Comment relier les arbres les uns aux autres. Accouplements pour relier les arbres des machines électriques

Engrenages. Mais une seule pièce n’est pas une machine. Et pour créer une machine à partir de pièces, il faut avant tout savoir comment moyens techniques il suffit de les connecter ensemble de manière fiable, comment trouver la seule option de connexion acceptable pour chaque cas spécifique.

Aujourd'hui, nous parlons de la connexion de rouleaux, d'engrenages, de cames et d'autres éléments structurels avec des arbres et des axes mobiles, ainsi que des arbres entre eux. Toutes les méthodes de connexion dont nous parlerons s'offrent à vous si vous disposez d'un minimum d'équipement dans un atelier ou un garage à domicile : et des machines. Et ces méthodes seront utiles pour construire le plus différents mécanismes Et .

La clé est un détail petit mais très important. Il empêche une pièce d’accouplement de tourner par rapport à l’autre. La clé est très simple à fabriquer et à assembler ; elle ne nécessite pas de dimensions supplémentaires ; elle sera cachée à l'intérieur de l'unité d'assemblage. Dans la partie montée sur l'arbre et sur l'arbre lui-même, des rainures sont réalisées dont les dimensions sont soigneusement ajustées à celles clavetées (Fig. 1).

La clé peut être considérée comme un exemple d'utilisation exceptionnellement rationnelle du matériel. Il n'y a aucune fioriture dedans, tout le matériau est utilisé : les faces latérales résistent à la déformation par écrasement, qui détermine la longueur et la hauteur de la clé, et sa section transversale résiste à la déformation par cisaillement, ce qui donne la troisième dimension - l'épaisseur. Les tailles des clés sont standardisées et, en règle générale, ne sont pas calculées, mais sont sélectionnées dans des ouvrages de référence techniques, principalement en fonction du diamètre de l'arbre.

Le mot « spline » vient de l'allemand Parrainer- ruban. Apparemment, c'est l'éclat qui a servi de clé dans les premières pièces mécaniques créées par des mains humaines avant même notre ère, par exemple un moulin à vent.

Si l'arbre de la machine fonctionne sous une charge accrue et que la clé ne peut pas y résister, vous pouvez utiliser une connexion cannelée, qui ressemble à une famille de clés réalisées directement dans les pièces en contact (Fig. 2). Cet ajustement de la pièce sur l'arbre est plus fiable et plus solide, mais il est technologiquement beaucoup plus compliqué et donc plus coûteux.

Et voici une autre méthode pour obtenir une connexion solide et fiable des pièces - un ajustement avec un ajustement serré garanti. Le diamètre de montage de l'arbre est supérieur de plusieurs centièmes de millimètre au diamètre du trou dans la pièce d'accouplement. Lorsqu'une pièce est pressée, d'énormes forces de friction entre les surfaces des pièces connectées fixent fermement leurs positions relatives. Il semblerait qu'on ne puisse rien imaginer de plus simple : pas de pièces supplémentaires, pas de soudure, pas de soudure, rien de superflu, mais... Imaginez que nous connections ainsi un arbre avec un engrenage, et qu'il soit nécessaire de le retirer lorsque réparer le mécanisme. Bien entendu, lors du démontage, les surfaces d'appui des pièces seront endommagées et il ne sera pas facile de rétablir un ajustement fiable. Par conséquent, l'ajustement par pression est recommandé uniquement pour les composants de la machine qui ne peuvent pas être démontés.

Jetez un œil à la façon dont un couteau est installé manuellement sur l'arbre de la tarière. Ceci est un exemple de connexion détachable courante de pièces rotatives - un ajustement carré. Mais malgré toute sa simplicité, sa fiabilité et sa compacité, cette méthode n'est pas non plus sans péché, puisqu'elle n'assure pas l'alignement des pièces en contact (à noter que l'alignement n'est pas obligatoire). Cependant, si nécessaire, cet inconvénient peut être combattu : sur l'arbre et le moyeu de la pièce installée, des surfaces de montage cylindriques supplémentaires A sont prévues, dont la longueur ne doit pas être inférieure au diamètre de montage (Fig. 3). Cette partie de l'atterrissage s'occupe du centrage. C'est vrai, ici l'un des des qualités positives— compacité

Au lieu d'un carré, vous pouvez prévoir un cône d'appui dans les pièces (K = 1:10) et obtenir une connexion plus fiable, dans laquelle, de plus, lorsque l'écrou est bien serré, le jeu est éliminé. Parfois, pour fixer la pièce sur l'arbre, une clavette est également insérée dans la connexion (Fig. 4), de préférence segmentée, qui, de par sa configuration, est orientée indépendamment dans la rainure inclinée de la pièce en cours d'installation. À propos, une clé segmentée est parfois également utilisée pour ajuster des pièces sur un arbre cylindrique.

Pour transmettre de petits couples, vous pouvez utiliser des moyens plus simples de connexion de pièces aux arbres et aux axes mobiles.

La pièce est installée sur le rouleau et fixée à l'endroit désigné avec une goupille cylindrique (Fig. 5a). Le trou traversant est percé de manière à ce que la goupille puisse y être fermement enfoncée avec de légers coups de marteau. Lors du démontage, la goupille est également défoncée à l'aide d'un marteau à l'aide d'un foret ou d'une dérive du diamètre approprié.

Une fixation plus serrée et plus fiable de la pièce à l'arbre peut être obtenue à l'aide d'une goupille conique (Fig. 5b). Pour ce faire, le trou percé pour la goupille est affiné avec un petit alésoir conique - un colisaure.

Cependant, même cette méthode la plus simple de connexion de pièces ne peut pas être utilisée, comme on dit, sans prudence. Il faut d'abord s'assurer que la pièce en cours d'installation ne bloquera pas l'accès au site de perçage, et non seulement à la perceuse, mais aussi au mandrin dans lequel elle est serrée. Les diamètres de broches les plus courants sont de 1 à 3 millimètres et ces forets sont très courts. Il n'est pas recommandé de le faire sous une épingle.

Si vous faites un trou fileté dans la pièce à installer et vissez une vis, son extrémité, en appui contre le galet, fixera la pièce à un endroit donné. Cette méthode a donné naissance au terme « vis de réglage ». Examinons certains types de vis de réglage.

Une fois vissée, une vis de réglage pointue scelle l'ajustement et, enfonçant sa pointe dans le corps du rouleau, maintient la pièce (Fig. 6a).
Une petite rainure est réalisée le long de l'axe du rouleau dans laquelle s'insère la partie conique de la vis de réglage. L'angle de la pointe de la vis et de la rainure est de 90° (Fig. 6b). Cette méthode de fixation est un peu plus solide que la précédente : non seulement la pointe, mais presque toute la partie conique de la vis de réglage fonctionne ici.

Vous pouvez retirer le plat à l'endroit où la pièce s'adapte sur l'arbre, vous devez alors utiliser une vis de réglage à extrémité plate (Fig. 6c).

Parlons maintenant brièvement des connexions entre les arbres. Comment, par exemple, relier un arbre de moteur électrique à un arbre de boîte de vitesses ? La réponse est simple : un embrayage. Mais lequel? Le choix est large : il existe des accouplements de type purement mécaniques, hydrauliques, électromagnétiques, mixtes - cela repose sur le principe de fonctionnement. Et selon leur conception, ils peuvent être à action constante et intermittente, ils peuvent être à friction avec un embrayage doux et une vitesse à engagement fixe, à roue libre ou à simple effet, automatiques et semi-automatiques, avec télécommande continue et avec commande selon à un programme prédéterminé. Il est impossible de simplement énumérer la grande variété de types d’embrayages.

Pour une première connaissance, prenons quelques simples.

La figure 7 montre une option de couplage permanent. Les extrémités des rouleaux connectés s'insèrent dans un petit manchon avec un espace et sont fixées avec des broches coniques placées perpendiculairement les unes aux autres. Grâce à l'écart, on obtient une connexion de type cardan, qui transmet la rotation et compense le désalignement des arbres résultant d'une installation imprécise. Les pertes et l'usure associée des pièces frottantes sont réduites. L'installation d'un tel accouplement nécessite une extrême prudence, en particulier sur les petits rouleaux - s'ils sont pliés, l'ensemble du système peut se briser.

La figure 8 montre un accouplement mobile. Les extrémités des arbres sont réalisées sous la forme d'une languette et d'une rainure qui, une fois articulées, permettent une certaine liberté de mouvement le long de l'axe de rotation, mais ne tolèrent pas le désalignement des arbres.

Pour relier des arbres d'un diamètre de 12 à 100 millimètres, des accouplements élastiques avec un astérisque sont recommandés (Fig. 9). Aux extrémités des arbres sont fixées des moitiés d'accouplement en acier, reliées par un pignon élastique intermédiaire en caoutchouc dur. Le pignon, ayant une certaine élasticité, atténue les battements dus au désalignement de l'arbre et adoucit le coup au moment de la mise en marche. Une autre qualité précieuse est que ce type d'accouplement fonctionne presque silencieusement.

Accouplement élastique avec un astérisque : 1 - moitiés d'accouplement ; 2 — astérisque ; 3 — vis d'installation ; 4 — anneaux de retenue

Pour transmettre de petits couples, les modélistes utilisent souvent une version simplifiée d'une connexion élastique - un accouplement à disque. Ici, le rôle de pignon est joué par un disque en caoutchouc et les moitiés d'accouplement massives sont remplacées par de simples câbles (Fig. 10).

Pour conclure la conversation, nous nous familiariserons avec le principe de fonctionnement d'un embrayage à friction en utilisant l'exemple d'un embrayage de voiture, qui sert à déconnecter le vilebrequin du moteur de la transmission de puissance de la voiture lors du changement de vitesse et du freinage. De plus, l'embrayage permet de déplacer la voiture en douceur depuis l'arrêt (Fig. 11).

Schéma du mécanisme d'embrayage de la voiture : a - embrayage engagé, b - désactivé

Le disque d'embrayage 2 est plaqué contre le volant moteur en rotation 1 sous la pression du ressort 5 dont le moyeu 7 repose sur les cannelures de l'arbre d'entraînement 6. Lorsqu'il y a suffisamment de friction, le volant et le disque d'embrayage tournent comme une seule unité, transférant le couple du moteur à la transmission.

Si vous appuyez sur la pédale 3, la force motrice agissant par le robinet 4 sur le moyeu 7 du disque d'embrayage le fera se déplacer le long des cannelures de l'arbre 6. Un espace se formera entre le volant et le disque d'embrayage - l'embrayage se désengagera. Si vous relâchez doucement la pédale d'embrayage, le ressort 5 appuiera à nouveau le disque d'embrayage contre le volant moteur, d'abord en glissant (la voiture démarrera en douceur), puis très fort.

Ainsi, pour relier les pièces rotatives, la pensée humaine est passée de l’utilisation de copeaux de bois élémentaires à la création des systèmes automatiques les plus intelligents.

Des mécanismes spéciaux sont utilisés pour connecter des éléments individuels de l'appareil. Récemment, les accouplements sont devenus populaires. Ils peuvent avoir une grande variété de propriétés, la classification est effectuée en fonction du domaine d'application et d'autres critères. Un mauvais choix d'accouplement entraîne une usure accrue de la structure.

Comment relier les arbres du mécanisme ?

Pour transmettre la rotation axiale, des arbres sont utilisés sur lesquels divers engrenages et pignons peuvent être montés. La connexion est établie lors de l'utilisation diverses méthodes Par exemple, les accouplements sont utilisés pour relier des arbres. Leurs caractéristiques incluent les points suivants :

1. Il est possible de démonter.
2. La collecte et la production du produit final sont grandement simplifiées.
3. De nombreux types de produits permettent de compenser différents types de déplacements pouvant survenir lors du fonctionnement de l'appareil.
4. L'appareil peut supporter une charge importante.

Aujourd'hui, les pièces sont extrêmement rarement reliées les unes aux autres à l'aide de la technologie de soudage. Cela est dû au fait que les vibrations et autres impacts peuvent provoquer des fissures et d'autres défauts.

Une fixation incorrecte peut entraîner une défaillance de l'appareil. Le produit est sélectionné en fonction des conditions de fonctionnement. Par exemple, les arbres peuvent se déplacer dans diverses directions.

Pour réduire considérablement les coûts, la possibilité d'utiliser une conception faite maison est envisagée. Parmi les fonctionnalités, nous soulignons les points suivants :

1. Pour créer une conception maison, vous avez besoin d'un pignon qui peut être retiré du vilebrequin d'un moteur à combustion interne.
2. La transmission de rotation s'effectue à l'aide d'une chaîne. Grâce à l'utilisation d'acier dans la fabrication de ce produit, la résistance augmente considérablement.
3. La connexion s'effectue via deux moitiés d'accouplement. Dans ce cas, l'étoile doit être sciée en deux. Une partie coupée du pignon sera soudée sur chaque demi-accouplement.
4. Le demi-accouplement est fixé à l'aide de boulons. Toutefois, cette méthode de connexion est déconseillée si la charge appliquée est importante. La fixation des éléments détachables est assurée par une clé lors de la transmission d'efforts importants.

Les informations ci-dessus indiquent qu'un tel produit peut être fabriqué en utilisant les matériaux disponibles. Dans ce cas, le dispositif obtenu est installé pour transmettre un couple élevé.

Classification des accouplements

Il existe de nombreux produits similaires utilisés pour transmettre la rotation. La classification par finalité est la suivante :

1. Permanent ou conjonctif.
2. Couplé et orientable.

Les modèles d'entraînement sont installés dans une grande variété de conceptions. Ni l’un ni l’autre n’est requis pour la transmission directe de la force.

Les produits de liaison d'arbre sont utilisés pour une transmission constante de la rotation. Ils sont divisés en plusieurs groupes principaux :

1. Difficile.
2. Sourd.
3. De liaison.
4. Mobile ou flexible.

Le plus option simple les exécutions peuvent être appelées couplages aveugles. Dans la fabrication de bagues et d'autres éléments, une grande variété de matériaux peut être utilisée, dont la plupart se caractérisent par un degré élevé de protection contre les chocs. environnement.

Les accouplements adaptateurs coniques sont devenus assez répandus, car ils sont faciles à fabriquer et peuvent durer longtemps. longue période. Des versions cannelées peuvent également être installées, qui peuvent transmettre des forces importantes pendant le fonctionnement.

La classification des options de conception flexibles s'effectue également selon un grand nombre de caractéristiques différentes. Les éléments suivants sont largement utilisés :

1. Expansion. Ils se caractérisent par le fait qu'ils peuvent compenser le déplacement axial des pièces les unes par rapport aux autres.
2. Croix. De tels mécanismes sont installés dans les cas où il existe une possibilité de déplacement radial.
3. Membrane et entraînement conçus pour un déplacement radial et axial. Les laisses ont un élément spécial qui garantit que la position des deux éléments est fixe.

La sélection de l'élément de liaison le plus adapté s'effectue en fonction des dimensions diamétrales. Les moitiés d'accouplement compensent le déplacement de l'axe, cependant, pour augmenter l'efficacité, de l'huile est ajoutée. Dans la plupart des cas, l'acier est utilisé dans la fabrication, qui se caractérise par une résistance accrue à l'usure. S'il est nécessaire de protéger le mécanisme des effets de l'électricité, des matériaux spéciaux possédant certaines propriétés sont utilisés.

N'oubliez pas que les produits croisés se caractérisent par un inconvénient important : une augmentation du jeu due à une usure importante des saillies.

Dans certains cas, une version en laisse est utilisée, qui présente également certains avantages et inconvénients.

Un assez grand nombre de méthodes différentes de connexion des arbres sont utilisées, toutes caractérisées par certaines qualités. La méthode de connexion rigide est utilisée lorsque la connexion est réalisée en tenant compte de l'absence de probabilité que les nœuds se déplacent les uns par rapport aux autres au moment de l'opération. La méthode de connexion classique se caractérise par les caractéristiques suivantes :

1. Dans la plupart des cas, la connexion est réalisée à l'aide de brides, qui font partie de divers mécanismes. La pose d'accouplements rigides est également réalisée, leur pose s'effectue par pressage.
2. La version de l'arbre à support unique est devenue assez répandue. Dans ce cas, la connexion elle-même sert de deuxième support.
3. Des boulons peuvent également être utilisés pour la fixation. Dans le même temps, ils doivent s'insérer fermement dans le trou, sinon de graves problèmes pourraient survenir.
4. Dans ce cas, un engrenage ou un accouplement plié transversalement est souvent utilisé.

La version pliée transversalement est utilisée pour connecter diverses pièces installées dans des machines électriques et d'autres unités diverses. Cette conception se compose des éléments suivants :

1. Deux moitiés d'accouplement. Ils sont montés aux extrémités des arbres, qui sont reliés en un seul système.
2. Les deux parties de la structure considérée ont des saillies de centrage et un évidement spécial ; la connexion est assurée par des boulons solides.
3. Les accouplements de sécurité ne peuvent pas être tournés en raison d'un trou de serrure spécial.
4. Le déplacement axial est éliminé grâce aux vis de verrouillage vissées aux extrémités.

Une version plus complexe peut être appelée accouplement à engrenages, qui se compose également de deux parties distinctes. La surface extérieure est constituée de dents qui s'engrènent pour assurer une connexion fiable. Le déplacement axial est éliminé grâce à l'utilisation de boulons.

Le type de connexion semi-rigide se caractérise par certaines caractéristiques. Un exemple est le cas du raccordement d’un arbre de turbogénérateur à une turbine à vapeur. Dans la plupart des cas, un accouplement semi-rigide engrenage-ressort est placé sur l'arbre du moteur.

La version considérée de l'élément de connexion se caractérise par les caractéristiques suivantes :

1. La conception se compose de deux moitiés d’accouplement fixées sur les deux parties. L'appareil est installé de la même manière.
2. La fixation d'un élément par rapport à un autre est réalisée grâce à un ressort ruban élastique en forme de vague, souvent appelé compensateur.

Pour garantir le niveau de protection requis, un boîtier est utilisé, fabriqué à partir des matériaux les plus divers matériaux, résistant aux influences environnementales. Les changements mineurs dans la position des deux éléments connectés sont compensés par un élément spécial.

Lors du fonctionnement de l'appareil, il existe une possibilité de déplacement de deux éléments l'un par rapport à l'autre. Ce problème peut être résolu grâce à l’utilisation d’éléments spéciaux. Les dispositifs élastiques peuvent être installés dans une grande variété de cas, ils se caractérisent par les caractéristiques suivantes :

1. L'installation est possible en cas de déplacement latéral ou angulaire des arbres à l'interface.
2. Les pièces à douilles sont devenues assez répandues.

Le dispositif classique est représenté par deux moitiés d’accouplement reliées à l’aide de goupilles spéciales.

Des rondelles et des poignets spéciaux en cuir sont placés sur la surface, qui sont fixés à l'aide de poignets en caoutchouc.

Installation d'un embrayage à friction sur un arbre rapide

Si nécessaire, vous pouvez installer vous-même l'embrayage à friction avec un petit jeu d'outils. Pour obtenir un résultat de qualité, vous devez suivre les recommandations courantes :

1. Avant de commencer les travaux, vous devez vous assurer que la structure ne présente pas de défauts importants. Même des défauts mineurs entraînent une diminution de la résistance de la connexion.
2. Les accouplements élastiques sont devenus assez répandus. Leur particularité réside dans la présence d'un élément spécial grâce auquel les déplacements sont compensés. Au moment de l'installation, il faut être prudent, car trop de force peut endommager l'élément actif. Ceci doit également être pris en compte lors de l'installation des accouplements de sécurité.
3. Dans la plupart des cas, la fixation s'effectue en appuyant sur le mécanisme. Vous pouvez éliminer la possibilité que l'appareil tourne en utilisant une clé.

Au moment de l'installation, il n'est pas recommandé d'utiliser une méthode de fixation improvisée, car cela pourrait endommager la structure. Un exemple est un changement de forme et l'apparition de bosses, de fissures, une diminution de la résistance et bien d'autres points.

Installation d'embrayages à friction et de sécurité à billes sur un arbre lent

Les dispositifs de sécurité éliminent la possibilité d'endommager les éléments principaux en cas de surcharge. Dans ce cas, le processus d'installation n'est pratiquement pas différent :

1. La fixation est réalisée à l'aide d'une cheville. Cette méthode se caractérise par une très grande fiabilité.
2. Les moitiés d'accouplement sont montées sous tension. Cela élimine la possibilité de contrecoups et d'autres problèmes.
3. Lors du montage, n'appliquez pas beaucoup de force, car un défaut grave pourrait survenir.

Il existe des outils spéciaux en vente qui simplifient grandement les travaux d'installation.

Installation d'embrayages à friction sur l'arbre lent de la boîte de vitesses de sortie

Souvent, le produit est installé sur une boîte de vitesses pour le connecter à un moteur électrique. Cela peut être attribué au fait que la boîte de vitesses peut se bloquer, ce qui entraîne une surchauffe du moteur. Un embrayage à friction élimine la possibilité d'un tel problème. Parmi les fonctionnalités d'installation, on note :

1. N'appliquez pas de charges d'impact car elles pourraient endommager le produit lui-même.
2. Pour simplifier l'entrée de la cage, du lubrifiant peut être utilisé.
3. La violation des règles d'installation peut endommager la partie principale.

L'auto-installation doit être effectuée exclusivement en tenant compte des recommandations, car même un défaut mineur entraîne une réduction de la durée de vie.

C'est facile à trouver en vente grande quantité diverses pièces, grâce auxquelles il n'y a pas de problèmes importants lors du choix. Les principaux critères incluent le type de matériau utilisé dans la fabrication, ainsi que la taille diamétrale. Lors du choix, une attention particulière est portée à la manière dont le déplacement des éléments connectés peut se produire.

Les arbres des machines électriques sont reliés entre eux ou aux arbres d'autres machines à l'aide d'accouplements de différents types et peuvent être rigides, semi-rigides ou élastiques (flexibles).

Connexion d'arbre rigide

La connexion rigide des arbres est utilisée dans les cas où il est nécessaire d'assurer le fonctionnement des arbres connectés sans déplacement au niveau des nœuds d'interface, c'est-à-dire comme un seul arbre.

Une liaison rigide des arbres est réalisée à l'aide de brides forgées solidairement avec l'arbre (liaison à bride) ou au moyen d'accouplements rigides montés aux extrémités des arbres des machines à relier.

Le raccordement à bride des arbres est illustré à la figure 1, UN. Il est utilisé pour relier des machines avec des arbres à roulement unique. Dans ce cas, le raccord d'arbre lui-même est utilisé comme deuxième support de l'arbre à palier unique.

Figure 1. Raccordement par bride d'arbres et d'accouplements pour relier les arbres de machines électriques

Avec cette méthode de raccordement des arbres, l'une des brides a une saillie de centrage d'une hauteur de 8 à 10 à 16 mm (pour les arbres d'un diamètre allant jusqu'à 600 mm), et dans l'autre (contre) bride il y a une correspondante récréation. Les deux brides, qui sont accouplées à l'aide d'un ajustement coulissant de la deuxième classe de précision, sont reliées l'une à l'autre par des boulons qui pénètrent dans les trous sous l'action de légers coups de masse en plomb. Dans ce cas, les boulons doivent s'insérer fermement dans les trous de la bride. Dans certains cas, les boulons de connexion ne sont placés que dans une bride et dans l'autre, un espace de 0,1 à 0,25 mm est laissé entre les boulons et la bride (en fonction du diamètre des boulons).

Pour la connexion rigide des arbres à l'aide d'accouplements, des accouplements pliés transversalement et des accouplements à engrenages de type MZN ou MZU sont utilisés.

Les accouplements pliés en croix sont principalement utilisés pour relier les arbres des machines électriques dans les unités de conversion.

Accouplement plié en croix (Figure 1, b) se compose de deux 1 Et 2 , montés aux extrémités des arbres connectés. Les moitiés d'accouplement ont des saillies de centrage et un évidement et sont reliées entre elles par des boulons spéciaux tournés. 3 , avec un ajustement serré dans les trous des moitiés d'accouplement pour l'alésage. Clé 4 protège les moitiés d'accouplement de la rotation sur les arbres. Les demi-accouplements sont protégés des mouvements axiaux par des vis de verrouillage vissées depuis l'extrémité à la jonction du demi-accouplement avec l'arbre (sur la Figure 1, b pas montré).

Si les trous individuels de l'une des moitiés d'accouplement transversal ne coïncident pas avec les trous de l'autre demi-accouplement, ils doivent être élargis en nervurant avec un alésoir conique ou universel. À cette fin, les deux moitiés d'accouplement sont d'abord serrées avec des boulons installés dans des trous coïncidant le long des axes. Pour éviter la perturbation de la cylindrée des trous nervurés due aux balancements latéraux de l'alésoir, l'extrémité de l'alésoir est montée sur une butée rigidement fixée au bâti porteur. À l'aide de la même butée, l'alésoir est également avancé jusqu'à ce qu'il passe complètement à travers les trous des deux moitiés d'accouplement.

Accouplement à engrenages (Figure 1, V) se compose de deux pôles 1 Et 2 , fixés avec des clés aux extrémités des arbres à connecter. Sur la surface extérieure des moyeux se trouvent des dents qui s'engagent dans les couronnes dentées internes. 3 moitiés d'accouplement 4 Et 5 , mettez les moyeux. Les moitiés d'accouplement sont reliées entre elles par des boulons.

Liaison d'arbre semi-rigide

Des liaisons d'arbres semi-rigides sont utilisées, par exemple, pour relier les arbres des turbogénérateurs avec les arbres des turbines à vapeur. A cet effet, des accouplements semi-rigides engrenage-ressort (accouplements à rigidité variable de type Bibby) sont utilisés.

Accouplement semi-rigide engrenage-ressort (Figure 1, g) se compose de deux moitiés d'accouplement 1 Et 2 , montés aux extrémités des arbres. Les deux moitiés d'accouplement sont reliées entre elles au moyen d'un ressort élastique à bande ondulée (compensateur). 3 , couvrant les dents 4 les deux moitiés d'accouplement et étant l'élément principal de cet accouplement. L'accouplement est recouvert d'un boîtier à l'extérieur 5 .

Connexion d'arbre élastique

Une connexion élastique ou souple des arbres, comme on l'appelle souvent, est utilisée pour d'éventuels déplacements latéraux ou angulaires des arbres aux points d'interface. A cet effet, les accouplements élastiques manchon-goupille de type MUVP sont les plus largement utilisés.

De tels accouplements sont utilisés, par exemple, dans les unités d'excitation des grandes machines électriques.

Accouplement manchon-goupille élastique type MUVP (Figure 1, d), se compose de deux moitiés d'accouplement 1 Et 2 , fixés aux extrémités des arbres des machines connectées. L'élasticité de la connexion est obtenue grâce à des goupilles de boulons 3 avec des rondelles de cuir placées dessus et enfoncées 4 ou des poignets en caoutchouc serrés avec un anneau fendu 5 . Les broches sont insérées fermement dans la moitié motrice de l'accouplement avec leur partie métallique, et elles entrent dans la moitié entraînée avec leur partie élastique avec un petit espace.

informations générales

En ingénierie, les accouplements sont des dispositifs de connexion pour les arbres dont les extrémités se rapprochent ou sont séparées par une courte distance. La connexion des arbres avec des accouplements assure la transmission du couple d'un arbre à l'autre. En règle générale, les arbres sont situés de manière à ce que l'axe géométrique d'un arbre soit le prolongement de l'axe géométrique de l'autre arbre. À l'aide d'accouplements, vous pouvez également transférer la rotation des arbres vers des engrenages et des poulies montés de manière lâche sur ces arbres.

Les embrayages ne changent ni le couple ni le sens de rotation. Certains types d'accouplements absorbent les vibrations et les points, protégeant ainsi la machine des accidents dus à une surcharge.

L'utilisation d'accouplements en construction mécanique est provoquée par la nécessité :

Obtention d'arbres longs constitués de pièces séparées, compensant les petites imprécisions d'installation dans la position relative des arbres connectés ;

Donner aux arbres une certaine mobilité relative en fonctionnement (petits déplacements et biais des axes géométriques des arbres) ;

Activer et désactiver des nœuds individuels ;

Connexion et déconnexion automatiques des arbres en fonction de la distance parcourue, du sens de rotation de la transmission, de la vitesse angulaire, c'est-à-dire effectuer des fonctions de contrôle automatique ;

Réduire les charges dynamiques.

Les machines modernes sont constituées d'un certain nombre de pièces distinctes avec des extrémités d'arbre d'entrée et de sortie, qui sont reliées à l'aide d'accouplements (Fig. 1).

Riz. 1. Schéma de principe de la machine

Classification des accouplements.

La variété des conceptions d'accouplement complique leur classification. L'accouplement le plus simple est constitué d'un morceau de tube de mamelon et relie l'arbre d'un moteur électrique à la turbine d'un lave-glace de voiture. Les accouplements de turbocompresseur de moteurs à réaction sont constitués de centaines de pièces et constituent des systèmes d'autorégulation très complexes.

Les groupes d'accouplements se distinguent par la nature de la liaison d'arbre.

Accouplements mécaniques :

A) rigide (mort) - ne permettant pratiquement pas de compenser les déplacements radiaux, axiaux et angulaires des arbres ;

B) compensation - permettant une certaine compensation des déplacements radiaux, axiaux et angulaires des arbres dus à la présence d'éléments élastiques (douilles en caoutchouc, ressorts, etc.) ;

B) frictionnel - permettant un glissement à court terme en cas de surcharge.

Accouplements électriques (électromagnétiques).

Accouplements hydrauliques ou pneumatiques.

Les accouplements électriques et hydrauliques utilisent les principes d'adhésion par forces électromagnétiques et hydrauliques. Ces couplages sont étudiés dans des cours spéciaux. Dans ce qui suit, seuls les accouplements mécaniques sont analysés. La plupart des accouplements utilisés sont standardisés. La principale caractéristique lors de la sélection des accouplements dans un catalogue ou un ouvrage de référence est le moment transmis, qui prend en compte les conditions de charge les plus sévères.

Les classes d'accouplements se distinguent par le mode de connexion de l'arbre.

Non couplé (permanent, de connexion) - relie les arbres de manière permanente, forme des arbres longs.

Contrôlé (couplage) - connectez et déconnectez les arbres pendant le fonctionnement, par exemple l'embrayage automobile bien connu.

Auto-actif (autocontrôlé, automatique) - fonctionne automatiquement dans un mode de fonctionnement donné (dépassement, centrifuge, sécurité).

Accouplements de sécurité qui déconnectent les arbres en cas de violation des conditions normales de fonctionnement.

Autre.

Selon le degré de réduction des charges dynamiques, les accouplements sont divisés en :

Vibrations violentes, chocs et chocs qui ne lissent pas la transmission du couple ;

Élastique, atténuant les vibrations, les chocs et les impacts dus à la présence d'éléments élastiques - ressorts, bagues en caoutchouc, etc.

La principale caractéristique d'un accouplement est le couple transmis.

Les indicateurs essentiels sont les dimensions, la masse, le moment d'inertie.

L'accouplement, conçu pour transmettre un certain couple, est réalisé en plusieurs modifications pour différents diamètres d'arbre. Les accouplements sont des unités autonomes, ils peuvent donc être facilement standardisés.

Les accouplements sont calculés selon leurs critères de performance :

Résistance aux charges cycliques et aux chocs,

Résistance à l'usure,

Rigidité.

En pratique, les accouplements sont sélectionnés dans un catalogue en fonction de la quantité de couple transmis T= T Vala K, Où T Vala – couple nominal déterminé par calcul de la dynamique du mécanisme (le plus grand des mécanismes à action prolongée), À– coefficient de mode de fonctionnement.

Dans les entraînements à partir d'un moteur électrique, les éléments suivants sont acceptés :

Lors d'un fonctionnement silencieux et de petites masses accélérées (entraînements de convoyeurs, installations d'essai, etc.) À = 1,15...1,4;

A charge variable et masses accélérées moyennes (machines à couper les métaux, compresseurs à pistons, etc.) À= 1,5...2;

Sous des charges de choc et de grandes masses accélérées (laminoirs, marteaux, etc.) À= 2,5...3.

Les diamètres des trous de montage de l'accouplement sont cohérents avec les diamètres des extrémités des arbres connectés, qui peuvent être différents au même couple en raison de l'utilisation de différents matériaux et de différentes charges de moments de flexion.

Les principaux types d'accouplements sont réglementés par la norme pour une certaine gamme de diamètres d'arbre et sont conçus pour transmettre un certain couple.

La résistance des maillons les plus faibles de l'accouplement sélectionné est vérifiée par moment de conception T R. .

Le fonctionnement des accouplements s'accompagne de pertes. Selon les données expérimentales, lors du calcul de l'efficacité des couplages, on prend généralement η = 0,985...0,995.

La variété des conceptions unitaires de machines contribue à l'utilisation généralisée des accouplements en construction mécanique.

Accouplements rigides (aveugles)

Ces accouplements sont utilisés pour relier rigidement les arbres. Peut être un manchon ou une bride.

Accouplement à manchon est le plus simple des accouplements rigides. C'est une douille 3 (Fig. 2), montés à l'aide de clavettes, de goupilles ou de cannelures sur les extrémités de sortie des arbres 1 Et 2.

Fig.2. Accouplement à douille : UN - fixation par chevilles; b- fixation par goupille

Les accouplements à douille sont utilisés dans les conceptions de machines à faible vitesse et non critiques avec des diamètres d'arbre d70 millimètres.

Dignité de tels accouplements ont une conception simple et de petites dimensions hors tout ; défauts- lors du montage et du démontage, il est nécessaire d'écarter les extrémités des arbres sur toute la longueur de l'accouplement ou d'écarter le manchon le long de l'arbre sur au moins la moitié de sa longueur ; la nécessité d'un alignement très précis des arbres, puisque ces accouplements ne permettent pas un déplacement radial ou angulaire des axes des arbres (Fig. 3).

Matériau pour fabriquer la bague - acier 45 ; pour accouplements de grande taille - fonte SCh25.

Figure 3. Déplacements possibles de l'arbre

Accouplement à bride se compose de deux moitiés d'accouplement 1 et 2 (Fig. 4), reliés par des boulons 4. Pour transmettre le couple, des connexions clavetées ou cannelées sont utilisées. Le couple est transmis par les forces de frottement entre les brides, et lorsque les boulons sont insérés sans jeu, puis également par les boulons. Les accouplements à bride sont standardisés dans la plage de diamètres de 12 à 250 mm et transmettent des couples de 8 à 45 000 Nm. Dans les machines lourdes, les moitiés d'accouplement sont soudées aux arbres.

Ces couplages sont parfois appelés alambiqué transversalement. Pour un meilleur centrage des brides, une saillie circulaire est réalisée sur une moitié d'accouplement, et un évidement de même diamètre est réalisé sur l'autre moitié (Fig. 4, UN) ou prévoir une bague de centrage 3 (Fig. 4, b).

Figure 4. Accouplements à bride : UN- alignement dû à la saillie ; b- bague de centrage

Les accouplements à bride peuvent transmettre des couples importants ; sont largement utilisés en génie mécanique. Utilisé pour les arbres de diamètre d350 millimètres. Dignité ces raccords sont de conception simple et faciles à installer ; défaut- la nécessité d'un alignement précis des arbres et du respect précis de la perpendiculaire des surfaces d'extrémité en contact des moitiés d'accouplement par rapport à l'axe de l'arbre.

Matériau des moitiés d'accouplement à bride - acier 40, 35L, fonte SChZO (pour les accouplements de grande taille).

Les boulons installés sans jeu peuvent assurer l'alignement des arbres. Lors de l'installation de boulons avec un espace, l'alignement est assuré par une saillie qui absorbe également toutes les charges latérales. La saillie de centrage complique l'installation et le démontage de la liaison, car cela nécessite un déplacement axial des arbres. Pour assurer la sécurité, les parties saillantes des boulons sont recouvertes d'épaulements. 4 . Dans les cas où l'accouplement a une clôture commune, les cordons ne sont pas réalisés. Les calculs de résistance sont effectués pour les assemblages clavetés et les boulons (voir calcul des clavettes parallèles et calcul des assemblages boulonnés chargés dans le plan de l'assemblage pour les boulons fournis avec et sans jeu). L'installation de boulons sans jeu permet d'obtenir des accouplements de plus petites dimensions et est donc utilisée plus souvent.

Le plus répandu de ce groupe de couplages est accouplement à engrenages(Fig. 4.1). Il se compose des moitiés d'accouplement 1 et 2 avec des dents externes et une bague fendue 3 avec deux rangées de dents internes à profil en développante (Fig. 16.3). L'accouplement compense les déplacements radiaux, axiaux et angulaires des arbres dus aux jeux latéraux dans l'engrènement et au meulage des dents le long de la sphère. La compensation du désalignement de l'arbre s'accompagne d'un glissement des dents. Pour augmenter la résistance à l'usure, les dents sont soumises à un traitement thermique, et l'accouplement est rempli de lubrifiant.

Accouplements de compensation

Les conceptions de ces accouplements sont un peu plus complexes, mais elles permettre certains déplacements radiaux et angulaires des axes de l'arbre. Le but principal de ces accouplements est de compenser effets néfastes d’une position relative incorrecte des arbres connectés. Cependant, ces accouplements sont sensibles au désalignement. De plus, lorsque les arbres sont désalignés en raison du frottement des dents, l'accouplement charge les arbres avec un moment de flexion d'environ 10 % du moment de rotation. Les accouplements de compensation sont divisés en rigide mobile Et élastique(déformable).

Embrayage à disque à came(Fig. 5) se compose de deux moitiés d'accouplement 1 Et 2 avec rainures diamétrales aux extrémités et disque flottant intermédiaire 3 (Fig. 5, UN) avec des projections mutuellement perpendiculaires. Dans l'accouplement assemblé, les saillies du disque sont situées dans les rainures des moitiés d'accouplement (Fig. 5, b). Les surfaces frottantes sont périodiquement lubrifiées avec de la graisse (une fois par quart de travail). L'embrayage à disque à cames est utilisé pour connecter des arbres à basse vitesse (jusqu'à 250 tr/min). Les déplacements radiaux admissibles des arbres vont jusqu'à 0,04 mm, les déplacements angulaires vont jusqu'à 30". Désavantage ces accouplements - sensibilité accrue aux distorsions de l’arbre. Ces accouplements sont principalement conçus pour compenser le déplacement relativement parallèle des axes de l'arbre. Théoriquement, pour tout déplacement, le rapport de démultiplication entre les arbres est constant. Lorsque l’arbre d’entraînement tourne sans accélération angulaire, l’arbre mené tourne également uniformément. Il est recommandé de fabriquer les demi-accouplements et les disques en acier 45L.

Figure 5. Embrayage à disque à came : UN -éléments de couplage; b- assemblé

Accouplement à engrenages(Fig. 6) se compose de quatre parties principales : deux moitiés d'accouplement 1 et 2 avec dents externes et deux cages 3 Et 4 avec des dents internes. Les cages d'accouplement sont reliées par les boulons 5. Par le trou 6 de l'huile est ajoutée (une fois tous les trois mois). Les accouplements à engrenages compensent les désalignements d'arbres radiaux, angulaires et combinés(les angles entre les moitiés d'accouplement et les cages ne doivent pas dépasser 0,5° ; d560 mm); sont largement utilisés en génie mécanique. Ces accouplements sont fiables en fonctionnement et ont de petites dimensions hors tout. Le matériau des moitiés d'accouplement et des cages est en acier 40 ou 45L.

Fig.6. Accouplement à engrenages : 1, 2 - moitiés d'accouplement avec dents externes ;

3, 4 - des pinces ; 5 - les boulons ; 6 - trou pour l'alimentation en lubrifiant

Accouplement élastique à broche et à manchon(Fig. 7) est de conception similaire à un accouplement à bride ; au lieu de boulons de connexion, l'accouplement élastique a des doigts en acier 1 sur lesquelles sont installées des bagues élastiques (caoutchouc, cuir, etc.) 2. Les éléments élastiques vous permettent de compenser les déplacements mineurs axiaux (pour les petits accouplements 1-5 mm ; pour les grands accouplements 2-15 mm), radiaux (0,2-0,6 mm) et angulaires (jusqu'à 30"). Accouplements élastiques à manchon-goupille ont une bonne élasticité, une capacité d'amortissement élevée et une capacité d'isolation électrique, sont faciles à fabriquer, fonctionnent de manière fiable.Ils sont largement utilisés, en particulier pour connecter des moteurs électriques à des actionneurs (machines) lorsque d150 mm. Matériau des moitiés d'accouplement - acier 35, 35L ou fonte SCh25 ; les doigts sont en acier 45.

Riz. 7. Accouplement élastique manchon-goupille : 1 - des doigts; 2 - bagues élastiques

La capacité de charge des accouplements diminue fortement avec l'augmentation du désalignement de l'arbre.

Les dimensions des accouplements sont sélectionnées dans des tableaux en fonction du couple trouvé par le couple à long terme le plus important sur l'arbre d'entraînement.

Accouplements mobiles

Ils permettent la connexion d'arbres avec un déplacement mutuel accru des axes, à la fois provoqué par des imprécisions et spécialement spécifié par le concepteur.

Un représentant frappant de cette famille sont les accouplements articulés. L'idée d'un couplage a été proposée pour la première fois par Girolamo Cardano en 1570 et amenée à une solution technique par Robert Hooke en 1770 (Fig. 8). Par conséquent, parfois dans la littérature, ils sont appelés accouplements à cardan, et parfois - joints de Hooke.

Figure 8. La charnière de Hooke basée sur l'idée de Cardano

Les accouplements articulés relient les arbres à un angle allant jusqu'à 45°, vous permettant de créer des arbres de chaîne qui transmettent la rotation aux endroits les plus inaccessibles. Tout cela est possible car la traverse n'est pas une charnière, mais deux à la fois avec des axes perpendiculaires.

La résistance de l'accouplement à cardan est limitée par la résistance du croisillon, en particulier par les points de fixation des axes du croisillon dans les trous de fourche. La défaillance de la traverse est un défaut très courant, connu de presque tous les propriétaires de voitures à propulsion arrière.

Les accouplements sont sélectionnés dans le catalogue. Un calcul de vérification est effectué pour les surfaces de travail des charnières à l'écrasement, et la résistance des fourches et traverses est vérifiée.

Les accouplements articulés de petite taille (Fig. 9) sont standardisés dans la gamme de diamètres 8...40 mm et de couples 12,5...1 300 Nm. La traverse est réalisée en forme de parallélépipède. La charnière est formée à l'aide d'axes d'insertion, dont l'un est long et l'autre se compose de deux bagues courtes fixées par un rivet. Le design est très technologique.

Figure 9. Accouplement à cardan de petite taille

Accouplements flexibles

Conçu principalement pour adoucir (amortir) les chocs, les chocs et les vibrations. De plus, une certaine compensation des déplacements de l'arbre est autorisée.

La principale caractéristique de ces accouplements est la présence de matériaux métalliques ou non métalliques. élément élastique. Divers éléments élastiques sont utilisés (Fig. 10) UN- étoiles, b- des rondelles, V– des coques élastiques, g– ressorts hélicoïdaux, d– ressorts serpentins, e– soufflet, etc. La capacité des accouplements flexibles à résister aux chocs et aux vibrations augmente considérablement la durabilité des machines.

Riz. 10. Conceptions d'accouplements élastiques

Un accouplement avec une coque élastique en forme de tore peut en effet être considéré comme une charnière de Hooke élastique. Il est capable de compenser des imprécisions importantes lors de l'installation du puits.

Facile à installer, démonter et remplacer l'élément élastique. Les déplacements radiaux autorisés sont de 1...5 mm, les déplacements axiaux sont de 2...6 mm, les déplacements angulaires sont de 1,5...2 0, l'angle de torsion est de 5...30 0.

La capacité portante (et la résistance) des accouplements dépend de la fixation de la coque aux brides. Les accouplements à coque élastique continue ont été standardisés dans la plage de couple de 20 à 25 000 Nm.

L'accouplement à douille élastique "MUVP" est largement utilisé (Fig. 11).

Il n'est pas nécessaire de fixer du caoutchouc au métal, il est facile de remplacer les éléments élastiques lorsqu'ils sont usés.

Dans ces accouplements, le moment est transmis par les doigts et les éléments élastiques montés dessus sous forme d'anneaux ou de bagues ondulées. De tels accouplements sont faciles à fabriquer, de conception simple, pratiques à utiliser et sont donc largement utilisés, notamment pour transmettre la rotation d'un moteur électrique.

Figure 11. Accouplement élastique à broche et à manchon

Les accouplements sont normalisés dans les plages 16...150 mm et 32...15 000 Nm.

Malheureusement, les déplacements radiaux et angulaires réduisent considérablement la durée de vie des éléments élastiques et augmentent la charge sur les arbres et les supports.

Les accouplements sont calculés en fonction des pressions admissibles entre les broches et les bagues élastiques

P. = 2M réalité virtuelle / (Z∙D∙d∙je) £ [ P.],

Où Z– nombre de doigts, d– diamètre du doigt, je– longueur de l'élément élastique, D – diamètre de l’emplacement des axes des doigts. La pression admissible est généralement de 30 MPa.

Les doigts d'accouplement sont conçus pour se plier.

Accouplements

Ces accouplements sont conçus pour connecter et déconnecter des arbres. Certains types d'embrayages permettent de le faire en déplacement, sans arrêter le moteur électrique. Les accouplements de couplage sont parfois appelés maniable. Sur la base du principe de fonctionnement, une distinction est faite entre les embrayages à came et à friction.

Embrayages à came(voir Fig. 12) se composent de deux moitiés d'accouplement 1 Et 2, ayant des cames sur les surfaces d'extrémité. L'embrayage est engagé à l'aide du demi-accouplement 2, qui peut se déplacer le long de l'arbre le long d'une clavette de guidage ou le long de cannelures.

Pour éviter d'endommager les cames, l'activation de l'embrayage pendant le mouvement est autorisée sans charge avec une très petite différence dans les vitesses angulaires des arbres. L'arrêt est autorisé en déplacement. Dignité accouplements à mâchoires - simplicité de conception et petites dimensions hors tout ; défaut- impossibilité, en règle générale, d'allumer en déplacement. Le matériau recommandé pour les moitiés d'accouplement à griffes est l'acier allié 20Х ou 20ХН (avec carburation et durcissement).

Figure 12. Embrayage à came : 1,2 - moitiés d'accouplement

Embrayages à friction(Fig.13) Contrairement à celles à came, elles permettent un allumage sous charge. Les embrayages à friction transmettent le couple dû aux forces de friction. Les embrayages à friction permettent un engagement en douceur à n'importe quelle vitesse, ce qui est utilisé avec succès, par exemple, dans la conception d'embrayages automobiles. En plus, embrayage à frictionne peut pas transmettre à travers vous un moment supérieur au moment des forces de frottement, puisque les éléments de friction en contact commencent à glisser, les embrayages à friction sont donc des fusibles non destructifs efficaces pour protéger la machine des surcharges dynamiques.

Selon leur conception, les embrayages à friction sont divisés en : disque, dans lequel le frottement se produit le long des surfaces d'extrémité des disques (monodisques et multidisques) (voir Fig. 13, UN);conique, dans lequel les surfaces de travail ont une forme conique (Fig. 13.10, b);cylindrique ayant une surface de contact cylindrique (bloc, ruban, etc.) (Fig. 13.10, V). Le plus répandu disque accouplements.

Les embrayages à friction fonctionnent sans lubrifiant (embrayages à sec) et avec lubrifiant (embrayages à huile). Ces derniers sont utilisés dans les conceptions de machines critiques lors de la transmission de moments importants. La lubrification réduit l'usure des surfaces de travail, mais complique la conception de l'accouplement.

Matériau pour embrayages à friction - acier de construction, fonte SCh30. Des matériaux de friction (tissus en fils d'amiante pressés - ferrodo, plastique de friction, matériaux en poudre, etc.) sont utilisés sous forme de revêtements.

Riz. 13. Embrayages à friction : UN- disque ; b- conique; V- cylindrique

La principale caractéristique du fonctionnement des embrayages à friction est la compression des surfaces de friction. Il en ressort clairement que la résistance de ces accouplements est calculée en fonction de la pression de contact (similaire à la contrainte du roulement). Pour chaque structure, il faut calculer la force de compression et la diviser par la surface de contact. La pression de contact calculée ne doit pas être supérieure à celle autorisée pour un matériau donné.

Embrayages automatiques

Ces accouplements sont conçus pour séparer automatiquement les arbres en fonction de l'évolution de l'un des paramètres suivants : couple - sécurité accouplements, sens de rotation - dépassement, et vitesse de rotation - centrifuge.

Roues libres (dépassement)(Fig. 14) sont conçus pour transmettre un couple dans une direction (par exemple, pour faire tourner une bague roue arrière vélo). Patin à roulettes 3 les roues libres sont coincées entre les surfaces des moitiés d'accouplement en raison des forces de friction 1 Et 2

Riz. 14. Roue libre à rouleaux

Lorsque la vitesse de rotation du demi-accouplement 1 diminue en raison d'un dépassement, les rouleaux roulent dans de larges zones des découpes et l'embrayage s'ouvre automatiquement.

Les roues libres fonctionnent silencieusement et permettent une fréquence d'activation élevée.

Il est recommandé d'utiliser des aciers ShKh15, 20Kh, ainsi que des aciers à outils à haute teneur en carbone comme matériaux pour les roues libres.

Embrayages centrifuges(Fig.15) sont utilisés pour allumer (éteindre) automatiquement les arbres à des vitesses angulaires données.

L'embrayage centrifuge se compose d'une moitié d'accouplement menante et menée 1 Et 2, dans les rainures desquelles sont installés des poids de friction - patins 3.

Riz. 15. Embrayage du bloc centrifuge : 1,2- demi-accouplements; 3 - tampons

Lorsque le demi-accouplement d'entraînement atteint la vitesse angulaire spécifiée du bloc 3, en raison de forces centrifuges, sont plaqués contre le demi-embrayage mené, et l'embrayage est embrayé. Dans la conception illustrée à la Fig. 15, n'importe laquelle des moitiés d'accouplement (1 ou 2) peut-être le leader. La transmission du couple s'effectue par forces de frottement, dont la valeur est proportionnelle au carré de la vitesse angulaire. L'embrayage centrifuge permet un engagement fréquent, assure un engagement en douceur et présente des dimensions hors tout relativement petites.

Accouplements de sécurité

Ces accouplements permettent de limiter le couple transmis, ce qui protège la machine des dommages dus à une surcharge.

Les plus largement utilisés sont les embrayages à came de sécurité, à bille et à friction (Fig. 16).

Figure 16. Accouplements de sécurité

Ils diffèrent de l'embrayage et des autres embrayages par l'absence de mécanisme d'activation. Came et bille de sécurité (Fig. 16, UN) les embrayages sont constamment fermés, et en cas de surcharge, les cames ou billes du demi-accouplement 1 sont expulsés des cavités du demi-accouplement 2, et l'embrayage s'ouvre. Sinon, l'embrayage à friction de sécurité fonctionne (Fig. 16, b). En cas de surcharge due au glissement, cet embrayage patine (l'arbre mené s'arrête).

Les embrayages de sécurité présentés sur la figure 16 sont utilisés lors de surcharges fréquentes.

En cas de surcharges peu probables, des embrayages de sécurité avec un élément pliable, par exemple avec une goupille de cisaillement, sont utilisés (Fig. 17). Ce type d'accouplement est constitué de moitiés d'accouplement à disque 1 Et 2 , relié par une broche métallique 3 inséré dans une douille traitée thermiquement 4 . Lorsqu'une surcharge se produit, la goupille est cisaillée et l'accouplement sépare les arbres. Ils sont de conception simple et de petite taille.

Riz. 17. Accouplement de sécurité avec goupille de cisaillement :

1,2- demi-accouplements; 3 - goupille de cisaillement; 4 - bagues durcies

Pour la fabrication de pièces d'embrayage de sécurité, selon le type d'embrayage, on utilise des aciers de construction, de la fonte SChZO, des matériaux de friction, de l'acier ShKh12, etc.. Les goupilles pour embrayages avec élément effondré sont en acier 45, les bagues sont en acier 40X avec trempe.

Brèves informations sur la sélection et le calcul des accouplements

Les accouplements utilisés en construction mécanique sont standardisés. Des accouplements de chaque taille standard sont fabriqués pour une certaine gamme de diamètres d'arbre. Le critère principal lors du choix des accouplements standards est le couple transmis.

Lors de la conception de nouveaux accouplements, les dimensions de conception des éléments d'accouplement sont déterminées par calcul. Les couplages standardisés ou normalisés ne sont pas calculés. Ils sont en règle générale sélectionnés, comme les roulements, selon des tableaux de référence.

Sélection d'accouplements standards. La principale caractéristique lors du choix des accouplements est le couple calculé transmis

, (1)

Où À R. - coefficient de mode de fonctionnement (tableau 1) ; T- couple nominal en régime permanent.

Tableau 1. Valeur du coefficient de mode de fonctionnement À p

Les accouplements sont sélectionnés selon les tableaux correspondants (Tableaux 2 et 3) selon À R. en fonction du diamètre de l'arbre d (la vitesse angulaire maximale est également prise en compte). Les pièces individuelles de l'accouplement sélectionné sont testées pour leur résistance.

Tableau 2. Facteurs de sécurité À b et mode de fonctionnement À R.

Tableau 3. Valeurs [ R.] Et F pour embrayages à friction

Calcul de la résistance des accouplements rigides (aveugles).

Les accouplements à manchon, à bride et longitudinaux sont sélectionnés selon les normes normales..

La résistance de la bague est vérifiée en fonction de la condition de base de résistance à la torsion

Où est la contrainte de torsion admissible (pour l'acier 45 : = 22 ÷ 25 MPa) ;

, (3)

Contrainte de torsion de conception ; T R. - le moment de conception ; d Et D - dimensions de l'accouplement (voir Fig. 2).

Les connexions clavetées ou cannelées (dentées) de l'arbre avec un accouplement rigide sont vérifiées selon les formules (9.1) - (9.3), les connexions boulonnées pour la traction et le cisaillement. Les boulons et les parois des moitiés d'accouplement sont vérifiés pour l'écrasement à l'aide de la formule

, (4)

Où F t - la force qui cisaille un boulon ; UN cm - zone de déformation ; d b - diamètre du boulon ; À-épaisseur de la demi-bride d'accouplement (voir Fig. 4, UN);- contrainte admissible pour l'écrasement du matériau des boulons ou des moitiés d'accouplement.

Calcul de la résistance des accouplements compensateurs. Ces raccords sont sélectionnés selon des normes ou standards(voir fig. 5).

Un calcul de vérification de la résistance (résistance à l'usure) des accouplements came-disque est effectué selon la formule

, (5)

Où R- pression maximale apparaissant sur la surface de travail des pièces d'accouplement de l'accouplement ; D, d, h - dimensions d'accouplement (voir Fig. 5); [R] - pression admissible (pour les accouplements avec surfaces de friction durcies [p] = 15 ÷ 30 MPa).

Les calculs de contrôle des accouplements à engrenages ne sont pas effectués. Ils sont sélectionnés selon la norme. Pour les accouplements à engrenages, le couple de conception est

T R. =K b À R. T, (6)

Où À b Et À R. - facteurs de sécurité et conditions d'exploitation ; T- couple nominal (tableau 12.4).

Tableau 4. Accouplements à douille avec clavettes (voir Fig. 2, a), dimensions, mm

Informations générales. Les accouplements d'entraînement sont des dispositifs qui relient les arbres des unités fonctionnant conjointement et transmettent le couple. La nécessité d'arbres de liaison est due au fait que la plupart des machines sont assemblées à partir d'un certain nombre de pièces distinctes avec des arbres d'entrée et de sortie. Ces pièces sont le moteur M, boîte de vitesses R. et une machine en état de marche RM(Fig. 23.1).

L'objectif principal des accouplements est de relier les arbres et de transmettre le couple. Les accouplements peuvent remplir un certain nombre de fonctions supplémentaires importantes. Les accouplements sont classés selon ce critère.

Il y a une classe permanent(non débrayables) qui assurent une connexion constante de l'arbre pendant tout le fonctionnement de la machine.

Certaines machines utilisent des embrayages embrayage, assurer la connexion des unités ou leur séparation pendant le fonctionnement de la machine. À leur tour, les couvées sont divisées en géré et autogéré.

Les accouplements contrôlés connectent les unités de la machine selon une certaine commande. Les accouplements autocontrôlés s'activent automatiquement, connectant ou déconnectant les arbres en fonction des conditions de fonctionnement de la machine et du principe de fonctionnement de l'accouplement.

La principale caractéristique de la charge d'accouplement est le couple T.

Couple généralement nominal T sur l'accouplement est approximativement déterminé en fonction des propriétés dynamiques de la machine, caractérisées par le degré de rotation inégale et l'ampleur des masses accélérées, c'est-à-dire l'amplitude de la composante dynamique du couple sur l'accouplement :

T = T n+ T ré = T n(1+ T d/ T n) = T n,

Où T n - le couple nominal est généralement déterminé approximativement par la consommation électrique du moteur et la vitesse de rotation ;

T d – moment dynamique ;

Coefficient dynamique.

Accouplements aveugles. En raison des conditions de fabrication, d'assemblage et de transport, les arbres longs sont parfois transformés en arbres composites. Dans ce cas, les différentes parties de l'arbre sont reliées par des accouplements aveugles. Dans certains cas, ces accouplements sont également utilisés pour connecter des arbres d'unités strictement coaxiaux. Les accouplements aveugles comprennent les accouplements à manchon, qui sont des bagues montées avec jeu sur les extrémités des arbres, et les accouplements à bride (Fig. 23.2), constitués de deux moitiés d'accouplement identiques réalisées sous la forme d'un moyeu avec une bride. Les brides sont reliées entre elles par des boulons.

Accouplements de compensation. Pour des raisons économiques et technologiques, les machines sont généralement constituées d'unités distinctes reliées par des accouplements. Cependant, une installation précise des arbres de ces unités est impossible en raison d'erreurs de fabrication et d'installation ; installation d'unités sur un support déformable ; et aussi en raison des déformations élastiques des arbres sous charge.

Les types possibles de déplacements d'arbre (axiaux, radiaux et angulaires) et les charges supplémentaires qui en résultent aux extrémités des arbres sont présentés dans la Fig. 23.3.

Les accouplements de compensation sont utilisés pour relier des arbres à axes divergents. De par leur conception, ces accouplements assurent le fonctionnement de la machine même en cas de déplacement mutuel des arbres. Dans ce cas, les arbres et les supports sont en outre soumis à des forces axiales, radiales et à des moments de flexion, en fonction de l'ampleur et du type de désalignement de l'arbre.

Il convient de souligner qu'avec l'augmentation des déplacements de l'arbre, les performances de l'accouplement diminuent.

Les accouplements de compensation comprennent un engrenage (Fig. 23.4), un disque à came et d'autres accouplements.

L'accouplement à engrenages est constitué de deux bagues 1 et 4 à dents extérieures et de deux cages 2 et 3 à dents intérieures. Les cages sont reliées rigidement à l'aide de boulons.

Accouplements élastiques. Les accouplements élastiques se distinguent par la présence d'un élément élastique et sont universels dans le sens où, ayant une certaine souplesse en torsion, ces accouplements sont également compensateurs. Les accouplements élastiques sont capables de :

1) Amortir les chocs et les chocs de couple provoqués par le processus technologique ou le choix du jeu lors du démarrage et de l'arrêt de la machine. Dans ce cas, l'énergie cinétique de l'impact est accumulée par l'accouplement lors de la déformation de l'élément élastique, se transformant en énergie potentielle de déformation ;

2) Protéger l'entraînement de la machine des vibrations de torsion nocives ;

3) Connectez les arbres qui ont des déplacements mutuels. Dans ce cas, l'élément élastique de l'accouplement est déformé et l'accouplement fonctionne comme un élément compensateur.

En fonction du matériau des éléments élastiques, ces accouplements sont divisés en accouplements avec éléments élastiques non métalliques et accouplements avec éléments élastiques métalliques.

Le plus largement utilisé en construction mécanique est l'accouplement élastique à douille (Fig. 23.5). Il se compose de deux moitiés d'accouplement 1 et 5. La moitié d'accouplement 1 a des trous coniques et la moitié d'accouplement 5 a des trous cylindriques. Dans ces trous sont insérées des broches 4, sur lesquelles sont posés des éléments élastiques 3. En vissant l'écrou 2, les broches 4 pénètrent dans les trous coniques, entraînant la connexion des moitiés d'accouplement 1 et 5. Le couple est transmis à travers les éléments élastiques 3.

Accouplements contrôlables. Les accouplements connectent et déconnectent des arbres fixes ou rotatifs selon une commande de contrôle. Ces accouplements sont divisés en accouplements à fermeture profilée (came) et accouplements à friction. Ces derniers sont largement utilisés lorsqu'il est nécessaire de changer le mode de fonctionnement de la machine sans arrêter le moteur.

Les embrayages à cames sont utilisés pour transmettre des couples élevés avec des démarrages peu fréquents. Ils ont des dimensions hors tout et un poids nettement inférieurs à ceux des embrayages à friction. Cependant, ils relient des arbres dont les vitesses angulaires sont égales ou légèrement différentes. Cela nécessite un alignement précis des moitiés d’accouplement.

b

En figue. La figure 23.6 montre des accouplements avec des cames coniques d'extrémité (Fig. 23.6, a) et avec des cames rectangulaires (Fig. 23.6, b). Le choix de la forme de la came est déterminé principalement par les conditions d'engagement de l'embrayage.

Accouplements à friction. Ces accouplements permettent un engagement en mouvement et transmettent le couple dû aux forces de friction sur les surfaces de travail, créées par une pression douce des surfaces de travail. En modifiant la force de pression, vous pouvez ajuster le moment des forces de friction. Lorsque l'embrayage à friction est engagé, les surfaces de travail glissent. Une fois l’embrayage engagé, il n’y a plus de patinage.

La conception de ces accouplements peut être réalisée avec un ou plusieurs disques, à surfaces de friction cylindriques ou coniques, à commande mécanique, pneumatique, hydraulique ou électromagnétique. Le groupe des accouplements à accouplement électromécanique à verrouillage par force est constitué d'accouplements à mélange ferromagnétique liquide ou en poudre, dans lesquels, lors du passage courant électrique Un flux magnétique apparaît dans la bobine d'excitation, ce qui entraîne une magnétisation du mélange ferromagnétique remplissant l'espace entre les moitiés d'accouplement, ce qui assure l'adhérence du mélange aux surfaces des moitiés d'accouplement.

Une couche de friction est appliquée sur les surfaces de travail des disques ou des garnitures en matériau de friction sont fixées pour augmenter la force de friction.

Selon les conditions de fonctionnement, les embrayages à friction sont divisés en : embrayages sans lubrification des surfaces frottantes et embrayages avec lubrification des surfaces frottantes. Ces derniers transmettent moins de couple, mais ils sont plus durables, puisque le taux d'usure des surfaces de travail est inférieur à celui des accouplements secs.

Les embrayages autocontrôlés ou automatiques s'allument et s'éteignent en fonction des changements dans le mode de fonctionnement de la machine. Ceux-ci comprennent : des embrayages à roue libre ou une roue libre, transmettant le couple uniquement dans un sens de rotation de la moitié motrice de l'accouplement par rapport à la moitié menée et tournant dans le sens de rotation opposé, des embrayages centrifuges qui s'allument et s'éteignent en fonction de la vitesse de rotation de la moitié motrice de l'embrayage, des embrayages à limitation de couple qui éteignent la machine en cas d'augmentation dangereuse du couple.

Accouplements de sécurité. L'embrayage de sécurité sert à déconnecter les arbres ou l'arbre de la pièce posée dessus en cas de surcharge ou de vitesse de rotation inacceptable, c'est-à-dire qu'il protège la machine des dommages en cas de violation mode normal travail. Les accouplements de sécurité avec élément pliable se caractérisent par de petites dimensions et une grande précision de fonctionnement. En cas de surcharge, l'élément de sécurité est cisaillé et les moitiés d'accouplement s'ouvrent. Pour restaurer la fonctionnalité de la machine, il faut l'arrêter et remplacer l'élément de sécurité.

Les embrayages de sécurité à came sont maintenus engagés par des ressorts jusqu'à ce que le couple croissant crée une force capable de vaincre la force du ressort.

Les embrayages de sécurité à friction rétablissent automatiquement le fonctionnement de la machine après la fin de la surcharge. Cependant, leur précision de fonctionnement n'est pas élevée en raison de la variabilité du coefficient de frottement sur les surfaces de frottement des disques.

Littérature

1. Mécanique appliquée : Proc. allocation / A.T. Skoybeda, A.A. Miklashevich, E.N. Levkovski et autres ; Sous général éd. À. Skybedy.- Mn. : Vysh. école, 1997. – 552 p.

2. Théodosiev V.I. Résistance des matériaux.- M. : Génie Mécanique, 1979. - 560 p.

3. Lyuboshchits M.I., Itskovich G.M. Manuel sur la résistance des matériaux.- Mn.: Vysh. école, 1969.- 464 p.

4. Arkusha A.I. Mécanique technique : Mécanique théorique et résistance des matériaux : Proc. pour le génie mécanique spécialiste. Ecoles techniques - 2e éd., complémentaire. – M. : Plus haut. école, 1989. – 352 p.

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