Cuplaje Utilizate in Cadrul Sistemelor de Transmisie Mecanica

Cuplaje utilizate in cadrulsistemelor de transmisie mecanica;Rodina DanielCuplajele sunt organe de masaini care asigura legatura permanenta sau intermintenta pentru transmiterea miscarii de rotatie de la un arbore la altul sau de la un organ de masina la altul.Unele cuplaje sunt folosite ca elemente de protectie impotriva suprasolicitarii organelor de masini antrenate , sau pentru mentinerea actionarii numai in anumite limite de viteze.In functie de legatura dintre arbori , cuplajele sunt : -cuplaje permanente;-cuplaje intermitente.Cuplajele se folosesc pentru transmiterea miscarii si energiei mecanice de la un organ de masina la altul sau de la o masina sau un aparat la altul se realizeaza cu organe de masini care alcatuiesc o transmisie mecanica.CUPLAJECuplajele sunt organe de masaini care asigura legatura permanenta sau intermintenta pentru transmiterea miscarii de rotatie de la un arbore la altul sau de la un organ de masina la altul.

Unele cuplaje sunt folosite ca elemente de protectie impotriva suprasolicitarii organelor de masini antrenate , sau pentru mentinerea actionarii numai in anumite limite de viteze.

In functie de legatura dintre arbori , cuplajele sunt :

-cuplaje permanente , la care legatura intre cei doi arbori se intrerupe numai prin demontarea elementelor de asamblare a cuplajului.Aceste cuplaje pot fi fixe si mobile.

-cuplaje intermitente , la care legatura intre cei doi arbori poate fi stabilita sau intrerupta, atat in repaus cat si in timpul functionarii printr-o comanda exterioara fara a demonta cuplajul. Aceste cuplaje se numesc AMBREIAJE.

Cuplaje permanente fixe ( rigide )Cuplajele permanente fixe imbina rigid doi arbori formand un tot unitar.Utilizarea acestor cuplaje impune o cuaxialitate perfecta a organelor cuplate, deoarece chiar abateri foarte mici de la cuaxialitate ( radiale sau unghiulare ) produc tensiuni suplimentare importante in linia de arbori si reactiuni periculoase in lagare Cuplajele fixe pot prelua atat momente de torsiune cat si momente incovoietoare. In scopul reducerii momentelor incovoietoare care actioneaza asupra acestora, se recomanda asezarea lor cat mai aproape de reazem.

Cuplaje cu flanse:

Fig. 1

Cuplajele cu flanse sunt formate din doua semicuplaje 1 prevazute cu flanse, care se monteaza pe capetele arborilor de asamblat si care sunt stranse cu ajutorul suruburilor de pasuire 2 si al piulitei 3.Semicuplajele sunt cu pana pe capetele arborilor cuplati.Dimensionarea suruburilor este necesara numai la cuplajele nestandardizate.

In cazul cuplajelor standardizate dimensiunile suruburilor sunt cunoscute. Si aceea se face doar verificarea lor.

Cuplaje cu bucsaCuplajele cu bucsa consta dintr-o bucsa aplicata peste capetele arborilor. Asamblarea bucsei pe cei doi arbori se poate realiza cu stifturi crestate (fig. 2), cu pene paralele (fig .3), cu pene disc, cu suruburi.

Capetele de arbori 1 si 2 sunt fixate in mansonul 3 cu ajutorul stifturilor 4. Intre 1 si 3 nu exista joc. Stifturile fixeaza axial si radial. Stifturile sunt montate presat. Gaura pentru stift se da in ambele piese simultan cu burghiul.

Fig 2

Capetele de arbori 1 si 2 sunt impiedicati la roire in manson.

Avantajul acestor cuplaje il constituie gabaritul diametral redus, iar ca dezavantaj se poate aminti montajul dificil, necesitand deformarea axiala a unuia dintre arbori.

Calculul acestor cuplaje consta deci calculul asamblarii cu stifturi, prin sau valori precum si din calculul bucsei la rasucire.

Fig 3

Cuplaje permanente mobile (compensatoare) cu elemente rigide. Cuplajele permanente mobile nu permit deplasarea arborilor, decat prin dimensionarea in stare de repaus, insa admit abateri pozitionale ale arborilor, abateri care pot fi : Fig 4

a pozitie de referinta

b axiale c radiale d unghiulare e combinateCuplaje permanente mobile cu elemente rigide pentruabateri (deplasari) axiale (cuplaje cu gheare Cele mai simple solutii de cuplaje de acest tip sun prevazute mai jos:a ) Cuplaj cu gheara frezata

b ) Cuplaj cu sift tranzversal

Fig 6

c ) Cuplaj cu gheara frezata

Fig 7

Unde: 1 si 2 - arbori

3- manson

4 - stift.

Cuplajele din figura a consta dintr-o gheara freza, care face corp comun cu arborele 1. Gheara patrunde in crestatura practicata in arborele 2. Cuplajele din figurile b prezinta imbinari cu stifturi tranzvesale. Dezavantajul acestor situatii consta in faptul ca transmit momente mici.

In figura c este prezentat un cuplaj la care momentul se transmite prin ghearele prevazute in arborii 1 si 2. centrarea arborilor se realizeaza cu momentul 3, fixat impotriva deplasarii axiale cu stiftul 4.

d)Cuplaj cu gheare

Fig. 8

Unde :1 semicuplaj

2 inel de centrare3 semicuplajCuplajul cu gheare (fig. d) consta din doua semicuplaje 1 si 3, avand pe suprafetele frontale un numar impar de gheare, ghearele unui semicuplaj intrand respectiv in golurile celuilalt.

Acest tip de cuplaj se monteaza de obicei la mijlocul liniilor de arbori mai lungi, pentru a compensa variatia lungimilor arborilor provocata de variatia de temperatura.

Cuplaje permanente mobile cu elemente elasticeAceste cuplaje, denumite in mod curent cuplaj elastic, se caracterizeaza din punct de vedere constructiv printr-o trasatura comuna: existenta unui element elastic( metalic sau nemetalic ), intre semicuplajele montate pe arbori intre care se realizeaza legatura, element care participa, deci, la transmiterea momentului de torsiune. Elementul elastic este organul principal al acestor cuplaje. El determina propietatile precum si proiectarea cuplajului.

Cuplajele elastice se utilizeaza pentru realizarea urmatoarelor obiective:

a) Atenuarea socurilor de torsiune care apar in sistemul mecanic si care se pot datora atat miscarii motoare cat si miscarii de lucru. Energia de soc se transforma partial in caldura (deoarece exista frecari interioare sau exterioare aferente elementelor elastice) si partial in energie potentiala, prin deformarea elementului elastic la rotirea relativa a semicuplajelor. Energia acumulata prin deformarea elementului elastic este redata sistemului mecanic prin rasucirea treptata a acestora la forma si pozitia initiala.b)Compensarea elastica a impreciziilor datorate executiei sau montajului.c)Deplasarea fregventelor proprii ale sistemului mecanic din care face parte, astfel incat sa se evite funcionarea in intervalul de rezonanta.O proprietate care caracterizeaza cuplajele elastice este rigiditatea lor la torsiune.

Cuplaje elastice cu elemente metalice Cuplajul cu arc erpuit

Fig.9

Cuplajul cu arc serpuit ( fig. 9) este format din doua semicuplaje 1 s 4, cu dinti de forma spirala, intre care este introdus un arc din banda de otel 2, avand forma serpuita. Partea aceasta a cuplajului este protejata cu carcasa 3. In carcasa se introduce unsoare pentru a evita zgomotul in timpul functionarii si pentru a se reduce uzura. Acest cuplaj permite deplasari axiale ale arborilor, deplasari radiale de 0.53 mm si deplasari unghiulare pana la 1grad si 15 min. Unghiul de rasucire relativa a semicuplajelor poate atinge valoarea fi mai mic sau egal cu 1grad.......1grad si 12min, iar amortizarea relativa este de xi= 0.50.6. Se mentioneaza ca odata cu cresterea deplasarilor radiale sau unghiulare ale arborilor, unghiul de rasucire elastica relativa maxim scade; de aceea se recomanda o aliniere cat mai atenta a arborilor.Pozitia arcului pentru diferite miscari ale cuplajului reiese din fig. 10. Cu cresterea momentului de torsiune, arcul se aseaza pe flancul dinilor, micsorandu-se distanta dintre punctele de aplicatie ale fortelor tangentiale si crescand rigiditatea cuplajului.

a)Fara incarcare; b)Incarcare normala;

c)Incarcare maxima; d)Incarcare cu soc.

Fig. 10

Cuplaje cu arcuri elicoidale ( cuplaje Cardflex )

Fig. 11Consta din doua semicuplaje 1 si 4 in care sunt fixate alternativ bolturile 2. acestea se monteaza segmentii de sustinere 3 care pot oscila si se pot deplasa axial. Segmentii sustin arcurile cilindrice elicoidale de compresiune montate cu pretensionare cu ajutorul unei bratari elastice. Cuplajul transmite momentul de torsiune in ambele sensuri de rotatie si lucreaza fara joc de torsiune, datorita pretensionarii arcurilor. La montarea organelor cuplajului, bolturile si gaurile segmentilor se ung cu grafit coloidal sau cu un lubrifiant asemanator. La cuplaje mari ungerea segmentilor se repeta dupa cate 50 ore de functionare. Aceste cuplaje permit deplasari axiale pana la 5% din diametrul D al cuplajului, ( abateri ) unghiulare pana la 2, abateri radiale pana la 1% din diametrul exterior D, scazand cu cresterea turatiei. Unghiul de rotatie relativa a semicuplajelor fi mai mic sau egal cu 5 grade.

Cuplaje elastice cu bolturiLa semicuplajele elastice cu bolturi ( fig 12 ). Semicuplajele 1 si 6 sunt legate prin bolturile 2 si bucsile elastice montate pe acestea, bolturile sunt conice pe portiunea de montare in semicuplaje. Ele se fixeaza in acestea cu piulita. Bucsa elastica este mentinuta pe bolt cu ajutorul saibei 5.si inelul 4. Aceste cuplaje permit compensari reduse ale cuplajelor de la coaxialitate. Deplasarile axiale mici sub sarcina sunt compensate prin deformatii axiale a bucsei.

Fig. 12

Cuplaje elastice cu bandaj ( Reflex )

Fig. 13

1 semicuplaj; 3 bandaj elastic; 2 disc; 4 semicuplaj.

Semicuplajul 1 si 4 sunt cuplate prin bandajul elastic din cauciuc, fixat pe semicuplajele cu ajutorul bacurilor 2 stranse cu surub. Aceste cuplaje asigura o buna amortizare si au o capacitate mare de acumulare a energiei de soc.

Bandajul se confectioneaza din cauciuc realizat cu insertii textile.

Numarul acestora variaza intre 2 si 14. Pentru a usura nuantarea si dimensionarea bandajului, la constructia din figura 1 el este sectionat printr-un plan care rece prin axa arborilor. Transmiterea momentului de torsiune se face pe baza fortelor de frecare dintre bandaj si piesele intre care este montat.

Cuplajele cu bandaj se pot utiliza pana la viteze periferice de 30 m/s.

Cuplajul periferice se alege din cataloage in functie de momentul de torsiune. Se face verificarea a bandajului la forfecare in sectiunea de forfecare de latime ro .

Cuplaje intermitente mecanice cu comanda mecanica.a) Cuplaje cu gheare.Aceste cuplaje sunt asemanatoare cuplajelor permanente cu gheare dar spre deosebire de ele unul din semicuplaje se poate deplasa axial (asamblarea lui se face cu caneluri sau cu doua pene paralele).

Fig. 14Semicuplajul deplasabil este cel de pe arborele condus (Fig. 14).

Cuplarea arborelui se poate realiza in repaus sau la o diferenta relativ mica intre turatiile arborilor, in functie de profilul ghearelor. Profilul ghearelor poate fi: triunghiurilor simetric si nesimetric; trapezoidal simetric si nesimetric; si dreptunghiular.Profilul triunghiular simetric se utilizeaza la transmiterea momentelor mici si la diferente mici de turatie intre arbori. Avantajul lui este dat de usurinta si rapiditatea cuplarii legata de numarul mare de gheare, pana la 60.Profilul trapezoidal simetric permite cuplarea la viteze relative mai mari si transmiterea de momente mai mari. Numarul ghearelor este z = 5.11. Profilul dreptunghiular se utilizeaza la masini greu incarcate. Permite cuplarea numai in repaus si decuplarea (debreierea) la diferente mici de turatii ale arborilor.Profilele nesimetrice se utilizeaza pentru transmiterea momentelor de torsiune intr-un singur sens. Pentru a usura cuplarea dintii se tesesc. Intr-o sectiune diametrala ghiarele triunghiulare au inaltimea variabila ( se micsoreaza spre centru). Celelalte tipuri pot avea si inaltimea constanta. Numarul ghearelor este in general z = 3..60. El depinde, in principal,de doi factori:

a) momentul de torsiune;

b) durata impusa pentru cuplare.

Semicuplajele se executa in majoritatea cazurilor din oteluri carbon (OL 50, OLC 15), sau oteluri aliate de cementare care asigura duritati ale suprafetelor de contact de 5662HRC. b) Cuplaje cu dinti.

Fig. 15

Aceste cuplaje constau din doua roti dintate, una cu dantura interioara cealalta cu dantura exterioara.

Avantajele acestor cuplaje in comparatie cu cuplajele cu gheare sunt:

a) posibilitatea folosirii unui semicuplaj ca roata dintata dupa decuplare;

b) prelucrarea se face cu usurinta (dantura este evolventrica);

c) suprafata de contact este mai mare decat la cuplajele cu gheare de acelasi gabarit;18