Компенсирующая муфта: типы, назначение, методы применения, свойства

Для передачи крутящего момента в различных технических средствах, оборудовании и транспорте используют муфты. Это соединительное устройство, которое поставляется в формате самостоятельного изделия, а в процессе эксплуатации находит свое место в приводных механизмах. Особым представителем этой группы машиностроительных деталей является компенсирующая муфта, в спектр задач которой также входит устранение смещений во время движения вала.

Назначение детали

Основная задача муфты данного типа заключается в передачи усилия от одного вала другому без изменения и влияния на динамику и направление движения. Однако, в отличие от остальных вариаций этого устройства, компенсирующие модели дополнительно обеспечивают небольшие угловые, радиальные и осевые смещения. Для чего это нужно? В первую очередь, это один из способов нивелирования дефектов, имеющихся в конструкции самих валов, из-за чего в принципе возникает смещение. Другое назначение компенсирующей муфты заключается в устранении уже последствий смещения и его коррекции. Даже в условиях компенсации неточностей монтажа и конструкционной формы некоторые виды механизма допускают толчки при передаче усилия. К таким устройствам относится жесткая муфта, но упругие модификации смягчают момент трансляции усилия, поддерживая и функцию коррекции взаимного смещения валов.

Технико-эксплуатационные свойства

Из базовых рабочих качеств изделия, которые не относятся напрямую к эффекту компенсации, можно выделить следующие:

• Упругость. Свойство муфты, ориентированное на снижение динамических нагрузок вращения в валовом проводе машины.
• Крутильная жесткость. Также разновидность упругих свойств, которые можно определить отношением угла, под которым происходит закручивание, к крутящему моменту как таковому.
• Угол закручивания. Величина, выражаемая отношением поворота полумуфты по окружности в условиях нагрузки от крутящего момента.
• Демпфирующая способность. Данное качество наиболее выражено у компенсирующей муфты из ПВХ (поливинилхлорида), которая поглощает часть нагрузочной энергии за счет собственной временной деформации. Такой способности практически лишены металлические детали.
• Износостойкость. Этим качеством, напротив, отличаются металлические муфты, демонстрируя способность управления крутящим моментом в условиях увеличения коэффициента сил трения.

Классификация по конфигурации действия

По данному признаку выделяются следующие типы компенсирующих муфт:

• Радиальная. Деталь, элементы которой (стержни, пластины, платины, полумуфты) обеспечивают компенсацию радиальных смещений по осям рабочих валов.
• Осевые. Модели муфт, предназначенные для устранения эффекта осевых смещений при соединении валов.
• Универсальные. Такие детали обеспечивают одновременную компенсацию нескольких видов смещений в рамках одного валового провода.
• Угловые. В данном случае компенсируются конкретно угловые смещения между перекрещивающимися осями. Эффект достигается благодаря угловой подвижности шариков, находящихся между полумуфтами в специальных пазах.

Методы применения устройства

Общий принцип работы муфты с эффектом компенсации смещения заключается в том, что элементы ведущей полумуфты наподобие разрезных втулок обеспечивают достаточное демпферное усилие, ликвидируя перекосы. Отличия между разными подходами к применению механизма обуславливаются конструкционными особенностями валового провода, из-за которых и происходит смещение. Иными словами, каждая компенсирующая муфта интегрируется в рабочую группу вала так, чтобы в ходе работы устранялась погрешность определенного типа. Ключевое значение будет иметь конструкция самой муфты, но также учитывается и способ ее размещения, определяющий и принцип действия – пружинный, дисковый, шарнирный и т. д.

Применение упругих муфт

Один из самых популярных видов компенсирующих элементов для устранения смещений при передаче крутящего момента. Стандартным решением является использование деталей с металлическими стержнями, которые обеспечивают демпфирующий эффект за счет изгиба цилиндрических стержней. Такие устройства интегрируют на участках полумуфт в цилиндрические отверстия. Еще одна разновидность упруго-компенсирующих муфт – элементы с винтовыми пружинами. Рабочие компоненты устанавливаются между полумуфтами и в процессе движения обеспечивают демпфер в результате сжатия винтовых металлических групп. Сами пружины могут реализовываться по-разному – к примеру, различают змеевидные и фасонные устройства.

Дисковые компенсирующие механизмы

В данной группе выделяют универсальные и одинаковые муфты, которые при этом одинаково демонстрируют принцип полужесткого соединения валов. В случае с универсальным механизмом обеспечивается компенсация угловых, осевых и радиальных отклонений в результате демпфирующего эффекта от двух пакетов с пластинами. При смещении деформируются металлические тонкостенные диски, которые устанавливаются между полумуфтами с валом или втулкой. Одинарная компенсирующая муфта с деформационными дисками ориентируется только на устранение угловых смещений. В этой конфигурации работу выполняют активные элементы из одного дискового пакета с тонкостенными дисками.

Шарнирные компенсирующие механизмы

Также предусматривается использование универсальных и одинарных муфт, но принцип их действия несколько другой. Шарнирная модель отличается тем, что вместо дисков и самого материала муфты свойства сгиба демонстрируют специальные стержни. Например, универсальная муфта этого типа способа устранять и угловые, и радиальные смещения, задействуя энергию спаренной вилки (стержня), которая сдвигается по отношению к полумуфтам. Используют в технике и специальные упругие шарнирные механизмы, которые относятся к линейным и в ходе работы задействуют силу изгиба цилиндрических стержней. В свою очередь, жесткие компенсирующие муфты используют энергию подвижности шариковых элементов или крестовины, которая устанавливается на перпендикулярных осях между полумуфтами.

Существует и особая группа роликовых механизмов компенсации смещений в валовом приводе. К ее отличительным чертам можно отнести повышенные свойства упругости, что обуславливается применением резиновых цилиндрических роликов. Они концентрично располагаются между выступами полумуфт и тем самым обеспечивают довольно ощутимый коэффициент упругой деформации при сжатии.

Заключение

Дополнительная механика действия в системе трансляции валового усилия может показаться избыточной и снижающей эффективность работы крутящего момента в принципе. Отчасти это справедливо и особенно в отношении нагрузок на муфту, которая быстрее изнашивается не только по причине расширения зон трения, но и в силу усложнения конструкции, что не добавляет материалу прочности. С другой стороны, компенсирующая муфта является незаменимым элементом, если наблюдаются серьезные смещения на участке сопряжения валов. Причин образования подобных изъянов множество – от нарушений в установке до наличия дефектов в самой конструкции. Оптимальное решение проблемы заключается в ликвидации причин смещения, но до этого момента рекомендуется эксплуатировать механизм с подстраховкой в виде компенсирующего соединительного узла.