Кулачковая муфта

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.

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.

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:

σ C M = 2 K M z D 1 b h ≤ , {\displaystyle \sigma _{CM}={\frac {2KM}{zD_{1}bh}}\leq ,}

где: z

— число кулачков полумуфты;K

— динамический коэффициент нагрузки.σсм = 90…120 МПа — при включении без относительного вращения;σсм = 50…70 МПа — при включении на малых оборотах;σсм = 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.

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.

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.

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.

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.

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.

Подбор кулачково-дисковой муфты

Подбор модели для конкретного привода осуществляют исходя из его основных параметров:

• диаметр вала;
• вид соединения (шпонка или шлиц);
• тип привода (механический, гидравлический, электромагнитный)
• скорость вращения;
• крутящий момент;
• максимальное ускорение вращения;
• цена покупки;
• стоимость владения за время эксплуатации (включая обслуживание и ремонты).

Если валы параллельны, но не соосны, выбор делается в пользу кулачково-дисковой муфты.

Обязательно учитывается репутация фирмы-производителя. Приобретение недорогих устройств от безымянных изготовителей может привести к поломке не только муфты, но и всего агрегата, разлету осколков, повреждению техники и травмам персонала.

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

Комплектность поставки

Обычно в базовый комплект поставки промышленной кулачковой муфты с механическим приводом входят две полумуфты, зубчатый венец в сборе, упаковка и документация.

В качестве дополнительной опции предлагается установочный винт, облегчающий монтаж устройства на оборудование. Если кулачковая муфта оснащена электромагнитным или гидравлическим приводом, добавляется монтажная схема для подключения к гидравлике или электрической схеме агрегата.

На заводе изготовителе муфту собирают и испытывают на тестовом стенде, о результатах делают отметку в отгрузочном паспорте изделия.

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.

Полужесткое соединение валов

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.

Область использования кулачковых муфт

Ответственные и высоконагруженные устройства используют везде, где требуется передавать по валу высокие моменты вращения или высокие угловые скорости. Муфты дают возможность быстро подсоединять и отключать ведомый вал от ведущего.

Они популярны в подобных 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 большие объекты инфраструктуры.

В большинстве случаев, когда нужно обеспечить ограничение предельной мощности, применяют предохранительные кулачковые муфты. Они используются также там, где нужно убрать передачу момента вращения в обратном направлении.

Кулачковые муфты с механическим приводом используются большей частью в маленьких станках настольного класса. Более непростые и масштабные агрегаты снабжены на гидравлике или электромагнитным приводом и управляются от централизованной системы автоматики.

Жёсткие кулачковые муфты применяются в случае малых оборотов и высоких передаваемых мощностей. При средних и высоких оборотах используют устройства с гибким демпфирующим элементом.

Основные элементы

Выделяют самые различные элементы технологической операции. Основными можно назвать следующие:

1. Установка. Эта часть технологической операции, выполняемая при неизменном закреплении, проводится в самом начале. Ей уделяется также довольно много внимания, так как допущенные ошибки могут стать причиной смещения заготовки при ее обработке.
2. Позиция. Законченная часть технологической операции, характеризуемая постоянством, должна проводится при фиксировании положения заготовки. Стоит учитывать, что на данном этапе может проводиться и сборка технологической оснастки, которая отвечает за непосредственную фиксацию заготовки.
3. Технологический переход. Технологический процесс перехода могут осуществляться в рамках одной операции без изменения ранее установленных режимов работы. Он осуществляется в случае, когда обработка заготовки не может быть завершена по причине недостаточной функциональности оборудования. Количество переходов во многом зависит от того, насколько сложна заготовка. Нумерация переходов проводится с учетом последовательности механической обработки заготовки.
4. Рабочий ход. Именно этот элемент технологической операции считается наиболее важным, так как он обеспечивает механическое удаление материала с поверхности для придания требуемой формы и размеров. Как правило, совершается перемещение инструмента относительно поверхности заготовки с заданными параметрами при определенном углублении режущей кромки в обрабатываемый материал. Также при рабочем ходе обеспечивается обработка поверхности для получения определенной шероховатости. Рабочий ход может быть продольным или поперечным, при этом определяется глубина и скорость резания, а также многие другие параметры. Как правило, он более продолжительный и точный, рассчитан на оказание серьезного механического воздействия на рабочий орган.
5. Вспомогательный ход. Он также является неотъемлемой частью технологического процесса. Вспомогательный ход представлен однократным перемещением инструмента относительно заготовки, однако при этом не происходит изменение формы, размеров и других параметров заготовки. Применяется вспомогательный ход в большинстве случаев для смещения основных органов относительно заготовки. Примером можно назвать подвод инструмента в зону резания, а также фиксирующего элемента.
6. Наладка. Перед непосредственным производством проводится наладка оборудования, а также применяемой оснастки. Наладка предусматривает установку всех приспособлений, выверку размера инструмента и их положения. Наладочному процессу уделяется довольно много внимания, так как неправильная фиксация инструмента может привести к весьма серьезным последствиям. Сложнее всего провести наладку станков с ЧПУ, так как они должны обеспечивать высокую точность обработки. Кроме этого, часто финишным этапом проводимой наладки становится контрольная обработка заготовки, в ходе которой определяется точность и другие моменты.
7. Подналадка. Еще одним вспомогательным процессом можно назвать подналадку, которую выделяют крайне редко. Она предусматривает регулировку технологического оборудования или применяемой технологической оснастки. В некоторых случаях только после того, как было налажено производство можно определить неправильное позиционирование инструмента и технологической оснастки.
8. Технологическое оборудование. Также встречаются различные средства обеспечения проводимой процедуры. В эту категорию относят материалы и заготовки, а также требуемую оснастку. Встречается в продаже просто огромное количество различной оснастки, которая существенно упрощает поставленную задачу по обработке заготовки самой различной формы и размеров.
9. Технологическая оснастка. Это определение применяется для определения технологического оснащения, без которого провести обработку заготовки практически невозможно. Она может быть самой различной, подбирается в зависимости от того, какая процедура проводится.

В целом можно сказать, что технологическая операция является сложной процедурой, которая состоит из довольно большого количества различных частей

Комплектность поставки

Обычно в базовый комплект поставки промышленной кулачковой муфты с механическим приводом входят две полумуфты, зубчатый венец в сборе, упаковка и документация.

В качестве дополнительной опции предлагается установочный винт, облегчающий монтаж устройства на оборудование. Если кулачковая муфта оснащена электромагнитным или гидравлическим приводом, добавляется монтажная схема для подключения к гидравлике или электрической схеме агрегата.

На заводе изготовителе муфту собирают и испытывают на тестовом стенде, о результатах делают отметку в отгрузочном паспорте изделия.

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.

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.

Подбор кулачково-дисковой муфты

Подбор модели для конкретного привода осуществляют исходя из его основных параметров:

• диаметр вала;
• вид соединения (шпонка или шлиц);
• тип привода (механический, гидравлический, электромагнитный)
• скорость вращения;
• крутящий момент;
• максимальное ускорение вращения;
• цена покупки;
• стоимость владения за время эксплуатации (включая обслуживание и ремонты).

Если валы параллельны, но не соосны, выбор делается в пользу кулачково-дисковой муфты.

Обязательно учитывается репутация фирмы-производителя. Приобретение недорогих устройств от безымянных изготовителей может привести к поломке не только муфты, но и всего агрегата, разлету осколков, повреждению техники и травмам персонала.