Типы муфт: упругие втулочно-пальцевые, кулачковые и зубчатые по ГОСТ

Муфта соединяет два вала и передаёт момент от двигателя к рабочей машине: насосу, редуктору, вентилятору, мешалке. Кроме передачи момента муфта может компенсировать несоосность валов, гасить толчки, отключать привод или защищать его от перегрузки. По этим дополнительным функциям и строится классификация.

Классификация делит муфты по тому, можно ли их расцепить

Классификация механических муфт общемашиностроительного применения закреплена в ГОСТ Р 50371-92. В упрощённом виде она выглядит так. Нерасцепляемые муфты соединяют валы постоянно: глухие жёстко, компенсирующие с допуском на смещение, упругие с упругим элементом. Управляемые сцепные муфты включают и выключают по команде оператора или привода. Самоуправляемые срабатывают сами: предохранительные при перегрузке, обгонные при смене направления, центробежные при наборе оборотов.

Слово «муфта» на производстве ещё означает трубный фитинг и соединение рукавов. Это другая техника, она передаёт давление среды, а не момент, и в этой классификации не участвует.

Глухие муфты требуют точной соосности

Втулочная муфта по ГОСТ 24246-96 устроена как стальная втулка, посаженная на концы двух валов на штифтах или шпонках. Фланцевая муфта по ГОСТ 20761-96 состоит из двух полумуфт с фланцами, стянутых болтами. Обе передают большой момент при малых размерах, но не прощают смещения: любая несоосность нагружает подшипники обоих валов.

Глухие муфты ставят там, где валы стоят на общей жёсткой раме и выверены при сборке. Упругих элементов в них нет, изнашиваются посадки и болты.

Зубчатые и цепные муфты компенсируют смещение без упругости

Зубчатая муфта по ГОСТ 5006-94 состоит из двух втулок с наружными зубьями и обоймы с внутренними зубьями. Зубья бочкообразные, поэтому втулки могут слегка наклоняться в обойме, и муфта переносит угловое и радиальное смещение валов. Её ставят на тяжёлые приводы: прокатные станы, конвейеры, крупные насосы.

Внутри зубчатой муфты консистентная смазка или масло, и её держат уплотнения: манжеты или резиновые кольца между втулкой и обоймой, прокладка разъёма обоймы. Когда уплотнение изношено, смазка уходит, зубья работают всухую и изнашиваются за месяцы. Цепная муфта устроена проще: две звёздочки, охваченные двухрядной цепью, и кожух с уплотнениями для смазки.

Упругие муфты отличаются упругим элементом

Упругая втулочно-пальцевая муфта МУВП по ГОСТ 21424-93 имеет две полумуфты. На одной закреплены стальные пальцы, на них надеты резиновые втулки, которые входят в отверстия второй полумуфты. Момент передаётся через сжатие резины, толчки гасятся, небольшое смещение валов допускается. МУВП самая распространённая муфта насосов и вентиляторов в отечественных цехах.

Муфта со звёздочкой по ГОСТ 14084-93 передаёт момент от 2,5 до 400 Н·м через упругую звёздочку, лучи которой сидят между кулачками полумуфт. На импортном оборудовании такую конструкцию называют кулачковой муфтой с эластичным элементом. Звёздочку делают из резины или полиуретана разной твёрдости, от неё зависят демпфирование и допустимый момент.

Муфта с торообразной оболочкой по ГОСТ 20884-93 соединяет полумуфты резиновой оболочкой, похожей на половину шины. Она переносит наибольшие смещения валов и хорошо гасит толчки, её ставят на приводы с ударной нагрузкой и на машины, где выверка валов затруднена.

Кулачковые и фрикционные муфты включают привод по команде

Кулачковая сцепная муфта имеет торцевые кулачки на двух полумуфтах, одна из которых перемещается вдоль вала вилкой. Сцепление жёсткое, без проскальзывания, но включать муфту можно только на остановленном или почти остановленном приводе: на ходу кулачки бьются и скалываются.

Фрикционная муфта передаёт момент трением дисков или конусов и включается на ходу. Изнашиваются фрикционные накладки, а в муфтах с гидравлическим или пневматическим управлением ещё и уплотнения поршня включения: манжеты и кольца, через которые подаётся давление на диски.

Втулки, звёздочки и оболочки изнашиваются первыми

У упругих муфт ресурс определяет полимерный элемент. Втулки МУВП, как и другие резиновые втулки опорного типа, и звёздочки стареют от нагрева, масла и озона, трескаются при работе с перекосом валов и разрушаются ударами пуска. Признаки износа: стук при пуске и реверсе, свободный ход полумуфт друг относительно друга, резиновая крошка под кожухом муфты.

Частая причина преждевременного износа несоосность. Если валы смещены больше допустимого, втулки и звёздочки работают на изгиб и истираются за недели. Поэтому при замене упругого элемента проверяют выверку валов индикатором или лазерным прибором, допуск берут из стандарта муфты или каталога.

Материал упругого элемента подбирают по условиям. Резина общего назначения работает в сухом цехе, маслостойкая NBR нужна там, где на муфту попадает масло из уплотнения насоса или редуктора, полиуретан даёт больший момент при тех же размерах, но хуже переносит горячую воду и пар. Сказанное о материалах верно для марок общего назначения, конкретная марка для вашей муфты записывается в КП.

Втулки и звёздочки муфт делают по образцу

Наша компания производит упругие элементы муфт по чертежу, эскизу, фото или образцу: втулки МУВП из резины и полиуретана, звёздочки и полиуретановые элементы кулачковых муфт, кольца и манжеты для зубчатых муфт, прокладки разъёма обоймы. Заказ от одного комплекта, минимальный заказ 9 000 ₽ с НДС.

Выгоднее всего заказывать по образцу элементы для импортных муфт, к которым нет каталожного номера, и для старых муфт с нестандартными размерами: втулка под палец 14 мм вместо ряда стандарта, звёздочка с другим числом лучей. Если муфта по ГОСТ 21424 и размер стандартный, втулки обычно есть на складах, и заказ по чертежу нужен только под особый материал.

Данные для расчёта упругого элемента собирают на приводе

Для расчёта втулок или звёздочки нужны:

• тип муфты и обозначение по ГОСТ или каталогу, если оно известно;
• снятый элемент, а если он разрушен, размеры пальца, отверстия полумуфты, длина втулки или размеры кулачков и зазоры между ними;
• мощность и обороты двигателя, характер нагрузки: равномерная, с толчками, с частыми пусками и реверсами;
• среда вокруг муфты: масло, вода, температура в кожухе;
• количество муфт этого типа на предприятии и сколько комплектов уходит в год.

Пример: насос 15 кВт, 1500 об/мин, МУВП с шестью пальцами, втулки трескаются за три месяца. Номинальный момент 9550 × 15 / 1500 ≈ 95 Н·м, для муфты такого размера это немного, и причину ищут в несоосности или масле на втулках, а не в материале. В заявке такие наблюдения пишут отдельно от размеров, чтобы изготовитель видел, где факт, а где предположение о причине.

Для мешалок и насосов муфту выбирают по нагрузке

На центробежных насосах с равномерной нагрузкой хорошо работают МУВП и звёздочка. На мешалках и смесителях с переменной вязкостью продукта и пусками под нагрузкой лучше муфта с большим запасом по моменту и демпфированием: с торообразной оболочкой или зубчатая с выверкой. Какие муфты и уплотнения вала стоят на приводах реакторов, видно из обзора типов мешалок.

Если на приводе часто меняются упругие элементы, это повод не только заказать новую партию, но и записать в карточку муфты, сколько служит каждый комплект. По этим записям видно, помогла ли выверка или смена материала, и когда планировать следующую замену.