Как сделать мягкое соединение между двумя валами?

Муфты строительных машин для соединения валов

Для соединения конца ведущего вала с концом ведомого применяют муфты. Они должны обеспечивать одинаковую частоту вращения ведомого и ведущего валов, а также надежно передавать требуемый крутящий момент.

В зависимости от предъявляемых к соединению валов требованиям муфты подразделяют на постоянные и сцепные.

Постоянные муфты позволяют жестко соединять валы. К муфтам этого типа относятся жесткие глухие и разъемные, требующие при установке точного совмещения осей соединяемых валов. Эти муфты изготовляют из среднеуглеродистых сталей и серых чугу-нов. Величина передаваемого муфтами крутящего момента определяется прочностью соединения муфт с валом, которое бывает штифтовым, шпоночным и шлицевым. На рис. 8 показаны жесткие муфты.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

К недостаткам жестких муфт относится передача всех толчков и ударов от двигателя к механизмам и наоборот. Так, особенно значительные перегрузки создаются при пуске электродвигателей из-за значительного превышения величины пусковых токов по отноше нию к номинальному.

Втулочные муфты обеспечивают передачу крутящего момента (рис 8, а, б, в) с помощью шпонок 2 и штифтов 3. Недостаток муфт этого типа — необходимость при монтаже смещать валы в осевом направлении.

Продольно-свертные (клеммовые) муфты (рис. 8, г) передают крутящий момент за счет сил трения, возникающих при завертывании болтов между их внутренней поверхностью и наружной поверхностью валов. При передаче больших крутящих моментов в качестве усиливающих элементов дополнительно устанавливают шпонки.

При постановке болтов с зазором (рис. 8, д) крутящий момент передается за счет сил трения, возникающих от затягивания болтов на стыке полумуфт. При постановке болтов без зазора (рис. 8, е) крутящий момент передается непосредственно болтами, работающими на срез и смятие.

Рис. 8. Жесткие глухие и разъемные муфты:
а, б, в—втулочные, г — продольно-свертная (клеммовая), д, е, ж — поперечно-свертные (фланцевые); 1 — вал, 2 — шпонка, 3 — штифт, 4 — установочный винт, о — полумуфты, 6 — болт, 7—буртик, 8 — защитный обод, 9 — центрирующее полукольцо

Для центрирования полумуфт применяют буртики (рис. 8, о, е), центрирующие полукольца (рис. 8, ж) и болты, поставленные под развертку.

Если по конструктивным соображениям муфта не может быть ограждена, то для повышения безопасности эксплуатации ее изготовляют с защитным ободом (рис. 8,е).

Поперечно-свертные муфты рассчитывают по прочности ее болтов, а также элементов крепления к валам — шпонок и шлицев.

Разновидностью постоянных являются компенсирующие муфты (рис. 9) с эластичными элементами, которые не только допускают некоторое смещение центров валов и наклон их осей, но и смягчают толчки и удары.

Жесткие компенсирующие муфты чаще всего бывают крестовыми и зубчатыми.

Рис. 9. Жесткие компенсирующие муфты:
а — крестовая, б — зубчатая; /, 2—полумуфты, 3 — промежуточный плавающий диск, 4, 5 — зубья, 6, 7 — полуобоймы, 8 — шпонка, 9 — болт

Муфты этого вида состоят из двух насаженных на концы валов полумуфт расположенного между ними крестообразного промежуточного плавающего диска.

При сборке муфты выступы крестообразного диска входят в пазы полумуфт, где они могут несколько скользить и тем самым передавать крутящий момент и при несколько эксцентричном соединении валов.

В результате трения поверхностей впадин полумуфт и выступов диска поверхности постепенно изнашиваются. Чтобы уменьшить скорость изнашивания, детали периодически смазывают.

Зубчатая муфта (рис. 9, б) позволяет компенсировать смещение центров валов на величину до 10 мм и взаимный наклон осей до 1,5°.

Муфта состоит из двух полумуфт, насаживаемых на концы валов с помощью шпонок или шлицев и имеющих по внешней поверхности зубья с эвольвентным профилем. Полумуфты дополнены двумя полуобоймами, снабженными с внутренней стороны зубьями, входящими в зацепление с зубьями полумуфт.

Полумуфты соединяют между собой болтами. В зубчатых муфтах компенсация происходит за счет бокового зазора в зубчатом зацеплении обточки вершины зубьев по сфере и придания их боковым поверхностям бочкообразной формы. Изнашивание зубчатых муфт уменьшается путем их смазывания.

Рис. 10. Упругие муфты:а—зубчато-пружинная, б — втулочно-пальцевая; 1, 5 — полумуфты, 2 — пружина, 3—зубья, 4 — кожух, 6 — эластичная втулка, 7 — эластичное

кольцо

Зубчатые муфты рассчитывают так же, как зубчатые зацепления. При этом условно считается, что передаваемая нагрузка равномерно распределяется между всеми зубьями, которые соприкасаются по всей длине и высоте.

Упругие муфты предназначены для компенсации несоосности валов, устранения резонансных явлений при цикличной нагрузке и снижения величины кратковременных перегрузок, возникающих в трансмиссии машин при нестационарных режимах работы.

С этой целью в конструкцию муфт вводят упругий элемент в виде спиральн&х или пластинчатых пружин, эластичных вкладышей или эластичных втулок, которые поглощают резкие колебания нагрузки за счет своей деформации. На рис.

10 показаны упругие муфты.

Муфты этого вида позволяют передавать значительные крутящие моменты и обеспечивают нормальную работу при несоосности валов, достигающей 20 мм, или отклонении осей до 115.

Втулочно-пальцевая муфта (рис. 10, б)—один из самых распространенных видов упругих муфт. В них использованы гофрированные эластичные втулки 6 или эластичные кольца.

Муфты обеспечивают нормальную работу при несоосности валов до 15 мм и отклонении оси вала до 1°.

Сцепные муфты (муфты включения) предназначены для соединения и разъединения валов с помощью специальных механизмов, называемых механизмами управления.

К основным типам сцепных муфт относятся кулачковые, зубчатые и фрикционные.

Рис. 11. Кулачковая муфта:
2 — вилка, 3 — обойма, 4 — полу—кулачок, 6 — опора, 7 — шток

Кулачковые муфты (рис. 11) предназначены для соединения и разъединения неподвижно укрепленных валов или валов с незначительно различающейся частотой вращения. Их включение при вращающихся валах приводит к сильным ударам, которые могут вызывать не только интенсивное изнашивание кулачков, но и приводить к их полному разрушению. Кулачковая муфта состоит из двух полумуфт с кулачками.

По форме кулачки могут быть: – прямоугольные, которые обеспечивают реверсирование, но затрудняют вследствие повышенного трения включение и выключение; – трапециевидные симметричные, требующие по сравнению с прямоугольными больших усилий на включение и меньших на выключение и также обеспечивающих реверсирование; – несимметричные, которые легко включаются, но не обеспечивают реверсирования.

Кулачковые муфты включаются и выключаются при перемещении полумуфты, тогда как вторая полумуфта неподвижно закреплена на конце вала. Полумуфта перемещается с помощью вилки, шарнирно закрепленной на опоре и соединенной со штоком пневматического или гидравлического толкателя системы управления.

фрикционные м у ф т ы предназначены для плавной передачи крутящего момента между валами и предохраняют механизм от перегрузок. Муфты передают крутящий момент за счет возникновения сил трения между полумуфтами, устанавливаемыми на концах ведущего и ведомого валов.

Крутящий момент зависит от величины сжатия между собой фрикционных элементов, которые выполнены в виде дисков, конусов колодок, лент.

Поэтому, плавно изменяя силу сжатия, можно получить постепенное увеличение или уменьшение крутящего момента, что позволяет соединять находящийся под нагрузкой ведущий вал с ведомым даже при большом различии скоростей вращения.

Возможность пробуксовывать позволяет фрикционным муфтам в ряде случаев служить предохранительными устройствами.

Рис. 12. Дисковые муфты:
а — однодисковая, б — многодисковая; 1,3 — полумуфты, 2, 4— внутренние и наружные диски, 5 — рычаг, 6 — втулка

Дисковые муфты (рис. 12) широко применяют в трансмиссиях машин. Различают одно-, двух- и многодисковые муфты.

Они состоят из наружных дисков, соединенных с полумуфтой, жестко сидящей на конце одного из валов, и внутренних дисков, соединенных с полумуфтой, также жестко сидящей на конце другого вала.

Наружные диски соединены с внутренними дисками подвижным шлицевым соединением. Усилие сжатия передается на внутренние диски рычагом, на который действует перемещающаяся втулка.

Ленточные муфты (рис. 14) применяют для включения в действие механизмов трансмиссий, сидящих на приводном валу, например для приведения во вращение канатного барабана лебедки экскаватора.

Барабан, снабженный шкивом, свободно (на подшипниках) насаживают на приводной вал, на конце которого на шлицах посажено ведущее колесо с водилом. В точке К к нему шарнирно крепят двуплечий рычаг, к короткому концу которого крепят ленту. Второй конец ленты с помощью ушка и пальца прикреплен к водилу.

К длинному плечу рычага подсоединен шток пневмо- или гидроцилиндра, питаемого через подводящий трубопровод. При выдвижении штока рычаг поворачивается в положение, показанное на рисунке пунктиром. Лента натягивается и прижимается к шкиву, между ними возникают силы трения, и барабан приводится во вращение.

Лента отключается-возвратной пружиной. Фрикционную прокладку присоединяют к ленте медными или латунными заклепками.

Рис. 13. Конусная фрикционная муфта:
1, 2 — полумуфты

Пне в мо камерные муфты (рис. 15) предназначены для того же, что и ленточные, но включаются более плавно. В пневмокамеру, расположенную на ведущей части 3 муфты, подается через трубопровод сжатый воздух под давлением 0,5—0,7 МПа.

Рис. 14. Ленточная фрикционная муфта:
1—палец, 2—ведущее колесо, 3 ~ рычаг, 4 — пружина, 5 — гидроцйлиндр, б- трубопровод, 7—барабан, 8 — шкив, S — ушко, 10 — водило, // — вал, 12 — фрикционная прокладка, 13~~ фрикционная лента

Это приводит расширению пневмокамеры и надавливанию укрепленных на колодках фрикционных поверхностей на внутреннюю поверхность шкива. Так как шкив разогревается сильно, то на его наружной поверхности устанавливают охлаждающие ребра.

Рис. 15. Пневмокамерная фрикционная муфта:
1 — шкив, 2 — пневмокамера, 3 — ведущая часть муфты

Рис. 16. Гидромуфта:
1, 4 — ведущий и ведомый валы, 2 — насосное колесо, 3 — турбинное колесо, 5 — замкнутая полость, 6 — кожух

Гидромуфты характеризуются равенством подводимого к ним и отводимого от них моментов независимо от частоты вращения ведущего и ведомого валов. Поэтому их наиболее целесообразно применять в машинах, работающих без перегрузок.

Особенность гидромуфт — отсутствие в них жесткой связи между соединяемыми валами, которая заменена гидродинамической связью между ведущим и ведомым элементами муфты, соединенными с соответствующими валами трансмиссии машины. В гидромуфте (рис. 16) на ведущем валу жестко насажено насосное колесо, а на ведомом валу — турбинное колесо 3.

Закрывающий муфту кожух прикреплен к насосному колесу и образует замкнутую полость, заполняемую рабочей жидкостью (маловязким маслом или дизельным топливом). Зазор между насосным и турбинным колесами составляет 3—15 мм.

Насосное колесо при вращении выбрасывает захватываемую им рабочую жидкость на турбинное колесо и заставляет его таким образом вращаться с несколько меньшей частотой вращения.

Изменение величины передаваемого момента в гидротрансформаторах достигается путем введения между насосным и турбинным колесами неподвижного направляющего аппарата, обеспечивающего изменение направления и скорости подачи на турбинное колесо рабочей жидкости.

Характерной особенностью гидротрансформатора является то, что он предохраняет от перегрузок двигатель, который не останавливается даже при полной остановке трансмиссии.

Рекламные предложения:

Читать далее: Соединения деталей в строительных машинах

Категория: — Устройство строительных машин

→ Справочник → Статьи → Форум

Источник: http://stroy-technics.ru/article/mufty-stroitelnykh-mashin-dlya-soedineniya-valov

Центровка валов для насаживания муфт

По конструкции валы могут работать или совместно на изгиб и кручение (основной случай) или только на кручение (что реже), оси — работают только на изгиб. Основное их отличие в том, что

вал передает момент вращения, а ось служит исключительно для соединения деталей (оси могут быть как вращающиеся, так и неподвижные).

Для правильной оценки прочности вала следует внимательно назначать воспринимаемую им рассчетную  нагрузку, с учетом наибольших, хоть и редко встречаемых значений, так и в части ее изменений во  времени с учетом абсолютных и относительных нагрузок различных уровней, важно насколько  возможно точно выявить характер и величину нагрузок. Основным условием, определяющим надежность и долговечность эксплуатации электрических машин  является правильно выполненная центровка валов.

Центровка валов включает в себя две основные операции: выверку оси общего вала (выверку линии  валов) и собственно центровку, то есть устранение боковых и угловых смещений машин и  механизмов.

Для обеспечения правильного распределение нагрузок между подшипниками валы соединяемых машин  должны быть установлены в такое положение, при котором торцовые плоскости полумуфт в  горизонтальной и вертикальной плосткостях будут параллельны, а оси валов продолжением одна  другой, без смещений.

Под действием собственного веса ротора ось вала каждой электрической  машины принимает несколько изогнутую форму. Если соединяемые валы установить строго  горизонтально, то изгибы осей валов приведут к тому, что торцовые плосткости полумуфт не будут  параллельны и получат раскрытие сверху. В этом случае оси валов будут продолжением одна другой.

  При работе такого агрегата его валы будут вибрировать, оказывая вредное влияние на подшипники и другие части механизма.

Выверка линии валов по уровню. При одновременном монтаже двух частей (например, двигатель и  генератор), для выполнения этой операции есть несколько способов.

Несоосностью валов называют такое их взаимное расположение, при котором центрируемые оси и  имеют боковое (радиальное) или угловое (осевое) смещение относительно друг друга.

Величины допустимых смещений определяются конструецией применяемых муфт, имеющих разную  компенсационную способность.

Под компенсационной способностью следует понимать способность  некоторых типов муфт компенсировать неточность выверки соосности валов соединяемых машин.

Валы, соединяемые при помощи жесткой поперечно-свертной муфты практически не допускают боковых  и угловых смещений так как при таком соединении они должны работать как общий вал.

Технологическая последовательность операций по монтажу электрических машин зависит от их  габаритов и способов поставки (в собранном или разобранном виде).

Перед центровкой валов должны быть выполнены следующие подготовительные работы: подготовка  рабочего места; проверка шеек валов, проверка состояния полумуфт к насадке, нагрев полумуфт,  насадка полумуфт, очистка и осмотр вкладшей подшипников, проверка положения шеек вала в нижних  вкладышах, предварителльная проверка совпадения линии валов, проверка радиального биения валов  и полумуфт, проверка полумуфт на осевое биение.

Остановимся на наиболее важных моментах

При подготовке муфт к насадке на вал необходимо замерить посадочное отверстие ступицы полумуфты  и диаметр конца вала и убедиться в отсутствии конусности в отверстии полумуфты и на посадочной  части вала.

Отверстие в ступице и посадочная часть вала должны иметь форму цилиндра. Для тяжелых условий  работы полумуфты насаживают на валы в горячем состоянии с натягом, обеспечивающим необходимую  прочность насадки.

Величина натяга считается достаточной, если диаметр отверстия в ступице  полумуфты, насаживаемой в горячем состоянии будет до нагревания меньши диаметре посадочного  конца вана на 0,08-0,1 мм. на каждый 100 мм.

диаметра вала.

При такой разнице в диаметрах создается натяг, обеспечивающий достаточную прочность насадки.  Допускать слишком большую величину натяга не следует, так как это может привести к разрыву  ступицы, при меньшем натяге возможно провертывание полумуфт на валу при передаче больших  моментов.

Небольшие полумуфты с призматической шпонкой в холодном состоянии насаживают вручную. Для насадки полумуфты в горячем состоянии заранее подготавливают приспособления для переноса  нагретой муфты, а также для ее насадки.

У двигателей с коническим концом вала на валу предусмотрена нарезка и коническая полумуфта  насаживается на вал путем затяжки гайкой.

Перед сопряжением валов проверяют радиальное и осевое биение валов и насаженных полумуфт.  Совпадение линий валов предварительно проверяют по полумуфтам при помощи измерительных  инструментов.

Радиальное биение вала и полумуфт

Радиальное биение вала проверяют в нескольких плосткостях по длине вала. При этом окружность  вала делят на восемь равных частей. Для проверки используют индикатор часового типа, который  устанавливают на жесткое основание с таким рассчетом, чтобы измерительный стержень индикатора  касался поверхности вала.

Для проверки муфт на осевое биение два индикатора устанавливают в диаметрально противоположных точках торца  полумуфты на одинаковом расстоянии от оси вращения вала. Для замеров окружность делят на четное  число равных частей (например на 8) и торцевое биение определяют на основании восьми пар  замеров.

Если замер произведен правильно, то сумма верхего и нижнего зазоров равна сумме  боковых зазоров (или разница не более 0,03 мм.).

В практике электромонтажных организаций применяют ряд своих способов центровки валов. К ним относятся:

Центровка валов при помощи одной или двух пар радиально-осевых скоб

При угловых смещениях валов т.е.

когда а1+а3 больше или меньше а2+а4 (или b1+b3 больше или меньше b2+b4) для центровки рекомендуется применять две пары скоб, сдвинутых одна относительно другой на 180 градусов, как показано на рисунке а, причем одной парой скоб измеряют боковые и угловые зазоры, а другой только угловые на одинаковом расстоянии от оси, измерения проводят при повороте ротора на 0,90,180 и 270 градусов. После измерений проводят необходимые корректировки и перемещения.

Центровка валов по полумуфтам 

В скобу вворачивают измерительный болт с контргайкой, боковые зазоры измеряют при помощи щупа  между измерительным болтом (или индикаторов) и внешней поверхностью полумуфты, а угловые зазоры  — между торцами полумуфт.

В каждом положении полумуфт (0,90,180,270) замеряют один боковой замер и два или четыре угловых  зазора.

Средние значения угловых зазоров при нескольких замерах определяют как среднее  арифметическое путем деления суммы числовых значений зазоров на количество замеров.

Центровка с использованием электромагнитного прижима и индикаторов,

специальное приспособление  позволяет производить измерения при центровке валов как индикаторами, так и пластинчатым щупом.

Центровка способом обхода одной точкой

Если один из валов не может проворачиваться при  центровке, зазоры между плоскостями полумуфт можно измерять и при вращении одного вала.

Для этого применяют специальное приспособление, прикрепляемое к полумуфте вала, который может  вращаться, или скобы.

Центровка машин с одноопорным валом

В этом случае прицентрованный одноопорный вал одним концом опирается на предварительно  выверенный подшипник, а другой его конец распологают так, чтобы выступ одной полумуфты попал в
выточку другой. Прицентрованный одноопорный вал опирается одним концом на поясок полумуфты, а  другим, на свой подшипник. Между торцами полумуйт оставляют зазор 1-2 мм.

Во время центровки  обе полумуфты соединяют двумя-тремя болтами, диаметр которых меньше, чем диаметр болтов муфты.  Болты пригоняют по отверстиям полумуфт. Затем производят прицентровку по полумуфтам, как и в  случае валов с двумя опорами. Необходимые перемещения подсчитывают по тем же формулам , что и  при центровке двух опорных валов одной парой скоб.

 

Центровка валов электрических машин с зубчатой передачей

В этом случае за базу прицентровки  принимают редуктор, а все перемещения производят за счет электрической машины,  прицентровываемой к редуктору.

При этом следует учитывать, что вал ведущего колеса редуктора при работе обычно поднимается на  величину вертикального зазора в подшипниках, поэтому вал центрируемого механизма устанавливают  выше вала зубчатого колеса на упомянутую величину вертикального зазора.

Центровка валов многомашинных агрегатов

В многомашинных агрегатах прокатных станов, насчитывающих до пяти соединенных между собой  механизмов или электрических машин, очень важным условием является линейная центровка валовв процессе монтажа агрегата.

В 3-5 машинных тихоходных преобразовательных агрегатах в качестве  приводов используют синхронные двигатели нормального исполнения, подшипники которых не  рассчитаны на дополнительные нагрузки от якорей генераторов, имеющим только по одному  собственному подшипнику.

Для разгрузки приводных подшипников от дополнительных нагрузок применяют следующий метод: на  подшипники агрегата устанавливаются отдельные валы в такое взаимное расположение одного,  относительно другого, при котором плоскости фланцев имели бы неоторый угловой развал, который  задан рассчетом. Для такого оборудование отдельно рассчитываются и указываются величины  нагрузок на подшипники.

Источник: http://mech-mufta.ru/spravochnye-materialy/item/centrovka-valov-dlya-nasazhivaniya-muft