Компенсуюча муфта: типи, призначення, методи застосування, властивості

Для передачі обертального моменту в різних технічних засобах, устаткуванні та транспорті використовують муфти. Це з'єднувальний пристрій, яке поставляється в форматі самостійного виробу, а в процесі експлуатації знаходить своє місце в приводних механізмів. Особливим представником цієї групи машинобудівних деталей є компенсуюча муфта, спектр завдань якої також входить усунення зміщень у час руху валу.

Призначення деталі

Основне завдання муфти даного типу полягає в передачі зусилля від одного вала до іншого без зміни і впливу на динаміку і напрямок руху. Однак, на відміну від інших варіацій цього пристрою, компенсуючі моделі додатково забезпечують невеликі кутові, радіальні і осьові зміщення. Для чого це потрібно? В першу чергу, це один із способів нівелювання дефектів, наявних у конструкції самих валів, з-за чого в принципі виникає зміщення. Інше призначення компенсуючої муфти полягає в усуненні вже наслідків зсуву та його корекції. Навіть в умовах компенсації неточностей монтажу і конструкційної форми деякі види механізму допускають поштовхи при передачі зусилля. До таких пристроїв відноситься жорстка муфта, але пружні модифікації пом'якшують момент трансляції зусилля, підтримуючи і функцію корекції взаємного зміщення валів.

Техніко-експлуатаційні властивості

З базових робочих якостей виробу, що не відносяться безпосередньо до ефекту компенсації, можна виділити наступні:

Пружність. Властивість муфти, орієнтоване на зниження динамічних навантажень обертання у валовому проводі машини.

Крутильная жорсткість. Також різновид пружних властивостей, які можна визначити відношенням кута, під яким відбувається закручування, до крутному моменту як такого.

Кут закручування. Величина, що виражається відношенням повороту напівмуфти по колу в умовах навантаження від крутного моменту.

Демпфуюча здатність. Дане якість найбільш виражено у компенсуючої муфти з ПВХ (полівінілхлориду), яка поглинає частину навантажувальної енергії за рахунок власної тимчасової деформації. Такої здатності практично позбавлені металеві деталі.

Зносостійкість. Цим якістю, навпаки, відрізняються металеві муфти, демонструючи здатність керування моментом в умовах збільшення коефіцієнта сил тертя.

Класифікація по конфігурації дії

За цією ознакою виділяються наступні типи компенсуючих муфт:

Радіальна. Деталь, елементи якої (стрижні, пластини, платини, напівмуфти) забезпечують компенсацію радіальних зміщень по осях робочих валів.

Осьові. Моделі муфт, призначені для усунення ефекту осьових зміщень при з'єднанні валів.

Універсальні. Такі деталі забезпечують одночасну компенсацію декількох видів зміщень в рамках одного валового дроти.

Кутові. В даному випадку компенсуються конкретно кутові зміщення між перехресними осями. Ефект досягається завдяки кутової рухливості кульок, які перебувають між напівмуфтами в спеціальних пазах.

Методи застосування пристрою

Загальний принцип роботи муфти з ефектом компенсації зсуву полягає в тому, що елементи провідної напівмуфти зразок розрізних втулок забезпечують достатню демпферне зусилля, ліквідуючи перекоси. Відмінності між різними підходами до застосування механізму обумовлюються конструкційними особливостями валового дроти, з-за яких і відбувається зміщення. Іншими словами, кожна компенсуюча муфта інтегрується в робочу групу валу так, щоб в ході роботи усувалася похибка певного типу. Ключове значення матиме конструкція самої муфти, але також враховується і спосіб її розміщення, визначає і принцип дії – пружинний, дисковий, шарнірний і т. д.

Застосування пружних муфт

Один з найпопулярніших видів компенсуючих елементів для усунення зміщень при передачі крутного моменту. Стандартним рішенням є використання деталей з металевими стрижнями, які забезпечують демпфуючий ефект за рахунок вигину циліндричних стрижнів. Такі пристрої інтегрують на ділянках напівмуфт в циліндричні отвори. Ще один різновид пружно-компенсуючих муфт – елементи з гвинтовими пружинами. Робочі компоненти встановлюються між напівмуфтами і в процесі руху забезпечують демпфер в результаті стиснення гвинтових металевих груп. Самі пружини можуть реалізовуватися по-різному – наприклад, розрізняють змієподібні і фасонні пристрою.

Дискові компенсуючі механізми

У цій групі виділяють універсальні і однакові муфти, які при цьому однаково демонструють принцип напівтвердого з'єднання валів. У випадку з універсальним механізмом забезпечується компенсація кутових, осьових і радіальних відхилень в результаті демпфуючого ефекту від двох пакетів з пластинами. При зміщенні деформуються тонкостінні металеві диски, які встановлюються між напівмуфтами з валом або втулкою. Одинарна компенсуюча муфта з деформаційними дисками орієнтується тільки на усунення кутових зміщень. У цій конфігурації роботу виконують активні елементи з одного дискового пакету з тонкостінними дисками.

Шарнірні компенсуючі механізми

Також передбачається використання універсальних і одинарних муфт, але принцип їх дії дещо інший. Шарнірна модель відрізняється тим, що замість дисків і самого матеріалу муфти властивості згину демонструють спеціальні стрижні. Наприклад, універсальна муфта цього типу способу усувати і кутові, і радіальні зміщення, використовуючи енергію спареною вилки (стрижня), яка зсувається по відношенню до полумуфтам. Використовують у техніці та спеціальні пружні шарнірні механізми, які відносяться до лінійних і в ході роботи задіють силу вигину циліндричних стрижнів. У свою чергу, жорсткі компенсуючі муфти використовують енергію рухливості кулькових елементів або хрестовини, яка встановлюється на перпендикулярних осях між напівмуфтами. Існує і особлива група роликових механізмів компенсації зміщень у валовому приводі. До її відмітних рис можна віднести підвищені властивості пружності, що обумовлюється застосуванням гумових циліндричних роликів. Вони концентрично розташовуються між виступами напівмуфт і тим самим забезпечують досить відчутний коефіцієнт пружної деформації при стисканні.

Висновок

Додаткова механіка дії в системі трансляції валового зусилля може здатися надмірною і знижує ефективність роботи крутного моменту в принципі. Частково це справедливо і особливо щодо навантажень на муфту, яка швидше зношується не тільки через розширення зон тертя, але і в силу ускладнення конструкції, що не додає міцності матеріалу. З іншого боку, компенсуюча муфта є незамінним елементом, якщо спостерігаються серйозні зсуву на ділянці сполучення валів. Причин утворення подібних вад безліч – від порушень у встановленні до наявності дефектів в самій конструкції. Оптимальне рішення проблеми полягає в ліквідації причин зміщення, але до цього моменту рекомендується експлуатувати механізм з підстраховкою у вигляді компенсуючого з'єднувального вузла.