Студопедия — СЦЕПНЫЕ МУФТЫ
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

СЦЕПНЫЕ МУФТЫ






Сцепные муфты используются при частых пусках и остановках, при необходимости изменения режима работы и реверсировании. Вращающий момент передается зацеплением (сцепные кулачковые и зубчатые муфты) либо силами трения (фрикционные сцепные муфты).

Сцепные кулачковые и зубчатые муфты состоят из двух полумуфт, одна из которых крепится на ведущем валу, а другая перемещается на шпонках или шлицах ведомого вала с помощью вилки и сухарей.

В тяжело нагруженных реверсируемых соединениях применяются кулачковые муфты с прямыми кулачками, число которых выбирают в зависимости от передаваемого вращающего момента (при данном диаметре муфты число кулачков тем меньше, чем больше вращающий момент). Подвижную муфту обычно располагают на ведомом валу, что позволяет уменьшить износ деталей управления муфтой. Для нереверсивных соединений применяют муфты с тремя или шестью косыми кулачками. Кулачковые муфты очень чувствительны к перекосам и несоосности валов и применяются в основном для соединения свободно вращающихся цепных звездочек с валом в коробках перемены передач буровой лебедки и цепных редукторах. Реже, например, для соединения регулятора подачи долота и гидродинамического тормоза с лебедкой используются кулачковые муфты, у которых полумуфты располагаются на концах соединяемых валов.

Зубчатая сцепная муфта состоит из двух полумуфт, имеющих на цилиндрических поверхностях наружные и внутренние эвольвентные либо полукруглые зубья. Для облегчения включения торцы зубьев закругляются.

Кулачковые и зубчатые муфты по сравнению с фрикционными проще по конструкции и имеют значительно меньшие габариты и массу. Основной недостаток их — невозможность включения на быстром ходу. Во избежание повреждений кулачков и зубьев включение муфты на ходу допускается без нагрузки и при не большой разности угловых скоростей. для включения муфты в состоянии покоя обычно проводится холостое проворачивание ведущей полумуфты до совмещения выступов и впадин муфты. Возможность включения муфты без холостого проворота зависит от числа и профиля кулачков. Материал для изготовления кулачковых и зубчатых муфт должен обеспечить высокую твердость кулачков и посадочной поверхности подвижной полумуфты. Для этого обычно используются стали марок 20Х, 20ХН2 с цементацией и закалкой до твердости НРС 45—60. Муфты крупных размеров изготовляют из сталей марок 40Х, ЗОХН, З5ХГС и др.

Вращающий момент сцепных кулачковых и зубчатых муфт ограничивается контактным давлением. для кулачковых муфт предельный вращающий момент (в Н.м)

,

где d — средний диаметр муфты по кулачкам, м; Р — площадь проекции опорной поверхности кулачка на диаметральную плоскость, м ;z — число кулачков; [ ]— допускаемое контактное давление, Па.

Для стальных термически обработанных (цементация и закалка) кулачков контактное давление при включении муфты на ходу не должно превышать 70 МПа.

Фрикционные муфты используются в силовых передачах лебедки, насосов, ротора и других агрегатов бурового комплекса совместно с постоянными кулачковыми и зубчатыми. Они служат для дистанционного включения и отключения двигателей и основных агрегатов бурового комплекса, оперативного переключения скоростей лебедки при спуско-подъемных операциях. Фрикционные муфты передают вращающий момент за счет сил трения между пластинами или дисками ведущей и ведомой полумуфт. В отличие от кулачковых и зубчатых муфт фрикционные муфты позволяют осуществить плавное сцепление валов при любой частоте их вращения.

Характерная особенность фрикционных муфт заключается в том, что они обладают ограниченным запасом сцепления. При чрезмерных нагрузках муфта проскальзывает и предохраняет узлы и детали машин от поломок. В зависимости от формы сцепляющихся элементов различают цилиндрические и дисковые фрикционные муфты. В силовых передачах буровых комплексов наиболее распространены цилиндрические фрикционные муфты, обладающие по сравнению с дисковыми существенными преимуществами — простотой конструкции, низкой стоимостью, удобством монтажа и ремонта в промысловых условиях, пониженной чувствительностью к несоосности соединяемых валов. По конструктивным признакам цилиндрические фрикционные муфты подразделяются на шинно-пневматические, пневмокамерные и многокамерные.

Шинно-пневматическая муфта (рис.16.5) состоит из концентрично расположенных обода 1 и шкива 5, между которыми помещается резинокордный баллон З с фрикционными накладками. Сжатый воздух через ниппель 2 поступает в баллон и прижимает накладки 4 к поверхности шкива. В рассматриваемой конструкции баллон крепится к стальному ободу и под давлением воздуха обжимает шкив. Такая муфта называется обжимной.

В разжимных муфтах баллон крепится к внутренней полумуфте, выполняющей роль обода. В этом случае фрикционные на кладки располагаются на внешней поверхности баллона и прижимаются к наружной полумуфте, выполняющей роль шкива.

Центробежные силы, возникающие при вращении муфты, по-разному влияют на работу обжимных и разжимных муфт. В разжимной муфте центробежные силы прижимают накладки к шкиву, способствуя повышению момента сцепления с увеличением частоты вращения муфты. В обжимной муфте центробежные силы отжимают накладки от шкива и уменьшают момент сцепления муфты. При отключении обжимных муфт центробежные силы оказывают полезное действие, способствуя их быстрому расцеплению. В разжимных муфтах центробежные силы препятствуют разъединению валов. Поэтому разжимные муфты применяются в тихоходных передачах при скоростях скольжения накладок относительно шкива муфты не более 5 м/с. В силовых передачах других агрегатах бурового комплекса используются только обжимные шинно-пневыатические муфты.

Схема установки муфт выбирается с учетом возможности использования центробежной силы в качестве фактора, способствующего быстрому их отключению. Для этого полумуфту с баллоном необходимо устанавливать на ведущем валу. Иногда это невозможно вследствие сложности подвода воздуха в муфту. В этих случаях полумуфту с баллоном приходится устанавливать на ведомом валу.

Баллон (рис.16.6) состоит из кольцевой резиновой камеры 5, наружного резинового протектора б, между которыми находится обрезиненный кордный каркас 7. В баллоне имеются один или два ниппеля для подачи воздуха в камеру. Ниппели привулканизированы к баллону. Баллон крепится к ободу горячей вулнизацией либо болтами.

Фрикционные накладки 1 приклеены к стальным колодкам 2, которые с помощью металлических валиков 4 крепятся к протектору баллона. Для тепловой защиты баллона, нагреваемого в результате скольжения, между протектором и колодкой помещается паронитовая прокладка 3. Валики попарно шплинтуются стальной проволокой. Шкивы и обод муфты изготовляют из горячекатаной стали марки 6ОГ (ГОСТ 1050—74) либо из углеродистой стали марки 40 и 50 и подвергают закалке (Н1 50—55) и шлифовке. для удобства монтажа и ремонта шкив и обод имеют разъемные соединения со ступицами полумуфт. Накладки шинно-пневматических муфт изготовляют из ретинакса и других фрикционных материалов, обычно используемых для ленточных тормозов буровой лебедки.

Момент сцепления обжимной шинно-пневматической муфты

где Р- радиальное усилие, создаваемое давлением воздуха в баллоне; Р - центробежная сила, отжимающая фрикционные накладки; D- наружный диаметр шкива муфты (диаметр поверхности трения); - коэффициент трения.

 

 

 

Рис.16.5. Шинно-пневматическая муфта

 

 

 

 
 

Рис.16.6. Баллон шинно-пневматической муфты

 

 

Радиальное усилие, создаваемое давлением воздуха в баллоне муфты:

где - давление в баллоне; - давление, необходимое для выбора зазора между накладками и шкивом муфты ( F- площадь поверхности кольцевой полости баллона, передающей давление на шкив.

Центробежная сила, отжимающая фрикционные накладки:

где m- масса фрикционных накладок и других частей баллона, отжимаемых центробежными силами; v- окружная скорость центра тяжести отжимаемой части; R- расстояние от оси вращения до центра тяжести отжимаемой части баллона (R=D/2); n- частота вращения муфты, об/мин.

Подставляя значения P и P в формулу (16.1), получаем

Из полученной формулы следует, что момент сцепления шинно-пневматической муфты достигает наибольшего значения в тормозном режиме (n=0):

С увеличением частоты вращения момент сцепления обжимных шинно-пневматических муфт снижается и достигает нуля при условии

Частоту вращения, при которой момент сцепления муфты равен нулю, называют предельной частотой вращения муфты:

Влияние частоты вращения на величину момента сцепления муфты учитывается коэффициентом момента:

Рис.16.7. Безразмерная характеристика шинно-пневматической муфты
 
 
где — момент сцепления муфты при частоте вращения п. На рис.16.7 приведена безразмерная характеристика шинно-пневматических муфт. Мощность, передаваемая муфтой, равна нулю в тормозном режиме (n=О) и при вращении с предельной частотой (). Номинальные значения частоты вращения и момента сцепления муфт, соответствующие режиму наибольшей передаваемой мощности, составляют

Влияние частоты вращения муфты на величину передаваемой мощности учитывается коэффициентом мощности:

,

где — мощность, передаваемая муфтой при частоте вращения n; — максимальная мощность, передаваемая муфтой при номинальной частоте вращения.

Кривые момента сцепления и мощности в соответствующем масштабе выражают изменение коэффициентов момента и мощности (рис.16.7). Шинно-пневматические обжимные муфты следует выбирать так, чтобы наибольшая частота вращения под нагрузкой не превышала 0,7 . При дальнейшем увеличении частоты вращения резко снижаются моменты сцепления и мощности, вызывающие неустойчивость в работе муфты. Муфты выбирают исходя из следующих расчетных условий:

или

где S—запас сцепления;[S]— допускаемый запас сцепления; M -момент вращения от рабочей нагрузки; N- мощность, передаваемая муфтой.

Допускаемый запас сцепления назначается в зависимости от режима работы исполнительной машины, вида привода и инерционных нагрузок. При чрезмерном запасе сцепления возникают большие динамические нагрузки в процессе пуска машины. В случае недостаточного запаса сцепления наблюдается продолжительное проскальзывание, вызывающее нагрев и износ муфты. На основании накопленного опыта рекомендуются следующие значения допускаемых запасов сцепления:

Для тихоходных муфт (n=50 ..............1

Для быстроходных муфт(n=700 .......... 1,6

Значения коэффициентов момента и мощности определяются по графикам на рис.16.8 Необходимые для расчетов параметры и другие технические данные шинно-пневматкческих муфт приведены в табл.16.1.

Вращающий момент от рабочей нагрузки рассчитывается по выходной Мощности двигателя и наименьшей частоте вращения соединяемых валов. В табл.16.2. рассматривается пример проверочного расчета шинно-пневматических муфт буровой лебедки.

Пневмокамерные муфты(рис.16.9) отличаются от шинно-пневматических муфт тем, что между баллонами и фрикционными накладками расположены пустотелые башмаки, обеспечивающие вентиляцию муфты и более эффективную теплоизоляцию баллона.

Рис.16.8. Графики для определения Рис.16.9.Пневмокамерные муфты

коэффициентов

момента К и мощности К .

 

 

Вследствие уменьшения нагрева долговечность муфты возрастает. Обжимная полумуфта представляет собой кольцевую коробку, состоящую из обода- 2 и дисков З, соединенных болтами 1. В коробке установлены резиновый баллон 4 и башмаки 9, к которым крепятся фрикционные накладки б. Башмаки изготовляют из алюминиевых сплавов. Они имеют

вентиляционные окна. Через среднее окно прямоугольной формы проходит стальной поводковый палец 8, цапфы которого входят в отверстия дисков. Под давлением воздуха в баллоне башмаки перемещаются в радиальном направлении и прижимают накладки к ведомому шкиву 7. Пружины 5 при отключении муфты отжимают башмаки с накладками и удерживают их от касания со шкивом.

Радиальное смещение осей соединяемых валов вызывает скольжение фрикционных накладок по шкиву. Поэтому наиболее эффективно пневмокамерные муфты используются для соединения валов с расположенными на них цепными звездочками.

В многокамерных муфтах (рис.16.10) каждая накладка 2 снабжена отдельной пневматической камерой 1 с самостоятельным вводом З воздуха. Благодаря этому повышается надежность муфты, так как в случае выхода из строя одной и даже нескольких камер многокамерная муфта в отличие от шинно-пневматической и пневмокамерной сохраняет свою работоспособность.

Рис.16.10. Многокамерные муфты.

Дисковая диафрагменная муфта (рис.16.11) для соединения вала 4 с цепной звездочкой 3 состоит из ступицы 2, установленной на торце вала. На наружных шлицах ступицы установлены фрикционные диски 1. Ведомая часть соединена болтами с цепной звездочкой и состоит из корпуса 5, на внутренних шлицах которого установлены опорный б, промежуточный 7 и нажимной 9 диски. Между нажимным диском и крышкой 10 корпуса муфты установлен пустотелый диск 11 с диафрагмой 12.

Под давлением воздуха, поступающего в камеру между диафрагмой и крышкой, пустотелый диск вместе с нажимным перемещается на длину суммарного зазора между трущимися поверхностями, составляющего для двухдисковой муфты 8—14 мм в зависимости от степени износа фрикционных накладок. При дальнейшем увеличении давления происходят сцепление муфты и передача вращающего момента от вала свободно сидящей на нем цепной звездочке. При выпуске воздуха из камеры пружины 8 муфты разжимаются и отводят диски в исходное положение. Нажимные устройства дисковых муфт могут быть пневмокамерного и поршневого типов.

 

Рис.16.11. Дисковая диафрагменная муфта

Момент сцепления дисковой муфты не зависит от частоты ее вращения. При одинаковых габаритах дисковая муфта по сравнению с цилиндрической имеет значительно больший момент сцепления. Например, при давлении в камере 0,7 МПа шинно-пневматическая муфта МШ 1070 х 200 при 500 об/мин имеет момент сцепления М , а двухдисковая муфта того Однако дисковые муфты не допускают угловых и особенно радиальных смещений, вызывающих быстрый износ фрикционных пар. Кроме того, дисковые муфты дороже в изготовлении и хуже охлаждаются. Указанные недостатки ограничивают их применение в буровых машинах.

Момент сцепления дисковой муфты

где Р—осевая нагрузка, создаваемая нажимным устройством, с учетом противодействия пружин; R—радиус равнодействующей сил трения;z—число трущихся пар, равное удвоенному числу дисков с фрикционными накладками.

Радиус равнодействующей сил трения с точностью до З % может быть определен из выражения

R=(D+d)/4

где D и d—наружный и внутренний диаметры фрикционного диска.

Осевая нагрузка Р зависит от давления в камере нажимного устройства, ее опорной площади и противодействия пружин:

где р—давление в камере нажимного устройства; —давление, необходимое для перемещения нажимного диска на величину суммарного зазора между дисками; F—площадь опорной поверхности камеры; с — жесткость пружины;z — число пружин в муфте; — предварительный натяг пружины; — суммарный зазор между дисками муфты.

Подставляя полученные значения в формулу (16.3.), получим:

Дисковые муфты выбирают согласно условию: М М [S],где М—момент сцепления муфты; М -момент от действующей нагрузки; [S] — запас сцепления.

Момент сцепления и другие технические параметры дисковых муфт приведены в справочниках.







Дата добавления: 2015-08-27; просмотров: 2715. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Практические расчеты на срез и смятие При изучении темы обратите внимание на основные расчетные предпосылки и условности расчета...

Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...

Характерные черты официально-делового стиля Наиболее характерными чертами официально-делового стиля являются: • лаконичность...

Этапы и алгоритм решения педагогической задачи Технология решения педагогической задачи, так же как и любая другая педагогическая технология должна соответствовать критериям концептуальности, системности, эффективности и воспроизводимости...

Понятие и структура педагогической техники Педагогическая техника представляет собой важнейший инструмент педагогической технологии, поскольку обеспечивает учителю и воспитателю возможность добиться гармонии между содержанием профессиональной деятельности и ее внешним проявлением...

Типовые ситуационные задачи. Задача 1.У больного А., 20 лет, с детства отмечается повышенное АД, уровень которого в настоящее время составляет 180-200/110-120 мм рт Задача 1.У больного А., 20 лет, с детства отмечается повышенное АД, уровень которого в настоящее время составляет 180-200/110-120 мм рт. ст. Влияние психоэмоциональных факторов отсутствует. Колебаний АД практически нет. Головной боли нет. Нормализовать...

Эндоскопическая диагностика язвенной болезни желудка, гастрита, опухоли Хронический гастрит - понятие клинико-анатомическое, характеризующееся определенными патоморфологическими изменениями слизистой оболочки желудка - неспецифическим воспалительным процессом...

Признаки классификации безопасности Можно выделить следующие признаки классификации безопасности. 1. По признаку масштабности принято различать следующие относительно самостоятельные геополитические уровни и виды безопасности. 1.1. Международная безопасность (глобальная и...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.012 сек.) русская версия | украинская версия