Динамические машины часто испытывают кратковременные, превышающие пиковые значения нагрузки. В большинстве случаев их вызывают сбои в работе определенных систем оборудования. Изменение конструкции машины – дорогостоящая задача. Эта процедура приведет к увеличению габаритов устройства и усложнению его обслуживания. С экономической точки зрения выгоднее создать силовую схему на основании номинальных нагрузок и подключить к оборудованию защитное устройство. Предохранительная муфта с проскальзыванием – один из таких вариантов.
Особенности и применение предохранительных муфт
Предохранительные или перегрузочные муфты используют при передаче момента силы, поэтому иногда их называют муфтами предельного момента. Сферы применения защитных устройств:
- оборудование, техника ударного действия;
- механизмы, применяемые для работы с разнородной средой;
- автоматизированное оборудование;
- кинематические схемы, передающие небольшую часть мощности приводного двигателя.
Предохранительные изделия комбинируют с компенсирующими моделями для работы с несоосными валами.
Типы предохранительных муфт
Устройства подразделяют исходя из их принципа действия. Основных видов изделий 4:
- фрикционные;
- с разрушающимся элементом;
- магнитные;
- пружинно-колпачковые.
Последний вид устройств может выпускаться с роликами или шариками. Он считается более распространенным вместе с фрикционным.
Фрикционные
Предохранительные муфты редукторов этого типа считаются самыми простыми. Они подходят для работы при коротких перегрузках от ударного воздействия. Их используют в комбинации с фланцами, звездочками, шкивами. При штатном усилии устройство передает нагрузку за счет сжатия фланцев и ступицы. Если же показатели силы превышают допустимые, фланец прокрутится по втулке. Допустимый уровень силового момента зависит от местоположения и количества пружин. Конструкция предохранительных муфт:
- ступицы;
- фрикционные накладки;
- втулки;
- стопорные винты;
- подвижный нажимной диск;
- тарельчатые пружины;
- датчики вращения (не входят в стандартный комплект поставки).
Вращательный датчик позволяет отрегулировать время проскальзывания соединения. Это сведет к минимуму повреждения. Проскальзывание завершается автоматически, но при этом механизм продолжает работать. Ступицу часто заменяют игольчатым подшипником. Такая модификация необходима, если скорость скольжения и радиальные нагрузки высокие, а требования к местоположению вала и привода очень строгие. Диапазон момента силы современных предохранительных соединительных элементов – от 2 до 50000 Нм, а валовый диаметр – до 200. Скорость проскальзывания падает с увеличением размера защитного устройства.
Пружинно-кулачковые
Предохранительная муфта этого типа отличается высокой точностью срабатывания. Главную роль в повышенной точности отводится упругим свойствам пружины. При достижении пикового момента вращения пружинно-кулачковый механизм сработает с большей вероятностью, чем фрикционный. К плюсам изделия относят высокие показатели жесткости кручения, отсутствие мертвого хода. Это особенно важно при работе следящих приводов. Недостатки у пружинно-кулачковых предохранительных муфт тоже есть. Они сильно ограничены по скоростным характеристикам. При высоких скоростях защитные элементы много раз перегружаются из-за самовключений. Со временем падает показатель крутящегося момента. Пружинно-кулачковые механизмы бывают:
- кулачковыми;
- кулачково-роликовыми;
- шариковыми.
Сложнее всего изготавливать кулачковые муфты, поэтому производители часто используют шариковые изделия. Трение скольжение при такой конструкции заменяется частично трением качением. В кулачково-роликовых моделях установлены радиально расположенные ролики. Во время работы шарики прижимаются к гнездам за счет передачи усилия от пластин. Если нагрузка выше номинальной, шарик вылетает из гнезда, а сила передается.
Особенности эксплуатации пружинно-кулачкового устройства
Защитный элемент обеспечивает следующие способы восстановления валов:
- Автоматическое при прекращении перегрузок. Вращение продолжается.
- Вручную или специальным механизмом. Такой метод применяется, если дополнительно был установлен запорный механизм. Его монтируют между подвижным диском и пружинным блоком.
- Непрерывная передача вращения. Задействуется, когда остановить работу механизма нельзя. В оборудование дополнительно устанавливают ограничитель хода диска и сигнализацию. При критической ситуации диск перемещается до упора, активирует сигнализацию.
Использование пружинно-кулачковых муфт способствует снижению стоимости и уменьшению размеров машин. Расходы на эксплуатацию тоже снижаются, т.к. растет надежность оборудования.