Автосервис

Часто при проектировании точных механизмов конструктор стоит перед выбором, какую муфту следует применить для соединения двух валов друг с другом. При этом следует

учитывать, что, кроме соединения валов, компенсации их расцентровки и несоосности, муфта также оказывает существенное влияние на работу всего механизма в целом. От ее правильного выбора, в конечном счете, зависит и безупречная работа привода. Немецкая

компания KTR Kupplungstechnik, одна из немногих, предлагает конструктору на выбор три способа решения проблемы безупречного соединения двух валов друг с другом: эластичные беззазорные муфты ROTEX® GS, жесткие ламельные муфты RADEX® NC и

сильфонные муфты TOOLFLEX®.

Три муфты для точного привода

Мода. Как часто наш выбор определяется не прагматичным расчетом, а желанием следовать моде?  Да, и в машиностроении тоже. Мы считаем, что если другие используют какое%то техническое решение, которое к тому же красивое и элегантное, так от чего же и нам не использовать его в своих задачах? Однако не стоит торопиться, правильное решение не всегда лежит на поверхности.

Долгое время принято было считать, что жесткие дисковые или ламельные муфты обеспечивают отличную динамику и высокую точность позиционирования. Когда

же в 70%х компания JAKOB разработала и предложила свою сильфонную муфту, кто%то из производителей точного оборудования переключился на эту новинку. Некоторые конкуренты JAKOB разработали свои варианты сильфонной муфты, имеющий несколько другой дизайн крепления сильфона со ступицей, поскольку дизайн от JAKOB был защищен патентом. В то время компания KTR Kupplungstechnik пошла своим путем — разработала и предложила машиностроителям эластичную беззазорную муфту,

использование которой в ряде случаев дает исключительные результаты. А теперь, когда все вопросы патентообладания разрешены, компания KTR Kupplungstechnik, одна из немногих в мире, предлагает все типы высокоточных муфт.

Эластичные безазорные муфты, такие как ROTEX® GS , сегодня можно назвать стандартными для различных манипуляторов и роботов, а также для высокоточных приводов станков с ЧПУ. Конструктивно муфта ROTEX® GS состоит из трех частей. Эластичная звездочка из полиуретана устанавливается между двумя кулачковыми ступицами с некоторым преднатягом. Таким образом, обеспечивается отсутствие окружного зазора при передаче вращающего момента. Подбор эластомера для звездочки позволяет подобрать требуемую жесткость муфты для каждой задачи. Кроме того, конструкция муфты ROTEX® GS существенно облегчает монтаж и демонтаж последней, а также ее обслуживание. Эластичная звездочка изготовлена из материала, который

является диэлектриком и обеспечивает электрическую изоляцию соединяемых валов.

Жесткие ламельные муфты, такие как RADEX® NC  представляют альтернативу эластичным муфтам. Муфта также состоит из нескольких частей, но является

неразборной конструкцией. Между ступицами муфты закреплен пакет стальных упругих на изгиб ламелей, которые компенсируют угловую несоосность соединяемых валов и их расцентровку. С помощью численных методов была выполнена оптимизация формы

стальных ламелей для обеспечения высокой крутильной жесткости муфты и минимального ответного влияния муфты на соединяемые валы в осевом и радиальном

направлении при их возможной расцентровке. Специальная обработка поверхности ламелей и конструкция всего пакета обеспечивают высокие эксплуатационные

свойства муфты.

Сильфонная муфта TOOLFLEX® является в программе KTR Kupplungstechnik новинкой. В зависимости от размера муфты TOOLFLEX® стальной сильфон со%

стоит из одного или нескольких слоев. Сильфон завальцовывается в ступицу и дополнительно фиксируется латунным пояском. Таким образом, передаваемый момент

равномерно передается каждым слоем сильфона, обеспечивая высокую стабильность нагрузочных характеристик муфты. Испытания в лаборатории продемонстрировали, что такой способ крепления сильфона к ступице муфты исключительно надежен, и муфты отлично работают в приводах, требующих динамичного реверса, а также высоких скоростей вращения. Монтаж муфты осуществляется с помощью клеммного зажима, который с помощью радиально установленного винта обжимает вал Конструкция зажима такова, что при монтаже сильфон не деформируется.

Высокоточные муфты KTR Kupplungstechnik изготовлены из современных материалов, обеспечивающих высокие нагрузочные характеристики, минимальный вес

и момент инерции. Дизайн муфты может быть или стандартным или иметь исполнение, специально разработанное под определенную задачу. Например, муфта может

быть интегрирована с входным валом редуктора.

Критерии выбора муфты

Все описанные выше типы муфт могут быть использованы при создании новых механизмов. Все они подходят для высокоточных приводов, обладают высокой

нагрузочной способностью, исключительной динамикой и точностью. Но все же, какая из них лучше, или по каким критериям следует выбирать муфту?

Прежде всего, следует определиться в каких условиях должна работать муфта. Если это химически агрессивная среда или температура окружающей среды выше 100 °С, тогда эластичную муфту ROTEX® GS наверняка придется исключить из списка претендентов. Только жесткие муфты могут работать при температуре до 280 °С.

Что предпочесть жесткую или эластичную муфту? Ответ на этот вопрос значительно сложнее. Долгое время считалось, что высокую точность позиционирования можно обеспечить только с помощью жестких муфт. Но это не совсем верно! В ряде случаев применение муфты с высокой крутильной жесткостью ухудшает управляемость

механизма из-за возникновения резонансных колебаний в контуре управления, и иногда это приводит к выходу из строя всего механизма. Для борьбы с этим явлением

российская компания НТЦ «Приводная Техника» в своем высокоточном станочном приводе применяет специально разработанные алгоритмы управления. Но в большинстве случаев применение эластичной муфты ROTEX® GS может полностью снять эту проблему.  Высокая точность достигается корректным управлением и общей жесткостью системы, на которую, конечно же, наибольшее влияние оказывает самый слабый элемент.

Относительно сложной теорией расчета общей жесткости системы на практике не всегда легко воспользоваться, но можно провести простой оценочный расчет, чтобы определить влияние различных элементов конструкции. Этот подход проиллюстрирован на двух реальных примерах, в которых сравниваются три типа высокоточных муфт.