Основные данные электромагнитных муфт

 

Испол­нение муфты ЭТМ	Пара­метр	Габарит муфты   05 06 07 08 09 10 11 12 13 14
2, 4, 6 2, 4, 6 2, 4, 6 2, 4, 6 4, 6 2, 4, 6 2, 6	Мн Мв М0.в М0.п nmax А1, Рк Iн	0, 16 0, 5 5000 7000 11, 1 13, 4 0, 46 0, 56	16 0, 25 0, 7 4500 6000 13, 6 16, 5 0, 57 0, 69	25 0, 4 1, 0 4000 5000 15, 3 18, 7 0, 64 0, 78	40 0, 7 1, 5 3500 4500 21, 6 22, 6 0, 92 0, 94	100 63 1, 0 2, 0 3000 4000 23, 3 31, 5 0, 97 1, 31	160 100 1, 2 3, 2 2800 3600 30, 3 32, 1 1, 26 1, 34	250 160 2, 0 4, 5 2500 3300 39, 0 49, 1 1, 62 2, 10	400 250 2.5 7.0 2200 3000 43, 3 68, 5 1, 81 2, 84.	1000 630 4, 0 12, 0 2000 2900 64, 6 89, 5 2, 69 3, 73	6, 5 18, 0 1800 2700 85, 6 1, 01 3, 57 4, 21

 

ваются основные силовые характеристики муфт. Примеры обо­значения муфт: ЭТМ082 — муфта контактного исполнения 8-го габарита, ЭТМ134 — муфта бесконтактного исполнения 13-го га­барита.

Технические характеристики муфт приведены в табл.33, в которой должны быть отражены следующие параметры:

М_а —номинальное значение передаваемого момента, Н-м;

М_в — вращающий (динамический) момент, развиваемый вклю­ченной муфтой при разгоне, торможении и реверсировании на­грузки, Н-м;

М₀. _в—остаточный момент вращения, развиваемый отклю­ченной муфтой при скольжении в дисках, Н-м;

М₀. _а — остаточный момент покоя, Н-м;

n_тах — максимально допустимая частота вращения, об/мин;

А_х — максимально допустимая энергия, рассеиваемая в муфте за один цикл (включение-отключение), кДж;

Р_к — мощность, потребляемая катушкой муфты при темпе­ратуре 20 °С, Вт;

I_н — номинальный ток катушки при температуре 20 °С, А.

Электропитание муфт осуществляется от любых источников постоянного тока напряжением 24 В.

Муфты контактного исполнения (рис.118) ЭТМ... 2 состоят из корпуса 1 с катушкой и токоподводящим кольцом 3, пакета фрикционных магнитопроводящих дисков 4, 5, работающих со смазкой, якоря 6 и общей втулки 7. Внутренние диски 4 располо­жены на шлицах (с эвольвентным профилем) втулки 7, наружные диски 5 имеют 6—8 пазов шириной 10—25 мм (в зависимости от габарита муфты) для зацепления с поводком 8 — соединительной деталью механизма, в котором используется муфта.

На катушку 2 с помощью щетки, контактирующей с токопод­водящим кольцом 3, подается напряжение, магнитный поток за­мыкается по контуру Ф, якорь и пакет дисков притягиваются к полюсам корпуса 1, и между сжатыми дисками возникает фрик­ционное сцепление. Крутящий момент передается по цепи: втулка 7 — внутренние диски 4 — наружные диски 5 — пово­док 8.

Боковые поверхности нагруженных фрикционных дисков спе­циально делают не совсем плоскими и снабжают спиральными маслораспределительными канавками, благодаря чему происходит быстрое и четкое расцепление дисков при отключении муфты. Такие диски обеспечивают малую величину остаточных моментов и высокое значение вращающего (динамического) момента при переходных процессах (разгоне, торможении, реверсировании).

Муфты бесконтактного исполнения ЭТМ... 4 (рис.119) отли­чаются от муфт ЭТМ... 2 наличием составного магнитопровода, образуемого неподвижным корпусом 2 и вращающимся катушкодержателем 1, разделенных так называемыми балластными за­зорами. Исключен контакт в элементах токоподвода (щетки и токоподводящего кольца). За счет наличия балластного зазора сни­жается теплопередача от фрикционных дисков к катушке, что обусловливает повышение эксплуатационной надежности муфт ЭТМ... 4 при тяжелых работах. Наблюдается предпочтительное использование в станках с ЧПУ муфт бесконтактного исполнения ЭТМ... 4 по сравнению с муфтами ЭТМ... 2.

Тормозная муфта ЭТМ... 6 (рис.120) имеет фланцевой пово­док 1 и охватывающий корпус 2. Якорь 6 подвешен на поводке с помощью кольца 7, закрепленного на поводке 1. Наружные диски 5 сцеплены с неподвижным поводком. Внутренние диски 4 и шлицевая втулка 3, отделенная зазорами от корпуса и якоря, при отключенной муфте свободно вращаются вместе с валом.

При включении муфты к валу прикладывается тормозной мо­мент, равный вращающему моменту муфты. Сила торможения за­мыкается на корпус механизма по цепи: втулка 3 — внутренние диски 4 — наружные диски 5 —фланец поводка 1 —детали креп-

 

 

 

Рис. 118. Муфта контактного исполнения ЭТМ...2 (поводок 8 сдвинут вправо, выведен из зацепления с наружными дисками)

 

 

Рис. 119. Муфта бесконтактного исполнения ЭТМ...4 (без поводка)

Рис. 120. Тормозная муфта ЭТМ...6

ления. Поводок может быть прикреплен к стенке узла как пло­скостью А, так и плоскостью Б.

Размеры посадочных мест едины для всех трех исполнений муфт. Смазка муфты осуществляется поливом струей, направлен­ной по радиусу муфты.

 

ЗУБЧАТЫЕ ТОРЦОВЫЕ МУФТЫ

Зубчатые торцовые муфты широко применяют в делительных устройствах станков с ЧПУ, например в поворотных столах рас­точных станков или револьверных головках токарных станков. Муфта состоит из двух плоских полумуфт с зубчатыми венцами, одна из которых прикреплена к неподвижной части, а другая — к поворотной.

При сочленении зубья одного венца входят во впадины дру­гого, обеспечивая надежное центрирование, а также прочное, жесткое соединение элементов конструкции и высокую нагрузоч­ную способность. После снятия осевой нагрузки одну полумуфту можно отвести вдоль оси от другой на высоту зуба, при этом происходит расцепление муфты, затем можно сцепить муфту в том же или в другом положении после взаимного поворота полумуфты. Точность фиксации зависит от накопленной погреш­ности шага зубчатых венцов. Стабильность фиксации при много­кратном сцеплении зависит от погрешностей профиля и направ­ления зубьев, пятна контакта по высоте и длине зубьев, радиаль­ного и торцового биения венцов относительно базирующих по­верхностей, силы осевого сжатия и других параметров точности и конструктивных элементов.

Зубчатые венцы представляют собой плоские конические ко­леса с прямыми или круговыми зубьями, закаленными до высокой

 

Рис. 121 Зубчатая торцовая муфта с прямыми зубьями

 

твердости. Сила стягивания обеих полумуфт в револьверных головках и поворотных столах достигает нескольких десят­ков килоньютонов, увеличение силы обычно повышает ста­бильность фиксации в резуль­тате увеличения жесткости соединения.

Зубчатые венцы обеих полумуфт с прямыми зубьями совер­шенно одинаковы (рис.121, а). Их обрабатывают на зубофрезерных, зубострогальных и после термообработки на зубошлифовальных или специально приспособленных плоскошлифовальных станках. Зубья имеют переменную по длине зуба высоту, в радиальном направлении прямолинейны, в поперечном сечении имеют форму рейки с углом профиля α = 20° (рис. 121, б).

Зубчатые венцы полумуфт с круговыми зубьями (рис.122) обрабатывают на зубофрезерных и зубошлифовальных станках для конических колес с круговыми зубьями. Боковые стороны зубьев при постоянной высоте по всей длине представляют собой цилиндрические поверхности, описываемые при обработке рез­цами вращающейся зубонарезной головки или абразивным кру­гом. Для того чтобы зубья полумуфт могли контактировать по всей длине, одну из полумуфт обрабатывают наружной, а другую внутренней стороной инструмента (с одним и тем же радиусом), в результате чего зубья одной полумуфты имеют выпуклую форму, а другой — вогнутую. Наладку процесса обработки проводят таким образом, чтобы кривизна выпуклых и вогнутых зубьев была одинаковой, что обеспечивает контакт по всей длине зуба. Угол профиля обычно равен 20—45°.

 

 

Рис. 122. Зубчатая торцовая муфта с круговыми зубьями (а) и профиль зубьев (б)

 

Муфты с прямыми и круговыми зубьями имеют примерно оди­наковое распространение в конструкциях станков с ЧПУ. Прямо­зубые муфты более технологичны (обе полумуфты одинаковы), их можно изготавливать с большим числом зубьев и практически с любой шириной венца, легче контролировать некоторые пара­метры венца (например, направление зуба). Муфты с круговым зубом при тех же габаритных размерах имеют более высокую жест­кость при сдвигающих усилиях и крутящих моментах.

 

КОНИЧЕСКИЕ КОЛЬЦА ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА

Основной недостаток шпоночных соединений для передачи крутящего момента состоит в том, что даже при точной подгонке имеется некоторая нежесткость соединения вала со шпонкой и шпонки с сопрягаемой деталью. Указанные недостатки отсут­ствуют при соединении с помощью конических колец. Между валом и отверстием втулки устанавливают конические кольца (рис.123), которые с помощью гайки или винтов сближают в осе­вом направлении. При этом благодаря конусности поверхностей контакта внутреннее кольцо сжимается и давит в радиальном направлении на вал, а внешнее кольцо растягивается и давит в радиальном направлении на втулку. Давление, развиваемое упругими кольцами, создает беззазорное фрикционное соедине­ние, отличающееся точным центрированием и передающее значи­тельный крутящий момент (табл. 34).

а) б )

Рис. 123. Варианты конструкции с коническими кольцами: а- затяжка нескольких рядов колец нажимной гайкой (показана эпюра крутящих моментов); б- затяжка колец винтами через нажимной фланец

 

 

Табл. 34. Значения наибольшего передаваемого крутящего момента М и требуемой осевой силы Р

(рис. 123, а)

 

			Среднее давление на поверхности контакта внутреннего кольца и вала, МПа
d, мм	D, мм	1, мм	200, 0	100, 0	60.0
			М, Н-м	Р. Н	М, Н-м	Р. Н	М, Н-м	Р, Н
		6, 3 6, 3 6, 3 6, 3 6, 3 10. 11	1 496 2 560 4 480 6 780 14 460 26 360 51 620	28 000 32 000 40 000 50 000 64 000 105 600 132 000 19 000 256 000 358 000 452 000 72 400 1 056 000 1 648 000	1 280 2 240 3 390 7 230 13 180 25 760	14 000 16 000 20 000 25 000 32 000 52 800 66 000 95 000 128 000 179 000 226 000 362 000 528 000 824 000	1 120 1 700 3 620 6 590 12 800	7 000 8 000 10 000 12 500 16 000 26 400 33 000 47 500 64 000 89 500 113 000 181 000 264 000 412 000

 

Кольца изготавливают из легированной стали с закалкой до HRC 45—55. Шероховатость рабочих поверхностей Ra= 0, 32 ÷ 0, 63 мкм. Угол конусности α = 12°30' ÷ 17°. При а = 12° 30' кольца обладают способностью самоторможения, в связи с чем затруднен демонтаж соединения.

С помощью зажимных конических колец в станках соеди­няются зубчатые колеса с ведущими и ведомыми валами. На основе таких устройств изготавливают жесткие муфты для связи выход­ных валов двигателей приводов подач с входными валами редук­торов или непосредственно с ходовыми винтами.

Для создания осевой силы Р рекомендуется применять нажим­ную гайку до диаметра вала 40 мм, а при больших диаметрах — нажимное кольцо и стяжные винты (рис.123, б).

При необходимости передать большой крутящий момент на вал устанавливают несколько рядов зажимных колец, стягивае­мых общей нажимной гайкой или стяжными винтами через на­жимное кольцо. Более четырех рядов колец ставить нецелесооб­разно. Величина крутящего момента, передаваемого каждым следующим рядом колец, падает по гиперболическому закону. Принимают величину момента, передаваемого вторым рядом колец, равной 50 %, третьим рядом — равной 25 % и четвертым — 12, 5 % от номинального момента М (см. табл. 34).

Для соединения выходного вала высокомоментного двигателя с хвостовиком ходового винта применяют муфту, приведенную на рис.124.

 

 

Рис. 124. Жесткая муфта для связи вала двигателя и ходового винта

 

УПРУГИЕ МУФТЫ

Упругие муфты используют в приводах главного движения подач и датчиков обратной связи. Упругие качества придают муфтам для того, чтобы погасить крутильные колебания, возни­кающие в различных динамических режимах работы привода, и компенсировать неточности взаимного расположения двух номи­нально соосных валов.

Таким образом, упругие муфты в своих конструкциях содер­жат упруго-демпфирующие и компенсирующие элементы. Причем для привода главного движения наиболее важной стороной в ра­боте муфты является улучшение динамических характеристик привода за счет изменения его крутильной жесткости и увеличения демпфирующей способности. Для муфт, используемых в приводах подач и приводах датчиков обратной связи, наиболее важным является компенсация неточностей расположения связываемых муфтами валов (эксцентричности и угловых смещений). Крутиль­ная жесткость этих муфт должна быть чрезвычайно " высокой, так как в противном случае возникают ошибки в отсчете переме­щений. Однако муфты должны иметь и некоторую угловую эла­стичность для снижения динамических воздействий на ведомые элементы при резком трогании с места.

Муфты с резиновыми упругими элементами, используемые в главных приводах станков с ЧПУ (рис.125), компенсируют до-

Рис. 125. Муфты с резиновыми упругими элементами:

а - втулочно-пальцевая; б - с резиновой звездочкой; е — шинная

 

вольно большие погрешности взаимного расположения соединяе­мых валов. Например, в наиболее универсальных с точки зрения требуемых характеристик муфтах со звездочкой (рис. 58, б) допустимый угол закручивания 5°, радиальная несоосность валов 0, 2 мм, угол перекоса валов 1, 5°, в шинных муфтах (рис. 58, в) — соответственно 2, 5°; 0, 5 мм; 2°.

Сильфоны из гофрированных тонкостенных металлических оболочек обладают хорошими компенсирующими характеристи­ками относительно эксцентричности расположения валов и их углового смещения. Изображенная на рис.126, а упругая муфта передает максимальный крутящий момент 2, 15 Н-м, допускает максимальную эксцентричность валов до 0, 5 мм и максимальное угловое смещение до 2°. Эту муфту используют для приводов датчиков обратной связи типа вращающийся трансформатор (ВТ).

Более мощные упругие муфты-сильфоны передают крутящий момент в несколько сотен ньютонов на метр. Их применяют для соединения конца вала высокомоментного двигателя с концом ходового винта.

Для приводов датчиков обратной связи применяют также упру­гие муфты, компенсирующие только угловые погрешности (рис.126, б). Муфта состоит из левой 1 и правой 4 втулок с упру­гими фланцами и промежуточной пластины 2. Четыре заклепки 3 скрепляют фланцы левой и правой втулок с пластиной по взаимно перпендикулярным плоскостям.

 

Рис. 126 Упругие металлические муфты: а - типа сильфон; б - пластинчатая

 

 

СИЛЬФОННЫЕ МУФТЫ

Используют для передачи крутящего момента от вала двигателя на ходовой винт.

Рис. 127

 

Крутящий момент передается за счет сил трения, обеспечиваемый усилием затяжки болтов 1, расположенных по окружности.

Сопряжение с валом обеспечивается за счет упругих деформаций втулки 3 при смещении по конической поверхности втулки 2 при затяжке болтов. Это обеспечивает точность и плотность сопряжения, которые не нарушаются при повторных разборках механизма, по мере необходимости.

 

 

Список литературы.

 

1. Бушуев В.В. «Станочное оборудование автоматизированного производства» том 1; М: «Станкин» 1993.

2. В.Э. Пуш «Металлорежущие станки»: М: «Машиностроение»1986

3. Проектирование металлорежущих станков и станочных систем: Справочник-учебник. Т.2.Ч1. Расчет и конструирование узлов и элементов станков/ А.С.Проников, Е.И.Борисов, В.В.Бушуев и др.; Под. общ. ред. А.С.Проникова.- М.: Издательство МГТУ им.Н.Э.Баумана; Машиностроение, 1995г.

.

4. Ведерников Ю.А. Проектирование и расчет приводов главного движения станков с ЧПУ, Часть I; Учебное пособие, Н.Челны, 1996г.

5. В.Э. Пуш «Конструирование металлорежущих станков»: М: «Машиностроение»/1986.

6. Н.С. Ачеркан «Металлорежущие станки»: М. «Машиностроение». 1965.

7. Ведерников Ю.А., Хусаинов Р.М. «Проектирование и расчет направляющих металлорежущих станков» - Набережные Челны: Издательство КамПИ, 2002.

8. Ведерников Ю.А.: «Проектирование и расчет приводов подач станков с ЧПУ». Набережные Челны; КамПИ 1994.

9. Станки с числовым программным управлением (специализированные)/ В.А.Лещенко, Н.А.Богданов, И.В.Вайнштейн и др.; под.общ.ред.В.А.Лещенко. – 2-е изд, перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1988.

 

10. В.Л.Добровольский “Фиксирующие устройства в автоматических станочных системах”.-М. “Машиностроение”, 1989.

11. Бушуев В.В. «Станочное оборудование автоматизированного производства» том 2, М: «Станкин» 1994.

12. Металлорежущие системы машиностроительных производств: Учебное пособие для студентов технических вузов / О.В.Тартынов, Г.Г.Земсков, И.М.Баранчукова и др. – М.: Высш.школа, 1988.

13. Ведерников Ю.А. «Проектирование и расчет приводов подач станков с ЧПУ» - Набережные Челны: Издательство КамПИ, 2002.

14. В.В.Бушуев Основы конструирования станков-М.: «Станкин», 1992

 

 

Содержание

 

1.Шпиндельные узлы, характеристики шпиндельных узлов. Разновидности конструкций

2.Шпиндельные узлы на опорах качения. Конструкции опор качения. Роль предварительного натяга.

3.Конструкции шпинделей, материалы шпинделей, защита, эксплуатация.

4.Баланс жесткости шпиндельных узлов. Расчет шпиндельных узлов на жесткость.

5.Расчет шпиндельных узлов на точность.

6.Расчет шпиндельных узлов на виброустойчивость. Особенности проектирования высокоскоростных шпиндельных узлов.

7.Шпиндельные узлы на опорах с гидродинамической смазкой, конструкции, основы проектирования и эксплуатации

8. Шпиндельные узлы на опорах с гидростатической смазкой, конструирование, основы расчета и эксплуатации

9. Шпиндельные узлы на опорах скольжения. Особенности конструкции и эксплуатации.

10.Обзор конструкций и область применения шпиндельных узлов на опорах с газовой смазкой и на магнитных опорах

11.Требования к корпусным деталям. Проектирование корпусных деталей. Особенности проектирования станин. Материалы корпусных деталей. Жесткость, виброустойчивость корпусных деталей. Основы расчета.

12.Требования, предъявляемые к направляющим. Устойчивость движения исполнительного механизма по направляющим.

13.Типы направляющих. Материалы в направляющих скольжения. Конструкции направляющих. Регулировка зазоров.

14.Проектирование и расчет направляющих скольжения по допустимым нагрузкам и на жесткость.

15.Направляющие качения, конструкции, область применения, характеристики. Способы регулирования зазора.

16.Защита и смазка приводов подачи станков с ЧПУ.

17.Гидростатические направляющие, конструкции, эксплуатация.

18.Обзор конструкций направляющих с гидродинамической, газовой смазкой. Использование гидро- и аэроразгрузки при перемещении узлов станка по направляющим.

19.Типы приводов подачи МРС, их конструктивные разновидности. Требования к приводам подачи. Механизмы приводов подачи универсальных станков. Механизмы микроперемещений

20.Проектирование приводов подачи универсальных станков и автоматов

21.Приводы подачи в станках с ЧПУ, особенности конструк­ций. Кинематические схемы компоновки. Особенности конструирования приводов подачи вертикального направления.

22.Характеристики двигателей, используемых в приводах подачи станков с ЧПУ.

23.Тяговые устройства станков с ЧПУ. Шариковая винтовая передача (ШВП). Конструкции, способы регулирования зазоров. Основы расчета параметров ШВП.

24.Особенности конструирования ШВП с большим ходом. Опоры ШВП.

25.Шариковые червячно-реечные передачи.

26.Делительные механизмы в МРС. Конструкции. Основы проектирования и расчета. Механизмы периодического действия.

27.Муфты в станках с ЧПУ