Как соеденить два вала

Как соеденить два вала

При вращении валопровода с лопаточными машинами, например в электростанции, могут возбуждаться его колебания. Однако колебания валопровода являются недостатком, поскольку они сокращают срок его службы.

Валопровод может быть разделен муфтой на отдельные валы, причем они в разъединенном состоянии могут вращаться независимо друг от друга, а в соединенном состоянии – вращаться вместе. Например, один вал может содержать газовую турбину, отходящим теплом которой приводится паровая турбина другого вала. При запуске газовой турбины в распоряжении еще недостаточно отходящего тепла для привода паровой турбины. Чтобы предотвратить вентиляцию внутри паровой турбины, обычно оба вала соединяются между собой только тогда, когда вал с паровой турбиной был ускорен до частоты вращения вала с газовой турбиной. Точно так же, например, в паровой/тепловой электростанции два вала с паровой турбиной каждая могут соединяться и разъединяться посредством муфты. При отборе большого количества пара для теплоотдачи паровой/тепловой электростанции валы можно разъединить, так что не требуется протекания пара через одну из обеих паровых турбин.

Оказалось, что колебательная характеристика валопровода зависит от угла соединения обоих валов. Обычно оба вала многократно разъединяются и соединяются, пока не установится нужный целевой угол соединения с небольшой колебательной нагрузкой. При этом, однако, нужный целевой угол соединения достигается лишь случайно, и то лишь с небольшой точностью.

Объективной технической задачей является создание способа соединения двух валов, который позволил бы достичь нужного целевого угла соединения обоих валов надежно и с высокой точностью.

Предложенный способ соединения первого вала, содержащего первую лопаточную машину и подключенный к электросети генератор, со вторым валом, содержащим вторую лопаточную машину, посредством обгонной муфты, включает в себя следующие этапы: а) вращение второго вала с исходной частотой вращения, которая ниже частоты вращения первого вала; б) измерение частоты электросети; в) измерение разностного угла между первым и вторым валами; г) ускорение второго вала со значением ускорения, возникающим с привлечением измеренного на этапе б) частоты сети, разностного угла и исходной частоты вращения, так что обгонная муфта соединяет между собой оба вала при заданном целевом угле соединения.

Посредством обгонной муфты соединение обоих валов происходит тогда, когда второй вал на этапе г) ускоряется до частот вращения, которые выше частоты вращения первого вала. Предложенным способом можно достичь заданного целевого угла соединения предпочтительно надежно и с высокой точностью. При этом целевой угол соединения задается таким образом, чтобы колебания при работе соединенных валов были минимальными. Для этого, например, колебания определяются расчетным путем для различных целевых углов соединения, в частности посредством метода конечных элементов, а затем выбирается целевой угол соединения, при котором возникает минимальная нагрузка по напряжению обоих соединенных валов. Точно так же можно определить колебания при различных целевых углах соединения экспериментальным путем и выбрать из экспериментальных данных тот целевой угол соединения, при котором возникает минимальная нагрузка по напряжению.

Предпочтительно способ включает в себя следующие этапы: д) измерение новой частоты сети во время ускорения второго вала; е) в случае, если новая частота сети отличается от измеренной на этапе б) частоты сети, ускорение второго вала с измененным значением ускорения, которое возникает с привлечением новой частоты сети. Этим можно предпочтительно компенсировать колебания частоты сети и, тем самым, колебания частоты вращения первого вала, возникающие во время соединения обоих валов, благодаря чему заданного целевого угла соединения можно достичь с особенно высокой точностью. Для определения измененного значения ускорения можно дополнительно к новой частоте сети привлечь частоту вращения второго вала и новый разностный угол, имеющиеся в момент измерения новой частоты сети. Для частоты вращения второго вала можно использовать, например, измеренную частоту вращения или заданное значение регулятора частоты вращения второго вала. Предпочтительно, что способ включает в себя этап ж), по меньшей мере, однократного повторения этапов д) и е), в частности непрерывного повторения этапов д) и е). За счет этого можно дополнительно повысить точность, с которой достигается заданный целевой угол соединения.

Предпочтительно, что частота сети измеряется электрически и/или путем измерения частоты вращения первого вала. Особенно электрическое измерение представляет собой простой способ измерения частоты сети.

Способ включает в себя предпочтительно следующие этапы: б1) образование разности между частотой сети и заданной частотой сети; в1) определение исходного значения ускорения с привлечением разностного угла, исходной частоты вращения и заданной частоты сети; причем на этапе г) значение ускорения определяется с привлечением исходного значения ускорения и разности. Благодаря этим этапам способа исходное значение ускорения рассчитывается на тот случай, если частота сети не отличается от заданной частоты сети. Образовав разность, можно особенно легко обнаружить отклонения частоты сети от заданной частоты сети. Отклонения можно корректировать с привлечением разности, что предпочтительно представляет собой простой и малозатратный способ.

В качестве альтернативы предпочтительно, что этап г) осуществляется, как только измеренный на этапе в) разностный угол станет равен заданному разностному углу. Таким образом, второй вал сохраняет исходную частоту вращения до тех пор, пока не установится заданный разностный угол. Предпочтительно затем осуществляются следующие этапы способа: б1) образование разности между частотой сети и заданной частотой сети; в1) определение исходного значения ускорения с привлечением заданного разностного угла, исходной частоты вращения и заданной частоты сети, причем на этапе г) значение ускорения определяется с привлечением исходного значения ускорения и разности. Поскольку исходное значение ускорения рассчитывается для заданного разностного угла только однократно, это представляет собой особенно простой в отношении расчетов способ.

Предпочтительно, что исходная частота вращения и значение ускорения в качестве заданных значений задаются в регулятор частоты вращения второго вала. Предпочтительно, что первой лопаточной машиной является газовая турбина, а второй лопаточной машиной – паровая турбина. В качестве альтернативы предпочтительно, что первой и второй лопаточными машинами являются паровые турбины.

Ниже изобретение более подробно поясняется с помощью прилагаемого схематичного чертежа, на котором изображена схема осуществления способа.

Согласно изобретению первый вал, содержащий первую лопаточную машину и подключенный к электросети генератор, соединяется со вторым валом, содержащим вторую лопаточную машину. Для соединения используется обгонная муфта, соединяющая между собой оба вала, когда второй вал ускоряется до частот вращения, которая выше частоты вращения первого вала. Например, первой лопаточной машиной может быть газовая турбина, а второй лопаточной машиной – паровая турбина. В другом примере первой и второй лопаточными машинами могут быть паровые турбины. Точно так же возможно, чтобы первый и/или второй вал содержал несколько лопаточных машин.

Для иллюстрации способа на чертеже изображена схема 1 его осуществления. Прежде всего, второй вал вращают с выходной частотой вращения, которая ниже частоты вращения первого вала. Выходная частота может быть примерно на 0,5-1,5 Гц, в частности на 0,9-1,1 Гц, ниже заданной частоты сети. Благодаря этому даже в случае возникающих типичным образом колебаний частоты вращения первого вала второй вал при исходной частоте вращения медленнее первого вала. Заданная частота 3 сети составляет, например, 50 или 60 Гц. Исходная частота вращения может в качестве заданного значения вводиться в регулятор 9 частоты вращения второго вала.

Как видно на чертеже, измеряется частота 2 сети. Это может осуществляться электрически или путем измерения частоты вращения первого вала. Затем образуется разность 4 между частотой 2 сети и заданной частотой 3 сети. Разность 4 обрабатывается дальше на этапе 5 обработки. Например, может осуществляться шкалирование, сдвиговое смещение или интегрирование разности.

Кроме того, определяется исходное значение 6 ускорения, которое возникает с привлечением исходной частоты вращения и заданной частоты сети. С привлечением исходного значения 6 ускорения рассчитывается заданное значение частоты вращения. Для определения заданного значения частоты вращения используется продолжительность момента запуска ускорения. Чтобы обнаружить подходящий момент запуска ускорения второго вала, его исходная частота вращения может поддерживаться до тех пор, пока разностный угол не будет равен заданному разностному углу. В этом случае для определения исходного значения 6 ускорения привлекается также заданный разностный угол. В качестве альтернативы второй вал может быть ускорен в любой момент запуска ускорения. В этом случае для определения исходного значения 6 ускорения привлекается также измеренный в любой момент разностный угол.

Исходное значение 6 ускорения может определяться, например, экспериментальным путем. Для этого с разрешением по времени могут быть измерены охватываемый в процессе соединения угол между первым и вторым валами, а также частота сети. По возникающим в процессе соединения отклонениям частоты сети от заданной частоты сети и по охватываемому углу можно сделать вывод об исходном значении 6 ускорения.

Заданное значение частоты вращения корректируется на этапе 7 корректировки с обработанной на этапе 5 обработки разностью, в результате чего возникает корректированное заданное значение 8 частоты вращения. Например, на этапе 5 обработки разность может быть умножена на коэффициент 1, а на этапе 7 корректировки разность может быть суммирована с заданным значением частоты вращения, в результате чего возникает корректированное заданное значение 8 частоты вращения. Это может осуществляться, например, непрерывно. Корректированное заданное значение 8 частоты вращения в качестве заданного значения вводится в регулятор 9 частоты вращения второго вала, так что второй вал ускоряется, и оба вала соединяются между собой.

Читайте также  Шлицевое соединение рулевого вала маз

Во время ускорения второго вала можно измерять новую частоту сети. В случае если новая частота сети отличается от измеренной до этого частоты сети, второй вал ускоряется с измененным значением ускорения, возникающим с привлечением новой частоты сети. Затем привлекаются частота вращения второго вала и новый разностный угол, которые имеют место в тот момент, когда измеряется новая частота сети. Для частоты вращения может быть привлечена заданная частота вращения из регулятора частоты вращения или измеренная частота вращения. Кроме того, это можно осуществлять при ускорении второго вала многократно или непрерывно.

Хотя изобретение было подробно описано на предпочтительном примере его осуществления, оно не ограничено им, и специалист может вывести из него другие варианты, не выходя за объем охраны изобретения.

Как соеденить два вала

Рис. 2.11. Виды валов: а — гладкий; б — ступенчатый; в — коленчатый; г — гибкий

Рис. 2.12. Подшипники скольжения: а — неразъемный со втулкой; б — разъемный со вкладышами; 1 — втулка (вкладыш ); 2 — самоуста- навливающаяся опора; 3 — корпус; 4 — отверстие для смазки

Подшипники скольжения могут воспринимать значительные нагрузки, удобны при монтаже валов большой массы, когда требуется разборка подшипников, надежны при работе в сильно загрязненных средах, относительно долговечны.

Подшипники качения (рис. 2.13) состоят из наружного и внутреннего колец с дорожками качения, изготовляют из легированной износостойкой хромистой стали. Между кольцами по дорожкам качения перемещаются шарики (у шарикоподшипников) или ролики (у роликоподшипников). Фиксирование положения тел качения производится с помощью сепараторов — стальных колец с отверстиями для шариков или роликов. Подшипники качения имеют меньшую в 5…10 раз силу трения по сравнению с подшипниками скольжения. Роликовые подшипники имеют грузоподъемность значительно большую, чем шариковые, но допустимая частота вращения для них примерно в два раза меньше.

Подшипники качения разделяются на шесть серий в зависимости от грузоподъемности (от сверхлегкой до сверхтяжелой) и на девять типов по своей конструкции.

Рис. 2.13. Подшипники качения: а — шариковый с сепаратором; 6 — шариковый в корпусе; в — шариковый упорный; г — шариковый двухрядный; д — роликовый; е — роликовый конический; ж —роликовый самоустанавливающийся; з — роликовый многорядный

Для уменьшения изнашивания подшипники качения набивают пластичной смазкой и применяют различные уплотнители (сальники) из фетра, кожи и т. п.

Муфты применяют для соединения валов, а также для передачи крутящего момента деталям и валам кинематической цепи машин. По назначению муфты разделяются на соединительные (упругие) и сцепные. Примером муфт первого типа являются втулочные (рис. 2.14, а) и фланцевые (рис. 2.14, б). Во втулочных муфтах элементом, соединяющим валы, является втулка со штифтом или шпилькой. Соединение этих муфт производится продольным перемещением валов, редукторов, барабанов и т. п.

Расчету подвергаются соединительные детали, штифты и шпонки. При использовании фланцевых муфт на концы соединяемых валов надеваются фланцы, которые затем соединяют между собой болтами.

Рис. 2.14. Соединительные муфты: а — втулочная; б — фланцевая

Сцепные муфты бывают кулачковые и фрикционные. Кулачковые муфты (рис. 2.15, а) состоят из двух полумуфт, одна из которых постоянно жестко связана с валом, а вторая — может перемещаться по валу на шпонке или шлицах. На торцах полумуфт имеются кулачки — выступы и впадины, которые при сближении полумуфт входят в зацепление. Кулачковыми муфтами их остановках или медленном можно включать механизмы при вращении.

Фрикционные муфты (рис. 2.15, б, в, г) можно плавно включать на ходу, так как в этих муфтах соединение валов осуществляется за счет сил трения, возникающих между фрикционными.

Рис. 2.15. Муфты включения: а — кулачковая; б — дисковая; в —конусная; г — многодисковая

Пневмокамерные муфты удобны, надежны в эксплуатации, требуют минимального усилия рабочего при включении, применяются в экскаваторных лебедках и крановых механизмах.

Муфта для соединения валов

Для соединения отдельных элементов устройства применяются специальные механизмы. В последнее время распространены именно соединительные муфты. Они могут обладать самыми различными свойствами, классификация проводится по области применения и другим критериям. Неправильный выбор муфты приводит к повышенному износу конструкции.

Как соединить валы механизмов?

Для передачи осевого вращения применяются валы, на котором могут крепится различные шестерни и звездочки. Соединение проводится при применении различных методов, к примеру, используются муфты для соединения валов. К их особенностям относятся нижеприведенные моменты:

  1. Есть возможность выполнять демонтаж.
  2. Существенно упрощается сбор и производство конечного изделия.
  3. Многие типы изделий позволяют компенсировать различного рода смещения, которые могут возникать при работе устройства.
  4. Устройство может выдерживать существенную нагрузку.

Сегодня детали соединяются между собой при применении технологи сварки крайне редко. Это связано с тем, что вибрация и другое воздействие может стать причиной появления трещин и других дефектов.

Неправильная фиксация может привести к поломке устройства. Изделие выбирается в зависимости от эксплуатационных условий. К примеру, валы могут смещаться в самых различных направлениях.

Самодельная соединительная муфта

Для существенного снижения затрат рассматривается возможность использования самодельной конструкции. Среди особенностей выделим следующие моменты:

  1. Для создания самодельной конструкции требуется звездочка, которая может быть снята с коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания.
  2. Передача вращения осуществляется при помощи цепи. За счет применения стали при изготовлении этого изделия существенно повышается прочность.
  3. Подключение осуществляется за счет двух полумуфт. При этом звездочка должна распиливаться пополам. На каждую полумуфту будет навариваться обрезанная часть звездочки.
  4. Крепление полумуфты осуществляется при помощи болтов. Однако, подобный способ соединения не рекомендуется в случае, если оказываемая нагрузка существенная. Фиксация разъемных элементов обеспечвается за счет шпонки при передаче большого усилия.

Приведенная выше информация указывает на то, что подобное изделие может быть изготовлена при применении подручных материалов. При этом полученное устройство устанавливается для передачи высокого крутящего момента.

Классификация муфт

Выделяют много различных подобных изделий, при помощи которых проводится передача вращения. Классификация по предназначению выглядит следующим образом:

  1. Постоянные или соединительные.
  2. Сцепные и управляемые.

Приводные модели устанавливаются в самых различных конструкциях. Ни требуются для непосредственной передачи усилия.

Изделия соединительные для валов применяются для постоянной передачи вращения. Делятся они на несколько основных групп:

  1. Жесткие.
  2. Глухие.
  3. Соединительные.
  4. Подвижные или гибкие.

Самым простым вариантом исполнения можно назвать глухие муфты. При изготовлении втулок и других элементов могут применяться самые различные материалы, большая часть которых характеризуется высокой степенью защиты от воздействия окружающей среды.

Довольно большое распространение получили конусные переходные муфты, так как они просты в изготовлении и могут прослужить в течение длительного периода. Могут устанавливаться и шлицевые варианты исполнения, которые могут передавать большое усилие в случае эксплуатации.

Классификация гибких вариантов исполнения также проводится по большому количеству различных признаков. Большое распространение получили следующие:

  1. Расширительные. Они характеризуются тем, что могут компенсировать осевое смещение деталей относительно друг друга.
  2. Крестовые. Подобные механизмы устанавливаются в случае, когда есть вероятность радиального смещения.
  3. Мембранные и поводковые, которые рассчитаны на радиальное и осевое смещение. Поводковые имеют специальный элемент, который обеспечивает фиксацию положения обоих элементов.

Выбор наиболее подходящего соединительного элемента проводится по диаметральным размерам. Полумуфты компенсируют смещение оси, однако для повышения показателя КПД проводится добавление масла. В большинстве случаев при изготовлении применяется сталь, которая характеризуется повышенной устойчивостью к износу. При необходимости защиты механизма от воздействия электричества применяются специальные материалы, обладающие определенными свойствами.

Не стоит забывать о том, что крестовые изделия характеризуются существенным недостатком – увеличение мертвого хода из-за сильного износа выступов.

В некоторых случаях применяется поводковый вариант исполнения, который также характеризуется определенными достоинствами и недостатками.

Жесткое соединение валов

Применяется довольно большое количество различных способов соединения валов, все они характеризуются определенными качествами. Жесткий метод подключения используется тогда, когда соединение проводится с учетом отсутствия вероятности смещения узлов относительно друг друга на момент эксплуатации. Классический способ соединения характеризуется следующими особенностями:

  1. В большинстве случаев соединение проводится при помощи фланцев, которые являются частью различных механизмов. Также проводится монтаж жестких муфт, их насаживание проводится методом прессования.
  2. Довольно большое распространение получил одноопорный вариант исполнения вала. В этом случае в качестве второй опоры применяется само соединение.
  3. Также для фиксации могут применяться болты. При этом они должны плотно входить в отверстие, так как в противном случае могут возникнуть серьезные проблемы.
  4. В рассматриваемом случае часто применяется зубчатая или поперечно-свернутая муфта.

Поперечно-свернутый вариант исполнения применяется для соединения различных деталей, которые устанавливаются в электрических машинах и других различных агрегатах. Подобная конструкция состоит з следующих элементов:

  1. Две полумуфты. Они насаживаются на концы валов, которые соединяются в одну систему.
  2. Обе части рассматриваемой конструкции имеют центрирующие выступы и специальную выточку, соединение обеспечивается за счет прочных болтов.
  3. Предохранительные муфты не могут проворачиваться за счет специального шпоночного отверстия.
  4. Осевое смещение исключается за счет стопорных винтов, которые вворачиваются на торцах.

Более сложным вариантом исполнения можно назвать зубчатую муфту, которая также состоит из двух отдельных частей. Внешняя поверхность представлена зубьями, которые входят в зацепление для обеспечения надежного соединения. Осевое смещение исключается за счет применения болтов.

Читайте также  7703087229 сальник первичного вала кпп

Полужесткое соединение валов

Определенными особенностями характеризуется полужесткий тип соединения. Примером можно назвать случай соединения вала турбогенератора с паровой турбиной. В большинстве случаев на вал электродвигателя надевается полужесткая зубчато-пружинная муфта.

Рассматриваемый вариант исполнения соединительного элемента характеризуется следующими особенностями:

  1. Конструкция состоит из двух полумуфт, которые фиксируются на обоих деталях. Подобным образом проводится монтаж устройства.
  2. Фиксация одного элемента относительно другого проводится за счет упругой волнообразной ленточной пружины, который зачастую называется компенсатором.

Для обеспечения требуемого уровня защиты используется кожух, который изготавливается из самых различных материалов, устойчивых к воздействию окружающей среды. Несущественное изменение положения двух соединяемых элементов компенсируется за счет специального элемента.

Эластичное соединение валов

На момент эксплуатации устройства есть вероятность смещения двух элементов относительно друг друга. Решить подобную проблему можно за счет применения специальных элементов. Эластичные устройства могут устанавливаться в самых различных случаях, они характеризуются следующими особенностями:

  1. Установка возможна в случае бокового или углового смещения валов в месте сопряжения.
  2. Довольно большое распространение получили втулочно-пальцевые детали.

Классическое устройство представлено двумя полумуфтами, которые соединяются за счет специальных пальцев-болтов.

На поверхность надеваются специальные кожаные шайбы и манжеты, фиксация которых проводится за счет резиновых манжет.

Монтаж фрикционной муфты на быстроходный вал

При необходимости провести монтаж фрикционной муфты можно самостоятельно при наличии небольшого комплекта инструмента. Для получения качественного результата нужно соблюдать распространенные рекомендации:

  1. Перед началом проведения работы следует удостовериться, что конструкция не имеет существенных дефектов. Даже незначительные дефекты становятся причиной снижения прочности соединения.
  2. Довольно большое распространение получили упругие муфты. Их особенность заключается в наличии специального элемента, за счет которого происходит компенсация смещений. На момент монтажа нужно быть осторожным, так как слишком большое усилие может стать причиной повреждения активного элемента. Это же следует учитывать, когда устанавливаются предохранительные муфты.
  3. В большинстве случаев фиксация проводится за счет запресовывания механизма. Исключить вероятность прокручивания устройства можно за счет применения шпонки.

На момент установки не рекомендуется применять кустарный метод фиксации, так как это может стать причиной повреждения конструкции. Примером можно назвать изменение формы и появление вмятин, трещин, снижение прочности и многие другие моменты.

Монтаж фрикционных и шариковых предохранительных муфт на тихоходный вал

Предохранительные устройства позволяют исключить вероятность повреждения основных элементов в случае перегрузки. В этом случае процесс монтажа практически ничем не отличается:

  1. Фиксация проводится за счет шпонки. Подобный способ характеризуется весьма высокой надежностью.
  2. Насадка полумуфт выполняется в натяг. Это исключает вероятность появления люфта и других проблем.
  3. При насадке нельзя прикладывать большое усилие, так как может возникнуть серьезный дефект.

В продаже встречаются специальные инструменты, которые существенно упрощают работу по монтажу.

Монтаж фрикцонных муфт на тихоходный вал выходного редуктора

Часто установка изделия проводится на редуктор для его соединения с электрическим двигателем. Это можно связать с тем, что редуктор может заклинивать, это приводит к перегреву двигателя. Фрикционная муфта исключает вероятность возникновения подобной проблемы. Среди особенностей монтажа отметим:

  1. Нельзя прикладывать ударную нагрузку, так как она может повредить само изделие.
  2. Для упрощения захода обоймы может применяться смазка.
  3. Нарушение правил монтажа может стать причиной повреждения основной части.

Самостоятельный монтаж должен проводиться исключительно с учетом рекомендаций, так как даже несущественный дефект становится причиной уменьшения эксплуатационного срока.

В продаже встречается просто огромное количество различных деталей, за счет чего не возникает существенных проблем при выборе. Основными критериями можно назвать тип применяемого материала при изготовлении, а также диаметральный размер. При выборе уделяется внимание тому, каким образом может проходить смещение соединяемых элементов.

Виды муфтовых соединений

Муфтой называется особое устройство (элемент транспортного средства), которое соединяет концы валов и расположенных на них подвижных деталей. Суть такого соединения — передать механическую энергию без потерь ее величины. При этом, в зависимости от назначения и конструкции, муфты могут соединять и два вала, которые расположены в непосредственной близости друг от друга.

Роль муфтовых соединений в эксплуатации автомобиля трудно переоценить: они предназначены для того, чтобы снять высокие нагрузки с механизмов, корректировать ход валов, обеспечивать разъединение и соединение валов в период работы и т.д.

Классификация муфт

Самые востребованные виды муфт в автомобилестроении сегодня стандартизованы, однако существует ряд устройств, которые выполнятся по индивидуальным замерам к каждой конкретной марке автомобиля. Ввиду основного назначения муфты (передача вращающего момента без изменения его величины) выделяют несколько основных видов устройства:

  • по принципу возможности управления — неуправляемые (постоянные, статичные) и самоуправляемые (автоматические);
  • по группам и различающимся функциям в автомобиле — жесткие (к ним относятся втулочные, фланцевые и продольно-свёртные муфты);
  • для корректировки угла соединения между двумя соосными валами применяют шарнирные муфты (основные их виды — зубчатые и цепные);
  • по возможностям компенсирования нагрузок при езде (с использованием звездочного механизма, втулочно-пальцевые и элементы с оболочкой);
  • по характеру соединения/разъединения двух валов (кулачковые, кулачково-дисковые, фрикционные и центробежные);
  • полностью автоматические, то есть управляемые не зависимо от действий водителя (обгонные, центробежные и предохранительные);
  • по использованию динамических сил (электромагнитные и просто магнитные).

Описание каждой позиции

Для более детального рассмотрения функций и строения каждых из муфтовых соединений предлагается следующее описание.

Неуправляемые

Характеризуются статичностью своего положения и простотой конструкции. Проводить различные настройки и коррективы в их работе можно только в специализированном автосервисе при полной остановке работы двигателя.

Глухая муфта представляет собой полностью статичное и четко фиксированное соединение между валами. Монтаж такого вида муфт требует особенно четкого центрования, так как если будет допущена хотя бы одна мелкая ошибка, работа валов будет нарушена или в принципе невозможна.

Втулочный вид муфт считается простейшим из всех типов глухих муфт. Этот элемент составлен из втулки, оснащенной штифтами. Применение втулочных муфт полностью себя оправдало на автомобилях, эксплуатация которых не подразумевает больших нагрузок (седаны городского типа). Традиционно глухие втулочные муфты устанавливают на валы с небольшим диаметром — не более 70 мм.

Фланцевая муфта считается на сегодняшний день одним из самых распространенных соединительных элементов в автомобилях всех типов. Она составлена из двух равноразмерых полумуфт, которые крепятся друг к другу болтовыми соединениями.

Этот вид муфт предназначается для соединения двух валов с диаметрами сечение 200 мм. Благодаря небольшому размеру и упрощенной конструкции фланцевые муфты позволяют их использовать как на бюджетных авто, так и машинах повышенной комфортности.

Компенсирующий вариант муфт (жесткая муфта) призван выравнивать все виды вмещения валов. По какой бы оси вал не двигался, все недочеты монтажа или езды транспортного средства будут сглажены. Благодаря работе компенсирующих муфт уменьшается нагрузка как на сами валы, так и на осевые подшипники, что обеспечивает длительность срока службы механизмов и автомобиля в целом.

Основной минус в эксплуатации данного вида муфт заключается в том, что отсутствует элемент, который позволил бы смягчать дорожные удары.

Кулачково-дисковая муфта имеет следующее строение: она вмещает в себя две полумуфты и один соединительный диск, который расположен между ними. Осуществляя свою работу, диск двигается по прорубленным в полумуфтах отверстиям и этим вносит коррективы в работу соосных валов. Разумеется, трение диска будет сопровождаться быстрым износом. Поэтому требуется плановая смазка поверхностей муфты и бережная, не агрессивная, манера езды на автомобиле. К тому же для продления срока службы кулачково-дисковые муфты выполняются сегодня из самых износостойких сплавов стали.

Строение зубчатой муфты определяется двумя полумуфтами, которые имеют специальные зубцы на своей поверхности. К тому же полумуфты дополнительно оснащены и обоймой с внутренними зубцами. Таким образом, зубчатая муфта может передавать вращающий момент сразу несколькими работающими зубцами, за счет чего обеспечивается и более высокая пропускная способность нагрузки. Благодаря своему строению эта муфта имеет весьма небольшие габариты, что делает ее востребованной в автомобилях всех типов.

Элементы для зубчатых муфт выполняются из сталей, насыщенных углеродом. Перед монтажом элементы в обязательном порядке проходят термообработку.

Компенсирующие муфты упругого соединения, в отличие от компенсирующих жестких муфт, не просто корректируют соосность валов, но также уменьшают силу нагрузки, которая появляется при переключении передач.

Втулочно-пальцевая муфта составлена из двух полумуфт, которые соединяются пальцами. На окончания пальцев с целью уменьшения силы нагрузки и ее смягчения надеты наконечники из пластичных материалов. При этом толщина самих наконечников (или втулок) сравнительно небольшая, поэтому и пружинящий эффект тоже не велик.

Эти муфтовые устройства широко применяются в комплексах электрических двигательных агрегатов.

Использование муфты с пружинами в виде змеи подразумевает передачу большого вращающего момента. Конструктивно это две полумуфты, которые оснащены зубцами уникальной формы. Между полумуфтами располагаются пружины в форме змеи. При этом муфта вмонтирована в чашку, которая, во-первых, сохраняет рабочее место каждой из пружин и, во-вторых, выполняет функцию подачи смазки на элементы механизма.

Муфта отличается повышенной стоимостью при производстве, однако ее долговечные рабочие характеристики позволяют устанавливать данный тип механизмов на автомобили премиум-класса.

Читайте также  Шлифовальные машины с гибкими валами

Управляемые

Основное отличие от неуправляемых заключается в том, что смыкать и размыкать соосные валы можно без остановки работы двигательного агрегата. Из-за этого управляемые виды муфт требуют исключительно тщательного подхода к их монтажу и центрованию расположений валов.

Кулачковая муфта представляет собой две полумуфты, которые соприкасаются между собой специальными выступами — кулачками. Принцип работы таких муфт заключается в том, что при включении одна полумуфта своими выступами жестко входит в полости другой. Таким образом и достигается надежное соединение между ними.

Функционирование кулачковой муфты сопровождается повышенными шумами и даже ударами, из-за чего в конструкции принято использовать синхронизаторы. Из-за подверженности быстрому износу сами полумуфты и их кулачки выполняются из прочных видов сталей, а после закаливаются в огне.

Муфты вида фрикционных сцепных работают по принципу передачи вращающего момента за счет силы, возникающей от трения между поверхностями элементов. В самом начале рабочей деятельности между полумуфтами возникает проскальзывание, то есть обеспечивается плавное включение устройства. Трение же во фрикционных муфтах достигается путем соприкосновения нескольких пар дисков, которые располагаются между двумя равноразмерными полумуфтами.

Самоуправляемые

Это тип автоматических муфтовых соединений, который выполняет сразу несколько задач в машине. Во-первых, ограничивает величину нагрузок. Во-вторых, передает нагрузку только в строго заданном направлении. В-третьих, включаются или отключаются при определенном скоростном режиме.

Часто используемым видом самоуправляемых муфт считается предохранительная. Она включается в работу в тот момент, когда нагрузки начинают превышать какую-то установленную заводом-изготовителем машины величину.

Муфты центробежного типа устанавливают на транспортные средства для возможностей мягкого пуска. Это позволяет двигательному агрегату быстрее развить максимальную скорость.

А вот муфты обгона, напротив, выполняют передачу вращающего момента только в одном, заданном направлении. Это позволяет повысить скорость авто и оптимизировать работу его систем

Основные виды применяемых сегодня муфт

Достаточно широкой популярностью на рынке автомобилестроения пользуется муфта Haldex. Первое поколения этой муфты для полноприводных автомобилей вышло еще в 1998 году. Муфта блокировалась только на передней ведущей оси в момент пробуксовки колес. Именно по этой причине Haldex в то время получила много негативных отзывов, так как работа этой муфты не позволяла мягко управлять автомобилем во время заносов или пробуксовки.

С 2002 года вышла усовершенствованная модель Haldex второго поколения, с 2004 — третьего, с 2007 — четвертого, а с 2012 года вышло последнее, пятое поколение. На сегодняшний день муфта Haldex может устанавливаться как на переднюю ось, так и на заднюю. Управление автомобилем стало значительно более удобным благодаря как конструкционным особенностям муфты, так и инновационным доработкам вроде постоянно работающего насоса или фрикциона с управлением от гидравлики или электричества.

Муфты этого вида активно используются на автомобилях Volkswagen.

Однако более употребительными (устанавливаются на автомобили Skoda, Volvo, Kia и другие) считаются муфты вида Torsen. Эта муфта была разработана американскими инженерами специально для дифференциальных устройств повышенного трения. Способ работы Torsen весьма прост: он не выравнивает подачу крутящего момента на буксующие колеса, а просто перенаправляет механическую энергию на то колесо, которое имеет более надежное сцепление с дорожным покрытием.

Преимущество дифференциальных устройств с муфтой Torsen заключается в их дешевизне и моментальной реакции на любые изменения работы колес во время езды. Муфта неоднократно дорабатывалась, и на сегодняшний день ее можно считать наиболее популярной в современном автомобилестроении.

Поддержание муфт в рабочем состоянии

Как и любой другой агрегат или механизм транспортного средства, муфтовые устройства нуждаются в качественном обслуживании. Специалисты ГК Favorit Motors выполнят корректировку работы муфт любого типа или замену каких-либо их составляющих.

Как соединить два вала

Как соединить валы механизмов

Муфты предназначаются для соединения валов или других вращающихся деталей, для передачи крутящего момента. Они используются для передачи вращения от двигателя к механизму, его включению и выключению, переключения скоростей и для выполнения других функций.

По назначению, конструкции и условиям работы муфты делятся на постоянные (соединительные) и сцепные (управляемые и самоуправляющиеся). В данной статье поговорим только о соединительных муфтах. При выборе конструкции муфты необходимо учитывать ее назначение, особенности компоновки и сборки, величину и характер действия нагрузки и условия эксплуатации. Соединительные муфты предназначаются для постоянного соединения вращающихся деталей. Делятся они на две группы: глухие, жестко соединяющие валы, и подвижные, допускающие некоторую неточность сборки. Для валов, передающих незначительные крутящие моменты, применяют глухую муфту, соединяемую коническими штифтами (рис. 1,а). Для передач значительных крутящих моментов применяют глухую со шпонками (рис. 1,6) или дисковую муфту (рис. 1,в). Штифты располагают под углом 90° друг к другу. Втулка может быть изготовлена из любых материалов. Ориентировочные размеры: L=(3. 5) d; D=1,5d; dm=(0,25. 0,3) d. Втулку рассчитывают на кручение, а соединения штифтами или шпонками — на срез и смятие.

Недостатком этих муфт является требование строгой соосности соединяемых валов. Смещение и перекос валов вызывает дополнительные деформации изгиба у них и повышает давление на опоры. Подвижные муфты разделяются на расширительные, допускающие осевое смещение вала; крестовые, допускающие радиальное смещение вала; поводковые; мембранные и упругие, допускающие осевое и радиальное смещение валов. На рис. 2,а показана торцевая расширительная муфта, на 2,6 — муфта с ведущим штифтом. Размеры муфт выбирают исходя из условий смятия соприкасающихся поверхностей. Обычно 1=d, 6=(0,25. 0,3) d, dm =(0,25. 0,3) dв. Расширительные муфты применяют лишь при передаче небольших нагрузок и малых угловых скоростях ввиду интенсивного износа рабочих поверхностей. Крестовые муфты (рис.3) состоят из двух неподвижных фланцев с вырезами или выступами 1 и 2, закрепляемых на соединяемых валах. Между этими фланцами помещается подвижная часть 3 с выступами или вырезами. Перпендикулярное расположение пазов позволяет компенсировать несоосность валов за счет скольжения выступов креста в пазах полумуфт. Для повышения КПД требуется смазка трущихся поверхностей и их точная приработка. Детали муфт изготовляются обычно из стали. Выступы креста и пазы полумуфт цементируются. Если валы должны быть электрически изолированы друг от друга, то крестовину делают из электроизоляционного материала. В табл.1 приведены основные размеры муфт.
Недостатком крестовых муфт является увеличение мертвого хода по мере износа выступов. В тех случаях, когда мертвый ход (МРХ) недо¬пустим, применяют беззазорные конструкции крестовых муфт с прижимным устройством. Поводковые муфты (рис.4) состоят из двух дисков со ступицами, жестко укрепленными на концах валиков. На диске 1 одной полумуфты закреплен палец 2, который входит со скользящей посадкой в радиальный паз второй полумуфты 3.
Недостатком поводковых муфт является наличие МРХ за счет посадки пальца в пазу; величина МРХ увеличивается по мере износа трущихся поверхностей паза и пальца и определяется размером образующегося зазора. Для улучшения условий работы поводковой муфты предпочтительно применять поводки с двумя пальцами. В этом случае уменьшается износ трущихся частей муфты, а также устраняется радиальное давление на валик, наблюдаемое в однопальцевых поводках. Однако двупальцевые поводки сложнее в изготовлении и, кроме того, требуют полной соосности соединяемых валов, что затрудняет сборку механизма. В табл.2 приведены размеры однопальцевых поводковых муфт.

В школьные годы я занимался в судомодельном кружке, так вот там мы вал двигателя с гребным валом модели судна соединяли с помощью шарнира показанного на рисунке 5. Это соединение напоминает карданную передачу автомобиля. Я дума устройство этого соединения понятно из рисунка. Чем ближе друг к другу полумуфты, тем дольше хранится в них смазка, но при этом должна быть соответствующая соосность валов. На фото внизу показана одна из полумуфт, каким то чудом сохранившаяся у меня с тех времен, а это почти пятьдесят лет. Еще есть соединение с помощью пружинки, я его не нарисовал. Короче, если валы имеют одинаковые диаметры, а усилия минимальны, то на валы просто одевается подходящая пружинка. Ее можно закрепить просто пайкой или поверх пружинки одеть втулку с зажимным винтом.

Самодельная соединительная муфта

Хочу поведать еще об одном соединении валов. Первый раз я увидел это чудо в 1971 году, будучи в колхозе на уборке картошки. Мне оно так понравилось, что я сразу взял его « к себе на вооружение». Оно стояло на косилке КИР-1,5. Косилка — измельчитель, роторная КИР-1.5 предназначена для уборки однолетних и многолетних сеянных и естественных трав. Современные киры такого соединения не имеют. Соединение выдерживает приличный вращающий момент. Для его изготовления потребуется звездочка (фото 1)с коленвала двигателя от жигулевской классики, где распредвал имеет цепную передачу. Сама цепь – фото 3. И необходимо выточить полумуфты, на рисунке зеленого цвета. Звездочку разрезают пополам. На каждую полумуфту приваривают по половинке звездочки (Рис.1). Потом отделяют часть цепи с числом звеньев, равному числу зубьев на звездочке. Обворачивают получившиеся полумуфты этим куском цепи и новым штифтом соединяют звенья с помощью расклепки (Фото2). Для крепления полумуфт можно использовать болты, если усилия не большие, но лучше конечно применить шпоночное соединение. Ну вот вроде и все, если, что интересное вспомню, обязательно выложу. До свидания. К.В.Ю.