Муфты: 13 типов для эффективной передачи мощности

В этой статье вы узнаете, что такое муфта, её определения, типы валовых муфт, применение, части и схемы. Также в конце статьи вы можете скачать PDF-файл.

Муфта и её типы

Что такое муфта?

Муфта — это устройство для соединения двух валов для передачи мощности. Муфты бывают жесткими или гибкими в зависимости от точности выравнивания и требуемого крутящего момента.

Что такое валовая муфта?

Валовая муфта — механический элемент, соединяющий два вращающихся вала (ведущий и ведомый) для передачи мощности. Применяется в двигателях, насосах, генераторах и компрессорах.

Принцип работы валовой муфты

Муфта соединяет два вала, как показано на схеме. Различие в диаметрах валов не является препятствием.

На схеме двигатель — ведущая сторона, пропеллер — ведомая.

Муфта не передает тепло от двигателя на ведомую сторону.

Муфта гасит удары и вибрации, защищая окружающие компоненты от повреждений.

Зачем используются валовые муфты?

Основные причины применения валовых муфт:

1. Соединение валов отдельно изготовленных узлов (двигатель и генератор).
2. Компенсация невыравнивания валов.
3. Обеспечение механической гибкости.
4. Гашение ударных нагрузок, передаваемых от одного вала к другому.
5. Защита от перегрузок.

Типы муфт

Основные типы муфт:

1. Жесткие муфты
   1. Муфта-втулка (манжетка)
   2. Разборная муфта (зажимная/сжатия)
   3. Фланцевая муфта
2. Гибкие муфты
   1. Муфта с кулачковыми штифтами
   2. Универсальная муфта (кардан)
   3. Муфта Олдхэма
   4. Зубчатая муфта
   5. Муфта с меховидным элементом (баллонная)
   6. Муфта с челюстями (паукообразная)
   7. Мембранная муфта
3. Гидравлические муфты
   1. Постоянной скорости
   2. Переменной скорости

1. Жесткая муфта

Применяется при идеальном выравнивании двух валов. Подходит только для точного центрирования. Примеры: муфта-втулка, разборная муфта, фланцевая муфта.

2. Муфта-втулка (манжетка)

Простейший тип жесткой муфты, изготавливается из чугуна.

Конструкция:

Состоит из вала, шпоночного ключа, втулки (манжетки) и полого цилиндра, внутренний диаметр которого совпадает с диаметром вала. Закрепляется на концах двух валов с помощью шпонки с головкой.

Передача мощности осуществляется через шпонку и втулку. Все элементы должны выдерживать передаваемый крутящий момент.

3. Разборная (зажимная/сжатия) муфта

Также называется разборной муфтой-втулкой. Втулка состоит из двух половин, сбитых болтами. Половинки из чугуна, соединяются шпильками или болтами.

Концы обоих валов соединяются, шпонка устанавливается в шпонавки. Одна половина втулки закрепляется снизу, вторая — сверху, обе сжимаются болтами и гайками.

Применяется при высоких нагрузках. Для монтажа/демонтажа не требуется смещать валы.

4. Фланцевая муфта

Состоит из двух чугунных фланцев, закрепленных на концах валов. Фланцы соединяются болтами. Обеспечивает герметичное соединение труб.

Один фланец имеет выступающую часть, другой — соответствующую впадину. При соединении обеспечивается точное выравнивание без сопротивления. Фланцы соединяются гайками и болтами. Применяются в системах под давлением и для тяжелых нагрузок на больших валах.

Три основных типа фланцевых муфт:

1. Незащищенный тип
2. Защищенный тип
3. Морской тип

5. Гибкая муфта

Соединяет два вала с поперечным и угловым невыравниванием. Примеры: муфта с кулачковыми штифтами, универсальная, Олдхэма, зубчатая, баллонная, с челюстями, мембранная.

6. Муфта с кулачковыми штифтами

Для небольших параллельных, угловых или осевых невыравниваний. Модификация жесткой фланцевой муфты. Состоит из двух неодинаковых половин, штифтов (болтов) и резиновых/кожаных буш, надеваемых на штифты.

Между гранями половин зазор 5 мм. Жесткой связи нет, привод осуществляется через сжатые резиновые или кожаные буш.

7. Универсальная муфта (кардан)

Также называется муфтой Гука. Используется, когда оси двух валов пересекаются под малым углом. Угол наклона может быть постоянным, но на практике меняется при передаче движения.

Широко применяется в трансмиссиях. В автомобилях используется два карданных шарнира: на конце карданного вала к коробке передач и на дифференциале. Также применяется в многошпиндельных станках.

8. Муфта Олдхэма

Для компенсации поперечного невыравнивания валов. Состоит из двух фланцев А и В с пазами и средней плавающей части Е с двумя шпоночными ключами Т1 и Т2.

Средняя часть закрепляется штифтами во фланцах и плавающей части. Ключ Т1 входит в фланец А (позволяет продольное движение), Т2 — в фланец В (позволяет вертикальное движение). При вращении эти движения компенсируют поперечное невыравнивание.

9. Зубчатая муфта

Модификация фланцевой муфты. Передает высокие крутящие моменты за счет крупных зубьев. Фланец и втулка собираются отдельно, а не как единое целое.

Каждый шарнир имеет пару внутреннее/внешнее зубьев с передаточным числом 1:1. Допускает угловое невыравнивание ~2° и параллельное ~0,01–0,02 дюйма. Применяется в тяжелых условиях при высоких крутящих моментах.

10. Баллонная (меховидная) муфта

Гибкая муфта с двумя втулками (хабами). Обладает высокой крутильной жесткостью для точной передачи скорости, угловой позиции и момента. Изготавливаются из нержавеющей стали. Применяются там, где требуется высокая точность позиционирования.

Имеют тонкие стенки и небольшую гибкость (угловая, осевая, параллельная). Втулки сварены к меhovидному элементу. Наивысшая крутильная жесткость среди муфт для сервоприводов.

11. Муфта с челюстями (паукообразная)

Для общей передачи мощности и систем управления движением. Передает крутящий момент, снижает вибрации и компенсирует невыравнивание, защищая другие компоненты.

Состоит из двух металлических втулок и эластомерного вкладыша («паука»).

Преимущества:

• Компенсирует угловое невыравнивание и реактивные нагрузки.
• Хорошее соотношение крутящего момента к внешнему диаметру.
• Химическая стойкость и неплохое демпфирование.

12. Мембранная муфта

Бессмазочная муфта для высокопроизводительных турбомашин. Передает крутящий момент и компенсирует невыравнивание между валами оборудования.

Передает момент от внешнего диаметра к внутреннему, затем от внутреннего к внешнему. Использует одну или серию пластин (мембран) в качестве гибких элементов. Допускает угловое, осевое и параллельное невыравнивание. Применяется при высоких крутящих моментах и скоростях.

13. Гидравлическая муфта

Также называется гидродинамической муфтой. Гидравлическое устройство для передачи вращательной механической мощности через разгон и торможение рабочей жидкости. Состоит из рабочего колеса (на ведущем валу — вход) и бегущего колеса (на ведомом валу — выход). Рабочее колесо работает как насос, бегущее — как турбина.

Вблизи оси рабочего колеса тангенциальная компонента абсолютной скорости мала, на периферии — велика. При разгоне жидкости скорость и кинетическая энергия возрастают. Жидкость с высокой скоростью выходит из рабочего колеса, ударяет в лопатки бегущего колеса, передает энергию и покидает его с низкой скоростью.

Заключение

Надеемся, вы поняли всё о «валовой муфте и типах муфт». Если что-то упущено или есть вопросы — пишите в комментариях или на почту, ответим.

Подпишитесь на рассылку для уведомлений о новых статьях.