих муфт
Основные типы стальных упругих элементов муфт
К основным характеристикам устройства относят его жесткость (податливость), рассчитываемую по формуле: Cφ=T/φ, где T — это передаваемый крутящий момент, а φ — угол закручивания. В зависимости от полученного значения, изделия делят на механизмы постоянной и переменной жесткости.
В первом случае величина Cφ всегда постоянная, для ее обеспечения используются металлические демпфирующие элементы:
Витые пружины.
Стержни или пакеты пластин, расположенные по радиусу.
Разрезные гильзовые пружины.
Змеевидные пластинчатые пружины.
В случае применения полимерных деталей, жесткость становится переменной величиной. В подобных конструкциях чаще всего используются резиновые звездочки или пальцевые накладки. Выбор материала — стали или полимера — зависит от специфики использования агрегата. Металлические детали долговечнее, отличаются хорошей износостойкостью, их применяют для передачи больших моментов. С другой стороны, полимерные пальцевые элементы лучше гасят вибрацию, снижают уровень шума, но обладают меньшим ресурсом и чаще требуют замены.
Второй важный параметр упругих муфт — это демпфирующая способность, то есть способность изделия поглощать энергию деформирования и рассеивать ее в виде тепла. Эти две характеристики — жесткость и демпфирующая способность — являются ключевыми при расчете упругих муфт. В зависимости от данных показателей, материала и формы использованного демпфирующего элемента, выделяют несколько видов устройств.
Муфты с резиновыми упругими элементами
Муфта упругая втулочно-пальцевая
К наиболее востребованным видам устройств с полимерными элементами относят:
Пальцевую упругую муфту.
С резиновой конусной шайбой.
С резиновой звездочкой.
С торообразной выпуклой оболочкой.
Рассмотрим каждую подробнее. Втулочно‑пальцевая или пальцевая упругая муфта состоит из двух полумуфт, в отверстиях которых закреплены пальцы с гофрированными резиновыми втулками. Пальцевый механизм производится согласно ГОСТ 21424–93 из серого чугуна и стали марки 45. Готовая конструкция отличается незначительной податливостью и может компенсировать только небольшие смещения, в пределах 5 мм. Такая пальцевая упругая муфта используется при сборке машин с электродвигателями.
Чуть реже, чем пальцевое устройство, используется изделие с резиновой конусной шайбой. Его особенностью является наличие резинометаллического элемента, образующего два конических металлических диска с приклеенной резиновой прослойкой. Конструкция была разработана в МГТУ имени Баумана для быстрой и простой замены демпфирующих деталей без осевого смещения валов. Однако, как и пальцевая упругая муфта, данное устройство компенсирует только незначительные отклонения осей относительно друг друга.
Муфта упругая со звездочкой
Конструкция упругих муфт с резиновыми звездочками описана в ГОСТ Р 50894–96: две полумуфты имеют кулачки, между которыми располагаются двух- четырех- или шестилучевые полимерные звездочки. При передаче момента, нагрузка воспринимается только половиной лучей, что приводит к неравномерному износу. В отличие от пальцевых, эти устройства более компактны. Среди их основных преимуществ можно назвать низкую стоимость производства и высокую нагрузочную способность, благодаря чему их наиболее часто выбирают при соединении быстроходных валов с диаметром до 48 мм. Помимо резины, для производства звездочек может быть использована высокоэластичная пластмасса.
Упругие муфты с торообразной выпуклой оболочкой также выпускают по ГОСТ Р 50894–96. В отличие от пальцевых, они способны компенсировать значительное смещение осей (до 2°), но при этом их конструкция сложнее, а размеры — больше.
Выбирая подходящие агрегаты, необходимо учесть все преимущества и ограничения пальцевых и иных конструкций. Также необходимо учитывать возможности полностью металлических агрегатов.
Муфты с металлическими упругими элементами
Муфта пружинная
Упругая муфта с металлическими деталями обладает следующими достоинствами:
Компактные габариты, уменьшающие общий размер собираемого агрегата.
Высокая несущая способность, позволяющая передавать большой крутящий момент.
Устойчивость к температурным перепадам и радиационному фону, расширяющая сферу применения устройств.
Однако есть и недостатки: сложная конструкция, повышенная жесткость, потребность в уходе. Поэтому для снижения стоимости изделия целесообразно применять устройство с полимерным элементом (например, пальцевую). Если же механизм будет эксплуатироваться в жестких условиях, муфта с металлической пружиной просто незаменима. В основном применяются два типа этих устройств:
С цилиндрическими пружинами сжатия. В конструкции используются сжатые пружины, установленные на концах стержней, которые расположены между полумуфтами. Оборудование используется для передачи вращающего момента до 18000 Нм при диаметре валов не более 225 мм. Расчет пружин осуществляют по методу сопромата.
Со змеевидной пружиной. Полумуфты снабжены специальными зубьями, между которыми свободно размещается лента змеевидной пружины. На месте ее удерживает кожух. Оборудование способно передавать крутящий момент до 17000 Нм при диаметре валов не более 320 мм.
В отличие от пальцевых и других муфт с полимерными упругими элементами, металлические нуждаются в смазке. Это усложняет обслуживание собранного узла, но обеспечивает ему больший срок службы.
Перед тем как купить упругую муфту, необходимо провести точный расчет и ознакомиться с характеристиками различных изделий. В этом вам может помочь профессиональная консультация специалиста ООО «Кант». Также вы можете запросить у менеджера каталог с ценами на упругие муфты. Звоните нам по номеру 8 (8362) 72-59-19.
