Кулачковая муфта

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.

Хранение и ввод в эксплуатацию

Монтаж зубчатой муфты и ее дальнейшая эксплуатация имеет ряд особенностей.

К ним относится следующее:

1. Рекомендуется проводить хранение в складских помещения с влажностью воздуха не более 60 % и температурой не выше 20 градусов.
2. Прежде, чем установить ступицу на вал, рекомендуется ее немного нагреть. Это облегчит ее монтаж.
3. С использованием упорной шайбы и установочного винта необходимо провести осевое крепление ступицы.
4. Необходимо добиться максимальной соосности валов. Это уменьшит износ зубьев и повысит эффективность работы механизма.
5. Муфта может вращаться в любую сторону и работать в течении 24 часов. Но требует кратковременных остановок.
6. Рекомендуется систематически проводить визуальный осмотр конструкции на предмет целостности корпуса и утечки масла. Во время ее работы следует прислушаться к стабильности ее работы и отсутствию стуков и ударов.
7. По истечении 17 тысяч часов работы износ муфты не должен быть ниже 90 %.
8. Для обеспечения мягкой работы, отвода тепла, уменьшения степени износа частей и их смазки рекомендуется применять масло высокой вязкости.

Периодичность замены масла находится в зависимости от условий, в которых работает муфта. Здесь учитываются величина крутящего момента, нагрузка, продолжительность работы и другие факторы.

Классификация

Муфты классифицируются по множеству параметров. Основные среди них — назначение, тип конструкции, материал, вид диэлектрической изоляции.

По назначению муфты подразделяют на:

• соединительные;
• ответвительные;
• стопорные;
• переходные;
• концевые.

По типу конструкции:

• однофазные;
• трехфазные.

По материалу изготовления:

• свинец;
• эпоксидная смола;
• чугун;
• латунь;
• полимеры.

По разновидности диэлектрической изоляции:

• резина;
• пластик;
• пропитанная бумага.

Соединители различают по параметру напряжения в силовых проводниках, с которыми они будут функционировать. Существуют муфты для кабелей 1–10 кВ.

Классификация электромуфт

В большинстве случаев электромуфты классифицируются по тому, в какой области они применяются. Чаще всего применяется электромагнитная фрикционная муфта. Она обладает следующими свойствами:

1. Устройство может применяться для снижения вероятности воздействия импульсных нагрузок.
2. На холостом ходу конструктивные особенности определяют незначительные потери. Этот момент определяет то, что основные элементы не нагреваются при эксплуатации.
3. Есть возможность провести быстрый пуск механизма даже в случае, если оно находится под большой нагрузкой.

Рассматриваемый тип механизма делится на несколько основных типов:

1. Контактные.
2. Тормозные.
3. Бесконтактные.

Довольно част встречается муфта электромагнитная тормозная, которая может снизить количество оборотов при работе.

1. Катушки электромагнитного типа. Она изготавливается при применении специальных сплавов, которые характеризуются определенными свойствами. Катушка требуется для непосредственной генерации электромагнитного поля.
2. Пластин прижимного типа. Этот элемент конструкции должен характеризоваться высокой прочностью.
3. Шкива, который передает усилие от электрического двигателя. Привод подобного типа получил довольно широкое распространение, так как он обеспечивает защиту устройства от перегрева при большой нагрузке. За счет смены шкивов есть возможность регулировать количество оборотов на выходе.

В рассматриваемом случае на катушку подается электричество, которое образует электромагнитное поле. За счет этого происходит притягивание прижимной пластины к шкиву. Подобное перемещение дает свободу валу, и механизм начинает работать.

Компрессорные установки получили весьма широкое распространение

Именно поэтому нужно уделять внимание следующим дефектам:

1. Довольно часто встречается ситуация, когда подшипник шкива деформируется. В этом случае достаточно провести замену элемента.
2. Прижимная пластина изготавливается из тонкого метала, поэтому на момент эксплуатации она может деформироваться. Кроме этого, проблема возникает в случае неправильной установки зазора.
3. Встречается ситуация сгорания самой муфты. Она чаще всего связана с высоким напряжением, которое подается на катушку.

Развитие современных технологий определило то, что в автомобилях проводится установка электромагнитной муфты сцепления. Она делиться на несколько различных типов в зависимости от привода:

1. Гидравлический. Этот вариант исполнения характеризуется тем, что передача усилия осуществляется за счет жидкости в системе. Масло и вода хорошо подходят для передачи усилия. Однако, гидравлический привод на сегодняшний день характеризуется относительно низкой надежностью.
2. Механический. Подобное устройство характеризуется тем, что передача усилия проводится за счет сочетания различных элементов. Примером можно назвать звездочки, шестерни и другие детали.
3. Муфта сцепления электромагнитная.

Наиболее распространен последний тип механизма. При этом он также классифицируется на несколько основных типов:

1. По показателю трения выделяют мокрые и сухие. В последнее время большое распространение получили варианты исполнения, которые могут работать только при добавлении масла.
2. Классификация проводится и по режиму включения: непостоянные и постоянные.
3. Выделяют муфты с одним или несколькими ведомыми дисками. Выбор проводится в зависимости от того, какие требуются эксплуатационные характеристики.
4. По виду управления также выделяют несколько основных видов механизма. Примером можно назвать механический, гидравлический и комбинированный.

Этот современный вариант исполнения встречается в случае, когда нужно обеспечить смещение соединяемых элементов относительно друг друга на момент эксплуатации.

Область применения кулачковых муфт

Ответственные и высоконагруженные устройства применяют везде, где требуется передавать по валу высокие моменты вращения или высокие угловые скорости. Муфты позволяют оперативно подключать и отключать ведомый вал от ведущего.

Они востребованы в таких областях, как:

• станкостроение;
• технологическое оборудование для лесной, бумагоделательной, химической и пищевой промышленности;
• металлургия;
• транспорт;
• сельскохозяйственная и дорожно-строительная техника
• добывающая промышленность;
• точное приборостроение;
• производство вооружений;
• энергетика и крупные инфраструктурные объекты.

Во многих случаях, когда необходимо обеспечить ограничение предельной мощности, используют предохранительные кулачковые муфты. Они применяются также там, где необходимо исключить передачу момента вращения в обратном направлении.

Кулачковые муфты с механическим приводом применяются большей частью в небольших станках настольного класса. Более сложные и масштабные агрегаты снабжаются гидравлическим или электромагнитным приводом и управляются от централизованной системы автоматики.

Жесткие кулачковые муфты используются в случае небольших оборотов и высоких передаваемых мощностей. При средних и высоких оборотах применяют устройства с упругим демпфирующим элементом.

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.

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.

Такие устройства значительно компактнее, чем карданные передачи.

Муфта соединительная для труб

Чтобы объединить в магистраль трубопроводы из армированного пластика, используют фитинги. Они представлены в различной конфигурации: традиционная прямая и угловая, тройник для примыкания боковой ветви или разводки на несколько источников.

Муфты соединительные из полиэтилена предназначены для монтажа трубопроводов методом термической сварки. Стыкуются сопряженные детали в раструб. На место соединения накладывается нагревательный элемент, точно повторяющий его конфигурацию. Под действием электричества он расплавляет материал, стык сваривается и надежно герметизируется. Такое соединение применяют при снабжении холодной и горячей водой жилых помещений, административных и хозяйственных зданий и построек. Его еще используют в пневмопроводах и магистралях при транспортировке веществ не агрессивных к полиэтилену.

Также выпускаются переходные и разнообразные комбинированные муфты. Это необходимо при состыковке разнородных материалов, участков магистрали с несовпадающими диаметрами или запорной арматуры с другим типом резьбы.

Специфики монтажа и эксплуатации

При правильном расчете и подборе кулачковой муфты трудностей с ее установкой не появляется.

Для упрощения посадки ступиц на валы рекомендовано подвергать их ограниченному нагреву в муфельной или индукционной печи

Важно удостовериться, что упругий компонент в нагреве не участвует, и ставить его в ступицы, только Удостоверившись в их остывании. Осевое крепление делается монтажным винтом и шайбой

Эксплуатационного правила изложены в паспорте изделия. Главные из них такие:

• Диапазон рабочих температур- от -30 до +100 °С. Долгая работа при очень высокой температуре приводит к повреждению и разрушению упругой звездочки.
• Обеспечение полной соосности ведомого и ведущего валов. Нарушение такого требования приводит к биениям и преждевременному изнашиванию.
• Подключение проводить при остановке либо на очень малых скоростях вращения валов — до 100 оборотов в минуту.

Сточенные или сбитые во время эксплуатации кулачки подвергают наплавке с дальнейшей шлифовкой в расчете на то, что их геометрия будет полностью восстановлена и они будут входить в настоящее соприкосновение.

Если требуется уменьшить предельную передаваемую мощность, применяют кулачковую предохранительную муфту. При превышении возможного уровня давление на кулачки преодолевает прижимную силу пружин, и муфта выходит из зацепления. Слышатся отличительные щелчки, вращение нужно немедленно остановить. Долгая работа в этом режиме приводит к повреждению компонентов устройства или к полному выходу его из строя.

Обгонные и центробежные муфты

Обгонные муфты, или муфты свободного хода, автоматически сцепляют и расцепляют валы в зависимости от соотношения угловых скоростей валов. Если скорость ведущего вала больше скорости ведомого вала, то муфта сцепляет валы. При меньшей скорости ведущего вала муфта расцепляет валы, не препятствуя ведомому валу свободно обгонять ведущий вал, откуда и происходит наименование муфт. Муфты свободного хода широко применяются в велосипедах, мотоциклах, коробках передач автомобилей, металлорежущих станках и других машинах.

По способу сцепления полумуфт различают храповые и фрикционные обгонные муфты. Наиболее распространены фрикционные обгонные муфты с роликами, так как у них почти полностью отсутствует мертвый ход и работают они бесшумно.

Обгонная фрикционная муфта с роликами (рис. 12) состоит из двух полумуфт – звездочки 1 и обоймы 2 – и роликов 3, расположенных в сужающихся в одном направлении пазах между звездочкой и обоймой.

Рис. 12. Обгонная фрикционная муфта с роликами

Каждый ролик отжимается пружиной 4 в сужающуюся часть паза. Если ведущая полумуфта – звездочка, то сцепление валов может происходить только при вращении ее по часовой стрелке, а если ведущая полумуфта – обойма, то сцепление валов может произойти при вращении ее против часовой стрелки. При указанном вращении ведущей полумуфты каждый ролик закатывается в сужающуюся часть паза и заклинивается между полумуфтами, в результате чего и происходит сцепление полумуфт и соединение валов. При обратном вращении ведущей полумуфты ролики выкатываются в более широкую часть пазов и полумуфты расцепляются. Полумуфты и ролики при передаче больших нагрузок изготовляют из стали ШХ15 с термообработкой 58…60 HRC, а при небольших нагрузках – из сталей 20Х и 40Х с термообработкой 50…54 HRC.

Диаметр и длину ролика можно выбрать по следующим соотношениям: dp ≈ 0,125D; l=1,5d, где D – диаметр рабочей поверхности обоймы.

Муфты свободного хода применяют для валов диаметром 10…90 мм, число роликов 3…5, диаметр рабочей поверхности обоймы 32…200 мм, момент, передаваемый муфтой, – 0,25…7,7 Н•м.

Центробежные муфты по способу сцепления полумуфт представляют собой фрикционные муфты, в которых в отличие от фрикционных управляемых муфт сцепления полумуфты сцепляются или расцепляются автоматически с помощью специальных грузов, находящихся под действием центробежных сил и пружин. При достижении ведущим валом определенной угловой скорости центробежные силы, действующие на грузы, связанные с одной из полумуфт, преодолевают силы пружин и прижимают (или отжимают) эти грузы к другой полумуфте, в результате чего полумуфты и соединяемые ими валы сцепляются (или расцепляются).

По устройству центробежные муфты представляют собой фрикционные муфты, у которых механизмом управления служат грузы-колодки 1 (рис. 13), находящиеся под действием центробежных сил. При достижении ведущим валом заданной угловой скорости центробежные силы, действуя на грузы, производят включение муфты. Передача вращающего момента осуществляется силой трения, пропорциональной квадрату угловой скорости.

Рис. 13. Центробежная колодочная муфта

В современном машиностроении применяются конструкции центробежных муфт, которые служат для разгона механизмов с большими маховыми массами при двигателе с малым пусковым моментом, для повышения плавности пуска, для предотвращения разноса машины и т. п. Размеры муфт принимают конструктивно. Рабочие поверхности трения грузов проверяют на износостойкость аналогично фрикционным муфтам.

Подбор кулачково-дисковой муфты для соединения крановых барабанов и редукторов

Для обеспечения безаварийной работы и длительного срока службы муфты важно правильно определить ее параметры. Подобрать нужную муфту,  исходя из конкретных нагрузок и габаритных размеров оборудования заказчика, помогут наши специалисты

Подбор муфты кулачково дисковой:

Муфта кулачково-дисковая	Редуктор	Барабаны	Допустимый крутящий момент, Н*м	L	D	L1	D1	L2	D2	c	Масса, кг
КД200-55РМ/36Н	Р-350	5025-40; 6525-40	2300	192	200	82	100	80	80	30	24,6
КД200-К55/50Н	1Ц2У-160	5040-60;6540-60; 8040-60;10040-60; 12040-60	250	110	110	95	27,4
КД200-К70/50Н	1Ц2У-200	5040-60; 6540-60; 8040-60; 10040-60; 12040-60	280	200	140	125	110	95	30	31,15
КД200-К70/70Н	5050-80; 5063-80; 6550-80; 6563-80; 8050-80; 10050-80; 12050-80; 14040-80; 16040-80	310	140	125	35,55
КД200-70КЦ/70Н	КЦ1-300; КЦ2-500	34,8
КД200-80РМ/45Н	Р-400;Р-500	5031,5-50; 6531,5-50	263	123	135	110	90	29,9
КД200-80РМ/50Н	5040-60; 6540-60; 8040-60; 10040-60; 12040-60	95	29,9
КД320-К70/70Н	1Ц2У-200	5050-80; 5063-80; 6550-80; 6563-80; 8050-80; 10050-80; 12050-80; 14040-80; 16040-80	18000	330	320	140	125	140	125	50	99,6
КД320-К90/70Н	1Ц2У-250	360	170	150	103,9
КД320-К90/90Н	6563A-100; 8063Ф-100; 10063-100; 10063Ф-100; 12063-100; 12063Ф-100; 14050-100; 14063-100; 14063Ф-100; 16050-100; 16063-100; 16063Ф-100	390	170	150	105,4
КД320-90КЦ/90Н	КЦ1-400; КЦ2-750	103,0
КД320-110Ц2У/90Н	Ц2У-315Н	430	210	170	112,3
КД320-110РМ/90Н	Р-600	385	165	107,7
КД320-К70/90Н	1Ц2У-200	360	140	125	101,1
КД400-110КЦ/110Н	КЦ1-500	8080Ф-120; 10080Ф-120; 12080Ф-120; 14080Ф-120; 16080Ф-120	33500	485	400	210	170	210	170	65	205,3
КД400-125Ц2У/110Н	Ц2У-355Н	190	210,1
КД400-130КЦ/110Н	КЦ2-1000	525	250	195	210,6
КД400-140Ц2У/110Н	Ц2У-400Н	210	212,5

Условия транспортировки и хранения Транспортировку муфты рекомендуется производить в разобранном виде. По желанию клиента возможна транспортировка в собранном виде без упаковки – в этом случае следует обеспечить защиту деталей муфты от коррозии, ударов и механических повреждений.
Хранить муфты следует при температуре воздуха не выше 20°С и относительной влажности не более 65%. Необходимо обеспечить защиту муфт от воздействия прямых солнечных лучей, нагревательных приборов. Рекомендуется хранить муфты на стеллажах, уложенные в один ряд.

Особенности монтажа и эксплуатации Для облегчения установки, монтаж полумуфты на вал рекомендуется проводить при небольшом нагреве. Также необходимо обеспечить осевое крепление ступицы с помощью установочного винта или упорной шайбы.
Эксплуатация муфты осуществляется в диапазоне температур от -30 до +90°С (при допустимом кратковременном нагревании до +120°С). Верхний рабочий предел температуры ограничен с целью обеспечения длительной безотказной работы.
Для максимально эффективной работы муфты и минимального износа требуется соблюдение строгой соосности соединяемых валов. Включение может производиться на тихом ходу при скорости вращения не более 100 оборотов в минуту. Более высокая скорость может привести к преждевременному износу детали. Допускается выключение на ходу.
Если в процессе эксплуатации произошло повреждение кулачков муфты или на их углах образовались скосы, необходимо произвести ремонт наплавкой металла и последующей обработкой. При работе кулачки полумуфт должны полностью входить в зацепление. 

На трущиеся поверхности необходимо периодически наносить пластичную смазку.

Область применения кулачковых муфт Подходит для тихоходных машин (до 250 об\мин), редукторов.

Требования безопасности и охраны окружающей среды

Муфта зубчатая, как и другие варианты исполнения, должна эксплуатироваться исключительно с учетом определенных правил безопасности. Они следующие:

1. Трещины на поверхности втулки или обоймы считаются недопустимым дефектом. Кроме этого, не должны разрушаться крепежные изделия.
2. Если частота вращения более 50% указанного в таблице стандарта, то должны устанавливаться варианты исполнения версии с индексом С. Этот момент считается обязательным.
3. Рассматриваемый элемент механизма защищается при помощи кожуха. При этом исключается вероятность контакта с человеком.
4. Непосредственное обслуживание проводится только при снятой нагрузке и отключении привода.

Кроме этого, не допускается вытеснения смазывающего вещества на момент эксплуатации. Это связано с тем, что при работе без смазки поверхность быстро изнашивается.