Ассоциация EAM
Ассоциация эффективного управления производственными активами

6.2. Соединительные муфты

Механическое оборудование: техническое обслуживание и ремонт / В.И. Бобровицкий, В.А. Сидоров. – Донецк: Юго-Восток, 2011. – 238 с.

Анализ конструкции муфт

В металлургической промышленности часто встречаются следующие конструкции муфт.

  1. Фланцевая муфта является наиболее надёжным и распространённым видом жёстких муфт. Состоит из двух полумуфт с фланцами, насаживаемыми на концы валов, фланцы стягиваются болтами.
    Для обеспечения соосности полумуфты центрируются либо выступом на одном фланце и выточкой на другом, либо промежуточными полукольцами. Для большей точности сопряжения и предотвращения изгиба валов в муфтах должна быть обеспечена строгая перпендикулярность торцовых поверхностей полумуфт к оси вала. Материал – сталь 40 и 35Л.
    Полумуфты поочерёдно соединяются получистыми болтами, вставленными в отверстие с зазором, и чистыми болтами, вставленными в отверстие без зазора.
  2. Зубчатые муфты – наиболее распространённый вид жёстких компенсирующих муфт, применяются для соединения горизонтальных соосных валов и способны компенсировать смещения осей валов.
    Зубчатая муфта общего назначения состоит из двух полумуфт с внутренними зубцами и двух втулок с наружными зубцами.
    Зубчатые втулки выполняются с прямолинейной или с эллиптической образующей. Компенсация смещений валов достигается перекосом втулок относительно обойм за счёт боковых зазоров и сферической поверхности наружных зубьев.
  3. Кулачково-дисковые муфты – предназначены для соединения валов со значительными радиальными смещениями, допускают незначительные угловые и осевые смещения. Муфта состоит из двух полумуфт и промежуточного диска с кулачками, расположенными крестообразно и входящими в соответствующие пазы на полумуфтах. Передача крутящего момента осуществляется кулачками диска, которые при смещённых валах скользят по боковой поверхности пазов. Центр диска при вращении валов описывает в пространстве окружность.
    Сопряжение кулачков и пазов принимается по посадке с зазором. Наличие зазоров в данном сопряжении ухудшает работу муфты ввиду увеличения кромочных давлений на поверхности контакта.
    Недостатки: неудовлетворительная работа даже при малых перекосах; значительный износ рабочих поверхностей; наличие центробежной силы, действующей на диск; потери на трение и необходимость в смазке, пониженная надёжность работы. Достоинство: способность компенсировать значительные радиальные смещения осей валов.
  4. Шарнирные муфты используют принцип работы пространственного шарнира Гука, служат для передачи крутящего момента между валами, имеющими большое угловое смещение осей, которое в процессе вращения муфты может изменяться.
    Обычно муфта состоит из двух вилок и промежуточной детали в виде крестовины, шарнирно соединённой с концами вилок. Соединяя две муфты, можно обеспечить передачу момента при значительном радиальном смещении осей валов.
    Шарнирные муфты применяются: для компенсации неточности взаимного расположения валов, возникающей при сборке; передачи вращения валам, положение которых изменяется во время работы.
    При наличии углового смещения осей соединяемых валов, вращение ведомого вала одинарной шарнирной муфты происходит неравномерно при равномерном вращении ведущего вала. Периодическое отставание и опережение ведомого вала относительно номинальных положений, соответствующих равномерному вращению, вызывает динамические нагрузки.
  5. Муфты со змеевидными пружинами. Полумуфты соединяются упругим элементом, выполненным в виде змеевидной пружины, расположенной на цилиндрической поверхности. Муфта состоит из полумуфт, имеющих зубья, между которыми помещается 6-8 секций змеевидных пружин. Для предохранения пружины от выпадения и удержания смазки (обычно пластичной) служит кожух, состоящий из двух половин, стянутых винтами.
    Пружина является наиболее ответственной деталью муфты. Она изготавливается из пружинной стали с пределом прочности σт = 170 МПа. В тяжёлых муфтах пружины устанавливаются в два-три ряда. Такие муфты отличаются высокой надёжностью в работе и малыми габаритными размерами. Эти свойства обусловили их широкое распространение в тяжёлом машиностроении (прокатные станы, паровые турбины), несмотря на сложность конструкции, нетехнологичность и необходимость контроля в эксплуатации.
  6. Муфты с торообразным упругим элементом. Упругим элементом муфты является резиновая или резинокордная оболочка. Резинокордная оболочка сложнее в изготовлении, чем резиновая, однако её срок службы в несколько раз больше резиновой. Эти муфты отличаются высокими компенсационными свойствами, способностью уменьшать динамические нагрузки благодаря малой крутильной жёсткости и высокой демпфирующей способности. К недостаткам муфт относят их большие размеры по диаметру и появление осевых нагрузок на опоры валов, вызываемых центробежными силами, действующими на упругий элемент.
    В муфте с торообразной оболочкой полумуфты соединены упругим элементом в виде торообразной оболочки, изготовленной из резины или армированной резины. Нажимное кольцо состоит из полуколец, притянутых винтами к кольцу. С помощью винтов борт упругого элемента зажимают между фланцем полумуфты и нажимным кольцом, создавая силы трения между резиной и металлом. Ширину кольца выбирают так, чтобы при контакте металлических частей в результате затяжки винтов резина сжималась на заданную величину. Конструкция позволяет проводить замену упругого элемента без осевого смещения полумуфт.
    Муфта отличается повышенной способностью надёжно работать при значительных взаимных смещениях соединяемых валов. Чем больше эти смещения, тем меньше срок службы упругого элемента, так как при радиальном и угловом смещении валов в резине возникают циклические напряжения, вызывающие её нагрев и снижение прочности.
  7. Втулочно-пальцевая муфта состоит из двух полумуфт, соединённых болтами – пальцами с надетыми на них кольцами из эластичного материала (резины, кожи). Полумуфта служит одновременно тормозным шкивом. Во фланце полумуфты коническими хвостовиками укрепляются пальцы, на которые надеваются упругие резиновые втулки. Упругие втулки входят в отверстия, расположенные во фланце полумуфты.
  8. Муфты с металлическими дисками в конструктивном отношении весьма просты и не требуют особого ухода в процессе эксплуатации (рисунок 6.2).
    Муфта с металлическими дисками

    Рисунок 6.2 – Муфта с металлическими дисками: 1 – правая полумуфта; 2 – гайка; 3 – левая полумуфта; 4 – диски; 5 – болт

    Муфта состоит из двух одинаковых полумуфт 1 и 3 и набора пластинчатых дисков 4. Болтами 5 и гайками 6 диски 4 притягиваются к полумуфте 1, а болтами 7 и гайками 8 – к соединительной вставке 2.
    Муфты используются в реверсивных приводах и механизмах с дистанционным управлением, требующих точного повторения исполнительным элементом заданной программы. Муфты способны работать при значительных угловых и осевых смещениях. Радиальная жёсткость таких муфт соизмерима с жёсткостью валов, поэтому, при наличии радиальных смещений, применяются сдвоенные муфты. Сдвоенные муфты применяются в случаях, когда необходимо компенсировать значительные по величине осевые смещения и снизить осевую жёсткость муфты. Данные муфты не требуют подвода смазки, на переходных режимах допускают повышенные расцентровки сочленённых валов, а также обладают высокими компенсирующими, виброизолирующими и демпфирующими свойствами.
    Плоскости разъёма полумуфт должны быть строго перпендикулярны осям валов. Полумуфты закрепляются на валах при помощи шпонок (на коническом валу – осевой гайкой); фиксация полумуфт в осевом направлении проводится торцевым креплением или установочными винтами.

Уход и надзор за муфтами

При приёмке смен муфты осматривают в тех случаях, когда об этом даны указания в правилах технической эксплуатации отдельных видов оборудования. При осмотрах необходимо:

  • проверить, не нарушилась ли посадка полумуфт на валах;
  • проверить (путём простукивания) надёжность затяжки болтовых креплений в месте разъёма муфт;
  • осмотреть состояние и крепление кожухов муфт.

Не реже одного раза в 10-15 суток проверяют наличие масла в зубчатых муфтах и доливают до контрольного уровня. Для проверки количества масла в муфте рекомендуется заполнить муфту мерным количеством смазочного материала, повернуть её так, чтобы масло появилось у заливного отверстия (рисунок 6.3). Это положение нужно отметить кернением на верхней точке фланца, чтобы в дальнейшем знать положение муфты для заполнения маслом. Не допускается эксплуатация зубчатых муфт, у которых вследствие износа уплотнений при работе происходит разбрызгивание (утечка) смазочного материала. Зубья муфт со змеевидными пружинами смазывают не реже одного раза в 15 суток.

Схема проверки уровня масла в зубчатой муфте

Рисунок 6.3 – Схема проверки уровня масла в зубчатой муфте

Ревизии и ремонт соединительных муфт

Ревизию муфт необходимо проводить при плановых остановках оборудования на ремонт в следующие сроки:

  • поперечно-свёртных, продольно-свёртных, втулочно-пальцевых и зубчатых – не реже одного раза в 45 суток;
  • компенсирующих муфт с промежуточным диском – не реже одного раза в месяц;
  • муфт со змеевидной пружиной (Бибби) – не реже одного раза в 15 суток.

Перед разборкой муфт нужно проверить маркировку или провести кернение: зубчатых муфт на обеих полумуфтах и на боковых поверхностях втулки и полумуфты; муфт со змеевидной пружиной на зубьях обеих полумуфт.

При ревизии муфт (независимо от конструкции) необходимо:

  • проверить состояние полумуфт, нет ли трещин (наличие трещин обнаруживается по звуку при лёгком обстукивании молотком, по масляным подтёкам и скоплению пыли возле повреждённых мест или по пятнам, появляющимся при лёгком обстукивании молотком;
  • проверить стабильность посадки полумуфт на валах;
  • проверить величину зазора между торцевыми плоскостями;
  • проверить взаимное расположение осей соединяемых валов.

При смещении вдоль оси, или при ослаблении посадки на валу полумуфты заменяют.

Не допускается устанавливать прокладки между валом и отверстием ступицы полумуфт и кернение вала для обеспечения плотности соединения; запрещается приваривать полумуфы к валу. Полумуфты соединительных муфт всех типов, втулки зубчатых муфт, у которых обнаружена трещина, подлежат обязательной замене.

При ревизии зубчатых муфт необходимо (таблица 6.4, таблица 6.5, таблица 6.6):

  • проверить состояние и износ зубьев полумуфт и втулок;
  • проверить состояние уплотнительных колец;
  • проверить взаимное положение осей соединяемых валов;
  • при сборке после ревизии или ремонта промыть внутреннюю полость корпуса керосином и после просушки залить свежим смазочным материалом.
Таблица 6.4 – Нормали контроля осевых соединений
Неисправность Предел ремонта Предел использования Примечание
Неисправная центровка муфты Торцевое смещение ±0,05 мм при высокой скорости При появлении вибрации провести центровку осей
В 4-х точках на окружности разность измерений должна быть не более 0,02 мм Износ отверстия для болтов допускается до 5% диаметра
В других случаях ±0,1 мм
Перекос осей валов зубчатой муфты 1° и менее tg1° = 0,0174
Таблица 6.5 – Допуски на перекос и радиальное смещение осей муфт
Тип муфт Диаметры муфт, мм Допуски, мм
перекос на 1000 мм длины радиальное смещение осей
Зубчатые от 150 до 300 0,5 0,3
от 300 до 500 1,0 0,8
от 500 до 900 1,5 1,0
от 900 до 1400 2,0 1,5
Пальцевые от 100 до 300 0,2 0,05
Таблица 6.6 – Допускаемый износ зубьев зубчатых муфт по боковому зазору
Номер муфты Модуль зуба Допускаемый боковой зазор, мм
1, 2 2,5 1,5
3, 4, 5 3,0 1,7
6, 7, 8 4,0 2,4
9, 10 6,0 3,6
11, 12 8,0 4,8
15 10,0 6,0

Не допускается эксплуатация зубчатых муфт при поломке более 10% зубьев, при износе зубьев по толщине свыше 30% первоначального размера. Высохшие фетровые и войлочные кольца нужно промыть в керосине, просушить и пропитать в расплавленной смазке; изношенные уплотнительные кольца заменить.

В муфтах со змеевидной пружиной при ревизии проверяют состояние пружин и зубчатых дисков. Лопнувшие пружины, а также пружины, на рабочей поверхности которых обнаружены трещины и вмятины, заменяют; годные пружины при снятии маркируют и укладывают на то же место, где они были ранее; задиры на поверхностях зубьев зачищают напильником.

Зубчатые диски муфт со змеевидными пружинами подлежат замене при износе зубьев по толщине на 30% от первоначального размера, а также при наличии поломанных зубьев, если они распределяются неравномерно по окружности и число их превышает 10% общего количества зубьев. Процент износа зубьев определяется по средней величине замеров толщины зуба в трёх точках по высоте.

В поперечно-свёртных, втулочно-пальцевых и в муфтах с промежуточным диском:

  • величина относительного смещения соединяемых валов, измеренная при помощи угольника и щупом в четырёх диаметрально расположенных точках наружной поверхности полумуфт, не должна превышать 0,3 мм; при увеличении зазора выше указанного предела механизм центрируют;
  • разность величины зазора, измеренная клиновым щупом в диаметрально противолежащих точках, не должна превышать 0,001 наружного диаметра полумуфт; при увеличении этого предела механизмы подлежат центровке для обеспечения соосности соединяемых валов.

В муфтах с промежуточным диском зазор между выступами 4 диска 3 и впадинами полумуфт 1, 2 не должен превышать 0,5-2,0 мм, в зависимости от размера муфт и мест их установки.

Во втулочно-пальцевых муфтах выработка отверстий для крепления пальцев не допускается. Максимальный зазор между упругими кольцами и отверстиями в полумуфте допускается не более 3% от диаметра пальца (считая его на сторону). При большем износе кольца нужно заменить, а при выработке отверстий заменить полумуфты.

Дефекты полумуфт

Основными дефектами являются:

  • трещины;
  • износ отверстия под вал.

Полумуфты с трещинами любого характера и расположения подлежат браковке.

Полумуфты считаются годными, если вследствие износа отверстия зазор в сопряжении увеличится не более чем в 1,5 раза от максимально возможного при изготовлении. При размере отверстия, превышающем допустимый, необходимо ремонтировать отверстие наплавкой.

< 6.1. Шпоночные, резьбовые соединения, тормоза Содержание 6.3. Подшипники качения >

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Аналогичные записи
  • 7.7. Обработка поверхности Обозначение шероховатости поверхности (смотри таблицу 7.3, таблицу 7.4): – знак I применяется для поверхности, вид обработки которой конструктором не устанавливается; – знак II применяется для поверхности, которая должна быть обработана удалением слоя материала, например, точением, фрезерованием, сверлением, шлифованием, полированием, травлением и т.п.; – знак III применяется для поверхности, образуемой без удаления слоя материала, например, литьём, [...]
  • 7.6. Основы термообработки Термообработка металлов и их сплавов — процесс целесообразно выбранных операций нагрева и охлаждения, в результате которого повышаются механические свойства, изменяются физические свойства, а следовательно, увеличивается срок эксплуатации деталей. Основными видами термообработки являются: отжиг, нормализация, закалка и [...]
  • 7.5. Сопротивление материалов Модуль Юнга (модуль упругости первого рода) Е, МПа, Н/мм2 — постоянная упругости в законе Гука в пределах, когда деформация пропорциональна напряжению. Модуль Юнга численно равен напряжению, увеличивающему длину образца в два раза: для стали, Ест = (2,0-2,2)×105 МПа; для чугуна, Еч = 1,2×105 МПа; для меди, Ем = 1,0×105 МПа; для алюминия, Еал = 0,6×105 МПа; [...]
  • 7.4. Мерительный инструмент Механическое оборудование: техническое обслуживание и ремонт / В.И. Бобровицкий, В.А. Сидоров. – Донецк: Юго-Восток, 2011. – 238 с. Мерительный инструмент В зависимости от назначения в процессе производства средства измерения и контроля линейных и угловых величин подразделяются на [...]
  • 7.3. Обозначения и свойства сталей, бронз, баббитов Механическое оборудование: техническое обслуживание и ремонт / В.И. Бобровицкий, В.А. Сидоров. – Донецк: Юго-Восток, 2011. – 238 [...]

Поддержите нас

Подписка

Рубрики