Отличия диафрагменных и дисковых муфт

И дисковые и диафрагменные муфты одинаково классифицируются как металлические мембранные муфты. Их задача – передавать крутящий момент и компенсировать несоосность и небольшое осевое смещение между валами оборудования. Принцип действия обоих типов муфт основан на изгибе металлических элементов. И хотя дисковые и диафрагменные муфты принципиально похожи, но это не одно и то же. Неправильное использование этих типов муфт может привести к проблемам с оборудованием или к преждевременному выходу муфт из строя.

Сердцем муфт является диск или диафрагма. Диск, который больше похоже на плоское кольцо, обычно состоит из нескольких гибких металлических слоев, называется пакетом, прикрепленным поочередно болтами к противоположным фланцам. Диафрагма состоит из одной или нескольких металлических пластин, прикрепленных к внешнему диаметру приводного фланца. Крутящий момент передается через диафрагму в насадку по внутреннему диаметру.

Большая часть путаницы в идентификации этих муфт, вероятно, возникает, когда инженеры идентифицируют диафрагмы как диски и наоборот. В этом обзоре рассмотрим основные конструктивные отличия дисковых и мембранных муфт, а также их сферы применения.

Дисковые муфты

Эти муфты доступны в нескольких формах, но все имеют ведущий и ведомый болты. Гибкость дисковых муфт и тот уровень несоосности, который они способны компенсировать зависит от длины материала между болтами. Крутящий момент передается приводными болтами, тянущими ведомые болты с материалом диска. Большее количество болтов обычно обеспечивает больший крутящий момент, но уменьшает сцепление и гибкость. Простейшая дисковая муфта имеет два ведущих, два приводных болта и обеспечивает наибольшую степень гибкости с наименьшим напряжением.

Сегмент диска. Если для соединения ведущего и ведомого валов используется слишком мало болтов или если соотношение наружного и внутреннего диаметра слишком мало, линия действия может оказаться за пределами материала диска, создавая неприемлемое растягивающее напряжение.

Круглый диск. Этот тип является наиболее широко используемым, допускает небольшие смещения и наиболее прост в изготовлении. Однако он создает высокие сжимающие напряжения на наружном диаметре и высокие растягивающие напряжения на внутреннем диаметре.

Шестигранный диск. Этот диск снижает растягивающее напряжение в свободной зоне по сравнению с круглым диском. Он также более адаптивен, чем круглый диск, к колебаниям напряжения изгиба из-за углового смещения.

Дисковые муфты могут использоваться в приводах мощностью до 100000 л.с. и делятся на две группы приложений: для общего назначения и для высокой скорости. Гибкий диск общего назначения изготавливается из низколегированной пружинной стали серий ANSI 1050-1080 или 300. Другие компоненты, передающие крутящий момент, изготовлены из среднеуглеродистая сталь. В быстроходных муфтах диски изготавливаются из коррозионностойких нержавеющих сталей серии 300 или нержавеющих и высокопрочных никелевые сплавов. Другой диск муфты изготавливается из легированных сталей.

Диафрагменные муфты

Мембранные муфты являются продуктом развития современных роторных систем, работающих на высоких скоростях. Уже в конце 1940-х годов в связи с появлением небольших газовых турбин возникла потребность в применении диафрагменных муфт, которые использовались в авиации. Однако, из-за невозможности компенсировать большую несоосность на начальном этапе применение диафрагменной муфты в авиации и мореплавании было серьезно затруднено, и в свое время она была заменена зубчатой ​​муфтой.

По мере роста требований к большей мощности, более высокой скорости и повышению рабочей температуры в зубчатой ​​муфте возникает множество проблем. В то же время из-за растущего спроса на низкий реактивный крутящий момент, реактивную силу и низкий уровень шума разработка и применение мембранных муфт значительно продвигаются.

Мембранные муфты также используются в приложениях передачи мощности до 100000 л.с. и доступны в трех основных формах:

• Конический контур
• Несколько прямых диафрагм со спицами
• Множественная гофрированная диафрагма

Мембранные муфты компенсируют несоосность, допуская перемещение их внешнего диаметра относительно внутреннего диаметра или наоборот. Диафрагма имеет форму пластины с контурным профилем, обработанным с одной или с обеих сторон. Величина гибкости определяется толщиной контурного профиля и разностью наружного и внутреннего диаметров. Мембранные муфты могут иметь прямые или волнистые гибкие профили, сплошные или с отверстиями, могут иметь одну или несколько диафрагм, могут быть выполнены в виде болтового или сварного узла.

Дисковые муфты передают энергию через гибкий диск или кольцо. Ведущий и ведомый болты имеют одну и ту же окружность, чередуя крепежные болты. Форма и материал диска определяют его мощность и номинальный прогиб. Мембранные муфты передают мощность от наружного диаметра к внутреннему. Мембрана изгибается, чтобы компенсировать несоосность.

Соединительные муфты мембранной конструкции обычно используются на высокопроизводительное оборудовании, где требуется высокая надежность. Компоненты передачи крутящего момента этих муфты обычно изготавливаются из высокопрочных сплавов с хорошими усталостными свойствами. Диафрагмы конической формы обычно изготавливаются из стали AISI 4100 или 4300, имеют покрытие для защиты от коррозии.

Отличительные характеристики муфт

• Мембранная муфта считается более прочной, чем дисковая, и может изготавливаться большего диаметра, чем дисковая муфта. Диаметр является показателем допустимого крутящего момента.
• Считается, что диафрагменная муфта имеет большую способность к осевому смещению при меньших усилиях, чем дисковая муфта.
• Одинарные муфты с прямой диафрагмой исключают фреттинг-коррозию, связанную с несколькими элементами. Одинарные волнистые типы имеют большую осевую способность.
• В отличие от зубчатых муфт, и диск, и диафрагма не смазываются, требуют минимального обслуживания и имеют неограниченный срок службы.
• И дисковые, и диафрагменные муфты создают меньшие реактивные нагрузки, чем зубчатые муфты, когда они не соосны.
• Диск и мембрана допускают большее смещение на более высоких скоростях, чем зубчатые муфты.
• Дисковые и диафрагменные муфты легче сбалансировать, чем зубчатые муфты.
• Дисковая муфта обычно дешевле по себестоимости, чем мембранная муфта.
• Дисковая муфта имеет встроенную защиту от перегрузок. Отказ диска, хотя и может быть внезапным, не приведет к разъединению муфты, если болты способны выдерживать нагрузку при сдвиге. Эта функция часто позволяет муфте продолжать работу после упорядоченного отключения.

Выбор муфт для промышленного применения

На рынке так много типов гибких муфт и вариаций их конструкций, оптимизированных для каждого конкретного применения. При выборе муфт важно учитывать не только конструктивные параметры (номинальный крутящий момент, эксплуатационные факторы, скорость, несоосность и размер отверстия), но и другие факторы: надежность, стоимость, сроки поставки, затраты на техническое обслуживание и т.п.

Компания «СКБ-4» уделяет надежности и бесперебойной работе вашего оборудования первостепенное значение. Наши инженеры помогут подобрать наиболее экономичные и при этом высоко эффективные и надежные муфты для каждого конкретного применения.