Материал: Автоматизированная разработка технического руководства по эксплуатации и ремонту компонентов муфты сцепления мобильной буровой установки

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время муфты сцепления нашли широкое применение почти во всех сферах. С помощью муфты осуществляется кратковременное разъединение, то есть прекращение плотного соприкосновения ведущих и ведомых дисков механизма сцепления. Таким образом, муфта - это деталь общего механизма, единого блока сцепления.

Основной целью выпускной квалификационной работы является автоматизированная разработка технического руководства по эксплуатации и ремонту компонентов муфты сцепления мобильной буровой установки.

В процессе эксплуатации детали и узлы прибора приходят в негодность, как следствие, - нуждаются в ремонте или замене. Поэтому существует необходимость в создании технических руководств и каталогов, с помощью которых можно быстро и качественно осуществить ремонт и замену комплектующих.

Тема данной выпускной квалификационной работы актуальна, так как составление технических руководств является важной составляющей конструкторской документации на изделие. Для каждого предприятия разработка руководства по эксплуатации (РЭ) - неотъемлемая часть разработки (проектирования) промышленного оборудования, поэтому обязательность наличия данного документа у производителя, поставщика и, в конечном счете, пользователя продукции, ни у кого не вызывает сомнений.

Также важно отметить, что РЭ входит в комплект документов, обязательных для представления в орган по сертификации при проведении подтверждения соответствия продукции требованиям технических регламентов.

КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

Цели и задачи выпускной квалификационной работы

Современное сообщество в своем развитии или хозяйственной деятельности активно употребляет графический язык, которому на нынешний день альтернативы нету (голографические технологии пока что находятся над стадии исследования). Графический язык обретает родное научно-техническое использование путем черчения проекций трехмерных объектов в двухмерной плоскости.

Потому, целью предоставленной выпускной квалификационной работы является автоматизация компонентов муфты сцепления. Исходя из поставленной цели, необходимо решить следующие задачи:

Создать трехмерные модели и чертежи компонентов визира оптического устройства;

Создать разнесенные сборки и каталоги изделий;

Рассчитать нагрузки, действующие на червячный вал со стороны колеса;

Исследовать напряженно - деформированное состояние детали «вал»;

Разработать технологию изготовления детали «вал»;

В выпускной квалификационной работе изучению и анализу подлежит механизмы переключениями муфты сцепления.

Описанием конструкции им принцип работы муфты сцепления

Муфты - устройства, предназначенные для соединения концов валов или для соединения валов с расположенными на них деталями.

Основное назначение муфт - передача вращающего момента без изменения его модуля и направления. Муфты могут выполнять и другие функции: предохранять механизм от перегрузок, компенсировать несоосность валов, разъединять или соединять валы во время работы и др.

Классификация муфт. Имеется большое разнообразие конструкций муфт, которые различаются не только функциональным назначением, но и принципом действия: механические, гидравлические, электрические и др. Широко применяемые муфты стандартизованы [10]. Основной паспортной характеристикой муфты является значение вращающего момента, на передачу которого она рассчитана. Ниже рассматриваются только наиболее распространенные в машиностроении механические муфты.

По характеру соединения валов муфты подразделяют на неуправляемые (постоянные), управляемые и самоуправляемые (автоматические).

Муфты глухие. Образуют жесткое и неподвижное соединение валов. Они не компенсируют ошибки изготовления и монтажа, требуют точной центровки валов. Применяются обычно глухие муфты для тихоходных валов.

Втулочная муфта - самая простая из глухих муфт. Она состоит из соединительной втулки со штифтами или шпонками, как показано на рисуноке 1. Основное их достоинство - простота конструкции. Применяют их при относительно небольших нагрузках на валах диаметрами до 60…70 мм.

Рисунок 1 - Втулочные муфты

Муфта фланцевая - наиболее распространенная, состоит из двух полумуфт 2, соединенных болтами 1. Болты ставят через один: с зазором (вариант I) и без зазора под развертку (вариант II). Центрирование полумуфт в этом случае осуществляют болтами, установленными без зазора, которые рассчитывают на срез. Установка болтов без зазора позволяет получить муфты меньших габаритов и поэтому более распространена. Пример фланцевой муфты показан на рисунке 2.

Рисунок 2 - Фланцевая муфта

Фланцевые муфты применяют для соединения валов диаметром до 200 мм и более. Достоинствами таких муфт являются простота конструкции и сравнительно небольшие габариты.

Жесткие компенсирующие муфты. За счет подвижности деталей такие муфты компенсируют радиальные, угловые и осевые смещения валов, вызванные неточностями их изготовления, монтажа и упругими деформациями. Это позволяет уменьшить нагрузки на валы и подшипники.

Недостаток жестких компенсирующих муфт - отсутствие упругодемпфирующих элементов, смягчающих толчки и удары. Наибольшее распространение получили кулачково-дисковая и зубчатая.

Кулачково-дисковая муфта состоит из двух полумуфт 1 и 3, соединенных промежуточным диском 2. При работе диск перемещается по пазам полумуфт, и тем самым компенсируются несоосность соединяемых валов (радиальные смещения - до 0,04d, угловые - до 30'). Кулачково-дисковая муфта изображена на рисунке 3.

Скольжение выступов в пазах сопровождается их износом. Интенсивность износа возрастает с увеличением несоосности и частоты вращения. Для уменьшения износа поверхности трения муфты периодически смазывают и не допускают на них больших напряжений смятия.

Рисунок 3 - Кулачково-дисковая муфта

Из условия износостойкости кулачково-дисковых муфт рассчитывают давление на боковых поверхностях выступов и пазов:

Детали кулачково-дисковых муфт изготовляют из сталей Ст5 (поковка) или 25Л (литье). Для тяжелонагруженных муфт применяют легированные стали типа 15Х, 20Х с цементацией рабочих поверхностей.

Зубчатая муфта состоит из двух полумуфт 1 и 3 с наружными зубьями эвольвентного профиля и разъемной обоймы 2 с внутренними зубьями. Передача вращающего момента осуществляется большим числом одновременно работающих зубьев, что обеспечивает высокую нагрузочную способность и малые габариты муфты. Пример показан на рисунке 4.

Рисунок 4 - Зубчатая муфта

Для компенсации смещений деталей предусматривают торцевой зазор д. Для ослабления вредного влияния кромочного контакта применяют зубья бочкообразной формы , а соединение выполнено с увеличенными зазорами. Зубчатые муфты допускают угловое смещение валов Д_{б max} = 1,5°, радиальное Д_r = 0,2…0,6 мм, осевое (на рисунке не показано) - 1…8 мм.

Детали зубчатых муфт изготовляют из углеродистых сталей типа 45, 40Х, 45Л коваными или литыми. Для повышения износостойкости зубья полумуфт подвергают термической обработке до твердости не ниже 40НRC, а зубья обойм - не ниже 35HRC.

Упругие компенсирующие муфты применяются не только для компенсации смещения валов, но и для снижения динамичности нагрузок и амортизации колебаний, возникающих при работе передач машин.

Муфта упругая втулочно-пальцевая состоит из двух полумуфт 1, соединенных пальцами 2, на которые для смягчения ударов надеты гофрированные резиновые втулки. Такие муфты в силу простоты конструкции получили широкое применение в приводах от электродвигателей для валов диаметрами 9…160 мм при вращающих моментах 6,3…16000 Нм. Пример муфты упругой показан на рисунке 5.

Рисунок 5 - Упругая втулочно-пальцевая муфта

Толщина резиновых втулок невелика, и поэтому амортизирующая способность муфты незначительна. Они допускают радиальное смещение валов до 0,6 мм, продольное - до 5 мм, угловое - до 1°.

Муфта со змеевидными пружинами состоит из двух полумуфт 1 с зубьями специальной формы, между которыми свободно расположены секции змеевидной пружины 3 прямоугольного сечения. Кожух 2, состоящий из двух половин, служит резервуаром для пластичного смазочного материала и предохраняет пружину от выпадения. Пример представлен на рисунке 6.

Рисунок 6 - Муфта со змеевидными пружинами

Муфта используется для передачи больших вращающих моментов, обладает хорошими эксплуатационными качествами, имеет небольшие габариты, но сравнительно дорогостоящая.

В зависимости от размеров муфты могут компенсировать радиальные смещения валов 0,5…3 мм, осевые - 4…20 мм и угловые до 1°15'.

Материалы полумуфт - сталь 45, стальное литье 45Л; пружин - пружинные стали 65Г, 60С2.

Расчет муфты предусматривает проверку прочности пружины при изгибе методами сопротивления материалов.

Управляемые (сцепные) муфты позволяют соединять и разъединять валы без остановки двигателя. По конструкции управляемые муфты можно разделить на кулачковые, зубчатые, основанные на зацеплении, и фрикционные, основанные на трении.

Кулачковые и зубчатые муфты имеют весьма небольшие габариты и массу, не допускают проскальзывания. Однако их включение на ходу сопровождается ударами. Фрикционные муфты позволяют плавно соединять ведущий и ведомые валы под нагрузкой при любой скорости их вращения, предохраняют механизмы от внезапных перегрузок.

Кулачковая муфта состоит из двух полумуфт 1 и 2, имеющих на сцепляемых торцах выступы - кулачки. При включении муфты кулачки одной полумуфты входят во впадины другой, создавая жесткое соединение. Кулачковая муфта представлена на рисунке 7.

Рисунок 7 - Кулачковая муфта

Включение кулачковой муфты во избежание ударов производят при остановленном двигателе или с малыми скоростями (до 1 м/с).

Полумуфты чаще всего располагают на одном валу, что обеспечивает хорошую их соосность. При выключенной муфте зубчатое колесо свободно вращается на подшипнике скольжения 3. Если муфта включена, вращающий момент от зубчатого колеса передается через кулачки и шлицы на вал.

Для устранения ударов и шума при включении муфты применяют специальные соединительные устройства - синхронизаторы.

Кулачковые муфты изготовляют из сталей 20, 15Х, 20Х с последующей цементацией или сталей 40Х, 30ХН с последующей объемной закалкой. Размеры муфт принимают конструктивно, а затем выполняют проверочный расчет кулачков на износостойкость и прочность.

Фрикционные сцепные муфты передают вращающий момент между полумуфтами за счет сил трения на рабочих поверхностях, как показано на рисунке 8.

Рисунок 8 - Фрикционные муфты:

а - однодисковая; б - многодисковая; в - конусная

В начальный период касания полумуфт происходит относительное проскальзывание их рабочих поверхностей (смазанных или сухих), и тем самым обеспечивается плавность включения муфты. При установившемся движении проскальзывание не происходит, а при перегрузке муфта пробуксовывает, что предохраняет машину от поломок.

Фрикционные муфты должны обладать надежностью сцепления, высокой износостойкостью и теплостойкостью контактирующих поверхностей.