Застосування муфт в приводах для машинобудування

У наш час в машинобудуванні все більше завдань вимагають застосування приводів, які забезпечують високі характеристики по точності позиціювання, жорсткості і відсутності коливань. І зараз при проектуванні приводу розробники все частіше застосовують різні муфти, від правильного вибору яких істотно залежать характеристики машин і механізмів.
Німецька компанія KTR Kupplungstechnik була утворена в 1959 році і знаходиться в місті Рейні недалеко від Мюнстера. З моменту створення і ось вже більше 40 років фірма KTR займається виключно муфтами, будучи винахідником багатьох уже всесвітньо-відомих типів муфт, зокрема, пружно-еластичної муфти ROTEX®. Завдяки унікальній конструкції і винятковим експлуатаційним характеристикам муфти ROTEX® вже давно знайшли всесвітнє визнання і, на жаль, багатьма копіюються без дотримання будь-яких ліцензійних угод. Однак, незважаючи на це, фірма KTR впевнено почуває себе на ринку, оскільки копія - це не оригінал, а лише імітація.
Крім того, слідуючи своєму гаслу "для прогресивного приводу", фірма KTR в своїх розробках і "know-how" сильно випереджає конкурентів. В даний час компанія налічує близько 500 співробітників, має понад 40 представництв у всіх регіонах світу, в тому числі і в Росії, і постійно вдосконалює свої вироби і технологію їх виробництва. У номенклатурі фірми знаходиться більше 3000 найменувань стандартних виробів і приблизно стільки ж, що виготовляються за спеціальним замовленням. Перша серед виробників муфт компанія KTR сертифікувала свої вироби відповідно до європейських норм 94/9 EC по вибухобезпеки. Багато, навіть самі нестандартні завдання, можуть бути легко вирішені за допомогою стандартних виробів фірми KTR Kupplungstechnik.


пружні муфти
У програмі поставок KTR є кілька типів муфт, що мають загальнопромислове призначення. Найбільшого поширення набула пружно-еластична муфта ROTEX®. Муфти ROTEX® відрізняються малими розмірами і малою вагою, а також мають низький момент інерції при передачі великих моментів, що крутять. Крім того, їх обслуговування практично не вимагає витрат і здійснюється мінімальними зусиллями.


Прецизійна обробка маточини за один установ істотно скорочує знос пружного елемента і значно продовжує термін служби муфти. В ході досліджень були підібрані спеціальні еластомери, стійкі до стирання і впливу різних середовищ, призначені для роботи в різних температурних діапазонах. Різноманіття вживаних еластомерів вигідно відрізняє муфти ROTEX® від інших, де застосовуються звичайні нестійкі матеріали, які не враховують реальних умов експлуатації.
Завдяки запатентованій конструкції, муфту можна встановлювати як в горизонтальному, так і вертикальному положенні. Зуби пружного елемента мають бочкообразную форму. Коли муфта не навантажуючи, гума контактує з кулачком тільки в одній точці. При кутовий несоосности з'єднуються валів кулачки обкатують зуб вінця, взаємне тертя при цьому між еластомером і кулачком муфти фактично відсутня. Зі збільшенням переданого моменту зубчастий вінець пружно деформується. При цьому точка контакту перетворюється в пляма, а ковзання зуба вінця щодо кулачка маточини також відсутня. Якщо ж за своїми демпфирующим властивостями зубчастий вінець не задовольняє завданню, наприклад виникає явище резонансу, то зубчастий вінець можна легко замінити на точно такий же, тільки більш-менш жорсткий.
Муфти ROTEX® мають різні варіанти виконання, які дозволяють застосувати їх практично для будь-якого завдання. Шпонкове, клемне або шлицевое з'єднання полегшують монтаж муфти на вал, розбірні або фланцеве виконання дозволяють легко обслуговувати муфту без її демонтажу, спрощують пробний пуск машин і механізмів. Муфти ROTEX® краще за інших здатні компенсувати осьове і радіальне зміщення. А спеціальні рішення також дозволяють реалізувати двухкарданное з'єднання як компактне - серія ROTEX®-DKM, так і рознесене до 6 метрів - серія ROTEX®-ZR.
Інші типи пружних муфт виробництва KTR, такі як POLY®, POLY-NORM®, ROFLEX® і REVOLEX®, також представлені фірмою і застосовуються для особливих випадків.


зубчасті муфти
Зубчасті муфти BoWex® компенсують кутову несоосность і осьовий зсув. Як і муфти POLY® і POLY-NORM®, зубчасті муфти BoWex® забезпечують мінімальну можливу відстань між сполучаються валами. Також як і ROTEX®, зубчасті муфти практично не вимагають обслуговування.
Конструктивно муфта складається з 3 частин: двох маточин і зовнішньої зубчастої гільзи. Зовнішня гільза виготовлена ​​з високоміцного зносостійкого поліаміду. На відміну від традиційних зубчастих муфт, муфти BoWex® мають бочкоподібний зуб з округленій в осьовому напрямку вершиною. Таким чином, при кутовий несоосности площа плями контакту залишається однаковою для всіх зубів.
Комбінація матеріалів - сталеві маточини і гільза з поліаміду - забезпечують тривалу експлуатацію, без будь-якого втручання. Зубчасті муфти BoWex® зовсім не вимагають мастила, вони стоїки до впливу агресивних середовищ і коливань температури. Якщо потрібно захистити муфту і зубчасте зачеплення від абразивного зносу, можна використовувати спеціальні захисні ковпачки, які легко монтуються.


Для з'єднання валів малих діаметрів (до Ж24 мм) розроблена бюджетна серія муфт BoWex® Junior, що складається з 2 або 3 частин. Всі частини цієї групи муфт виготовлені з поліаміду. Існують також модифікації муфт BoWex®, що полегшують обслуговування машин і механізмів. Як і для ROTEX® маточини мають різні варіанти виконання і можуть встановлюватися на різні вали. Спеціальні рішення дозволяють реалізувати двухкарданное рознесене з'єднання - (серія BoWex® ZR), необхідне для компенсації радіального зміщення.


високоточні муфти
Якщо до приводу застосовуються особливі вимоги по точності, тоді в його складі повинні використовуватися високоточні сервомуфти. У розпорядженні конструкторів є два типи сервомуфт: пружна сервомуфта ROTEX®-GS і жорстка дискова сервомуфта RADEX®-NC.

Обидві муфти не мають зазору і здатні виключно точно передавати обертання ведучого вала веденого.
Пружна муфта ROTEX®-GS спеціально розроблялася для високоточних сервоприводів і широко використовується у всьому світі. Конструктивно ROTEX®-GS схожа на муфту ROTEX®, проте відрізняється високою точністю обробки маточин і їх балансуванням. Зубчастий вінець виконаний подібно зубчатому вінця муфти ROTEX®, однак ROTEX®-GS збирається з невеликим преднатягом. Пляма контакту зубчастого вінця спочатку більше. Зазвичай маточина муфти ROTEX GS® кріпиться на валу за допомогою точного клемного з'єднання, але можливі також і інші способи монтажу. За рахунок високої точності застосування муфт ROTEX®-GS в складі двухкарданного разнесенного з'єднання дозволяє відмовитися від використання підтримуючих підшипників, роблячи це рішення ще більш простим в обслуговуванні.


У порівнянні з іншими типами муфт, які застосовуються для сервоприводів, ROTEX®-GS технологічніша і легка в обслуговуванні. Якщо в результаті зносу інші типи муфт просто виходять з ладу, вимагаючи при цьому повної заміни, муфти ROTEX®-GS дозволяють діагностувати знос пружного елемента, який при необхідності можна легко замінити. При цьому вартість пружно елемента становить не більше 10% від вартості всієї муфти, а ресурс можна порівняти з ресурсом інших типів муфт.
Довгий час в високоточному приводі знаходили застосування сталеві дискові або ламельні муфти, що забезпечують високу крутильне жорсткість, а також муфти з сильфоном. Однак точні дослідження інженерів фірми KTR довели, що в ряді випадків для задач забезпечення точного позиціонування висока крутильна жорсткість не потрібно, до того ж вона здатна привести до виникнення небезпечних коливань в контурі управління. У цьому випадку застосування беззазорний пружних муфт ROTEX®-GS представляється відмінним рішенням.
В ході простих розрахунків, які враховують крутильне жорсткість всіх елементів системи, включаючи муфту ROTEX®-GS, можна обчислити підсумкову крутильне жорсткість системи і визначити, що вплив ROTEX®-GS несуттєво.

Якщо ж до жорсткості на муфти пред'являються високі вимоги або робоча температура не дозволяє застосувати муфту ROTEX®-GS, рекомендується використовувати жорстку дискову муфту RADEX®-NC. Крім того, існують однокарданние рішення, що дозволяють компенсувати кутову несоосность з'єднуються валів, а також компактні двухкарданние рішення.


обмежувачі моменту
У ряді завдань потрібно захистити машину або механізм від поломки, яка може виникнути в результаті перевантаження. З цим завданням справляються спеціальні вироби фірми KTR - обмежувачі моменту типів RUFLEX®, SYNTEX®, KTR SI®. Всі вироби можуть використовуватися як окремо, так і разом з іншими муфтами KTR.


Фрикційне обмежувальна муфта RUFLEX® легка в обслуговуванні і монтажі. Спеціальні тарілчасті пружини здійснюють калібрований зусилля притиснення фрикційних елементів муфти і фрикційного диска. При перевищенні моменту фрикційний диск починає прослизати, здійснюючи тим самим обмеження моменту. Для обслуговування фрикційної муфти RUFLEX® потрібні мінімальні зусилля. А оригінальна конструкція дозволяє легко і точно встановити необхідне зусилля притиснення.

Кулькові обмежувальні муфти SYNTEX® і KTR SI® розраховані на тривалий термін експлуатації. При перевищенні моменту спрацьовує захист і муфта відключається. Залежно від конструкції, муфта відключається або короткочасно, або на один оборот, або вимагає втручання оператора. При цьому можливо спільно використання обмежувальної муфти і контактного або безконтактного датчика, за сигналом якого проводиться відключення приводу машини або механізму.

Д.А.Гомонов, НТЦ "Приводная Техніка"
Більш детальну інформацію дивіться на сайті www.privod.ru.

Схожі статті