Вы здесь
Главная / Статьи / Упругие  пластинчатые  муфты

Упругие  пластинчатые  муфты

 

К.т.н. Гулый А.Н.

Материалы отраслевого совещания главных механиков
нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий России и СНГ.
г. Кириши, 12-22 ноября 2002 г.

На протяжении последних 40 лет упругие пластинчатые муфты во всем мире вытесняют зубчатые и втулочно-пальцевые. Стандарт ISO/CD 13709/API 610 предусматривает только упругий тип компенсирующего элемента для муфт центробежных насосов химических и нефтеперерабатывающих производств. В СНГ за последние 5 лет также расширилось применение упругих пластинчатых муфт.

Причины – высокий ресурс этих муфт, отсутствие необходимости их технического обслуживания. Но прежде всего – радикальное снижение нагрузок на опоры соединяемых машин. Как следствие – повышение наработки подшипниковых узлов, торцовых уплотнений, повышение надежности и ресурса всего агрегата, в котором используются упругие пластинчатые муфты.

УСТРОЙСТВО

В упругих пластинчатых муфтах вращающий момент передается через пакеты, состоящие из пластин стальной коррозионностойкой ленты толщиной 0,2-1,0 мм. Форма пластин (рис. 1) – в виде диска, мембраны (дисковая муфта), в виде кольца (кольцевая муфта). Обычно два упругих пакета соединены с двумя полумуфтами и проставкой при помощи болтов и втулок.

Рис. 1

В кольцевой муфте вращающий момент передается за счет растяжения-сжатия ветвей упругого элемента между поочередно расположенными призонными болтами полумуфты и проставки. В дисковой – аналогично, но болты полумуфт и проставки расположены на разных диаметрах.

Каждый пакет упругих элементов является также жестким в радиальном направлении и обладает податливостью только в угловом и осевом направлении. Два пакета, объединенные проставкой, могут компенсировать осевые, угловые и радиальные смещения (рис. 2). Упругий элемент любого типа является жестким на кручение и не компенсирует крутильных колебаний валов.

Рис. 2

Все детали муфты соединены между собой жестко. Таким образом, муфта компенсирует все виды смещений соединяемых валов исключительно за счет упругих деформаций пакетов.

СРАВНЕНИЕ

Сравним близкие по передаваемой мощности зубчатую муфту типа МЗП-2 и упругую пластинчатую муфту типа МК2-210 (рис. 3) по свойствам компенсации взаимных смещений валов.

  1. Осевые смещения. Вращающий момент в зубчатой муфте передается за счет сил, действующих по линии контакта зубьев. В муфте МЗП-2 при номинальном передаваемом моменте суммарные тангенциальные (окружные) усилия составят около 30 000 Н. При такой нагрузке для того, чтобы сдвинуть полумуфты в осевом направлении, необходимо усилие не менее 3 000 Н (коэффициент трения – 0,1).

Рис. 3

Упругая пластинчатая муфта препятствует бесконтрольному осевому перемещению валов на выбеге и стоянке, поскольку при осевом смещении возникает упругая восстанавливающая сила, возвращающая валы к тому положению, которое задано при монтаже. При работе агрегата осевая реакция правильно смонтированной муфты и осевая нагрузка на подшипники машин не превышает 100 Н.

  1. Силы трения в зубчатом зацеплении препятствуют и угловым смещениям, возникающим при расцентровке. В муфте МЗП-2 при номинальном передаваемом моменте самое малое угловое смещение вызывает момент реакции в 280 Нм и радиальную нагрузку на валы не менее 2 000 Н. Нагрузки увеличиваются по мере износа зубьев.

Опасность представляет не столько значительная величина возможной радиальной нагрузки, передаваемой на опоры, сколько циклический, ударный вид нагрузки от проскальзывания и соударения зубьев уже при минимальных расцентровках.

Результат – повышенный уровень вибраций и шума, причем с богатым гармоническим спектром.

Упругая пластинчатая муфта поглощает угловые и радиальные смещения мягко, без ударов и трения. Причем реакция по величине и направлению постоянна и вызывает только небольшие статические нагрузки на опоры. В нашем случае, даже при максимальной расцентровке в 0,50 мм, момент реакции не превысит 15 Нм, а радиальная нагрузка – 120 Н.

  1. В зубчатой муфте центрирование проставки относительно полумуфт достигается посадками по боковой поверхности зубьев или по центрующим пояскам. Во всех случаях центрирующие поверхности подвержены износу, с течением времени зазоры возрастают, увеличивая люфт и дисбаланс. В упругой пластинчатой муфте проставка центрируется с полумуфтами по центровочным пояскам или призонным болтам при монтаже муфты, соединение обтягивается болтами, подвижных и изнашиваемых соединений нет. Поэтому в процессе эксплуатации или при замене проставки балансировка не нарушается.

В результате после замены зубчатых муфт упругими пластинчатыми вибрации и шум центробежных насосов снижаются на 30-50%, существенно повышается ресурс подшипников и торцовых уплотнений.

ОСОБЕННОСТИ МОНТАЖА

Особенности монтажа упругих пластинчатых муфт связаны с ограниченным допускаемым осевым смещением. При первоначальном монтаже необходимо обеспечить правильное осевое положение полумуфт, при котором упругие элементы не деформированы (т.е., выдержать расстояние L, рис. 4). Для этого роторы двигателя и насоса с полумуфтой устанавливают в рабочее положение (двигатель с подшипниками скольжения – по метке или по результатам холостого пуска, в насосах с гидропятой смещают ротор так, чтобы гидропята закрылась). Замеряют расстояние между торцом вала двигателя и торцом полумуфты насоса L1 (рис.4).Затем вычисляют положение полумуфты двигателя и устанавливают ее, фиксируя на валу. Чаще всего – прикрепляют к шпонке при помощи винтов. Иногда для подгонки осевого размера в конструкцию муфты вводят компенсирующий элемент в виде дистанционного кольца (рис. 4).

Другая особенность эксплуатации связана с малыми силами реакции на смещения валов. При расцентровках, в несколько раз превышающих предельно допускаемые, упругие пластинчатые муфты не только не вызывают повышенных вибраций и шума, но и не позволяют диагностировать расцентровку при помощи аппаратуры. Поэтому центровку валов агрегата необходимо периодически контролировать обычным механическим способом.

Рис. 4

О БЕЗОПАСНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Опасность возникает при разрушении пакетов упругих элементов. Первая – возможность “вылета” достаточно массивной проставки. Не во всех конструкциях выпускаемых в настоящее время упругих пластинчатых муфт предусмотрены резервные конструктивные элементы, обеспечивающие центровку частей муфты при разрушении упругих элементов, как это оговорено ISO/CD 13709/API 610. Отделившаяся со стороны приводимой машины проставка продолжает некоторое время вращаться вместе с валом двигателя и представляет немалую опасность как для персонала, так и для агрегата.

Кроме того, при разрушении упругих элементов происходит соударение или трение частей муфты. Поэтому при эксплуатации во взрывоопасных зонах для тех деталей, которые могут войти в контакт при разрушении упругих элементов, должны применяться материалы, соударение которых не приводит к образованию искр (рис. 4). Применяют бронзу, монель-металл, никель.

МУФТЫ ПРЕДПРИЯТИЯ “НАСОСТЕХКОМПЛЕКТ”

Предприятие серийно производит упругие пластинчатые муфты в пределах двух типорядов – кольцевые типа МК и дисковые типа МУП.

Климатическое исполнение муфт УХЛ2О4 согласно ГОСТ 15150-69. Муфты в исполнении «ИЗ» допускают эксплуатацию во взрывоопасных зонах класса В-1а и В-1г согласно “Правил устройства электроустановок” с категорией и группой взрывоопасных смесей IIА-Т3 согласно ГОСТ 12.1.011-78. Муфты отвечают стандартам ISO/CD 13709/API 610 (8-я редакция) и  API 671.

В муфтах обоих типов пакеты упругих элементов заключены в узле проставки, которая разбирается только для их замены (рис. 5). Проставка центрируется по пояскам и при монтаже агрегата соединяется с полумуфтами болтами (от 4 до 8 штук с каждой стороны). Вращение передается за счет трения между фланцами проставки и полумуфт.

Монтаж муфты

Рис. 5

Для перекрытия определенного диапазона расстояний между торцами валов изготавливаются проставки ряда длин с шагом 40 мм и используются дистанционные кольца. Точная подгонка по осевому размеру (до ±0,5 мм) осуществляется установкой и фиксацией полумуфты на валу при помощи винта или (как правило, в случае обоих конических концов валов) подгонкой дистанционного кольца.

Муфты типа МК – проще по конструкции, имеют меньшие габариты и массу, допускают большие перегрузки по вращающему моменту, большие расцентровки валов.

В случае разрушения упругих элементов центровка проставки и передача момента продолжается специальными втулками, входящими в контакт с ответными деталями через отверстия (рис. 6).

Конструктивная схема муфты типа МК

Типоразмер Передаваемый вращающий момент, Н*м Допускае-мая частота вра-щения,
об/мин
Размеры, мм Масса,
кг при В min
Допускаемые относительные   смещения валов
Номи-наль-
ный
Допускае-
мый кратковре-менный
А Б max В

min

Г Ради-
альое,
мм
Осе-
вое,
мм
Угло-
вое,
градус
МК 2-30 286 716 20 000 125 60 140 40 7 0,45 ±2,8 0,5
МК 2-60 573 1 432 16 800 150 75 140 55 16 0,55 ±3,2
МК 2-105 1 003 2 507 16 800 150 75 140 65 17 0,35 ±2,0
МК 2-210 2 005 5 013 14 000 180 80 140 80 30 0,50 ±2,2
МК 2-420 4 011 10 027 11 500 220 100 175 90 50 0,60 ±3,0
МК 2-750 7 162 17 905 9 600 255 120 195 105 80 0,70 ±3,8
МК 2-1200 11 459 28 648 8 500 285 140 205 120 103 0,75 ±4,0

Рис. 6

Муфты МУП дискового типа (рис. 7) выпускаются 8 лет. Упругий элемент этих муфт закрыт и, таким образом, защищен от воздействия окружающей среды. Такие муфты рекомендуются при наличии в зоне эксплуатации пыли, паров агрессивных жидкостей.

Другое важное отличие муфты – мгновенное отключение приводимого механизма от двигателя при весьма значительных перегрузках за счет разрушения пакета упругих элементов. Таким образом, например, при заклинивании вала насоса предотвращаются крупные поломки.

В тех случаях, когда стандартные муфты не удовлетворяют предъявляемым требованиям, применяются специальные муфты. Например, муфты для малых осевых расстояний между валами. Могут быть также существенно увеличены допускаемые расцентровки, уменьшены габариты и масса, повышена допускаемая частота вращения.

Конструктивная схема муфты типа МУП

Типоразмер Передаваемый вращающий момент, Н*м Допускае-
мая
частота вра-щения,
об/мин
Размеры, мм Масса,
кг при
В min
Допускаемые относительные   смещения валов
Номи-наль-
ный
Допускае-мый кратковре-менный А

 

Б

max

В

min

Г

 

Ради-
альое,
мм
Осе-
вое,
мм
Угло-
вое,
градус
МУП 2-15 143 251 20 000 125 50  80 35 10 0,25 ±1,5 0,5
МУП 2-30 286 501 16 000 150 70 110 40 21 0,30 ±2,0
МУП 2-60 573 1 003 14 000 170 90 115 55 27 0,30 ±2,2
МУП 2-100 955 1 671 12 500 190 100 120 65 33 0,35 ±2,2
МУП 2-200 1 910 3 342 10 800 220 120 145 80 45 0,35 ±2,2
МУП 2-450 4 297 7 520 9 000 265 145 170 90 65 0,40 ±2,6
МУП 2-900 8 594 15 040 7 800 305 160 175 105 92 0,40 ±2,6
МУП 2-1200 11 459 20 054 7 500 315 170 205 120 115 0,40 ±2,8
МУП 2-2000 19 099 33 423 6 500 360 180 230 140 145 0,45 ±3,6
МУП 2-2600 24 828 43 449 6 100 390 195 240 160 175 0,45 ±4,0

Рис. 7

Стандартный гарантийный срок на все муфты – 2 года со дня отгрузки. Изготовитель гарантирует поставку запасных частей и выполнение восстановительных ремонтов муфт после истечения гарантийного срока на договорной основе.

Наверх