Для чего необходима муфта регулировки крутящего момента
Перейти к содержимому

Для чего необходима муфта регулировки крутящего момента

  • автор:

Муфты — назначения, типы и факторы выбора

Муфты вала — это ключевые компоненты машин, которые играют значительную роль в передаче энергии. Их широкое применение связано с различными областями и условиями работы, включая станки с числовым программным управлением.

За многие годы инженеры и конструкторы разработали разнообразные варианты муфт, специально адаптированных под конкретные условия эксплуатации и окружающую среду.

Данная статья познакомит вас с различными типами муфт и поможет выбрать подходящий вариант именно для вашей ситуации.

Примечание: данная статья является переводом.

Что такое муфта?

Муфта — это механическое устройство, которое соединяет одинаковые или разные валы в машинах для передачи энергиии и движения. Обычно это временное соединение (но в некоторых случаях может быть постоянным), которое можно удалить для обслуживания или замены. Муфта может быть жесткой или гибкой.

В связи с наличием множества конструкций, могут существовать разительные различия в конструкции и функционировании двух типов механических муфт. Некоторые муфты могут соединяться с валами без перемещения вала, в то время как для установки большинства муфт требуется перемещение вала.

В большинстве случаев муфта не изменяет направление движения или угловую скорость, в отличие от зубчатых передач.

Муфта работает за счет постоянного поддержания прочного, но гибкого соединения между двумя валами для передачи движения от одного вала к другому. Это происходит при любых значениях нагрузок и несоосности, не допуская относительного движения между двумя валами.

Назначение муфт:

Муфта вала может выполнять несколько функций в машине. Конструкция может включать в себя более одной из этих функций для обеспечения функционирования изделия в передовых областях применения.

Давайте кратко рассмотрим, эти функции:

Передача энергии

Основная цель в большинстве случаев — передача мощности и крутящего момента от ведущего вала к ведомому — например, муфта, соединяющая двигатель с насосом или компрессором.

Поглощает удары и вибрацию

Муфта вала может сглаживать любые удары или вибрации от ведущего элемента к ведомому. Эта функция снижает износ компонентов и увеличивает срок службы установки.

Устранение любых перекосов

Несоосность валов может быть результатом первоначальных ошибок монтажа или может развиться со временем по другим причинам. Большинство муфт могут компенсировать некоторую степень перекоса (осевого, углового и параллельного) между валами.

Прерывание теплового потока

Муфта вала также может прервать поток тепла между соединенными валами. Если первичный двигатель имеет тенденцию нагреваться во время работы, оборудование со стороны привода защищено от воздействия этого тепла.

Защита от перегрузки

Специальные муфты, известные как предохранительные механические муфты, разработаны с целью защиты от перегрузок. При возникновении перегрузки эти муфты с ограничением крутящего момента разрывают соединение между двумя валами. Они либо проскальзывают, либо разъединяются для защиты машин.

Типы муфт:

Муфты бывают самых разных форм и размеров. Некоторые из них отлично подходят для типовых применений, в то время как другие разрабатываются на заказ для действительно специфических сценариев.

Чтобы сделать осознанный выбор, важно знать возможности и различия различных типов муфт. В этом разделе представлена ​​информация о основных типах муфт и о том, как они работают:

Жесткая муфта

Как следует из названия, жесткая муфта практически не допускает относительного перемещения между валами . Инженеры предпочитают жесткие муфты, когда требуется точное выравнивание.

Любая муфта вала, которая может ограничить любое нежелательное движение вала, известна как жесткая муфта, и, таким образом, это общий термин, который включает различные конкретные муфты. Примерами такого типа муфт являются втулочные, компрессионные и фланцевые муфты.

Если для соединения двух валов оборудования используется жесткая муфта, они действуют как единый вал. Жесткие муфты находят применение в вертикальных системах, например, в вертикальных насосах.

Они также используются для передачи крутящего момента в системах с высоким крутящим моментом, таких как большие турбины. Они не могут использовать гибкие муфты, и поэтому все больше и больше турбин в настоящее время используют жесткие муфты между цилиндрами турбин. Такое расположение гарантирует, что вал турбины работает как непрерывный ротор.

Гибкая муфта

Любая муфта вала, которая допускает определенную степень относительного движения между составляющими валами и обеспечивает виброизоляцию, называется гибкой муфтой. Если бы валы были все время идеально выровнены, а машины не двигались и не вибрировали во время работы, то не было бы необходимости в гибкой муфте.

К сожалению, в реальности машины работают не так, и проектировщикам приходится решать все вышеперечисленные проблемы при проектировании машин. Гибкая муфта может решить их в определенной степени. Она может уменьшить степень износа машин из-за недостатков и динамики, которые являются частью почти каждой системы.

Гибкая муфта также является обобщающим термином и под своим названием включает в себя множество конкретных муфт. Эти муфты составляют большинство типов муфт, используемых сегодня. Некоторые популярные примеры гибких муфт — зубчатая муфта, универсальное соединение и муфта Олдхэма.

Втулочная муфта

Втулочная муфта — простейший пример муфты жесткого типа. Она состоит из чугунной втулки (полого цилиндра) или муфты. Она имеет внутренний диаметр, равный внешнему диаметру соединяемых валов. Шпонка с гибкой головкой используется для ограничения относительного движения и предотвращения проскальзывания между валами и втулками.

Некоторые муфты и валы имеют резьбовые отверстия, которые совпадают при сборке, чтобы предотвратить любое осевое перемещение валов. Передача мощности от одного вала к другому происходит через втулку, шпоночную канавку и шпонку. Эта муфта вала используется для малых и средних крутящих моментов.

Втулочная муфта имеет несколько движущихся частей, что делает ее надежным выбором, если все детали спроектированы с учетом ожидаемых значений крутящего момента.

Муфта с разъемным соединением

Для облегчения сборки втулку муфты можно разделить на две части. Таким образом, техническому специалисту больше не нужно перемещать соединенные валы для сборки или разборки муфты.

Разъемная муфта или компрессионная муфта представляет собой две половинки муфты, которые удерживаются на месте с помощью шпилек или болтов. Подобно втулочным муфтам, эти муфты передают мощность через шпонку. Разъемные муфты используются в тяжелых условиях эксплуатации.

Фланцевая муфта

В фланцевых муфтах на каждый из соединяемых валов надевается фланец. Фланцы крепятся друг к другу шпильками или болтами, а на валу — шпонкой. Использование установочных винтов или конической шпонки гарантирует, что ступица с фланцем не соскользнет назад и не обнажит стыки вала.

Один из фланцев имеет выступающее кольцо на своей поверхности, а другой имеет аналогичную выемку для его размещения. Такой тип конструкции помогает фланцам (и, в свою очередь, валам) поддерживать соосность, не создавая чрезмерных нагрузок на валы.

Фланцевая муфта используется в средних и тяжелых условиях эксплуатации. Они могут создавать эффективные уплотнения между двумя трубками, и, следовательно, помимо передачи энергии, они используются в гидравлических системах под давлением. Фланцевые муфты бывают трех основных типов:

  • Фланцевая муфта незащищенного типа
  • Фланцевая муфта защищенного типа
  • Фланцевая муфта морского типа

Популярные станки для обработки металла:

Размеры стола 800×420 мм. Нагрузка до 500 кг. Перемещение по осям 650 / 450 / 510. Количество инструментов 16 шт.

Узнайте цену

Максимальный диаметр арматурной стали, мм — A1/A2 от 6 до 40; A3/A4 от 6 до 32, Производительность, рез/мин — 32, Мощность двигателя, кВт — 3

Узнайте цену

Профильная труба от 10*10 до 80*80 мм. Круглая труба до 52 мм. Квадрат калиброванный. Полоса б=4 мм. Круг калиброванный

Узнайте цену

Зубчатая муфта

Зубчатая муфта очень похожа на фланцевую муфту. Однако она является гибким типом муфты и может использоваться для неколлинеарных валов. Зубчатые муфты допускают угловое смещение около 2 градусов и параллельное смещение 0,25. 0,5 мм.

УКомплект поставки зубчатых муфт состоит из двух ступиц (с внешними зубьями), двух фланцевых втулок (с внутренними зубьями), уплотнений (уплотнительные кольца и прокладки) и крепежа, входящего в комплект поставки./p>

Передача энергии между двумя концами муфты происходит через внутренние и внешние зубчатые колеса в зубчатой муфте.

Зубчатые муфты способны передавать большой крутящий момент. Поэтому они используются в тяжелых условиях эксплуатации. Для оптимальной работы им требуется периодическая смазка (консистентная).

Универсальный шарнир (шарнир Гука)

Когда два вала не параллельны и пересекаются под небольшим углом, используется универсальный шарнир. Этот шарнир может компенсировать небольшое угловое смещение, обеспечивая при этом высокую способность передачи крутящего момента.

Универсальный шарнир состоит из пары шарниров, соединенных через поперечный вал. Два шарнира расположены под углом 90 градусов друг к другу. Поперечный вал поддерживает эту ориентацию и также отвечает за передачу мощности. Универсальный шарнир не является муфтой постоянной скорости, т.е. ведущий и ведомый валы вращаются с разными скоростями.

Они находят применение в самых разных областях, отсюда и название. Наиболее часто универсальные шарниры используются в коробках передач и дифференциалах автомобилей.

Муфта Олдхема

Муфта Олдхема — это специальная муфта для валов, используемая исключительно для бокового смещения валов. Когда два вала параллельны, но не коллинеарны, муфта Олдхэма является наиболее подходящей.

Конструкция состоит из двух фланцев, которые надеваются на вал, и среднюю часть, известную как центральный диск. У центрального диска есть выступы на каждой грани. Эти два выступа представляют собой прямоугольные выступы, расположенные перпендикулярно друг другу и входящие в пазы, вырезанные во фланцах с каждой стороны.

Фланцы крепятся к валу с помощью шпонок. Таким образом, передача мощности происходит от ведущего вала к шпонке, от фланца к центральному диску, а затем через второй фланец к ведомому валу.

Муфта Олдхема идеально подходит для случаев, когда между двумя валами имеется параллельное смещение. Такое параллельное смещение может произойти в случаях, когда требуется передача мощности между валами на разных высотах. Когда валы находятся в движении, центральный диск движется вперед-назад и регулируется в зависимости от бокового смещения.

Мембранная муфта

Мембранные муфты — отличные универсальные муфты для валов. Они могут компенсировать параллельное смещение, а также большое угловое и осевое смещение. Они также обладают высоким крутящим моментом и могут передавать крутящий момент на высоких скоростях без необходимости смазки.

Мембранные муфты доступны в различных стилях и размерах. Конструкция состоит из двух диафрагм с промежуточным элементом между ними. Диафрагма в основном представляет собой одну или несколько гибких пластин или металлических мембран, которые соединяют приводные фланцы на валах с промежуточным элементом с помощью болтов с обеих сторон.

Изначально мембранные муфты были разработаны для приводных валов вертолетов. Но с годами они нашли широкое применение и в другом вращающемся оборудовании. Чаще всего они используются в турбомашинах благодаря своей высокоскоростной функции. Сегодня они применяются в турбинах, компрессорах, генераторах, самолетах и т.д.

Кулачковая муфта

Кулачковая муфта — это муфта с изгибом материала. Она находит применение в общих системах для передачи малой мощности и управления движением. Она может работать с любыми угловыми смещениями. Подобно диафрагменным муфтам, челюстные муфты не нуждаются в смазке.

Эта муфта состоит из двух втулок с зацепляющимися губками, которые помещаются в эластомерную крестовину. Крестовина обычно изготавливается из медных сплавов, полиуретана, Hyrtel или NBR и отвечает за передачу крутящего момента.

Благодаря эластичному характеру крестовины она подходит для передачи ударных нагрузок. Она также может довольно хорошо гасить реакционные силы и вибрацию.

Инженеры используют кулачковые муфты в таких системах, как компрессоры, воздуходувки, смесители и насосы.

Балочная муфта

Балочная муфта — это механически обработанная муфта, которая обеспечивает высокую гибкость в плане параллельного, осевого и углового смещения. Это одна из лучших муфт для передачи малой мощности.

Муфта балочного типа имеет цилиндрическую структуру с винтовыми разрезами. Характеристики этих нарезов, такие как шаг и количество заходов, могут быть изменены для обеспечения возможности смещения в различной степени. Фактически, инженеры могут вносить эти изменения без ущерба для целостности конструкции, поскольку она изготовлена из одной детали. Таким образом, второе название балочной муфты — винтовая муфта.

По сути, балочные муфты представляют собой изогнутую гибкую балку. Они доступны в однолучевой и многолучевой версиях. Многолучевые муфты могут выдерживать большее параллельное смещение, чем однобалочные муфты.

Балочная муфта больше подходит для систем с низкой нагрузкой, поскольку скручивание может быть реальной проблемой. Поэтому они используется в серводвигателях и системах управления движением в робототехнике.

Гидравлическая муфта

Гидравлическая муфта — это особый тип муфты, в которой используется гидравлическую жидкость для передачи крутящего момента от одного вала к другому.

Муфта вала состоит из рабочего колеса, соединенного с ведущим валом, и бегунка, соединенного с ведомым валом. Вся установка закреплена в корпусе, также известном как оболочка.

Когда приводной вал вращается, рабочее колесо разгоняет жидкость, которая затем вступает в контакт с лопастями рабочего колеса. Затем жидкость передает свою механическую энергию бегунку и выходит из лопастей с низкой скоростью.

Гидравлическая муфта используется в автомобильных трансмиссиях, морских силовых установках, локомотивах и некоторых промышленных системах с постоянной циклической нагрузкой.

Параметры для выбора:

Валовые муфты являются неотъемлемым компонентом систем управления движением и передачи энергии. При правильном применении они обеспечивают невероятные преимущества и решают многие проблемы, связанные с монтажом и условиями эксплуатации.

Для этого конструкторы должны учитывать множество факторов, чтобы сделать правильный выбор. Знание этих факторов помогает уменьшить количество случаев выхода муфт из строя и улучшить возможности системы. К этим факторам относятся:

  • Уровни крутящего момента
  • Пределы выравнивания
  • Скорость вращения
  • Ограничения по смазке

Уровни крутящего момента

Большинство производителей используют номинальный крутящий момент в качестве основы для классификации муфты. Величина крутящего момента зависит от того, используется ли муфта для управления движением или для передачи мощности. В первом случае крутящий момент и нагрузки ниже по сравнению со вторым. Знание ожидаемых уровней крутящего момента в области применения поможет выбрать подходящую муфту.

Пределы выравнивания

Различные области применения имеют разные потребности в выравнивании. Аналогично, некоторые муфты для валов могут выдерживать только один тип несоосности, в то время как другие могут выдерживать несколько типов.

Производители также указывают пределы соостности для различных типов смещения для каждой муфты. Это позволяет сузить круг поиска и подобрать подходящую муфту к подходящей машине.

Максимальная скорость вращения

Каждая муфта также имеет максимально допустимое число оборотов в минуту. Этот предел также публикуется для муфт валов. Муфты общего назначения нельзя использовать как таковые для работы на высоких оборотах. Муфты с высоким числом оборотов нуждаются в статической и динамической балансировке для обеспечения безопасной, плавной и бесшумной работы.

Такие сбалансированные конструкции создаются за счет точной обработки и правильного распределения крепежа. Использование ожидаемых оборотов в минуту в качестве критерия может помочь при правильном выборе муфты.

Ограничения по смазке

Иногда условия эксплуатации не позволяют часто смазывать муфты валов, которые в этом нуждаются. С другой стороны, некоторые валовые муфты сконструированы так, что не требуют смазки в течение всего срока службы.

Если требования к крутящему моменту невысоки, можно использовать модифицированные версии обычных муфт. Эти версии поставляются со смазкой «металл по металлу» или с комбинацией металла и пластика, что позволяет полностью отказаться от смазки. Проектировщики должны сделать правильный выбор муфты, оценив условия эксплуатации и потребности применения.

Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!

Станки, которые могут вас заинтересовать:

Мощность двигателя, 2,2 кВт. Диаметр валов, 50 мм. Скорость вращения, 13,0 об/мин.

Как настроить крутящий момент шуруповерта и как правильно пользоваться ограничительной муфтой

Как настроить крутящий момент шуруповерта и как правильно пользоваться ограничительной муфтой

При осмотре шуруповерта, обращает на себя внимание поворотное кольцо с цифрами, расположенное, возле зажимного патрона. Правильное название этой части инструмента — ограничитель крутящего момента или предохранительная муфта. А цифры на муфте — это максимальный момент силы, который будет развивать инструмент во время работы, измеряется в ньютон-метрах. Простыми словами это ограничение силы закручивания.

Несмотря на то, что шуруповерт — самый популярный инструмент в профессиональной и домашней деятельности, некоторые пользователи, до сих пор не до конца понимают назначение предохранительной муфты, и, установив ее на максимально возможное усилие, не изменяют его, в течении всего срока службы.

Действительно, ведь установка меньшего усилия на муфте, по сути снижает мощность вращения инструмента. Так зачем же это делать?

Чаще этот вопрос возникает у пользователей недорогих и «слабых» инструментов. На некоторых моделях эта муфта действительно не нужна, потому что даже при максимальном моменте шуруповерт не способен закрутить шуруп в материал чуть плотнее пенопласта. Ограничивать там действительно нечего, и «крутилку с цифрами» устанавливают больше для придания более серьезного вида инструменту.

Устройство ограничительной муфты

Муфта представляет собой две храповые шестерни, за силу прижима которых к друг другу отвечает пружина, расположенная под регулировочным кольцом. При вращении кольца в сторону увеличения момента, пружина сжимается и шестерни сильнее притягиваются друг к другу, обеспечивая возможность для большего момента вращения.

Если повернуть кольцо в другую сторону, давление пружины ослабляется и подвижная храповая шестерня будет легче перескакивать через зубцы неподвижной шестерни. Перескакивание зубцов сопровождается громким «приятным» треском.

Безопасность работы

Владельцы серьезных моделей, с мощным крутящим моментом , становятся опытными в вопросе предохранительной муфты, после заворачивания рук, держащих инструмент, вокруг резко застопорившегося болта. Хорошо, если этот опыт приходит без травм.

Уже есть модели с максимальным крутящим моментом более 100Нм, и как показывает практика, этой силы хватает, чтобы вращать любителя зимней рыбалки вокруг застрявшего во льду бура.

Установка предохранительной муфты необходима для предотвращения ситуаций, когда сила вращения может превысить способность удерживать инструмент в рабочем положении. Особенно это актуально при работах с возможной потерей равновесия или опоры, например стоя на лестнице.

Устанавливайте ограничитель момента на такое усилие, которое позволяет удерживать шуруповерт в вытянутой руке при возможной остановке его патрона от сопротивления вращению.

Аккуратность работы

С ограничением усилия, которое гарантирует безопасную работу инструментом, понятно. Но зачем нужны промежуточные значения?

Дело в том, что имеющие малую плотность декоративные материалы обычно крепят на силовой каркас. Крепежные элементы (шурупы или винты), при неограниченной силе закручивания, прижимаются к каркасу, продавливая своими головками поверхность материала, или даже разрушают его.

При правильно выбранном моменте затяжки, головка шурупа погружается в материал, и, достигнув определенного сопротивления материала, будет останавливаться.

При монтаже гипсокартонных листов, совместно с установкой ограничения на муфте, лучше воспользоваться специальной битой, с ограничителем не позволяющим головке шурупа погрузиться ниже плоскости листа.

Сохранение оснастки и метизов

Кроме деформации закрепляемого материала, при неправильно выбранном усилии, возможно повреждение шлицов, слизывание граней или отрыв головок метизов, которым больше некуда вращаться, а бита пытается продолжить поворот.

Иногда головка метиза оказывается крепче, тогда саму биту скручивает или разрывает. У более дешевых бит просто «съедаются» рабочие грани.

Правильная установка усилия значительно продлевает жизнь битам и сверлам, позволяет избежать ситуаций с трудоемким, или даже невозможным извлечением стержня шурупа с оторванной «головой».

Рекомендации по установке значения на муфте

Чтобы определить какое усилие необходимо для погружения головки шурупа без разрывов и разрушения материала, а также избежать порчи оснастки и зажимного патрона инструмента, можно ориентироваться на представленную ниже таблицу, но подстраивать муфту придется уже «по месту», под конкретную задачу.

Цифры, написанные на муфте, хоть и означают единые значения, принятые в ньютон-метрах (Нм), но тарирование пружин муфты не идеально и методики расчета силы момента различны для каждого производителя.

Виды работ

Ориентировочное усилие на ограничительной муфте (Нм)

При закручивании шурупов в твердые сорта древесины значительно облегчает процесс предварительное сверление отверстия. Это не только уменьшает необходимый момент силы закручивания, но и способствует сохранению структуры материала, без расколов или разрушения.

При использовании шурупов с потайной головкой, в твердых материалах типа фанеры, сверление необходимо выполнять сверлом с зенкером. Если место под головку не будет подготовлено, то метиз останется торчать над плоскостью материала, либо если ограничение на муфте выбрано неверно, головку просто оторвет от стержня. Нанесение смазки (тех. вазелин, мыло, масло) на длинный шуруп перед закручиванием также может значительно снизить необходимый момент силы, и поможет справиться в сложной ситуации.

Для сверления отверстий на муфте есть специальный режим. Это максимально возможное усилие, на инструменте. Поэтому, не забывайте переключить шуруповерт на повышенную скорость, при которой момент силы пропорционально уменьшится. Но, при сверлении малыми диаметрами сверл, лучше все же использовать ограничение.

Механический или электрический вариант ограничителя?

На некоторых, как правило дорогих моделях, такая муфта может отсутствовать. Ее заменяет электронный регулятор момента силы, который определяет усилие по значению тока, потребляемому двигателем. При превышении установленного пользователем значения двигатель отключается. Вместо щелчков перескакивающих шариков механической муфты, раздается звуковой сигнал динамика.

С одной стороны это удобнее, и, теоретически, даже упрощает конструкцию, но пока механическая схема работает надежнее. Электроника, бывает, капризничает, а ремонт ее стоит дорого. На электронных регуляторах градация не в ньютон-метрах, а в обезличенных ступенях ограничения мощности вращения (чаще от 1 до 10).

В качестве дополнительных опций электронного регулятора возможна установка импульсного режима вращения. Этот режим позволяет работать как бы в раскачку, значительно повышая шансы открутить закисшую гайку или докрутить застопорившийся шуруп.

Итоги

Самая простая и понятная рекомендация заключается в установке значений момента силы в заведомо меньшее положение, перед незнакомым видом работы. И постепенное повышение ступеней муфты, до достижения приемлемого результата. Это сбережет ресурс как самого инструмента с оснасткой, так и пользователя с метизами.

Предохранительная муфта: принцип работы

Работа различных производственных, строительных машин, конвейеров, подъемных механизмов, миксеров, электромоторов, предполагает не статический, а динамический характер нагрузок. Проще говоря, они постоянно изменяются, могут достигать значений, превышающих предел прочности вала и других элементов механизма, что приводит к разрушению и деформациям. Чтобы исключить такую вероятность, предотвратить возможную поломку, используется предохранительная муфта.

Основная задача предохранительной муфты – ограничение крутящего момента при достижении им значений, грозящих поломкой механизма, при этом в нормальном состоянии он передается максимально эффективно, без вреда для работоспособности и производительности устройства.

Классификация

Муфты представлены несколькими классами, у каждого из которых – свои уникальные характеристики, особенности, специфика использования. Чтобы исключить проблемы с совместимостью с конкретной системой, не допустить ухудшения защитных характеристик, к подбору предохранительного элемента следует отнестись предельно ответственно, акцентировать внимание на всех мелочах и тонкостях.

Фрикционные предохранительные муфты

  • ступицы;
  • накладки, обеспечивающие необходимый коэффициент трения;
  • стопорящие винты;
  • прижимной диск;
  • пружины.

Наиболее технологичные муфты этого класса дополнительно оснащаются датчиками, фиксирующими интенсивность вращения. Их можно настроить, чтобы добиться нужной продолжительности проскальзывания, чтобы исключить повреждения без вреда для работоспособности, по завершении проскальзывания деталь сама возвращается к нормальному состоянию, функционирование механизма продолжается.

Пружинно-кулачковые предохранительные муфты

Одно из важнейших преимуществ такой предохранительной муфты – четкость срабатывания, надежность и точность выше, в сравнении с предшествующими аналогами. К числу достоинств также необходимо отнести отсутствие мертвых зон и жесткость скручивания, что идеально соответствует требованиям следующих приводных механизмов.

Нужно, однако, учитывать, что пружинно-кулачковые муфты не отличаются столь широким скоростным диапазоном, на высоких оборотах велика вероятность ложного срабатывания. Со временем механизм изнашивается, из-за чего эффективность передачи крутящего момента в нормальных эксплуатационных условиях, без перегрузки, падает.

Шариковые предохранительные муфты

Шариковые муфты – наиболее распространенная разновидность пружинно-кулачковых механизмов, достаточно простые с конструктивной точки зрения, простые в производстве, не дорогие, однако, очень надежные. Их основные особенности выглядят следующим образом:

  1. Главный конструктивный элемент – шарики, для фиксации которых используются пружины. Материал шариков – сталь, выдерживающая как механические воздействия, так и продолжительный контакт с влажной средой без формирования следов ржавчины.
  2. Шарики муфты расположены в углублениях внутри диска из прочной стали. Конфигурация и конструкция точно рассчитаны, благодаря чему шарики точно сохраняют заданную позицию, если нагрузка не выходит за допустимые лимиты.
  3. При проскальзывании шарики муфты начинают смещаться вдоль канавок, попадать в последующие отверстия по ходу движения. Такой принцип работы сопряжен с небольшой вибрацией, что обязательно нужно учитывать при подборе, для некоторых механизмов она недопустима. При снижении вращающего момента до допустимых значений происходит фиксация шарика в отверстии, возвращается прежний, нормальный, режим работы.
  4. Конструкция шариковых предохранительных муфт предполагает наличие специальной гайки, вращение которой позволяет отрегулировать критический крутящий момент, при котором происходит срабатывание. Это делает предохранительный элемент максимально универсальным, пригодным для использования в различных системах и механизмах.

Такие муфты более долговечны, в сравнении с фрикционными. Проскальзывание шариков не приводит к серьезному увеличению нагрузки на них, детали сохраняют целостность, изначальную эффективность и работоспособность. Для еще большего продления срока службы муфты рекомендуется использовать густые смазочные вещества, солидол или составы на основе графита, максимально стабильные, рассчитанные на значительные термические и механические воздействия, не приводящие к окислению и коррозии металлических поверхностей.

Магнитные муфты длительного проскальзывания

Такие предохранительные муфты лучше всего подходят для систем, где крутящий момент изменяется в весьма ограниченном диапазоне. Передача усилия происходит без прямого контакта, за счет мощных магнитов, если крутящий момент резко увеличивается, то предохранительный элемент начинает скользить, защищая подключенные механизмы от повреждений.

Стоят муфты этого класса дороже, чем стандартные, контактные, аналоги, однако, расходы в полной мере компенсируются долговечностью. Механический износ, по сути, отсутствует, не требуется использовать смазки, проводить регулярное обслуживание, чтобы снизить нагрузку и сохранить эксплуатационный ресурс.

Чтобы предохранительные муфты на 100% справились со своими функциями, необходимо ответственно отнестись к монтажу, соблюдать определенные правила и принципы. Специалисты рекомендуют монтировать муфту прямо на основном валу, за счет которого функционирует исполнительное устройство. Благодаря такому принципу, удается защитить от чрезмерных нагрузок все механизмы, составляющие производственную систему.

Второй вариант – подключение муфты через редуктор. Это актуальный принцип в ситуациях, когда крутящий момент на исполнительном устройстве значительно больше, чем на моторе, он позволяет добиться стабильной и безопасной работы, при этом исключает необходимость в монтаже чересчур громоздкого и дорогого механизма. Конечно, при подборе редуктора нужно обращать внимание на его характеристики, в первую очередь – способность без разрушения выдержать максимально возможные механические воздействия.

Если предполагается использование предохранительной муфты в сочетании с элементами ременных или цепных передач, то далеко не всегда возможен ее монтаж прямо на выходном фланце. В некоторых ситуациях муфту ставят на вспомогательном подшипнике качения, комплектуют ее удлиненной ступицей, размеры которой достаточны для установки дополнительных подшипников звездочек.

Что такое крутящий момент, и почему это важно для инструмента

В нашем каталоге у многих электроинструментов указаны такие параметры, как скорость вращения и крутящий момент. Если со скоростью все понятно (она означает частоту вращения выходного вала в об/мин), то момент — менее очевидная характеристика. Интуитивно он понятен каждому пользователю, имеющему хотя бы малейший опыт работы с электроинструментами: если у прибора не хватает крутящего момента, то он попросту «не тянет» и не может полноценно выполнять работу, «задыхаясь» под нагрузкой. Но у этой характеристики есть множество деталей и нюансов, которые заставили нас посвятить целую статью крутящему моменту шуруповертов, гайковертов и некоторых других электроинструментов.

Что имеется в виду под крутящим моментом

Если говорить простыми словами, не особо углубляясь в физику, то крутящий момент можно охарактеризовать, как силу, которая вращает выходной вал инструмента. Чем больше момента — тем больше «тяги» на валу, тем выше способность выдерживать большие нагрузки, тем лучше инструмент справляется с сопротивлением со стороны обрабатываемого материала.

Крутящий момент измеряется в ньютон-метрах. Один ньютон-метр — это момент, который возникает, если к концу рычага, имеющего длину 1 м, приложить усилие 1 Н.

Если учесть, что 1 Н примерно равен 100 г, то крутящий момент 30 Нм (характеристика хорошего шуруповерта бытового класса) означает, что электродвигатель инструмента через редуктор выдает на выходной вал силу, которая по величине равна воздействию веса 3 кг на рычаг длиной 1 м.

Крутящий момент можно наглядно продемонстрировать таким вот образом.

Значение крутящего момента для моторов электроинструментов или транспортных средств легко понять, если вспомнить, что он «зашит» в формулу определения мощности любого двигателя и «отвечает» за эту мощность ровно в той же степени, что и скорость вращения.

Формула расчета мощности в зависимости от крутящего момента и оборотов.

В вышеприведенной формуле учитываются характеристики на выходном валу:

  • P — это мощность в киловаттах (кВт);
  • M — это крутящий момент в ньютон-метрах (Нм);
  • N — это частота вращения в оборотах за минуту (об/мин).

Крутящий момент шуруповерта

Теория может выглядеть запутанной или не вполне очевидной. Значение крутящего момента будет проще понять, рассматривая практические аспекты. Взять, к примеру, шуруповерты — инструменты, для которых крутящий момент является одним из ключевых параметров (он обязательно указывается в технических характеристиках каждой модели).

В случае шуруповерта момент можно образно описать, как силу, с которой инструмент может поворачивать насадку (биту или сверло). От данной характеристики зависит, какое сопротивление сможет преодолеть шуруповерт, и какие работы можно выполнять с его помощью.

  • 4 – 5 Нм — такая сила примерно соответствует усилию затяжки винта, которое можно обеспечить при использовании обычной ручной отвертки. Примерно такой же крутящий момент обычно имеют аккумуляторные электроотвертки;
  • 15 – 20 Нм — такое значение крутящего момента обычно имеют инструменты, предназначенные для закручивания маленьких шурупов при монтаже гипсокартона или фанеры на каркас из металлопрофиля;
  • 30 – 50 Нм — типичные характеристики для универсального шуруповерта, позволяющие закручивать саморезы среднего размера (диаметром до 5 – 6 мм и длиной до 70 – 80 мм) в пластиковые дюбели или древесину не самых твердых пород;
  • 75 – 100 Нм — крутящий момент мощных инструментов, которые используются профессиональными строителями и монтажниками для высверливания отверстий под кронштейны и работы с крепежом крупного размера;
  • 100 Нм – 200 Нм — очень большое усилие затяжки, которое встречается исключительно у ударных шуруповертов и позволяет крутить даже длинные «глухари» — крупные саморезы длиной 15 – 25 см, предназначенные для соединение балок в деревянных конструкциях. Инструмент с моментом больше 100 Нм может легко сломать пополам биту среднего качество, поэтому для таких шуруповертов покупают специальные «импульсные» рабочие насадки.

Следует отметить, что большой крутящий момент нужен далеко не для всех задач. Поэтому почти каждый шуруповерт оснащен регулировочной муфтой, позволяющей изменять усилие затяжки. Как правило, она имеет 15 – 20 позиций — вполне достаточно для того, чтобы настроить инструмент для работы с тем или иным материалом. Вращая кольцо регулятора, можно изменить значение момента, при котором муфта отсоединит патрон от редуктора. Благодаря возможности регулировки усилия, один и тот же шуруповерт можно использовать для закручивания винтов и саморезов в разные материалы: от мягких и «деликатных», которые легко повредить при неосторожном обращении, до твердых и плотных.

Дрель-шуруповерт с муфтой для регулировки крутящего момента.

Популярные шуруповерты

Жесткий и мягкий крутящий момент

Некоторые производители электроинструментов «козыряют» большим значением крутящего момента у своих шуруповертов, но при этом не любят вдаваться в детали. Другие фирмы (как правило, более именитые и авторитетные) в инструкции по эксплуатации указывают отдельно «жесткий» и «мягкий» момент. У многих пользователей возникают вопросы: в чем заключается разница между «жестким» и «мягким» крутящим моментом, и как эти характеристики влияют на работу шуруповерта? Попробуем вкратце объяснить.

  • «Жесткий» — это кратковременное, пиковое значение крутящего момента. Представим себе такой сценарий работы: с помощью шуруповерта вы закручиваете винт в резьбовое отверстие, сделанное в какой-либо металлической детали. Винт легко, практически без усилий идет по резьбе — БАМ! — дошел до конца и ударился шляпкой о поверхность детали. Это кратковременное (длящееся буквально долю секунды) пиковое усилие, с которым инструмент изо всех сил дотягивает винт, и является «жестким» крутящим моментом.
  • «Мягкий» — это крутящий момент, который можно измерить при каком-либо длительном процессе. В качестве демонстрации можно выбрать такой пример: берем длинный саморез и загоняем его в древесину с помощью шуруповерта. Сначала процесс идет легко, но, по мере углубления самореза в толщу дерева миллиметр за миллиметром, нагрузка на шуруповерт растет, и в какой-то момент он останавливается, не имея сил дальше крутить крепежное изделие. Это «мягкий» крутящий момент — усилие, которого можно достичь при постепенном и плавном возрастании нагрузки.

На нижеприведенных графиках хорошо видно, как растет крутящий момент, необходимый для закручивания крепежных изделий в мягкие материалы (дерево) и твердые (металл). Графики наглядно демонстрируют, что «мягкий» момент всегда меньше «жесткого». Поэтому не удивительно, что многие производители в характеристиках инструмента указывают только большее число, соответствующее «жесткому» моменту. Тем не менее, конкретно для шуруповерта (инструмента, изначально предназначенного именно для закручивания шурупов и саморезов) более важным параметром является именно «мягкий» крутящий момент, так как он объективнее показывает возможности той или иной модели. Поэтому при выборе шуруповерта стоит обращать внимание не только на паспортные характеристики, но и заглядывать в инструкции по эксплуатации, смотреть видео с обзорами или читать отзывы — искать дополнительную информацию, более подробно раскрывающую способности и возможности того или иного инструмента.

Кривые роста усилия затяжки: слева — при завинчивании самореза в древесину, справа — при закручивании винта в металлическую заготовку.

Крутящий момент гайковерта

А вот для гайковертов, в отличие от шуруповертов, важен именно «жесткий» крутящий момент — пиковое значение усилия, необходимого для того, чтобы максимально туго затянуть крепеж или «сорвать» соединение, «прикипевшее» из-за коррозии. Чем выше усилие затяжки — тем более сложные задачи можно решить с помощью гайковерта.

  • 150 Нм – 200 Нм — такого момента вполне достаточно, чтобы откручивать и закручивать колесные болты, на которых держатся диски обычного легкового автомобиля, и при этом не опасаться повредить резьбу.
  • 250 Нм – 300 Нм — нормальные характеристики для универсального гайковерта, который используется в гараже или на небольшом автосервисе. Такого момента хватает не только для работы с колесными болтами, но и для того, чтобы открутить ступичную гайку или «разобраться» с приржавевшим крепежом размером до М20.
  • 500 Нм – 1000 Нм — настолько большой крутящий момент нужен для инструмента, с помощью которого ремонтируют грузовики и спецтехнику или выполняют монтаж и разборку металлоконструкций.

Поскольку слишком большим усилием можно повредить крепеж или сорвать резьбу, редукторы мощных гайковертов имеют, как правило, несколько скоростей (не менее 2 – 3, но в отдельных случаях и до 5 – 6), которые отличаются по крутящему моменту — это дает возможность подобрать оптимальный режим для работы с крепежом определенного размера.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *