МУФТЫ

Муфтами называются устройства, предназначенные для передачи вращения между валами совместно работающих узлов. Валы большей частью расположены соосно. Реже валы расположены под некоторым углом по отношению друг к другу. Муфты бывают жесткие, т. е. постоянно соединяющие валы, предохранительные - ограничивающие величину передаваемого вращающего момента, сцепные - предназначенные для включения работы какого-либо механизма, компенсирующие муфты - для компенсации несоосности или перекоса валов, упругие муфты - предназначенные для сглаживания рывков и ударов работающего механизма.

Муфты могут управлять работой механизма или машины, включая и выключая исполнительный механизм при работающем двигателе.

Для облегчения монтажа муфт их, как правило, изготавливают разъемными, состоящими как минимум из двух частей - полумуфт.

Основной нагрузкой для муфт является вращающий момент. В связи с этим их нагрузочную способность принято оценивать допустимым вращающим моментом, значение которого вместе с размерами, массой и другими параметрами указывают в паспорте муфт. Большинство муфт стандартизованы и нормализованы. Муфты подбирают по ГОСТу или ведомственным нормалям в соответствии с диаметрами соединяемых валов и передаваемым вращающим моментом.

Муфты разнообразны по конструкции. Выбор типа муфт производят в соответствии с конструктивными особенностями и требованиями, предъявляемыми к приводу в целом.

Муфты изготавливают двух типов: с цилиндрическими и коническими отверстиями под концы соединяемых валов.

Муфты должны обладать определенной компенсирующей способностью, т.к. невозможно установить  валы без осевого и углового смещения. Иначе детали муфт, валы и подшипники окажутся под воздействием неблагоприятных нагрузок.

Самая простая по конструкции жесткая муфта представляет собой втулку надетую на концы валов и закрепленную на них при помощи штифтов, как правило конических. Вращающий момент передается посредством штифтов работающих на срез и смятие.  Кроме штифтов, также широко распространены шпонки, как призматические, так и сегментные, реже применяются шлицы. Такие муфты просты в изготовлении, дешевы, но при монтаже и демонтаже требуют смещения валов в осевом направлении. Кроме того необходима высокая точность сносности и параллельности валов.  Материал втулок сталь 35, 40, 45, для втулок большого размера - чугун СЧ21, СЧ24 и др.

 Более широкое распространение получили муфты, разъемные в плоскости перпендикулярной валам, так называемые поперечносвертные муфты. Такие муфты состоят из двух полумуфт стягиваемых между собой болтами, которые могут устанавливаться без зазора и с зазором. В первом случае вращающий момент передается от одной полумуфте к другой через эти болты, работающие на срез и смятие.. Во втором случае - посредством сил трения между полумуфтами, иногда, дополнительно устанавливают штифты, через которые и передается вращающий момент, а болты только соединяют полумуфты между собой. Полумуфты изготавливают из стали 40, стального литья 35Л, чугунного литья СЧ21, СЧ30.

Жесткие муфты просты по конструкции, передают большие вращающие моменты широко распространены в машиностроении.

Расчет жестких муфт заключается в проверке на прочность их болтов, шпонок и штифтов.

Упругие муфты применяют для компенсации динамических нагрузок передаваемых валами. Такие муфты позволяют компенсировать неточность взаимного расположения валов. Основной характеристикой упругой муфты является ее жесткость.

Конструкции упругих муфт разнообразны. Упругие элементы бывают как металлические, так и неметаллические. Основной материал неметаллических упругих элементов - резина. Резина эластична, обладает демпфирующей и электроизоляционной способностями.

В машиностроении применяются упругие муфты, в которых резиновый упругий элемент работает на сдвиг и кручение, к ним относятся муфты с упругими оболочками, например муфта с торообразной оболочкой, которая состоит из двух полумуфт, упругой оболочки, напоминающей автомобильную шину и двух шайб, прижимающих эту оболочку к полумуфтам. Такие муфты способны компенсировать значительные неточности установки валов, легки в сборке-разборке и замене упругого элемента.

По экономическим и технологическим соображениям машины обычно выполняют из отдельных узлов (агрегатов), которые соединяют муфтами. Однако точная установка валов таких агрегатов невозможна из-за: ошибок изготовления и монтажа; установки агрегатов на деформируемом (нежестком) основании; расцентровки валов в результате тепловых деформаций корпусов агрегатов при их работе, а также из-за упругих деформаций валов под нагрузкой. 

Для компенсации несоосности валов или непараллельности их осей применяют компенсирующие муфты. Благодаря своей конструкции эти муфты обеспечивают работоспособность машины даже при взаимных смещениях валов. Однако необходимо помнить, что валы и опоры при этом дополнительно нагружаются радиальными и осевыми силами и изгибающими моментами, зависящими от величины и вида расцентровки валов . Следует подчеркнуть, что с ростом смещений валов ресурс самой муфты падает.

Одной из компенсирующих муфт является крестовая муфта, известная также под названием муфты Ольдгейма. Она предназначена для соединения валов имеющих радиальное смещение относительно друг друга, кроме того возможна компенсация небольших угловых смещений. Муфта состоит из трех элементов - двух полумуфт надеваемых на концы валов и вкладыша. На каждой полумуфте выполняется прямоугольный паз, причем валы с полумуфтами перед соединением устанавливаются таким образом, чтобы эти пазы были взаимно перпендикулярны. На вкладыше с обеих торцов выполнены взаимно перпендикулярные выступы, причем ширина этих выступов равна ширине пазов в полумуфтах, а высота - немного меньше глубины этих пазов. Эти выступы вставляются в пазы полумуфт, т.к. пазы взаимно перпендикулярны, то муфта обеспечивает свободное радиальное перемещение валов.

В качестве компенсационных муфт используются также зубчатые, цепные, шарнирные и мембранные муфты.