3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Зачем нужна зубчатая муфта?

Зубчатая муфта

Зубчатая муфта служит для соединения и передачи вращения от двигателя к другому механизму, от одного вала к другому, и постоянной компенсации их, радиальных, угловых и осевых смещений. Если стоит одинарная зубчатая муфта, то она допускает лишь угловое смещение валов. Две одинарные муфты в комбинации, допускают и компенсируют не только угловое смещение валов, но и радиальное. Из-за большого числа зубьев, которые передают вращающий момент, зубчатые муфты обладают большой несущей способностью и надежностью. Они отлично зарекомендовали себя при больших частотах вращения в различных механизмах.

Зубчатая муфта МЗ

Зубчатая муфта МЗ состоит из двух полумуфт или втулок, которые жестко насаживаются на валы, и обоймы – цилиндрического составного барабана. На втулках нарезаны наружные зубья, а на барабане — два ряда внутренних зубьев. Для компенсирующей способности и лучшей подвижности муфт, поверхность наружных зубьев на полумуфтах обрабатывается по сфере, они делаются бочкообразными, что обеспечивает в зацеплении повышенный боковой зазор. Зубчатая муфта МЗ состоит из соединенных болтами двух зубчатых обойм, и двух зубчатых втулок, которые вставляются в обоймы. При этом зубья втулок и зубья обойм входят в зацепление, а благодаря сферической форме зуба втулок допускается незначительное смещение в различных направлениях. В таких муфтах перекос оси втулок относительно оси обоймы составляет не более 1°30′.

Все составляющие детали муфты, изготовляются из стали: при диаметрах вала в диапазоне от 80 до 140 мм, — коваными, а прибольших диаметрах литыми. Зубья муфты подвергаются термической обработке — у муфт с большой частотой вращения (u зуб>6 м/сек) до твердости HRC≥45÷50. Для тихоходных, с небольшой частотой вращения муфт допускается более низкая твердость — доНВ300.

Для увеличения противозадирной стойкости, сопряженные зубья должны иметь некоторый перепад твердостей. Зацепление работает в масле (нигрол), поскольку это увеличивает износостойкость зубьев и снижает потери на трение. Масло заливается в барабан до нижней точки кольцевых уплотнений на торцах барабана.

Параметры зубчатых муфт

Параметры зубчатых муфт стандартизированы по ГОСТ 5006-55 для диаметров валов от 40 миллиметров до 560 миллиметров, и передаваемых моментов, от Мкр=70 кГм до 100 000 кГм. Для муфт общего назначения максимальное количество оборотов в минуту ограничивается исходя из окружной скорости uзуб = 25 м/сек, на начальной окружности зубчатого венца. Согласно ГОСТ 5006-55, допустимый угол перекоса валов при отсутствии смещения равен а=1°. Допустимое смещение при отсутствии перекоса равно е≈0,02 d. Если присутствуют оба вида деформаций, то их допустимые значения должны составлять: а≤30′; е≥0,01 d.

Главным параметром определения работоспособности зубчатых муфт является износостойкость рабочих поверхностей зубьев, которая зависит от окружной скорости и линейных и угловых перемещений соединяемых валов. Но так как значения этих перемещений во время работы меняются, то меняются геометрические параметры зацепления, и соответственно характер распределения нагрузки между зубьями.

В связи с этим, выполнить абсолютно точный расчет практически невозможно. Поэтому, на практике, размеры зубчатых муфт выбирают по моменту Мм = kрМкр (ГОСТ 5006-55), где в зависимости от ответственности соединения, kр нужно принимать увеличенным в 1,3-1,5 раза.

В частности, в кранах применяют в основном подвижные зубчатые муфты, которые компенсируют смещения соединяемых валов. Наибольшее распространение, из числа жестких подвижных муфт, получили зубчатые муфты, которые изготавливаются согласно ГОСТ 50895-96, ГОСТ 5006-83. Также, такие муфты могут быть изготовлены по ТУ заказчика.

Читать еще:  Функционал и практичность приемников

Различают следующее исполнение зубчатых муфт:

  1. с разъемной обоймой (обозначение по ГОСТ 5006-55 — МЗ);
  2. с промежуточным валом (обозначение по ГОСТ 5006-55 — МЗП);
  3. с неразъемной обоймой.

Втулки зубчатых муфт производят таких видов:

  • с цилиндрическими отверстиями по ГОСТ 12080, для коротких концов валов.
  • с коническими отверстиями для муфт с разъемной и неразъемной обоймой, по ГОСТ 12081, для коротких концов валов.

Если нужны втулки с отверстиями другой формы, то они изготавливаются по заказу потребителя. Также допускается в муфтах комбинация втулок разных исполнений.

Хорошо зарекомендовали себя зубчатые муфты, изготовленные из капролона, капрона и других подобных материалов. Благодаря упругим полимерным зубчатым венцам в обойме, распределение нагрузки между зубьями оказывается более равномерно распределенным, и полная передаваемая нагрузка почти не уступает нагрузочной способности зубчатых муфт с металлическими зубьями. Особенно это сказывается при значительных углах перекоса. Помимо этого, такие полимерные муфты обладают лучшей демпфирующей способностью и электроизоляционными свойствами. Цена зубчатой муфты из полимерных материалов выгодно отличается от цены металлических.

Муфта зубчатая МЗП состоит из фланцевой полумуфты, втулки, обоймы. Она производится в соответствии с требованиями ГОСТ 5006-55 и служит для соединения валов посредством промежуточного вала.

Такие муфты с промежуточным валом, а также цепные муфты, могут быть названы полужесткими.

Муфта зубчатая, её описание и характеристики

Для многих механизмов промышленного и бытового значения важно наличие устройства, способного обеспечить вращение между валами. Этим соединительным устройством часто бывает зубчатая муфта.

Описание

Зубчатая муфта — это компенсирующая конструкция, которая предназначена для передачи крутящего момента с выходного вала одного агрегата на входной вал другого агрегата. В комплект муфты входят:

  1. Две полумуфты, каждая из которых имеет внешний зубчатый венец;
  2. Две части разъемного корпуса (обоймы), каждый из которых имеет внутренний зубчатый венец;
  3. Крепежные болты для соединения разъемного корпуса;
  4. Заправочное отверстие под смазку;
  5. Резиновые уплотнительные прокладки (сальники).

Механизмы имеют маленькие габариты. Могут передавать крутящий момент до 60000 Нм между одинаковыми или разными валами, диаметром от 4 до 20 см, с окружной скоростью не более 30 м/с.

Устройство способно погасить осевое, радиальное и угловое смещение валов. Для этого на нем предусмотрен торцевой зазор. Зубья конструкции имеют бочковую форму. Это позволяет избежать контакта между кромок зубьев соседних полумуфт.

При установке зубчатых соединений допускается смещение валов:

  1. Радиальное — от 0.2 до 0.6 мм.
  2. Осевое — от 1 до 8 мм.
  3. Угловое — до 1.5 градуса.

Для компенсации отклонения при несовпадении осей валов происходит кратковременное скольжение зубьев.

Разновидности муфт

Зубчатые муфтовые соединения стандартизированы в зависимости от диаметра вала и крутящего момента, который они способны передать.
Их параметры обозначены в стандартах ГОСТ 5006-55, ГОСТ Р 50895-96, ДСТУ 2742-94.

Кроме этого, они разделяются по типу и исполнению.

а. С разъемной обоймой (корпусом).
б. С неразъемной обоймой (корпусом).
в. С промежуточным валом.

По исполнению втулка для муфт с короткими концами может быть:

а. С цилиндрическим отверстием.
б. С коническим отверстием.

Характер работы у конструкции делится на жесткий или упругий. По принципу передачи крутящего момента она бывает: постоянная, сцепная, самоуправляемая.

Принцип работы

Передачу крутящего момента от одного агрегата к другому можно рассмотреть по элементам.

  1. Выходной вал передающего агрегата раскручивает зубчатый венец первой полумуфты.
  2. Момент передается на внутренние зубья первой половины разъемного корпуса (обоймы).

  1. Через призонные (соединительные) болты передача крутящего момента переходит на внутренние зубья второй половины разъемного корпуса (обоймы).
  2. Крутящий момент раскручивает зубчатый венец второй полумуфты и входной вал приемного агрегата.

Из чего изготавливается

Производство деталей проводится из высокоуглеродистой стали марки 40, 40Х, 45Л, 50. Изготовление проводится методом ковки. Литьевой способ применяется при диаметре муфты 15 см и более.

Читать еще:  Виды светодиодных светильников для офисов и уличного освещения

Главным параметром, который определяет качество конструкции, является стойкость зубьев к износу. Для уменьшения уровня износа, зубья поддаются термической обработке. После ее завершения зубья полумуфт имеют твердость по Роквеллу от 45 и выше, а зубья корпуса (обоймы) от 40 и выше. У тихоходных муфт твердость зубьев не ниже 35.

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.

Возможные неисправности

Нарушение правил монтажа и эксплуатации может привести к неисправностям муфтового соединения или к полному его разрушению. Главной причиной поломки соединения зачастую бывает износ зубьев.

Среди типовых неисправностей, кроме этого, может быть:

а. Проворачивание ступицы во время пуска.
б. Появление трещин на корпусе (обойме).
в. Поломка призонных (соединительных) болтов.
г. Вытекание смазки.
д. Перегрев муфты. Температура муфты в рабочем состоянии должна быть не более 40 градусов.

При наличии этих неисправностей рекомендуется заменить муфту.

Зубчатая муфта: сфера применения и особенности

В любом механизме, для приведения в действие которого задействованы валы, обязательно присутствует соединительная деталь и называется зубчатой муфтой.

Если есть два вала, которые нужно соединить по одной оси или под наклоном друг к другу, то лучше всего сможет передать нагрузки и усилия полужесткое соединение с помощью зубчатой муфты. Одинарная зубчатая муфта ставится при условии, что между валами допускается только угловое смещение. Если возникает необходимость компенсировать еще и радиальное или осевое смещение, то ставят две одинарные муфты. Зубчатая муфта обладает повышенной надежностью и хорошей несущей способностью, поскольку оснащена большим количеством зубьев. Такие муфты хорошо работают в механизмах с большой частотой вращения (краны, конвейерное оборудование).

Муфты успешно компенсируют радиальные, угловые и осевые смещения валов, благодаря наличию боковых зазоров в зацеплении и на зубьях втулок сферы. Все детали, из которых состоит муфта, изготавливают из стали: для вала диаметром до 140 мм — кованой, а при больших диаметрах — литой. Чтобы повысить износостойкость зубьев, проводят их термообработку, а в муфту вводят вязкое масло.

В принципе, функционально зубчатая муфта имеет много общего с карданной передачей, хотя обеспечивает компенсацию меньших угловых смещений, но обладает большим крутящим моментом на единицу объема.

Особенности зубчатых муфт

Состоит зубчатая муфта из двух полумуфт, соединенных болтами, и двух втулок, вставленных в обоймы барабана. Между собой они зацеплены зубьями сферической формы. Такие муфты стандартизированы по ГОСТ 5006-55 для валов с диаметрами от 40 до 560 мм. Существуют также другие стандарты для зубчатых муфт, которые используют для унификации во всех странах СНГ, в зависимости от крутящего момента, например, ГОСТ Р 50895-96 (Россия), ДСТУ 2742-94 (Украина).

Читать еще:  Преимущества и недостатки каменного дома

Широкая сфера применения и различные требования, которые предъявляются к муфтам, привели к тому, что сегодня муфты по конструктивным особенностям делятся на несколько классификационных групп.

Так, по принципу работы муфты подразделяются на постоянные, сцепные и самоуправляемые, а по характеру работы – на жесткие и упругие.

По исполнению бывают муфты с разъемной обоймой (зубчатая муфта гост 5006-55-МЗ), с неразъемной обоймой и с промежуточным валом (ГОСТ 5006-55 — МЗП).

Для коротких концов вала делают втулки для муфты по ГОСТ 12080 с цилиндрическими отверстиями, а по ГОСТ 12081 — с коническими.

Также зубчатые муфты могут изготавливаться в соответствии с ТУ заказчика. Если заказчику нужна эксклюзивная зубчатая муфта, чертеж должен точно отображать все необходимые параметры.

При монтаже муфт следует соблюдать некоторые особенности, в частности, монтаж на вал следует проводить при небольшом нагреве.

В последнее время активно начинают использовать зубчатые муфты из полимерных соединений (капрона, капролона). Повышенная упругость и способность более равномерное распределять нагрузки на зубья, ставит их в один ряд с металлическими. К тому же муфты из полимеров имеют более высокие электроизляционные свойства и выигрывают по цене.

Зубчатая муфта

Зубчатая муфта — жёсткая компенсирующая муфта, которая состоит из полумуфт с внешними зубчатыми венцами, и разъёмной обоймы с двумя внутренними зубчатыми венцами. Эти устройства предназначены для передачи крутящего момента между двумя валами, оси которых не являются коллинеарными. Иными словами, зубчатая муфта обеспечивает компенсацию осевого, радиального и углового смещения валов. Это достигается за счёт того, что её зубчатое зацепление изготовляют с гарантированным боковым зазором и с возможностью свободного осевого смещения сопряжённых зубьев, а сами зубья имеют бочкоподобную форму со сферической внешней поверхностью. Компенсация отклонений от соосности валов сопровождается проскальзыванием зубьев.

Зубчатые муфты выполняют ту же функцию, что и карданная передача. Способность компенсировать угловое смещение у зубчатых муфт, как правило, ограничена величиной 4-5°. В то же время, карданная передача способна обеспечивать компенсацию и бо́льших угловых смещений. Существует тип зубчатых муфт, предназначенных для соединения двух номинально коаксиальных валов. Такие муфты способны компенсировать небольшие отклонения от соосности, такие как погрешности при установке валов, смещения в процессе эксплуатации. У таких муфт компенсирующая угловая способность ограничена величиной Δα = 0,25… 0,5°.

Зубчатые муфты способны передавать больший крутящий момент на единицу объёма муфты, чем карданные передачи, однако карданные передачи создают меньшие вибрации. Ограниченность величины передаваемого момента на единицу объёма карданной передачи является следствием ограниченности площади поперечного сечения карданной передачи.

Компенсационная способность зубчатых муфт при линейных смещениях: Δo = 3…4 мм; Δr= 1,5…2 мм.

Технические требования к зубчатым муфтам для некоторых применений стандартизированы. Так в странах СНГ для муфт общемашиностроительного применения, предназначенных для соединения соосных горизонтальных валов с угловыми, радиальными и осевыми смещениями при передаче крутящего момента от 1000 до 63000 Н•м используются: ГОСТ 5006-94, ГОСТ Р 50895-96 (Россия), ДСТУ 2742-94 (Украина).

Практикой эксплуатации зубчатых муфт установлено, что износ зубьев является основной причиною выхода их из строя.

Детали зубчатых муфт изготовляют из углеродистых сталей марок 40, 45Л, 50 или 40Х. Для повышения износостойкости зубья полумуфт подвергают термообработке до твёрдости не менее, чем 45 по Роквеллу, зубья обоймы — не менее, чем 40 по Роквеллу, а муфту заливают маслом высокой вязкости. Тихоходные муфты изготовляют с твёрдостью зубьев Η ≤ 350 по Бринеллю.

Зубчатые муфты должны обеспечивать 90%-ный ресурс не менее 17000 ч.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector