Кулачковая муфта

В автомобилестроении используются любые способы соединения и разграничения валов.

В том случае, когда необходимо передавать большой вращающий момент, а соединение/разъединение требуется нечасто, существенными хорошими качествами обладает кулачковая муфта. Устройства используют, если частоты вращения соединяемых валов близки между собой или они остановлены. Во время работы нужно обеспечить строгую соосность валов.

Конструкция

Конструкция кулачковых муфт отличается в зависимости от их вида, но они все имеют следующие весомые части:

• ведущая полумуфта, крепится на ведущем валу;
• зубчатый венец (звездочка);
• ведомая полумуфта, может перемещаться по собственному валу продольно, применяя шпоночное или шлицевое соединение.

В разъединенном состоянии полумуфты разведены по сторонам, валы имеют шанс вращаться независимо один от одного. На их торцах выточены кулачки в форме треугольников или трапеций, работающие для зацепления с зубцами звездочки. кулачки

Между полумуфтами размещается зубчатый венец, его зубья сделаны в виде эвольвенты.

Когда нужно провести соединение, подвижная полумуфта пододвигается к неподвижной. Их кулачки входят в зацепление, звездочка проворачивается на маленький угол и занимает место между кулачками, обеспечивая плотный контакт между ними. Валы соединяются и готовы к передаче крутящего момента.

Звездочку для кулачковой муфты производят из упругого гибкого материала. Она служит для того, чтобы гасить динамические нагрузки, появляющиеся при включении муфты и при будущем вращении. Кулачки полумуфт и зубцы звездочки рассчитаны поэтому, чтобы заполнять весь объем зоны зацепления, преобразовывая конструкцию в фактически цельную деталь. Это нужно для передачи больших крутящим факторов и высокой мощности без потерь энергии на соударения, трение и вибрацию.

Профиль кулачков и зубца имеет форму эвольвенты. Это исключает кромочное давление кулачков один на один при несовпадении их углового положения и обеспечивает плавное вхождение в зацепление

Для минимизации вибрации в рабочий период поверхности полумуфт и звездочки должны быть сделаны очень точно и тщательно обработаны.

Подключение/выключение кулачковой муфты при высокой относительной осевой частоты вращения (более 1 метра в секунду) приводит к большим ударам и повреждению устройства. Решительно непозволительно отсоединять муфту, находящуюся под рабочей нагрузкой.

Классификация кулачковых муфт

По типу привода, передвигающего подвижную полумуфту, упругие кулачковые муфты со звездочкой делятся на:

• Механичные. Подключаются ручным способом, через систему рычагов. Оператор передвигает рычажок или поворачивает ручку с червячным или кривошипным приводом, преобразующим круговое движение в линейное. Такой привод выделяется обычностью и надежностью, однако нередко просит больших усилий в физическом плане от работника. Нужна также установка блокировки, не позволяющая манипулировать муфтой на ходу станка или трансмиссии. Уход за подобной муфтой несложен и состоит в периодическом осмотре и смазке.
• Гидравлические. Полумуфта передвигается при помощи гидроцилиндра. Выделяется большой скоростью срабатывания и легкостью управления, но просит наличия на станке водяной системы. Также нужна организация системы блокировки. Обслуживание гидравлики значительно труднее и дороже, чем механики.
• Электромагнитные. Привод выполняется электромагнитом соленоида. Отличительны компактностью, четкими линиями срабатывания и легкостью управления. Легко встраивается в автоматизированные системы блокировок и управления. Обслуживание обычное, состоит в периодическом осмотре и смазке подвижных частей.

В зависимости от использованного профиля кулачков муфты со звездочкой делят на:

• Прямоугольник. Имеют самую большую площадь поперечного соприкасания, способны передавать самую большую мощность. Просят очень точного позиционирования ведущей и ведомой полумуфты для вхождения в зацепление.
• Симметричная трапеция. точное позиционирование не надо, компенсация боковых щелей происходит благодаря переменной глубины посадки кулачков.
• Асимметричная трапеция. Позволяет передавать вращение только в одном направлении. Отсутствие реверса достигается за счёт наклона обратной стороны профиля. Угол подбирают с тем расчетом, чтобы при начале вращения назад полумуфты кулачки начинают проскальзывать и зацепление заканчивается, а вращающий момент не подается. Устройство не рассчитано на длительную работу в этом режиме.

Отдельно стоит конструкция, разработанная для сцепления валов, оси которых параллельны, однако не совпадают. Кулачково-дисковая муфта была разработана Джоном Олдэмом в начале Девятнадцатого века. В механизме работают три диска. Два из них находятся на ведущем и ведомом валу, а 3-ий размещен между ними, соединяясь с каждым через шлицевой выступ на поверхности. Выступы и пазы с каждой стороны среднего диска расположены перпендикулярно друг дружке. Усредненный диск, скользя в пазах, двигается вокруг своего центра вращения, находящегося в середине между осями ведущего и ведомого валов. Он совершает для оборота за один оборот ведущего вала. Угловые скорости и число оборотов валов сходится.

Данные устройства существенно компактнее, чем карданные передачи.

Комплектация поставки

В большинстве случаев в базовый набор поставки промышленной кулачковой муфты с механическим приводом входят две полумуфты, зубчатый венец в сборе, упаковка и документация.

Часто в отгрузочных документах полумуфты называют ступицами.

В качестве добавочной опции предлагается установочный винт, облегчающий монтаж устройства на оборудование. Если кулачковая муфта оборудована электромагнитным или гидроприводом, добавляется схема крепления для подсоединения к гидравлике или работающей от электричества схеме агрегата.

На предприятии изготовителе муфту собирают и испытуют на тестовом стенде, о результатах отмечают в отгрузочном паспорте изделия.

Материал изготовления

Корпус ответственного изделия делают чугуна, металлических или сплавов из стали.

Для высокооборотных приводов, передающих большой вращающий момент, кулачки муфты, как самую высоконагруженную деталь, производят из еще очень прочной стали с прочностным показателем на разрыв не ниже 225?10 4 Па.

Звездочку, главное назначение которой- гасить колебания и удары во время работы, делают из прочных и упругих пластмасс-или термопластика.

Выбор кулачково-дисковой муфты

Выбор модели для определенного привода выполняют исходя из его ключевых показателей:

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

Если валы параллельны, однако не соосны, выбор выполняется в пользу кулачково-дисковой муфты.

Инженер-машиностроитель проводит анализ данные параметры в сочетании и выбирает из большого разнообразия имеющихся на рынке моделей самую лучшую к условиям использования.

В первую очередь принимается во внимание репутация компании-изготовителя. Приобретение дешевых устройств от безымянных производителей может привести к неисправности не только муфты, но и всего агрегата, разлету осколков, повреждению техники и травмам персонала.

Условия хранения и транспортировки

В большинстве случаев муфты хранят и перевозят в разборном и упакованном виде. Если же по условиям поставки требуется доставка устройства в готовом виде- следует принять меры к защите его от влияний окружающей среды, как механических, так и химических.

Рекомендованные условия хранения — домашняя температура и относительная влажность воздуха до 60%.

Ложить на стеллажи необходимо в один ряд, не позволяя влияния приборов с функцией нагрева, солнца и агрессивных сред на упругие детали.

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.

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.

Преимущества

Важным плюсом кулачковых конструкций пред фрикционными считается их способность передавать большие крутящие моменты.

Основным преимуществом также признают отсутствие проскальзывания при повышении оборотов.

Упругий материал звездочки гасит динамические нагрузки и крутильные колебания, повышая стабильность работы всего агрегата.

Конструкционная простота и обслуживания также служит важным рабочим преимуществом.

Минусом устройства являются необходимость останавливать вращение или уменьшать обороты для минимума для присоединения. Очередной недостаток — валы обязаны быть полностью соосны.

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.