Муфты соединения валов своими руками. Муфты для соединения валов

МУФТОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
устройства, соединяющие концы двух валов с целью передачи вращения.
МЕХАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ МУФТЫ
Механические соединительные муфты - это постоянные разъемные соединения. Очень длинные валы, например гребные валы судов, разделяют на секции, соединяемые муфтами, поскольку такую конструкцию удобнее изготовить и транспортировать. Соединительные муфты бывают жесткими некомпенсирующими (глухими) и упругими.
Глухие соединительные муфты. Глухие муфты соединяют валы без возможности их относительного перемещения. К таким муфтам относятся муфты втулочные (рис. 1), фланцевые (рис. 2) и с промежуточным соединительным элементом (рис. 3).

Упругие соединительные муфты. Из-за износа, погрешностей установки или прогиба тяжелых валов под действием собственного веса почти неизбежно возникает несоосность валов. Чтобы предотвратить биения валов, вызванные несоосностью, разработаны соединительные муфты с компенсирующими приспособлениями, названные упругими. К таким муфтам относятся упругие фланцевые (рис. 4) и упругие ременные (рис. 5) муфты.

Универсальный шарнир (кардан). Универсальным шарниром (рис. 6) соединяют непараллельные валы с пересекающимися осями в том случае, когда угол между осями валов велик и может меняться. Двойным карданом обычно соединяют параллельные валы, смещенные один относительно другого.

МЕХАНИЧЕСКИЕ СЦЕПНЫЕ МУФТЫ
Муфты, с помощью которых можно легко разъединить валы (часто - во время работы), называют сцепными. К таким муфтам относятся муфты с геометрическим замыканием и муфты с силовым замыканием (в том числе фрикционные). Сцепные муфты с геометрическим замыканием. Муфты с геометрическим замыканием классифицируются по форме зацепляющихся элементов.
Зубчатые муфты. Муфта с прямоугольными зубцами (рис. 7) может передавать крутящий момент в обе стороны. Ее левая часть жестко крепится (шпонкой) на валу. Правая часть крепится на другом валу скользящей шпонкой и сцепляется или расцепляется с левой частью перемещением рычага в пазе. Главный недостаток такой муфты - трудность сцепления. Зубчатая муфта, которая сцепляется легче, однако передает крутящий момент только в одном направлении, показана на рис. 8.

Фрикционные сцепные муфты. Фрикционная сцепная муфта работает так, что одна ее часть прижимается к другой пружиной, а силы трения на поверхности контакта передают вращение ведомой части. Если нужно, сцепление такой муфтой можно осуществить без рывка, когда один вал вращается, а другой неподвижен, или оба вращаются с разными скоростями, или когда сцепление производится под нагрузкой, как, например, в автомобиле, трогающемся с места на первой передаче.
Коническая сцепная муфта. В конической сцепной муфте (рис. 9) угол конуса обычно составляет 12 или 13°. Коническая контактная поверхность покрывается фрикционным материалом на основе асбеста или кожей. Конические муфты просты, но громоздки и по большей части вытеснены дисковыми муфтами, у которых сцепляющиеся поверхности - диски.

Магнитная сцепная муфта. Также нашли применение дисковые сцепные муфты, замыкаемые магнитным притяжением, а не пружинами.
ГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ МУФТА
Гидродинамическая муфта осуществляет немеханическое соединение валов: крутящий момент передается от одного вала другому посредством движения жидкости. Как показано на рис. 10, рабочее колесо типа насосной крыльчатки 1 на конце ведущего вала 2 образует герметичный кожух 3, содержащий соосное колесо 4, соединенное с ведомым валом 5. Форма лопастей ведущего и ведомого колес близка к полукругу; лопасти расположены радиально. Торообразная полость (улитка), общая для ведущего и ведомого колес, заполняется маслом. Когда ведущее колесо начинает вращаться, оно выталкивает масло под давлением на периферию. Если скорость вращения достаточно велика, масляный поток начинает циркулировать (рис. 10, стрелки) и приводит в движение ведомое колесо, оказывая на него давление. На рабочем режиме разность частот вращения ведущего и ведомого колес может быть малой (МУФТОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ1%). Конечно, вращающееся ведомое колесо также выталкивает масло на периферию, однако чуть большая скорость вращения ведущего колеса и правильно спроектированная улитка гарантируют непрерывность циркулирующего потока.

Гидродинамическая муфта создает плавное ускорение ведомого вала, а масло гасит вибрации от вала двигателя, так что они не сообщаются ведомому валу, и наоборот. Кроме того, при малых оборотах ведущее колесо муфты может вращаться вхолостую, не приводя в движение ведомое колесо. Современные гидромуфты отличаются огромным разнообразием конструкций и размеров и широко распространены в ряде областей техники, включая автомобильный, железнодорожный и морской транспорт. Одним из первоначальных применений гидромуфт были суда с дизельными двигателями; гидромуфта устанавливалась между двигателем и редуктором.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ МУФТА
Муфта этого типа - электромагнитный аналог гидродинамической муфты. Электромагнитные муфты обычно находят такое же применение, как и гидродинамические, например, устанавливаются между судовыми дизелем и редуктором для гашения колебаний от дизеля. Типичная электромагнитная муфта состоит из двух роторов. Один из них представляет собой железный диск с тонким кольцевым выступом на периферии. На внутренней поверхности выступа имеются радиально ориентированные полюсные наконечники, снабженные обмотками, по которым пропускается ток возбуждения от внешнего источника через контактные кольца на валу. Другой ротор - это цилиндрический железный вал с пазами, параллельными оси. В пазы вставлены изолированные медные бруски, соединенные на концах кольцевым медным коллектором. Этот ротор может свободно вращаться внутри первого и полностью охватывается его полюсными наконечниками. Когда ток возбуждения включен и один из роторов, скажем второй (что типично для судовой практики), вращается двигателем, силовые линии магнитного поля, созданного током возбуждения, пересекаются проводниками этого ротора (медными брусками) и в них наводится электродвижущаяся сила. Поскольку медные бруски образуют замкнутую цепь, по ним течет ток, созданный наведенной ЭДС, и этот ток порождает собственное магнитное поле. Взаимодействие полей роторов таково, что ведомый ротор увлекается за ведущим, правда, с небольшим запаздыванием. Описанный принцип действия электромагнитной муфты такой же, как у асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором. КПД электромагнитной муфты высок, однако немного ниже, чем у гидромуфты сравнимой мощности.
См. также
ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА ;
АВТОМОБИЛЬ ЛЕГКОВОЙ ;
СУДОВЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ И ДВИЖИТЕЛИ .
ЛИТЕРАТУРА
Поляков В.С., Барабаш И.Д. Муфты: конструкция и расчет. Л., 1973 Поляков В.С. и др. Справочник по муфтам. Л., 1979

Энциклопедия Кольера. - Открытое общество . 2000 .

Для соединения отдельных элементов устройства применяются специальные механизмы. В последнее время распространены именно соединительные муфты. Они могут обладать самыми различными свойствами, классификация проводится по области применения и другим критериям. Неправильный выбор муфты приводит к повышенному износу конструкции.

Как соединить валы механизмов?

Для передачи осевого вращения применяются валы, на котором могут крепится различные шестерни и звездочки. Соединение проводится при применении различных методов, к примеру, используются муфты для соединения валов. К их особенностям относятся нижеприведенные моменты:

1. Есть возможность выполнять демонтаж.
2. Существенно упрощается сбор и производство конечного изделия.
3. Многие типы изделий позволяют компенсировать различного рода смещения, которые могут возникать при работе устройства.
4. Устройство может выдерживать существенную нагрузку.

Сегодня детали соединяются между собой при применении технологи сварки крайне редко. Это связано с тем, что вибрация и другое воздействие может стать причиной появления трещин и других дефектов.

Неправильная фиксация может привести к поломке устройства. Изделие выбирается в зависимости от эксплуатационных условий. К примеру, валы могут смещаться в самых различных направлениях.

Для существенного снижения затрат рассматривается возможность использования самодельной конструкции. Среди особенностей выделим следующие моменты:

1. Для создания самодельной конструкции требуется звездочка, которая может быть снята с коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания.
2. Передача вращения осуществляется при помощи цепи. За счет применения стали при изготовлении этого изделия существенно повышается прочность.
3. Подключение осуществляется за счет двух полумуфт. При этом звездочка должна распиливаться пополам. На каждую полумуфту будет навариваться обрезанная часть звездочки.
4. Крепление полумуфты осуществляется при помощи болтов. Однако, подобный способ соединения не рекомендуется в случае, если оказываемая нагрузка существенная. Фиксация разъемных элементов обеспечвается за счет шпонки при передаче большого усилия.

Приведенная выше информация указывает на то, что подобное изделие может быть изготовлена при применении подручных материалов. При этом полученное устройство устанавливается для передачи высокого крутящего момента.

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.

Не стоит забывать о том, что крестовые изделия характеризуются существенным недостатком – увеличение мертвого хода из-за сильного износа выступов.

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

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.

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.

На момент эксплуатации устройства есть вероятность смещения двух элементов относительно друг друга. Решить подобную проблему можно за счет применения специальных элементов. Эластичные устройства могут устанавливаться в самых различных случаях, они характеризуются следующими особенностями:

1. Установка возможна в случае бокового или углового смещения валов в месте сопряжения.
2. Довольно большое распространение получили втулочно-пальцевые детали.

Классическое устройство представлено двумя полумуфтами, которые соединяются за счет специальных пальцев-болтов.

На поверхность надеваются специальные кожаные шайбы и манжеты, фиксация которых проводится за счет резиновых манжет.

Монтаж фрикционной муфты на быстроходный вал

При необходимости провести монтаж фрикционной муфты можно самостоятельно при наличии небольшого комплекта инструмента. Для получения качественного результата нужно соблюдать распространенные рекомендации:

1. Перед началом проведения работы следует удостовериться, что конструкция не имеет существенных дефектов. Даже незначительные дефекты становятся причиной снижения прочности соединения.
2. Довольно большое распространение получили упругие муфты. Их особенность заключается в наличии специального элемента, за счет которого происходит компенсация смещений. На момент монтажа нужно быть осторожным, так как слишком большое усилие может стать причиной повреждения активного элемента. Это же следует учитывать, когда устанавливаются предохранительные муфты.
3. В большинстве случаев фиксация проводится за счет запресовывания механизма. Исключить вероятность прокручивания устройства можно за счет применения шпонки.

На момент установки не рекомендуется применять кустарный метод фиксации, так как это может стать причиной повреждения конструкции. Примером можно назвать изменение формы и появление вмятин, трещин, снижение прочности и многие другие моменты.

Монтаж фрикционных и шариковых предохранительных муфт на тихоходный вал

Предохранительные устройства позволяют исключить вероятность повреждения основных элементов в случае перегрузки. В этом случае процесс монтажа практически ничем не отличается:

1. Фиксация проводится за счет шпонки. Подобный способ характеризуется весьма высокой надежностью.
2. Насадка полумуфт выполняется в натяг. Это исключает вероятность появления люфта и других проблем.
3. При насадке нельзя прикладывать большое усилие, так как может возникнуть серьезный дефект.

В продаже встречаются специальные инструменты, которые существенно упрощают работу по монтажу.

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.

К атегория:

Ремонтно-строительные машины

Валы, оси, их опоры и соединения

Валы и оси являются поддерживающими и вращающими частями элементов машин. Оси только поддерживают детали, а валы передают крутящий момент. Части валов и осей, передающие нагрузки на опоры, называются шейками, а если они находятся на концах валов - шипами или цапфами. Опорные части вертикальных валов и осей, передающие продольную нагрузку, называются пятами.

Валы бывают гладкие, ступенчатые, коленчатые, карданные, гибкие и др. (рис. 2.11). Гладкие и ступенчатые валы применяют в редукторах, открытых и закрытых передачах.

Коленчатые валы применяют в кривошипно-шатунных механизмах. Гибкие и кардан- ные валы используют для передачи движения при частых изменениях взаимного положения соединяемых узлов при относительно большом расстоянии между ними.

Рис. 2.11. Виды валов: а - гладкий; б - ступенчатый; в - коленчатый; г - гибкий

Рис. 2.12. Подшипники скольжения: а - неразъемный со втулкой; б - разъемный со вкладышами; 1 - втулка (вкладыш); 2 - самоуста- навливающаяся опора; 3 - корпус; 4 - отверстие для смазки

Подшипники скольжения могут воспринимать значительные нагрузки, удобны при монтаже валов большой массы, когда требуется разборка подшипников, надежны при работе в сильно загрязненных средах, относительно долговечны.

Подшипники качения (рис. 2.13) состоят из наружного и внутреннего колец с дорожками качения, изготовляют из легированной износостойкой хромистой стали. Между кольцами по дорожкам качения перемещаются шарики (у шарикоподшипников) или ролики (у роликоподшипников). Фиксирование положения тел качения производится с помощью сепараторов - стальных колец с отверстиями для шариков или роликов. Подшипники качения имеют меньшую в 5…10 раз силу трения по сравнению с подшипниками скольжения. Роликовые подшипники имеют грузоподъемность значительно большую, чем шариковые, но допустимая частота вращения для них примерно в два раза меньше.

Подшипники качения разделяются на шесть серий в зависимости от грузоподъемности (от сверхлегкой до сверхтяжелой) и на девять типов по своей конструкции.

Рис. 2.13. Подшипники качения: а - шариковый с сепаратором; 6 - шариковый в корпусе; в - шариковый упорный; г - шариковый двухрядный; д - роликовый; е - роликовый конический; ж -роликовый самоустанавливающийся; з - роликовый многорядный

Для уменьшения изнашивания подшипники качения набивают пластичной смазкой и применяют различные уплотнители (сальники) из фетра, кожи и т. п.

Муфты применяют для соединения валов, а также для передачи крутящего момента деталям и валам кинематической цепи машин. По назначению муфты разделяются на соединительные (упругие) и сцепные. Примером муфт первого типа являются втулочные (рис. 2.14, а) и фланцевые (рис. 2.14, б). Во втулочных муфтах элементом, соединяющим валы, является втулка со штифтом или шпилькой. Соединение этих муфт производится продольным перемещением валов, редукторов, барабанов и т. п.

Расчету подвергаются соединительные детали, штифты и шпонки. При использовании фланцевых муфт на концы соединяемых валов надеваются фланцы, которые затем соединяют между собой болтами.

Рис. 2.14. Соединительные муфты: а - втулочная; б - фланцевая

Сцепные муфты бывают кулачковые и фрикционные. Кулачковые муфты (рис. 2.15, а) состоят из двух полумуфт, одна из которых постоянно жестко связана с валом, а вторая - может перемещаться по валу на шпонке или шлицах. На торцах полумуфт имеются кулачки - выступы и впадины, которые при сближении полумуфт входят в зацепление. Кулачковыми муфтами их остановках или медленном можно включать механизмы при вращении.