CUPLAJECUPLAJE

Cuplajele sunt organe de maşini care realizează legătura şi transferul de energie mecanică între două elemente consecutive ale unui lanţ cinematic, fără a-i modifica legea de mişcare.

Funcţiile cuplajelor sunt:- transmit mişcarea şi momentul de torsiune;

- comandă mişcarea (cuplajele intermitente);- compensează erorile de execuţie şi montaj (cuplaje compensatoare);

- amortizează şocurile şi vibraţiile (cuplaje elastice);- limitează unii parametri funcţionali.

Clasificarea) Permanente – dacă realizează o legătură permanentă, cuplarea şi

decuplarea putându-se face numai în stare de repaus. Cuplajele permanente se împart în:

1. fixe (rigide): - cu manşon;

- cu flanşe;- cu dinţi frontali; - cu role.

2. mobile: - cu elemente intermediare rigide de compensare

- axială - cuplajul cu gheare;- radială - cuplajul cu disc intermediar

(Oldham);- unghiulară - cuplajul cardanic;- universal - cuplajul dinţat.- cu elemente intermediare elastice: - metalice:

- cu arcuri – bară; - cu arcuri elicoidale;

- cu arcuri lamelare axiale; - cu arc şerpuit (BIBBY);- cu disc;

- nemetalice: - cu bolţuri şi bucşe;

- cu gheare;- cu bandaj de cauciuc;- cu bolţuri şi disc (HARDY).

b) Intermitente (ambreiaje) – dacă cuplarea şi decuplarea se face atât în timpul repausului cât şi în timpul mişcării. Ambreiajele se împart în:

1. comandate: - după natura comenzii:

- mecanică;- hidraulică;

- pneumatică;- electromagnetică.

- după construcţie: - rigide; - de fricţiune: plane, conice;- electrodinamice.

2. automate: - de siguranţă (limitatoare de moment);

- centrifugale (limitatoare de turaţie );- direcţionale (limitatoare de sens).

Cuplaje permanente fixe

Cuplajul cu manşon 43 3

116 16tc aa amd D dM

D

Cuplajul cu flanşe

01 2tc

DM F z

12

4

f afs

Fd

0

8 tcs

af

Md

D z

Suruburi pasuite

Suruburi cu joc 0

0 2tcD

M F z

02

4t at

s

Fd

04s

at

Fd

Asigură transmiterea mişcării de rotaţie între arbori a căror coaxialitate nu poate fi respectată, atât datorită condiţiilor iniţiale de montaj, cât şi datorită modificărilor poziţiei relative a arborilor în timpul funcţionării.

Faţă de poziţia de referinţă (fig.7.4a) abaterile arborilor pot fi:

Cuplaje permanente mobile cu elemente intermediare rigide

a) abatere axială - cuplaj cu gheare

b) abatere radială

c) abatere unghiulară

- cuplaj cu disc intermediar (Oldham);

- cuplaj cardanic; d) abateri axiale, radiale şi unghiulare - cuplaj dinţat

Cuplajul cu gheare

10

2 tcMFD z

12

62i

F h ab

1f

Fb

0

2Dz

2 23e i f ai 25...30ai MPa, pentru oţel.

( ) aFp p

b h a

20...25aip MPa, pentru oţel.

Cuplajul cu disc intermediar (Oldham)

r2

D d 2( r )

3tcM F D

2r3

tcMFD

2

( ) 62i

F h ab

fFb

2 23e i f ai max

2( ) asFp ph a

Cuplajul cardanic

1 2tan tan cos

1 22 21 2

1 1 coscos cos

22

2 1 21

coscos cos

11 2

tcMFR

2 12 2 2 cos

tc tcM MF

R R

2 1F F

2

32

32

i ai

hF

d

2 4a

Fp p

h d

Cuplajul dinţat

Aceste cuplaje pot fi:- simple (cu dantura pe un

butuc);- duble (cu dantura pe ambii

butuci).

Cuplaje permanente mobile, cu elemente intermediare elastice Aceste cuplaje se caracterizează prin prezenţa unui element elastic

(metalic sau nemetalic) între semicuple, element ce participă la transmiterea momentului de torsiune şi care determină proprietăţile şi proiectarea cuplajelor. Datorită acestui element elastic, cuplajele:

- permit compensarea abaterilor la dispunerea arborilor cuplaţi;- atenuează şocurile de torsiune care apar în sistem atât datorită

maşinii de lucru cât şi a maşinii motoare (energia de şoc se transformă în energie potenţială de deformaţie a elementului elastic);

- modifică frecventa oscilaţiilor proprii ale arborilor cuplaţi, evitând rezonanţa.

Cuplaje elastice cu elemente intermediare metalice Cuplajul cu arcuri în formă de bară (cuplaje Forst)

Cuplajul cu arcuri elicoidale (Cardeflex)

Cuplajele cu arcuri lamelare (cuplaj de tip Elcard)

Cuplajul cu arc şerpuit (Bibby)

Cuplaje elastice cu elemente intermediare nemetalice Cuplajul elastic cu bolţuri si bucse din cauciuc

13

( ) 322

ii ai

z b

M F jW d

1

( ) 4 asb

Fp p

d j

10

2 tcMFD z

Cuplajul cu stea elastică din cauciuc – Euroflex

Cuplajul cu bandaj de cauciuc - Periflex

cuplajul cu bolţuri şi disc elastic – Hardy

Cuplaje intermitente – ambreiaje Cuplajele intermitente se folosesc în cazul când cuplarea sau decuplarea arborelui condus trebuie să se facă fără oprirea arborelui motor.Ambreiaje cu suprafeţe de fricţiune

La aceste cuplaje, transmiterea momentului de torsiune de la arborele motor la cel condus se face prin intermediul frecării dintre elementele ambreiajului. Este tipul de cuplaje intermitente cel mai des utilizat. Se întâlnesc la transmisiile autovehiculelor, a maşinilor unelte, maşinilor de ridicat şi transportat, în industria petrolieră etc.

Pentru a funcţiona în bune condiţii trebuie ca:- să asigure transmiterea momentului maxim fără alunecări;- cuplarea şi decuplarea să se facă fără şocuri;- să disipeze cu uşurinţă căldura degajată în timpul cuplărilor;- contactul între suprafeţe să fie cât mai uniform.În scopul măririi coeficientului de frecare dintre suprafeţe, la ambreiajele

cu suprafeţe uscate de frecare se folosesc materiale de fricţiune pentru căptuşirea discurilor de frecare. Forţele de frecare se obţin prin exercitarea unei forţe axiale de comandă.

Dacă momentul de torsiune depăşeşte limita admisibilă, apare alunecarea, ceea ce face ca aceste ambreiaje să fie folosite şi ca elemente de siguranţă la suprasarcini.

Ambreiajul plan monodisc

f tcM M

3 3

2 2

13 2

e i mf a a

e i

D D DM F F

D D

3 3

2 2

23

e im

e i

D DD

D D

2 tca

m

MF

D

2 2

4( )

am a

e i

Fp p

D D

( ) ( )m m ap v p v

4e i

mD D

v

Ambreiajul cu discuri multiple

3 3

2 2

13 2

e i mf a a

e i

D D DM F z F z

D D

2 tc

am

MF

D z

Ambreiajul conic

2m

f nD

M F

(sin cos )a nF F

(sin cos )a nF F

2(sin cos )tc

am

MF

D

2 tca

m

MF

D

na

m

Fp p

D b

BibliografieBibliografie

Palade V., Diaconu N. - Organe de masini, Galati University Press, Palade V., Diaconu N. - Organe de masini, Galati University Press, 20092009