Общие сведения.
В машиностроении соединительными муфтами называют конструкции, предназначенные для соединения валов механизмов с целью передачи вращения от одного вала другому. При этом один из валов является ведущим, принадлежащим машине-двигателю (например, электродвигателю), а другой вал, называемый ведомым, принадлежит машине-орудию (вентилятору, мельнице и т. п.), совершающей какую-либо работу (например, нагнетание воздуха, отсос дымовых газов, размол и др.).
Ниже рассматриваются только те муфты, которые применяются для соединения валов машин тепловых электростанций.
Теоретически муфта должна соединять два вала, один из которых является точным продолжением другого, т. е. соединять два таких вала, оси которых расположены на одной прямой. Практически соединяемые валы имеют некоторый перекос или смещение относительно друг друга.
Если условия работы требуют, чтобы два вала, соединенные муфтой, работали как один целый, то применяют жесткие соединительные муфты. Жесткие муфты требуют точного взаимного центрирования валов и не допускают параллельных и угловых смещений.
Если соединительные муфты должны допускать некоторые незначительные перемещения соединяемых валов в осевом направлении, некоторые незначительные отклонения от расположения осей валов на одной прямой, т. е. от соосности, а также и от параллельности, то применяют подвижные или компенсирующие муфты.
Конструкция и работа зубчатой муфты.
Зубчатая муфта допускает некоторое параллельное и угловое смещения валов при сборке и работе. Эта муфта применяется в углеразмольных мельницах, осевых дымососах и др.
Рис. 109. Зубчатая муфта:
а — в собранном виде, б — зацепление зубьев, в — схема обработки зубьев ступицы; 1, 11 — ступицы, 2 — уплотнение, 3, 9 — торцовые крышки, 4 — бумажная прокладка, 5, 7 — полумуфты, 6, 8 — болты, 10 — зубья ступиц, 12 — зубья полумуфт, 13 — монтажный зазор, равный 5—12 мм, 14 — начальная окружность, 15 — радиальный зазор, 16 — боковой зазор, 17 — пробка, закрывающая отверстие для заливки масла в муфту
Зубчатая муфта состоит из двух ступиц 1 и 11 (рис. 109), на наружной поверхности которых нарезаны зубья, причем участок с нарезанными зубьями образует на ступице зубчатый венец. Ступицы прочно насажены на концы валов и укреплены шпонками, на каждую ступицу надеты венцовые полумуфты 5 и 7 с зубьями на внутренней поверхности. При этом зубья полумуфт и зубья ступиц входят в зацепление (рис. 109, б). При сборке обе венцовые полумуфты соединяют на фланцевом стыке болтами 6, между фланцами устанавливают бумажную прокладку. С торцов на ступицы надвигают крышки 3 и 9 с уплотнением 2 из войлока или пробки. В позднейших конструкциях предусмотрено в крышках устанавливать резиновое уплотнение манжетного типа. На рис. 109, в показана схема обработки зубьев ступицы.
Полость собранной муфты заполняется маслом до уровня сальниковых уплотнений вала через специальное отверстие в одной из полумуфт, закрываемое пробкой на резьбе. Заполняя полость муфты, масло проникает в зазор между зубьями ступиц и полумуфт. Следовательно, передача вращения в зубчатых муфтах происходит через зубчатое зацепление, находящееся в масляной ванне.
Наличие масляной ванны облегчает условия работы зацепления зубьев ступиц с зубьями венцовых полумуфт и обеспечивает ее бесшумность. Масло, залитое в ванну муфты, при вращении последней отбрасывается на внутреннюю цилиндрическую поверхность полумуфт, располагается по кольцу и проникает в зазоры между зубьями, которые вследствие этого будут все время работать в масляной ванне.
Кольцо смазочного масла внутри вращающейся муфты способствует сохранению масла в корпусе за счет сокращения утечек через уплотнения валов в торцовых крышках.
Сравнительные достоинства зубчатых муфт заключаются в следующем: прочность конструкции; отсутствие мелких быстро изнашивающихся деталей; простота сборки, разборки и ремонта, допустимость осевых перемещений валов; бесшумность в работе.
Недостатки муфт сводятся к следующему: сложность изготовления (нарезание зубьев); отсутствие компенсаций при ударных нагрузках; большая масса; малая надежность уплотнения торцовых крышек.
Ремонт зубчатой муфты.
Перед разборкой муфты сливают масло через пробку, а полость промывают эмульсией через эту же пробку. Проверяют наличие контрольных рисок на фланцах венцовых полумуфт. При отсутствии контрольных рисок их наносят, чтобы в дальнейшем (после ремонта) облегчить правильную сборку. Проверяют износ войлочного или резинового уплотнения торцовых крышек муфты путем измерения зазоров щупом кругом.
В процессе разборки отвинчивают гайки болтов фланцевых соединений полумуфт и торцовых крышек и после того, как один из валов будет отодвинут назад и отведен в сторону (например, сдвинут и повернут на раме электродвигатель), снимают полумуфты со ступиц, а торцовые крышки сдвигают по валу назад. Определяют износ зубьев, болтов и отверстий для них на фланцах. Зачищают фланцевые поверхности полумуфт, их задние торцы и торцовые крышки от следов старых прокладок. Зачистку выполняют шабером и наждачной бумагой.
Изношенные войлочные или резиновые уплотнения заменяют новыми. При этом если ступица с вала не снимается, то для возможности заправки в паз торцовой крышки уплотнение вырезается в виде двух полуколец.
Осматривают все зубья муфты и проверяют их износ. Преждевременному износу зубьев муфты способствуют неточности центрирования, недоброкачественные ремонт и сборка деталей муфт, установка валов, их подшипников, несоответствующее качество масла в полости, недостаточное количество масла, неспокойный режим работы механизма (неравномерная и ударная нагрузка). Муфту заменяют новой, когда износ зубьев достигает 30% номинальной толщины. При меньшем износе на зубьях снимают заусенцы.
Неудовлетворительное уплотнение торцовых крышек муфты вызывает утечку масла со всеми вытекающими отсюда последствиями. Поэтому внимательно следят за утечками масла и при их обнаружении заменяют уплотнение, а в полость муфты доливают масло.
Работа муфты, соединяющей недостаточно точно сцентрированные валы, сопровождается износом зубьев, повреждениями болтов на фланцах венцов; обычно болты срезаются и их приходится заменять новыми.
При разработке отверстий во фланцах полумуфт форма их становится нецилиндрической. Разработанные отверстия развертывают разверткой (не сверлом) на больший диаметр, а затем для каждого такого отверстия изготовляют отдельные точеные болты и маркируют их по отверстиям.
Конструкция и работа дробевой муфты.
Дробевая муфта состоит из двух разных полумуфт — ведущей и ведомой (рис. 110), прочно насаженных на валы на шпонках. Ведущая полумуфта имеет ступицу с двумя дисками на торцах, диски между собой связаны восемью ребрами. Ведомая полумуфта также имеет ступицу, переходящую в стакан.
Рис. 110. Дробевая муфта:
1 — ведомая полумуфта, 2 — отверстие в ведомой полумуфте для засыпки дроби в ведущую полумуфту, 3 — ведущая полумуфта
Эта полумуфта полостью стакана надвигается на ведущую полумуфту. Радиальный зазор между стенкой стакана и дисками 2 мм; торцовый зазор между полумуфтами указывается на монтажном чертеже механизма.
Стакан ведомой полумуфты имеет два диаметрально противоположных отверстия с пробками на резьбе. Через эти отверстия в сегментные полости ведущей полумуфты засыпают стальную дробь диаметром 8 мм, при этом в каждую полость засыпают одинаковое количество дроби по массе.
После пуска электродвигателя вращается только ведущая полумуфта с дробью. При определенной частоте вращения дробь центробежной силой отжимается к стенке стакана ведомой полумуфты и заставляет последнюю вращаться.
Дробевая муфта применяется для молотковых мельниц, осевых дымососов, регенеративных воздухоподогревателей.
Ремонт дробевой муфты.
Муфта проста по конструкции и это определяет простоту ее ремонта. Износу подвержена дробь и значительно реже ребра ведущей полумуфты.
Ребра при износе (когда в зазор проскакивает дробь) наплавляют, а дробь заменяют. При этом следят, чтобы не нарушалась балансировка ведущей полумуфты из-за неодинаковой массы дроби в ее сегментных полостях.
Рис. 111. Пальцевая муфта и ее детали:
1 — полумуфты, 2 — палец, 3 — расстояние, необходимое для снятия пальца и установки его в гнездо полумуфты, 4 — винт крепления шайбы, 5 — эластичная часть, 6 — шайба
Конструкция и работа пальцевой муфты.
Пальцевая муфта (рис. 111) состоит из двух дисковых полумуфт, которые прочно насажены на концы валов и укреплены шпонками. Полумуфты имеют отверстия (гнезда) для общих пальцев, которыми они и соединяются между собой. Пальцы представляют собой металлические стержни с эластичной набивкой из резины или кожи на одном конце. Эластичная набивка на пальцах удерживается при помощи шайб (рис. 111) зашплинтованными гайками или винтами.
В отверстия ведущей полумуфты пальцы плотно входят металлической частью и закрепляются гайками с постановкой шплинтов. В отверстия ведомой полумуфты пальцы входят своей эластичной частью с зазором. Ведущая полумуфта через пальцы передает вращение ведомой полумуфте и валу, на котором она насажена. Эластичная часть пальцев компенсирует толчки и удары при передаче вращения и способствует равномерной нагрузке их (пальцев).
Основные достоинства пальцевых муфт: простота изготовления; сравнительная простота сборки, разборки и ремонта; компенсация небольших перекосов и радиальных смещений соединяемых валов, которые могут возникнуть при эксплуатации, без появления дополнительных вредных нагрузок значительной величины на подшипники; допустимость небольших ударных нагрузок; способность допускать значительную частоту вращения.
Ремонт пальцевой муфты.
Перед разборкой относительное положение полумуфт маркируют, чтобы одни и те же отверстия для пальцев всегда приходились друг против друга, а перед снятием пальцев маркируют их по отверстиям. При разъединении и осмотре муфты могут быть обнаружены износ пальцев и отверстий полумуфт, а также ослабление посадки на валах.
Нормально зазор мягкой части пальцев в гнезде полумуфты в зависимости от ее размера должен быть от 2 до 4 мм на диаметр. При выработке мягкой части пальцев и уменьшении их диаметра более чем на 2 мм набивку заменяют. Если выработка односторонняя и незначительная, то временно допускают к работе этот же палец, повернув его на угол 180°, с тем, чтобы непродолжительное время работала неизношенная сторона мягкой поверхности.
Набор резиновых колец трапециевидного сечения, поставленных на пальцах заводом-изготовителем, заменяют резиновыми втулками, но при этом компенсирующая способность муфты несколько ухудшается.
Если обнаружится износ металлической части пальца и он с большой слабиной будет входить в отверстие полумуфты, то его заменяют новым. Выработка отверстий в полумуфтах для мягкой части пальцев более 2 мм не допускается.
При соединении полумуфт вставляют пальцы соответственно маркировке, завинчивают гайки и устанавливают шплинты, без которых муфта в работу не допускается. При установке пальцев следят, чтобы металлическая часть плотно входила в гнезда, а мягкая часть пальцев в соответствующие гнезда другой полумуфты входила свободно (с зазором). Для этой цели пальцы осматривают и проверяют по шаблону перед установкой.
Зазор, с которым входит мягкая часть пальцев в гнезда ведомой полумуфты, создает «игру» полумуфт по окружности, что дает возможность применять при установке пальцев следующий практический прием. Устанавливают и закрепляют первый палец и пробуют ломиком, смещается ли одна полумуфта относительно другой при вращении, если имеется смещение, т. е. зазор, тогда устанавливают следующий палец и опять проверяют смещение. Если после установки какого-либо пальца смещения полумуфт не окажется, то этот палец снимают и заменяют другим или протачивают (спиливают мягкую часть) и снова вставляют его на место. Примерку продолжают до тех пор, пока полумуфты не дадут «игру» по окружности. Таким порядком устанавливают все пальцы. При установке пальцев следят, чтобы компенсацию мягкой части не ограничивали шайбы, стягивающие упругий элемент.
В процессе сборки следят, чтобы зазор между эластичной частью каждого пальца и стенкой отверстия был везде одинаков, так как только при этом условии все пальцы нагружаются одинаково.
