Как соединить вал электродвигателя

Как соединить два вала

Как соединить валы механизмов

Муфты предназначаются для соединения валов или других вращающихся деталей, для передачи крутящего момента. Они используются для передачи вращения от двигателя к механизму, его включению и выключению, переключения скоростей и для выполнения других функций.

По назначению, конструкции и условиям работы муфты делятся на постоянные (соединительные) и сцепные (управляемые и самоуправляющиеся). В данной статье поговорим только о соединительных муфтах. При выборе конструкции муфты необходимо учитывать ее назначение, особенности компоновки и сборки, величину и характер действия нагрузки и условия эксплуатации. Соединительные муфты предназначаются для постоянного соединения вращающихся деталей. Делятся они на две группы: глухие, жестко соединяющие валы, и подвижные, допускающие некоторую неточность сборки. Для валов, передающих незначительные крутящие моменты, применяют глухую муфту, соединяемую коническими штифтами (рис. 1,а). Для передач значительных крутящих моментов применяют глухую со шпонками (рис. 1,6) или дисковую муфту (рис. 1,в). Штифты располагают под углом 90° друг к другу. Втулка может быть изготовлена из любых материалов. Ориентировочные размеры: L=(3. 5) d; D=1,5d; dm=(0,25. 0,3) d. Втулку рассчитывают на кручение, а соединения штифтами или шпонками — на срез и смятие.

Недостатком этих муфт является требование строгой соосности соединяемых валов. Смещение и перекос валов вызывает дополнительные деформации изгиба у них и повышает давление на опоры. Подвижные муфты разделяются на расширительные, допускающие осевое смещение вала; крестовые, допускающие радиальное смещение вала; поводковые; мембранные и упругие, допускающие осевое и радиальное смещение валов. На рис. 2,а показана торцевая расширительная муфта, на 2,6 — муфта с ведущим штифтом. Размеры муфт выбирают исходя из условий смятия соприкасающихся поверхностей. Обычно 1=d, 6=(0,25. 0,3) d, dm =(0,25. 0,3) dв. Расширительные муфты применяют лишь при передаче небольших нагрузок и малых угловых скоростях ввиду интенсивного износа рабочих поверхностей. Крестовые муфты (рис.3) состоят из двух неподвижных фланцев с вырезами или выступами 1 и 2, закрепляемых на соединяемых валах. Между этими фланцами помещается подвижная часть 3 с выступами или вырезами. Перпендикулярное расположение пазов позволяет компенсировать несоосность валов за счет скольжения выступов креста в пазах полумуфт. Для повышения КПД требуется смазка трущихся поверхностей и их точная приработка. Детали муфт изготовляются обычно из стали. Выступы креста и пазы полумуфт цементируются. Если валы должны быть электрически изолированы друг от друга, то крестовину делают из электроизоляционного материала. В табл.1 приведены основные размеры муфт.
Недостатком крестовых муфт является увеличение мертвого хода по мере износа выступов. В тех случаях, когда мертвый ход (МРХ) недо¬пустим, применяют беззазорные конструкции крестовых муфт с прижимным устройством. Поводковые муфты (рис.4) состоят из двух дисков со ступицами, жестко укрепленными на концах валиков. На диске 1 одной полумуфты закреплен палец 2, который входит со скользящей посадкой в радиальный паз второй полумуфты 3.
Недостатком поводковых муфт является наличие МРХ за счет посадки пальца в пазу; величина МРХ увеличивается по мере износа трущихся поверхностей паза и пальца и определяется размером образующегося зазора. Для улучшения условий работы поводковой муфты предпочтительно применять поводки с двумя пальцами. В этом случае уменьшается износ трущихся частей муфты, а также устраняется радиальное давление на валик, наблюдаемое в однопальцевых поводках. Однако двупальцевые поводки сложнее в изготовлении и, кроме того, требуют полной соосности соединяемых валов, что затрудняет сборку механизма. В табл.2 приведены размеры однопальцевых поводковых муфт.

В школьные годы я занимался в судомодельном кружке, так вот там мы вал двигателя с гребным валом модели судна соединяли с помощью шарнира показанного на рисунке 5. Это соединение напоминает карданную передачу автомобиля. Я дума устройство этого соединения понятно из рисунка. Чем ближе друг к другу полумуфты, тем дольше хранится в них смазка, но при этом должна быть соответствующая соосность валов. На фото внизу показана одна из полумуфт, каким то чудом сохранившаяся у меня с тех времен, а это почти пятьдесят лет. Еще есть соединение с помощью пружинки, я его не нарисовал. Короче, если валы имеют одинаковые диаметры, а усилия минимальны, то на валы просто одевается подходящая пружинка. Ее можно закрепить просто пайкой или поверх пружинки одеть втулку с зажимным винтом.

Самодельная соединительная муфта

Хочу поведать еще об одном соединении валов. Первый раз я увидел это чудо в 1971 году, будучи в колхозе на уборке картошки. Мне оно так понравилось, что я сразу взял его « к себе на вооружение». Оно стояло на косилке КИР-1,5. Косилка — измельчитель, роторная КИР-1.5 предназначена для уборки однолетних и многолетних сеянных и естественных трав. Современные киры такого соединения не имеют. Соединение выдерживает приличный вращающий момент. Для его изготовления потребуется звездочка (фото 1)с коленвала двигателя от жигулевской классики, где распредвал имеет цепную передачу. Сама цепь – фото 3. И необходимо выточить полумуфты, на рисунке зеленого цвета. Звездочку разрезают пополам. На каждую полумуфту приваривают по половинке звездочки (Рис.1). Потом отделяют часть цепи с числом звеньев, равному числу зубьев на звездочке. Обворачивают получившиеся полумуфты этим куском цепи и новым штифтом соединяют звенья с помощью расклепки (Фото2). Для крепления полумуфт можно использовать болты, если усилия не большие, но лучше конечно применить шпоночное соединение. Ну вот вроде и все, если, что интересное вспомню, обязательно выложу. До свидания. К.В.Ю.

Сопряжение электродвигателя с исполнительным механизмом

Двигатель является приводным силовым механизмом для исполнительного оборудования. Он либо монтируется на несущей раме последнего, либо оба устанавливаются на одном фундаменте (опоре) или каждый на собственном. Монтаж электродвигателя производится крепёжным метизом (болтами, шпильками) через специально предназначенные для этого отверстия на фланце или на лапах изделия. Прилагать чрезмерные усилия при этом недопустимо.

Соединения валов

Валы электродвигателя и исполнительного механизма можно соединять четырьмя методами:

• при помощи муфты (упругой или жёсткой);
• посредством ремня;
• через шестерёнку;
• непосредственно (насадкой на вал электродвигателя рабочего органа исполняющего устройства).

Какой из способов приемлем, зависит от конструкции приёмной части ведомого оборудования.

Монтаж электропривода

Сагрегатированные вместе электродвигатели и исполнительные механизмы не должны ухудшать технические характеристики друг друга и, тем более, являться источниками дефектов. Поэтому при монтаже электродвигателя нужно следить за тем, чтобы:

• являющийся рабочим конец вала при монтажных и демонтажных операциях не подвергался лишним нагрузкам;
• сопрягающие элементы с применением полушпонки (полумуфты, шкивы, шестерни, крыльчатки и т. п.) были предварительно подвергнуты тщательной динамической балансировке.
• при насадке передающих элементов подшипники не испытывали чрезмерного механического воздействия. Для его предотвращения вал нерабочим концом должен упираться о прочный упор. Насаживаемый элемент для расширения его внутреннего отверстия нагревают до +80°С. Использовать удары во время такой операции не допускается.

Особенности выполнения сопряжения

Наибольшее распространение имеют муфтовый и ременной способы передачи вращающего момента от электродвигателя к ведомому оборудованию. Специфика каждого заключается в следующем.

Передача муфтовая

Требуется очень точная центровка обоих валов как в аксиальном, так и в радиальном направлении. Несоосность не может быть выше 0,05 мм. Диаметр условно измеренного круга для определения аксиальной несоосности – 200 мм. Измерения её проводятся в 4 точках на периметре муфты с угловым расстоянием 90° между ними при вращении обеих полумуфт одновременно.

Наименьшая величина теплового зазора меж полумуфтами – 3 мм.

Передача ременная

Электродвигатели и исполнительные механизмы устанавливаются с высокой параллельностью валов.

Ремни натягиваются вначале с предварительным усилием, не превышающим пределы допустимых нагрузок на рабочий конец вала. Для регулировки натяжения ремня у исполнительного механизма должно быть предназначенное для этого приспособление (салазки, ролик и др.). Натяжение проводят до тех пор, пока ремень перестанет проскальзывать на шкивах.

Расчёт диаметра ведущего шкива

Минимальное значение этой величины Dmin зависит от передаваемой мощности Р, скорости вращения вала двигателя n, допустимого радиального усилия на рабочий конец вала FR. Величина последнего параметра зависит от места приложения силы. Эффективность передаваемого усилия определяется также конфигурацией ремня и условиями работы. Эта специфика учитывается специальным коэффициентом k (например, для ремня клинового при условиях эксплуатации нормальных k = 2,5). Выражение для расчёта Dmin в мм будет следующим:

Центровка валов (Электродвигатели, способы их монтажа)

Выверка и наладка передач, соединяющих валы двигателя и машины, необходимы для нормальной работы электропривода. Они выполняются в процессе монтажа электропривода и заключаются в том, чтобы добиться необходимого расположения электродвигателя относительно закрепленной рабочей машины. Их взаимное расположение определяется видом передач. Различные передачи выверяют различными способами.

Достаточно трудоемкой является выверка непосредственных соединений валов электродвигателя и рабочей машины или механизма с помощью муфт. Для нормальной работы электропривода здесь требуется такое взаимное расположение ЭД и производственного механизма, при котором оси их валов находились бы на одной прямой линии. Подобную выверку передачи часто называют центровкой. Добиться точного выполнения этих требований бывает трудно, поэтому допускаются некоторые отклонения от них. К высокоскоростным электроприводам и жестким соединениям (например, с помощью поперечносвертной муфты) предъявляются более жесткие требования, чем к низкоскоростным электроприводам и эластичным (упругим) соединениям.

Непосредственные соединения выверяют в два приема: предварительно и окончательно. Предварительная выверка может выполняться с помощью металлической линейки (без специальных приспособлений) следующим образом. Линейку прикладывают ребром к ободу в верхней точке полумуфты на валу машины и проверяют, есть ли зазор между ребром линейки и второй полумуфтой. При наличии зазора под лапы электродвигателя подбивают стальные прокладки толщиной 0,5—0,8 мм до его ликвидации. Если таких прокладок требуется более трех-четырех, их заменяют одной соответствующей толщины, так как большое число прокладок нарушает центровку двигателя при закреплении. Осевое смещение определяют, прикладывая линейку к боковым поверхностям полумуфт, а осевые зазоры устраняют поворотом электродвигателя в горизонтальной плоскости.

При высокой точности центровки пользуются специальными скобами, которые закрепляют на ступицах обеих полумуфт с помощью болтов и хомутов (рисунок 8, а). Зазоры А и Б замеряют с помощью щупов в четырех точках по окружности через 90°, начиная с верхней точки. Изменяя положение вала электродвигателя, добиваются равенства одноименных зазоров при любом угле поворота.

Рисунок 8 – Выверка соосности валов электродвигателя и машины при соединении их муфтами:
а — с помощью скоб; б — с помощью изогнутых проволок; 1 — вал машины; 2 — скобы; 3 — вал электродвигателя; 4 — проволока; 5 — полумуфты.

Выверку соединений муфтами валов двигателя и рабочей машины в производственных условиях часто выполняют с помощью двух жестких проволок, закрепленных на ступицах обеих полумуфт. Свободные концы предварительно заточенных на конус проволок загибают навстречу друг другу буквой Г (рисунок 8, б). Между остриями стрелок оставляют небольшой зазор (до 1 мм). Обе полумуфты скрепляют болтом (не жестко) и вращают от руки. Изменение зазоров между проволочками в очках 0°, 90°, 180° и 270° замеряют щупом или определяет визуально. При вращении полумуфт добиваются такого положения двигателя в вышеуказанных точках, чтобы зазоры не изменялись.

Электродвигатели с выверенной передачей закрепляет на опорном основании с помощью болтов и гаек и снова выверяют точность установки, так как при закреплении центровка может быть нарушена.

При выверке ременных передач добиваются, чтобы валы электродвигателя и рабочей машины были параллельны, а поперечные оси шкивов находились на одной прямой. Несоблюдение этих условий при плоскоременной передаче приводит к спаданию ремня, а при клиноременной — к преждевременному ее изнашиванию.

В зависимости от межосевого расстояния выверку можно осуществлять металлической линейкой (при малом), либо с помощью нитки или тонкой проволоки (при любом межцентровом расстоянии). При одинаковой ширине шкивов двигатель перемещают до тех пор, пока натянутая нитка не коснется одновременно четырех диаметрально противоположных точек на торцах обоих шкивов. Если межцентровое расстояние небольшое, то для этой цели удобнее пользоваться металлической линейкой, которую прикладывают к шкивам боковой поверхностью (ребром) и добиваются касания четырех диаметрально противоположных точек шкивов.

Если ширина шкивов различная, выверочную линейку прикладывают ребром к двум диаметрально противоположным точкам на торце большего шкива и добиваются, чтобы зазоры между линейкой и крайними точками на торце меньшего шкива были равны половине разности ширины шкивов. В случае, если межосевое расстояние больше длины линейки, то выверить передачу можно с помощью отвесов, переброшенных через поперечные оси шкивов, под которыми натянута нитка.

После выверки передачи электродвигатель закрепляют на опорном основании, передачу закрывают защитным кожухом, обмотки двигателя соединяют по соответствующей схеме и подключают к источнику питания.

Рисунок 9 – Выверка установки электродвигателя с ременной передачей при разной ширине шкивов

Перед окончательным закреплением выверяют горизонтальное положение двигателя, а также совпадение его оси с осью вала приводимого механизма (выверка линии валов). При ременной передаче такую выверку выполняют с помощью стальных линеек, прикладываемых к торцам шкивов (при одинаковой их ширине). Если ширина шкивов разная, выверку делают шнуровыми отвесами (рисунок 9). От приводимого шкива до пола опускают два отвеса Л и Б и протягивают между ними шнурок, образующий прямую линию. От середины шкива электродвигателя тоже опускают два отвеса В и Г и перемещают электродвигатель до совпадения отвеса его шкива со шнуром.

Муфты для электродвигателей, их классификация, назначение

Вращательное движение от двигателя передается на вал рабочей машины или редуктор через приводной механизм. Муфта является узлом привода и служит для прямой передачи крутящего момента без изменения его величины и направления. Она выполняет функции центровки двух соосных валов.

Операция центровки – одна из самых ответственных при монтаже конструкции. Смещение осей валов (угловое или параллельное) влияет на состояние, как электродвигателя, так и приводимой им машины. Неправильная центровка вызывает пульсацию моментов, вибрацию, деформации элементов, создает дополнительные усилия на подшипники.

Общая классификация и устройство механической муфты для электродвигателя

Различают множество типов муфт, которые отличаются назначением, конструкцией, принципом действия. Наиболее распространенные типы стандартизованы по паспортным данным. Основная паспортная характеристика – величина вращающего момента, который муфта может передавать.

По принципу действия муфты делятся на механические, электромагнитные, гидравлические. По типу соединения валов – на постоянные (неуправляемые), управляемые и автоматические (самоуправляемые).

Механические муфты объединены в два больших класса: глухие (жесткие) и подвижные.

Глухие образуют жесткое соединение двух валов. Монтаж выполняют на общей площадке, конструкция требует точной центровки валов электродвигателя и установки. Глухая муфта –это два диска (полумуфты), соединенные болтами. Они расположены на концах валов электродвигателя и рабочей машины. Применяется для тихоходных двигателей.

Самая простая конструкция у глухой втулочной муфты. Ее достоинства: простота и малые радиальные размеры. Она представляет собой втулку со штифтами, шпонками или шлицами. Предназначена для передачи небольших нагрузок валами диаметром до 70 мм.

Конструкция других видов глухих муфт принципиально не отличается от базовой. Добавляются функциональные элементы: стопорные винты, пальцы-болты с упругими манжетами или шайбами, металлические пружины, резиновый диск. Эти детали устраняют или компенсируют осевые и радиальные смещения.

Виды муфт для электродвигателя

Промышленность выпускает несколько распространенных типовых конструкций.

• Эластичные. Имеют малые габариты и вес. Предназначены для передачи высокого вращающего момента. Гасят вибрацию и ударные нагрузки.
• Зубчатые. Относятся к жестким компенсирующим. Внешние края полумуфт и внутренние поверхности обоймы выполнены с зубьями бочкообразной формы. Зубчатое зацепление допускает боковой зазор и осевое смещение зубьев.
• Беззазорные. Применяются в оборудовании, где люфты недопустимы.
• Самоуправляемые предохранительные. Разъединяют валы при превышении допустимого крутящего момента. Устанавливаются там, где требуется защита от перегрузок.

Кроме механических муфт в приводах электродвигателей применяют гидродинамические и магнитные устройства. Гидравлическая муфта ограничивает передающий момент, предотвращает перегрузку. Магнитные/электромагнитные муфты используют магнитное поле постоянных магнитов/поле между ротором и статором для бесконтактной передачи момента.

Назначение приводных муфт

Информация о принципиальных различиях между видами муфт даст возможность купить узел, подходящий для передачи вращения в конкретной установке.

• Глухие нерасцепные муфты необходимы для соединения частей длинных составных валов.
• Если оси валов при сборке совмещены неточно, их соединяют компенсирующими муфтами. Такая конструкция предусматривает компенсацию всех видов смещений (осевых, радиальных, угловых) малой величины.
• Для передачи переменных вращающих моментов с колебаниями, ударными динамическими нагрузками применяются упругие муфты.
• Сцепные управляемые устройства нужны в случае необходимости управлять пуском и остановкой узлов установки.
• Предохранительные муфты устраняют опасность поломки деталей при перегрузке. Обгонные муфты передают момент только в одном направлении. Оба эти вида самодействующие.

При выборе муфты учитывают характеристики привода (скорость вращения).

Выходные валы электродвигателя и быстроходного редуктора соединяют втулочными муфтами (втулочно-палъцевыми). Оба механизма устанавливают на общей раме и центруют валы. Упругих свойств муфты достаточно, чтобы компенсировать возникающие пусковые нагрузки.

Тихоходный редуктор подключается к двигателю через цепные муфты. Их гибкость допускает соединение несоосных валов.

Муфты обеспечивают снижение до минимума дополнительных нагрузок от неточного расположения валов. Но при расчете усилий на подшипники необходимо учитывать дополнительное воздействие на них со стороны муфты. Муфты подбирают из перечня стандартных устройств. Главные параметры при выборе – вращающий момент электродвигателя и диаметры концов валов.