Упругая муфта
Почему вал двигателя соединяют с валом насоса не жесткой втулкой, а через резиновую звездочку? Разбери муфту на полумуфты, звездочку и винты и посмотри, как кулачки передают момент.
Упругая муфта передает момент от вала к валу через мягкую звездочку, которая прощает неточный монтаж и гасит толчки.
Ее еще называют муфтой со звездочкой. Полумуфты сводят навстречу, кулачки одной входят в промежутки другой, а между ними встает звездочка. Кулачок полумуфты двигателя давит на лепесток, лепесток на кулачок полумуфты насоса. Лепесток сжат, а на сжатие резина держит гораздо больше, чем на сдвиг. Если звездочка разрушится, кулачки упрутся друг в друга: муфта продолжит крутить, но со стуком.
Зачем резина, если валы можно соединить жестко? Оси двигателя и насоса никогда не совпадают идеально: они сдвинуты на доли миллиметра, чуть перекошены и смещаются, когда машины прогреваются. Жесткая муфта гнула бы валы на каждом обороте и перегружала подшипники. Звездочка прощает небольшую расцентровку, смягчает пуск и гасит вибрацию, а изнашивается только она сама. Другие муфты разобраны в теме «Муфты и тормоза».
- T
- Крутящий момент, Н·м. Его передают кулачки через лепестки. Муфту берут с запасом: на пуске и при толчках момент ненадолго больше рабочего.
- Δr
- Радиальное смещение, мм. Насколько оси валов сдвинуты параллельно. Муфта терпит десятые доли миллиметра, но чем точнее центровка, тем дольше живет звездочка.
- Δα
- Угловой перекос. Угол между осями валов. По каталогу допускается около градуса, но это запас на неточность, а не норма монтажа.
Из чего состоит упругая муфта
Кулачки полумуфты двигателя давят на лепестки звездочки, лепестки на кулачки полумуфты насоса, и обе полумуфты крутятся вместе. Звездочка сжимается совсем немного, но этого хватает, чтобы смягчить пуск и простить небольшую расцентровку валов.
Модель Bilim.techМодель построена для сайта в открытой библиотеке build123d: муфта с наружным диаметром 65 мм под валы 24 мм со шпонкой, по три кулачка на полумуфтах и звездочка с шестью лепестками.
Что делает каждая деталь
Нажми «Показать на модели»: деталь подсветится, а остальные станут полупрозрачными.
- 01
Полумуфта двигателя
Зачем. Сидит на валу двигателя. На торце у нее кулачки: выступы, которые входят между лепестками звездочки. На валу ее держат шпонка и установочный винт, у маленьких муфт только винт.
Из чего. Сталь или чугун, у маленьких муфт алюминий. Отверстие растачивают под свой вал.
Износ. Сбитые кулачки, если муфта работала с разрушенной звездочкой. Разбитый шпоночный паз и следы проворота на валу.
- 02
Звездочка
Зачем. Упругая вставка с лепестками. Каждый лепесток зажат между кулачками двух полумуфт и работает на сжатие: при вращении в одну сторону момент несет половина лепестков, в другую вторая.
Из чего. Полиуретан или маслостойкая резина. Мягкая звездочка лучше гасит удары, жесткая передает больший момент.
Износ. Расходная деталь: лепестки проседают, трескаются и крошатся. Ее меняют раньше, чем кулачки начнут бить металлом по металлу.
- 03
Полумуфта насоса
Зачем. Такая же полумуфта на валу насоса. Ее кулачки входят навстречу кулачкам первой. Между полумуфтами оставляют зазор, чтобы звездочку не зажало вдоль оси.
Из чего. Как у первой. Отверстия растачивают отдельно, поэтому муфта соединяет и валы разного диаметра.
Износ. Если полумуфта сползла по валу и зазор пропал, звездочку зажимает, и она греется.
- 04
Винт полумуфты двигателя
Зачем. Установочный винт без головки, под шестигранный ключ. Упирается в шпонку или в вал и не дает полумуфте сдвинуться.
Из чего. Закаленная сталь. Его часто ставят на фиксатор резьбы, чтобы винт не открутила вибрация.
Износ. Ослабший винт: полумуфта ерзает по валу и разбивает шпонку и паз.
- 05
Винт полумуфты насоса
Зачем. Стопорит вторую полумуфту, когда зазор выставлен. Потом центруют валы: двигатель двигают на раме и подкладывают под его лапы тонкие пластины.
Из чего. Такой же винт, как у первой полумуфты.
Износ. Винт, который давит прямо в вал, оставляет на нем забоину, и полумуфта потом снимается туго.
Где стоит
- Насосы и компрессоры
Электродвигатель и насос водоотлива или компрессор стоят на общей раме, а муфта соединяет их валы. После монтажа валы центруют индикатором или лазером.
- Дизель и насосы экскаватора
Между маховиком дизеля и приводом гидронасосов стоит упругая муфта другой формы с той же работой: смягчать рывки и гасить крутильные колебания.
- Станки с ЧПУ
Маленькие муфты с полиуретановой звездочкой соединяют шаговый двигатель с ходовым винтом. Устроены они так же, как муфта на этой странице, только меньше.
Как ломается и как это заметить
- Изношенная звездочка
Лепестки проседают, появляется люфт: на пуске щелчок, под кожухом резиновая крошка. На обесточенной машине поверни полумуфту туда и обратно: заметный свободный ход значит, что звездочку пора менять.
- Расцентровка
Валы стоят со смещением, лепестки мнутся на каждом обороте, греются и трескаются, а подшипники получают лишнюю силу. На спектре вибрации растет пик на двойной частоте вращения.
- Разрушенная звездочка
Звездочку разорвала перегрузка или раскрошил перегрев, и кулачки бьют металлом по металлу. Машина крутится, но стучит. Звездочку меняют сразу и ищут причину.
Модель Bilim.techМодель построена для сайта в открытой библиотеке build123d: муфта с наружным диаметром 65 мм под валы 24 мм со шпонкой, по три кулачка на полумуфтах и звездочка с шестью лепестками.