シャフト図面用カップリング。 カップリング: 説明の分類

講義11

6.7. メカニカルカップリング。 カップリングの目的と分類

ドライブ カップリング (通常は単にカップリング) は、機械や機構のドライブでシャフトのキネマティックおよびパワー カップリングに使用されるデバイスです。 カップリングは、あるシャフトから別のシャフトにトルクを伝達します 大きさや向きを変えずにまた、取り付けの不正確さとシャフトの幾何学的軸の変形を補正し、エンジンを停止せずにシャフトを取り外して接続し、緊急モードで機械を故障から保護し、場合によっては衝撃や振動を吸収し、回転速度を制限します。

図上。 シャフトの取り付け時に発生する可能性のあるエラー (シャフトのミスアライメント) を以下に示します。 a- 半径方向の変位; b- 軸方向変位; の-角変位。 これらのエラーが同時に存在する場合があります。

機械駆動のカップリングは、多くの基準に従って分類されます。

動作原理によれば、カップリングは次のように分けられます。 4 つのクラス:

1. リリース不可（機械の運転中にシャフトを分離できないようにする）;

2. マネージド（クラッチを制御できるようにする）;

3. 自己行動(設定された動作モードの変更の結果として自動的にトリガーされます);

4. その他(最初の 3 つのクラスに含まれないすべてのカップリング)。

カップリング クラス (第 4 を除く) は次のように分けられます。 グループ(機械、流体力学、電磁気)、 サブグループ(剛性、補償、弾性、安全性、オーバーランニングなど)、 種類（摩擦、破壊要素など）および デザイン(カム、ボール、ギア、フランジ、スリーブフィンガーなど)。

一般に、カップリングは、駆動および従動カップリングの半分と接続要素で構成されます。 メカニカル カップリングでは、固体 (剛体または弾性体) が接続要素として使用されます。 流体力学的結合では、接続要素の機能は液体によって、電磁結合では電磁場によって実行されます。

よく使われるカップリングを標準化。 クラッチの主なパスポート特性は、それが設計されているトランスミッションのトルクの値です。

機械工学で最も一般的な機械的カップリングのみを検討します。 シャフトの接続の性質により、カップリングは次のように分割されます 非管理 (永続)、管理および自己管理 (自動).

カップリングの種類

カップリング聴覚障害者シャフトの堅固で固定された接続を形成します。 それらは製造および設置エラーを補正するものではなく、シャフトの正確な位置合わせが必要です。 ブラインドカップリングは通常、低速シャフトに使用されます。

スリーブカップリング- 最も単純なブラインド カップリングは、ピン (図 7.1、a) またはキー (図 7.1、b) を備えた接続スリーブで構成されています。 それらの主な利点は、デザインのシンプルさです。 それらは、直径が最大60 ... 70 mmのシャフトの比較的小さな負荷に使用されます。

a) b) 図 7.1. スリーブカップリング: a - ピン; b - ダボ

フランジカップリング- 最も一般的なもの (図 7.2) は、ボルト 1 で接続された 2 つのハーフカップリング 2 で構成されています。 この場合、カップリングの半分のセンタリングは、せん断用に設計された隙間なく取り付けられたボルトで行われます。 クリアランスなしでボルトを取り付けると、カップリングを小さくすることができるため、より一般的です。 米。 7.2. フランジカップリング

フランジカップリングは、直径 200 mm 以上までのシャフトを接続するために使用されます。 このようなカップリングの利点は、設計が簡単で、寸法が比較的小さいことです。

剛性補正スリーブ. 部品の可動性により、このようなカップリングは、製造、取り付け、および弾性変形の不正確さに起因する半径方向、角度方向、および軸方向のシャフトの変位を補正します。 これにより、シャフトとベアリングへの負荷が軽減されます。

剛性補償カップリングの欠点は、衝撃や衝撃を和らげる弾性減衰要素がないことです。 最も普及しているのはカムディスクとギアです。

カムディスククラッチ（図7.3）は、中間ディスク2で接続された2つのカップリングハーフ1と3で構成されています。動作中、ディスクはカップリングハーフの溝に沿って移動し、それによって接続されたシャフトのミスアライメントが補正されます（半径方向の変位 - アップ0.04d まで、角度 - 最大 30 インチ)。

溝内の突起の滑りは、それらの摩耗を伴う。 摩耗の強度は、ミスアライメントと速度の増加に伴い増加します。 摩擦面の摩耗を減らすために、カップリングは定期的に潤滑され、カップリングに大きな崩壊応力がかからないようにします。

米。 7.3. カムディスククラッチ

カムディスクカップリングの耐摩耗性の条件から、突起と溝の側面の圧力を計算します。

, (7.1)

ここで、Tr は計算されたトルクです。 h は突起の作業高さです。 D、d はそれぞれ外径と内径です。 [p] - 許容圧力: 熱的に処理されていない十分に潤滑された表面または硬化した摩擦面 [p] = 15 ... 30 MPa。 カムディスク カップリングの詳細は、スチール St5 (鍛造) または 25L (鋳造) でできています。 高負荷のカップリングには、15X、20X タイプの合金鋼が使用され、作業面が浸炭されます。

ギアクラッチ（図7.4、a）は、インボリュートプロファイルの外歯を備えた2つのハーフカップリング1および3と、内歯を備えた取り外し可能なクリップ2で構成されています。 トルクの伝達は、同時に作動する多数の歯によって行われます。これにより、高い負荷容量とカップリングの小さな寸法が得られます。

図。 7.4. ギアクラッチ

部品の変位を補正するために、エンド ギャップ δ が提供されます。 弱体化します 有害な影響エッジコンタクト、樽型の歯が使用され（図7.4、b）、接続はギャップを増やして行われます。 ギアカップリングは、シャフトの角度変位を可能にします (図 7.4、c) Δα max = 1.5 °、半径方向 Δr = 0.2 ... 0.6 mm、軸方向 (図には表示されていません) - 1 ... 8 mm. 炭素鋼からタイプ 45、40X、45L の鍛造または鋳造。 耐摩耗性を高めるために、カップリングの半分の歯には少なくとも40HRCの硬度、ケージの歯には少なくとも35HRCの熱処理が施されています。

柔軟な補償カップリングシャフトの変位を補正するだけでなく、負荷のダイナミクスを低減し、機械のギアの動作中に発生する振動を減衰するためにも使用されます。

弾性スリーブ - フィンガーカップリング（図 7.5）は、フィンガー 2 で接続された 2 つのハーフカップリング 1 で構成されています。 設計が単純であるため、このようなカップリングは、6.3 ... 16000 Nmのトルクで直径9 ... 160 mmのシャフト用の電気モーターからのドライブに広く使用されています。

図。 7.5. 柔軟なピンスリーブカップリング

ゴム製ブッシングの厚さは小さいため、カップリングの減衰能力は無視できます。 シャフトの半径方向の変位は最大 0.6 mm、縦方向の変位は最大 5 mm、角変位は最大 1° です。 摩耗を制限するために、スリーブ上のピンの平均接触圧力は次の式で求められます。

(7.2)

ここで、z = 6 は指の数です。 Dmは、指の軸の位置の円周の直径です。 dp は指の直径です。 l は弾性要素の長さ、[p] ≒ 2 MPa はゴム製ブッシングの許容圧力です。

蛇行スプリングとのカップリング（図7.6）は、特別な形状の歯を備えた2つのクラッチハーフ1で構成され、その間に長方形断面の蛇行スプリング3のセクションが自由に配置されています。 ケーシング 2 は 2 つの半分で構成され、グリースのリザーバーとして機能し、スプリングの脱落を防ぎます。 図。 7.6. 蛇行スプリングとのカップリング

クラッチは、大きなトルクを伝達するために使用され、性能が高く、寸法が小さいですが、比較的高価です。 カップリングのサイズに応じて、0.5 ～ 3 mm のラジアル シャフト変位、4 ～ 20 mm のアキシャル変位、および最大 1 ° 15 の角度変位を補正できます。カップリングは、曲げをチェックします。材料の抵抗の方法によるばねの強さ。

制御（カップリング）クラッチエンジンを止めずにシャフトの脱着ができます。 設計上、制御クラッチは、ギアリングに基づくカム、ギア、および摩擦に基づく摩擦に分けることができます。 カムとギアのカップリングは、寸法と重量が非常に小さいため、滑りません。 ただし、外出先でのそれらの包含には打撃が伴います。 摩擦クラッチを使用すると、負荷がかかっているドライブシャフトとドリブンシャフトをあらゆる回転速度でスムーズに接続でき、突然の過負荷からメカニズムを保護できます。 ステアリング カップリングでは、接続されたシャフトを正確に位置合わせする必要があります。

カムクラッチ（図7.7）は、2つのハーフカップリング1と2で構成されており、嵌合端（カム）に突起があります。 クラッチが接続されると、一方のハーフ カップリングのカムが他方のハーフ カップリングのくぼみに入り、しっかりと接続されます。 エンジン停止時または低速時 (1 m/s まで) にショックを回避するために、カム クラッチがオンになります。 ほとんどの場合、ハーフカップリングは 1 つのシャフトに配置されているため、良好な位置合わせが保証されます。 クラッチがオフの場合、ギア ホイールはスリーブ ベアリング 3 上で自由に回転します。クラッチがオンの場合、ギア ホイールからのトルクはカムとスプラインを介してシャフトに伝達されます。 クラッチをオンにしたときの衝撃や騒音をなくすために、シンクロナイザーという特別な接続装置が使用されています。 カム カップリングは、鋼 20、15X、20X に浸炭処理を施したもの、または鋼 40X、30XH にバルク硬化処理を施したものです。 カップリングの寸法は建設的に取られ、耐摩耗性と強度のカムの検証計算が実行されます。

米。 7.7. カムクラッチ

摩擦カップリングは、作業面の摩擦力により、カップリングの半分の間でトルクを伝達します (図 7.8)。

図。 7.8. 摩擦クラッチ:

a - シングルディスク。 b - マルチディスク。 c - 円錐形

カップリングの半分の間の接触の初期段階では、それらの作業面（潤滑または乾燥）の相対的な滑りが発生するため、カップリングのスムーズな係合が保証されます。 定常動作では滑りが発生せず、過負荷時にはクラッチが滑り、機械を故障から守ります。 フリクションクラッチには、接触面の確実な密着性と高い耐摩耗性、耐熱性が求められます。 摩擦部（パッド）の材質は、平均的な接触応力（圧力）に応じて選択されます。

, (7.3)

ここで、Fa は軸力です。 T - トルク; k = 1.3…1.5 – 接着安全係数; Dm は平均接触径です。 f は付着係数 (静止摩擦) です。 z は摩擦面のペアの数です。 А = πDmb は摩擦表面積です。 b は摩擦面の幅です。 [p] – 許容接触応力。

式（7.3）により、摩擦クラッチが伝達できるトルクを計算することができます。 伝達されるトルクを増やすには、摩擦面のペアの数を増やすことができます。 多板摩擦クラッチはサイズが小さく、係合に大きな力を必要としません。

自己制御式自動クラッチ次の機能のいずれかを自動的に実行します。伝達される負荷の制限 - 安全クラッチ。 一方向のみの負荷（トルク）の伝達 - オーバーランニングクラッチ。 特定の速度でオンとオフを切り替える - 遠心クラッチ。

トルクが一定の設定値を超えると安全クラッチが作動します。 トルクが軸力の作用下でカップリングの半分の凹部の形状に起因する限界値に達すると、ボールが軸方向に移動し（スプリングの抵抗に打ち勝って）、カップリングが開き、クリックが続きます。

追い越しクラッチ（フリーホイールクラッチ）一方向のみにトルクを伝達するように設計されています。 中間体（主にローラー）のハーフカップリング間のくさびによってトルクを伝達する摩擦オーバーランニングクラッチが最も広く使用されています。 このようなカップリングは、静かでコンパクトで、高速で作動できます。 これらは、直径 10 ～ 90 mm のシャフトと最大 750 ～ 800 Nm のトルク伝達用に作られています。

オーバーランニングローラークラッチ（図7.9）は、航空機エンジンユニットのドライブ（スタータージェネレーターのドライブなど）やヘリコプターのローターのドライブに使用されます。 1 つのエンジンが故障しても、プロペラの動きは遅くなりません。これは、オーバーランニング クラッチによってギア ホイールが回転するためです。 両方のエンジンが故障した場合、オーバーランニング クラッチは、オートローテーション モードでメイン ローターの回転を妨げません。

米。 7.9. オーバーランニングクラッチ

ランチャー（遠心）クラッチは、巻上機、コンベアなどの駆動のソフトスタートに使用されます。 それらは電気モーターが容易に加速することを可能にし、特定の速度に達すると、作業体のスムーズな加速を開始します。 同時に、始動クラッチも安全機能を果たします。 シューとディスクの遠心摩擦クラッチが一般的です。 遠心クラッチはモーターシャフトに取り付けられています。 電気モーターから作業体へのベルト駆動がある場合、クラッチの外側の被駆動部分はプーリーの形で設計されています。

6.8. 接続。 接続タイプ

溶接継手

溶接継手は、接合部で部品を溶接することによって形成されます。 約60の溶接方法があります。 最も一般的なものは、アーク、接触、電子ビーム、拡散です。 溶接継手は最も耐久性があり、その主な欠点は反りであり、隠れた欠陥（亀裂、浸透の欠如など）の可能性があります。

パーツの相対位置に応じて、バット (図 4.3a)、オーバーラップ (図 4.3b)、ティー (図 4.3c)、コーナー ジョイント (図 4.3d) に分けられます。 溶接の種類を (図 4.3e) に示します。

バット ジョイントの強度の計算は、通常の引張 (圧縮) 応力に従って実行されます。

ここで、F は荷重、シートの幅と厚さ、許容応力

結合計算。実際には、接続するシャフトの直径と、条件に応じて計算されたトルク T に応じて、カタログから標準および標準化されたカップリングが選択されます。

どこ に -動作モードと構造の責任を考慮した過負荷要因。 T最高の連続トルク; はカタログ記載の定格トルクです。

電気モーターからのドライブの場合、次のことを行うことができます。 K= 1.0...1.5; 可変負荷付き K = 1,5...2; 衝撃および可逆荷重下 K = 2,5...3 もっと。 摩擦クラッチの場合、過負荷係数の代わりに、クラッチ安全係数が導入されます k= 1,25...1,5.

重要な構造では、それらは機能します 検証計算選択されたクラッチの個々の要素の操作性を、計算されたトルクまたは制限 (セーフティ クラッチの場合) トルクの観点から。 計算式は参考文献に記載されています。

カップリング分類

講義48

カップリングの主なタイプの目的、設計、カップリングの評価、およびそれらの適用分野を理解します。 標準および正規化されたカップリングの選択の原則と、主要な要素の強度をチェックする手順。

主な機能カップリング - シャフト接続とトルク伝達。機械のシャフトを接続することにより、カップリングは多くの追加機能を実行します。カップリングは、シャフトのミスアライメントと変位を補正し、振動と動的負荷を和らげ、必要に応じて、 ソフトスタート停止し、過負荷や回転方向の変化から機械部品を保護します。

カップリングは次のように分類されます

恒久的（聴覚障害者、代償性、弾力性）;

カップリング管理;

トルク（安全）、移動方向（オーバーランニング）、速度（遠心力）に関して自己管理（自動）。

1. リジッド非補償 （聴覚障がい） カップリングシャフトのオフセットまたはミスアライメントのあるシャフトの接続を許可しないでください。

スリーブカップリング（図15.1、 a)軸合わせが必要。 カップリングはピンとキー溝で作られています。 カップリングは製造が簡単で安価ですが、取り付け（取り付け）にはシャフトの軸方向の大きな変位が必要です。 カップリングは、締まりばめで部品を取り付けることを許可せず、シャフトの剛性を提供しません。

フランジカップリング（図15.1、b）が最も一般的であり、端面Aがシャフトの軸に対して垂直であることを確認する必要があります。

2. リジッド補償カップリング 軸のわずかなずれでシャフト接続を許可します。

スペシャルグループは 多関節カップリング シャフト軸の大幅なミスアライメントを許容

広く普及 ギアクラッチ （図15.1、 の）。カップリングスリーブの歯の外面は球面で、歯はインボリュートプロファイルを持っています。 歯数が多いため、カップリングは大きな支持力と信頼性を備えています。 カップリングは、軸方向に最大 8 mm、半径方向に最大 0.6 mm、ミスアライメント - 最大 10 30 インチのシャフトの変位を許容します。カップリングの摩耗には、歯の潤滑が使用されます。

3. 弾性補償カップリング接続されたシャフトを介して伝達される衝撃と衝撃を和らげ、振動から保護し、あらゆるタイプのシャフトのずれを補正します。 カップリングには、非金属の弾性要素 (ゴム製) または金属 - スプリング、プレート パックが含まれています。

弾性ブッシュ ピン カップリング(MUVP) (図 15.1, G)ゴム製のブッシングが取り付けられたピンを介して接続された 2 つのカップリングの半分で構成されています。 カップリングはシンプルなデザインで、コンパクトで軽量、摩耗したゴムリングは簡単に交換できます。 カップリングは、最大 5 mm の軸方向の変位、最大 0.6 mm の半径方向の変位、最大 1° のミスアライメントを許容します。

4. カップリング制御クラッチ回転シャフトまたは固定シャフトの接続と切断に使用されます。 カップリングは、プロファイル クロージャー (カムとギア) と摩擦を備えたカップリングに分けられます。 カップリング プロファイル閉鎖あり 接続の滑らかさが要求されない場合、重要なトルクを伝達するために使用されます。

シャフトのスムーズな着脱に 摩擦クラッチ （図15.1、 d - g)。摩擦クラッチの働きは、クラッチの要素間の摩擦力の生成に基づいています。 摩擦力は、摩擦面の圧縮力を変えることで調整できます。 クラッチ制御は、機械式、油圧式、および電磁式にすることができます。 摩擦面の形状に応じて、カップリングはディスク、円錐形、円筒形に分けられます。 乾式カップリングと潤滑式カップリングは区別されます。

摩擦クラッチをオンにする過程で滑りが発生し、従動軸はスムーズに加速します。 クラッチは、機械要素にとって安全な最大トルクを伝達するように調整されます。

全体の寸法を小さくするために、カップリングはいくつかの摩擦面で作られています - 多板クラッチ (図を参照してください。 15.1, e)。すべてのクラッチディスクは平行で、平らで、同軸である必要があるため、すべてのディスクはカップリングの半分の1つに取り付けられています-必要です シャフトの絶対位置合わせ。

美徳 コーンカップリング (図を参照してください。 15.1, g)切り替え力が低く、離脱が良好で、デザインがシンプルです。 主な欠点は、全体の寸法が大きく、シャフトに伝達される不均衡な軸力です。

で 円筒タイヤ空気圧クラッチ (図を参照してください。 15.1, と）シャフトに軸力が発生せず、軸方向の変位が許容され、モーメントは簡単に調整できます。

このようなカップリングの主な欠点は、ゴムシリンダーのかなりのコストと、石油製品に対するゴムの不安定性です。

5. 自動調整クラッチ設定された動作モードを変更するときにシャフトを結合および解放するように設計されています。

これには、申請してください オーバーランニングクラッチ （フリーランニング）、一方向にモーメントを伝達し、 遠心クラッチ 特定の速度に達したときにシャフトを接続および切断するため と 安全クラッチ 、過負荷の場合にメカニズムをオフにします。

動作原理によれば、安全クラッチは次のように分類されます。

バネ、

摩擦と

・ブレイク要素あり。

設計上、スプリング カム クラッチと摩擦クラッチは制御クラッチに似ています。

カップリング: 説明、分類

クラッチシャフトを接続するためのデバイスと呼ばれます。 カップリングの主な目的は、値と方向を変えずにシャフト間でトルクを伝達することです。 トルクの伝達に加えて、一部のクラッチは追加の機能を実行します。

クラッチを購入するには、それらの主な基本的な違いを知る必要があります。 製造および組立技術の条件によると、長いシャフトは複合材にする必要があり、複合材シャフトは全体として機能する必要があります。 その部品は、剛性の聴覚障害者の非解放カップリングによって接続されています。

シャフトを不正確に位置合わせされた軸に接続するには、半径方向、軸方向、またはその他の小さな変位を補正する補正カップリングが使用されます。
一部の機械のドライブは、衝撃を含むさまざまなモーメントを伝達します。 動的負荷と振動を低減するために、弾性カップリングが使用されます。
個々の機械コンポーネントを始動および停止するには、制御されたクラッチが使用されます。 過負荷や不適切な操作中に部品が破損する可能性があるため、これが起こらないように、安全クラッチが使用されます。
動きとモーメントを一方向に伝達する必要があり、反対方向には伝達しない場合は、オーバーランニング クラッチが使用されます。 安全クラッチとオーバーランニング クラッチは人間の介入を必要とせず、自動作動と呼ばれます。

最近では、空気圧クラッチも市場に出回っています。

クラッチの制御性に応じて、次のように分類できます。

1) カップリングは非係合であり、永続的な接続を行います - 聴覚障害者、補償、弾性
2) カップリング、制御、
3) カップリングクラッチ、自動作動 (自己制御)、移動方向 - オーバーランニング、速度 (遠心)、途中 (シングルターン) など。

カップリングの主な特徴はトルクであり、その他の重要な指標は、寸法、質量、回転軸に対する慣性モーメントです。
主なタイプのカップリングは、州の基準によって規制されています。

カップリング分類

意図的に：

• マネージド (結合、自動)
• 管理されていない (永続的)

予約制：

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