|
…autori… Organe de Mașini. Lucrări de laborator. Universitatea Transilvania din Braşov |
|
Lucrarea LD.OM I.05 CUPLAJE MECANICE
|
|
CUPRINS |
|
|
A. DESCRIEREA TEMATICII B. DESRIERE ȘI PARAMETRI FUNCȚIONALI C. SCHEME FUNCȚIONALE ȘI SOLUȚII CONSTRUCTIVE |
|
|
A. DESCRIEREA TEMATICII |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
A.1 Aspecte generale |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Cuplajele mecanice sunt subansamble care realizează legătura permanentă sau intermitentă între două elemente (1 și 2, fig. A.1.1) ale uneia sau a două transmisii, cu funcţia principală: transmiterea mişcării de rotaţie (ω1 ≈ ω2) şi a momentului de torsiune (Mt1 ≈ Mt2), şi în plus, cu una sau mai multe funcţii secundare (https://www.youtube.com/watch?v=vHbQWFi7S9Y): - compensarea abaterilor de poziţie (axiale, radiale, unghiulare şi combinate) a elementelor legate datorită erorilor de execuţie şi/sau montaj; - amortizarea şocurilor şi vibraţiilor, limitarea sarcinii (momentului de torsiune) transmise; - limitarea turaţiei; - cuplarea/decuplarea elementelor legate; - întreruperea transmiterii sarcinii la schimbarea sensului.
Fig.A.1.1 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
A.2 Scopul lucrării |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Identificarea tipurilor, caracteristicilor și a modalităților de integrare arcurilor, mai ales, în componența vehiculelor. Studiul și analiza unor structuri funcțional-constructive de cuplaje mecanice acoperind majoritatea tipurilor funcționale posibile. Identificarea bazat pe machete funcționale a structurilor constructive ale unor cuplajele din fiecăre grupă reprezentativă |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
B. DESRIERE ȘI PARAMETRI FUNCȚIONALI |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Tipuri de cuplaje mecanice (https://www.youtube.com/watch?v=CwiaS075YzQ)
Parmetri funcţionali Momentului de torsiune (fib. B.1 Variația momentului transmis de cuplaje, caz general)
Fig. B.1
Semnificații notații: a - şocul la pornire determinat de sarcinile inerţiale de demarare (accelerare); b - trecerea prin zona de rezonanţă; c – funcţionare continuă în regim staţionar; d – şocul la oprire determinat de sarcinile inerţiale de decelerare; Mtn, momentul de torsiune nominal (reprezintă cel mai mare moment mediu care apare în regim staţionar de funcţionare continuă sau intermitentă); Mtc - momentul de torsiune de calcul (reprezintă momentul de torsiune teoretic pentru calcule de proiectare care ia în considerare şi sarcinile suplimentare celei nominale: inerţiale, şocurile, forţele elastice datorate deformării forţate a elementelor componente ale cuplajului, forţele de frecare interne dintre elementele mobile componente ale cuplajului etc.); Mtlim - momentul de torsiune limită (numai pentru cuplajele de siguranţă).
Caracteristici ale cuplajelor elastice (fig. B.2 Tipuri de caracteristici: a - fără amortizare; b - cu amortizare)
a b Fig. B.2
Semnificații notații: k(φ) - rigiditatea torsională (numai pentru cuplajele elastice), ca variaţie a momentului de torsiune în raport cu variaţia unghiului de rotire relativă a semicuplajelor; Mt(φ) - caracteristica elastică (numai pentru cuplajele elastice), dată de variaţia de momentului de torsiune Mt în funcţie de unghiul de rotire φ (poate fi liniară, cu rigiditate constantă, sau nelinaiară (progresiv sau regresiv)). Obs. Rigiditățile torsionale k(φ) pot fi (fig. B.1,a): constante (caracteristi liniare) şi variabile (caracteristici neliniare); aceleaşi la încărcare şi descărcare (caracteristici fără amortizare) sau diferite la încărcare şi descărcare (caracteristici cu amortizare).
Abateri de la coaxialitatea arborilor legaţi de cuplaje (fig.B.2 Tipuri de abateri: a - poziţie de referinţă; b – axială; c - radială; d - unghiulară; e – combinate)
Semnificații notații: Δx – abatere axială; Δr – abatere radială; Δα – abatere unghiulară. În practică - având în vedere că realizarea dimensiunilor pieselor se face cu abateri (de la cotele nominale) precum și montajul acestora, de asemennea, implică abateri - inerent apar necoaxialități ale axelor elementelor legate de cuplajele mecanice care, de obicei, fiind variabile în timpul funcționării conduc la supraîncărcări variabile ale elementelor adiacente cuplajelor, uneori semnificative ca valori (https://www.youtube.com/watch?v=H-asC_AxEyI&t=51s, https://www.youtube.com/watch?v=HBNJmGF5SO0). Acest efect negativ se poate diminua sau chiar, uneori, elimina prin posibilități de mișcare relativă dintre elementele constructive ale cuplajelor sau prin introducere de elemente intermediare cu elasticitate mărită |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
C. SCHEME FUNCȚIONALE ȘI SOLUȚII CONSTRUCTIVE |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
C.1 Cuplaje permanente fixe |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Obs. Cuplaje permanente fixe nu compensează abateri de coaxialitate ale elementelor pe care le leagă.
Cuplaje permanente fixe cu manşon monobloc (fig. C.1.1 Cuplaje fixe cu manșon monobloc: a - cu ştifturi cilindrice transversale; b - cu pene paralele; c - cu caneluri)
Fig. C.1.1 Funcționare: Varianta din fig. C.1.1,a: Momentul de torsiune , Mt, se transmite, prin formă, de arborele la conducător 1, la ştiftul transversal 4, la manșonul 3, de la acesta la al doilea știft transversal 4 și la arborele condus 2. Varianta din fig. C.1.1,b: Momentul de torsiune, Mt, se transmite, prin formă, de la arborele conducător 1 la pana paralelă 4, la manșonul 3, de la acesta la a doua pană paralelă 4 și la arborele condus 2; știftul filetat 5 împiedică deplasarea axială a manșonului 3. Varianta din fig. C.1.1,c: Momentul de torsiune, Mt, se transmite, prin formă, de arborele conducător 1 prin canelură la manșonul 3, de la acesta prin canelură la arborele condus 2; știftul filetat 5 împiedică deplasarea axială a manșonului 3.
Cuplaj permanent fix cu manşon asamblat (fig. C.1.2 Construcție în vedere laterală și secțiune axială)
Fig. C.1.2 Funcționare: Momentul de torsiune, Mt, se transmite, prin frecare, de la arborele conducător 1 la subansamblul format din semimanșoanele 3, asamblate (strânse) cu șuruburile 4, și de la acesta la arborele condus 2; pentru transmiterea prin frecare asamblările cu șuruburi vor fi strânse identic cu cheia dinamometrică astfel ca momentul de frecare (de la nivelul suprafeței cilindtice) să fie mai mare decât momentul de torsiune; μ reprezintă coeficientul de frecare dintre suprafețele cilindrice în contact.
Cuplaj permanent fix cu flanșe și șuruburi montate cu joc (fig. C.1.3 Construcție în secțiune axială)
Fig. C.1.3
Funcționare: Momentul de torsiune, Mt, se transmite prin formă de la arborele conducător prin asamblare cu pană paralelă la semicuplajul conducător 1, prin frecare la semicuplajul condus 2 și, în continuare, prin formă, prin asamblare cu pană paralelă la arborele condus; pentru transmiterea prin frecare asamblările cu șuruburi (montate cu joc) 3 vor fi strânse identic cu cheia dinamometrică astfel ca momentul de frecare (de la nivelul suprafeței de contact dintre flanșe) să fie mai mare decât momentul de torsiune; funcționarea corespunzătoare implică păstrarea permanent a jocului asamblărilor cu șuruburi; μ reprezintă coeficientul de frecare dintre suprafețele în contact. Obs. Șuruburile sunt solicitate la tracțiune.
Cuplaj permanent fix cu șuruburi (bolțuri) montate fără joc (fig. C.1.4 Construcție în secțiune axială)
Fig. C.1.4
Funcționare: Momentul de torsiune, Mt, se transmite, prin formă, de la arborele conducător prin asamblare cu pană paralelă la semicuplajul conducător 1, de asemenea prin formă, la bolțurile (șuruburile păsuite) 3, de la acestea la semicuplajul condus 2 și, prin asamblarea cu pană paralelă la arborele condus 2; piulița are rolul de fixare axială a bolțului (șurubului); bolțurile (șuruburile) sunt montate (păsuite) în alezaje care formează ajustaje intermediare sau cu strângere redusă. Obs. Bolțurile/șuruburile sunt solicitate la strivire și forfecare. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
C.2. Cuplaje permanante mobile rigide |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Obs. Cuplaje permanente mobile rigide compensează abateri ale axelor elementelor pe care le leagă prin mișcări relative între piese rigide.
Cuplaje permanente mobile rigide cu compensarea abaterilor axiale (fig. C.2.1 Cuplaje mobile axiale: a - cu ştifturi cilindrice transversale; fig. b - cu gheare frontale)
Funcționare: Varianta din fig. C.2.1,a: Momentul de torsiune, Mt, se transmite, prin formă, de arborele la conducător (1), la ştiftul transversal (4), la manșonul 3, de la acesta la al doilea știft transversal (4) și la arborele condus (2); știftul transversal montat pe arborele conducător se poate deplasa axial (Δx). Varianta din fig. C.2.1,b: Momentul de torsiune, Mt, se transmite, prin formă, de la arborele conducător prin asamblarea cu pană paralelă, la semicuplajul conducător (1), de la acesta prin contactele dintre ghiarele frontale la semicuplajul condus (2), și, de asemenea prin pană paralelă la arborele condus; bucșa 3 asigură centrarea celor două semicuplaje (1 și 2) care se pot deplasa axial (Δx). Obs. Cuplajele axiale au capacitatea de compensa și alungirile axiale generate de variațiile de temperatură.
Cuplaje permanente mobile rigide pentru compensarea abaterilor radiale (transversale) (fig. C.2.2 Cuplaje mobile rigide radiale: a - cu element intermediar metalic; b - cu element intermediar nemetalic)
Fig. C.2.2 Funcționare: Varianta din fig. C.2.2,a: Momentul de torsiune se transmite prin formă de la arborele de intrare prin asamblare cu pană paralelă la semicuplajul conducător, 1, prin feţele laterale ale cuplei de translaţie,1-3, la discul intermediar 3, apoi prin feţele cuplei de translaţie, 3-2, la semicuplajul condus 2 şi de la acesta prin asamblare cu pană paralelă la arborele de ieşire; în cazul apariției abaterilor radiale (de coaxialitate ale arborilor) apar mișcări relative în cuplele de translație, dispuse perpendicular, și, astfel, nu apar încărcări radiale asupra arborilor; ştiftul filetat 4 are rolul fixării axiale a semicuplajului (https://www.youtube.com/shorts/j-v5b1bI58c). Varianta din fig. C.2.2,b: Momentul de torsiune se transmite prin formă de la arborele de intrare prin asamblare cu pană paralelă la semicuplajul conducător, 1, prin feţele laterale ale cuplei de translaţie,1-3, la blocul prismatic intermediar (nemetalic, de obicei din textolit) 3, apoi prin feţele cuplei de translaţie 3-2, la semicuplajul condus 2 şi de la acesta prin asamblare cu pană paralelă la arborele de ieşire; în cazul apariției abaterilor radiale (de coaxialitate ale arborilor) apar mișcări relative în cuplele de translație, dispuse perpendicular, și, astfel, nu apar încărcări radiale asupra arborilor; şurubul 4 are rolul de dop împotriva pierderii lubrifiantului (unsoare consistentă) introdus în zona de contact. Obs. Elemntul intermediar 3 se adoptă, de obicei din material nemetalic, de obicei, din textolit pentru asigurarea unui coeficient de frecare redus; pentru același scop se ung suprafețele de contact cu unsoare consistentă.
Cuplaje permanente mobile rigide pentru compensarea abaterilor unghiulare Mecanisme unghiulare folosite pentru cuplaje (fig. C.2.3 Mecanism cardanic: a - schema funcţională; fig. b - diagramele de heterocinetism)
a b Fig. C.2.3
Semnificații notații: φ1 – unghiul de rotire a elementului de intrare; φ2 – unghiul de rotire a elementului de ieșire; ω1 – viteza unghiulară a elementului de intrare; ω2 - viteza unghiulară a elementului de ieşire; Mt1 – momentul de torsiune la elementul de intrare; Mt2 – momentul de torsiune la elementul de intrare; α – unghiul direcţiei elementului de ieşire.
Funcționare: mecanismul cardanice transmite şi transformă mişcarea de rotaţie de la elementul conducător la cel condus care au axele concurente (fig. C.2.3,a); în diagramele din fig. C.2.3,b se observă că în cazul mişcării de intrare (ω1) constantă rezultă mişcarea elementului condus (ω2) variabilă periodic cu amplitudinea crescătoare cu unghiul dintre axe α; deci, mecanismul cardanic poate funcționa ca un cuplaj numai la unghiuri dintre direcţiile de mişcare reduse (de ex. α < 5) pentru care heterocinetismul este accesibil (adică, conform definiţiei cuplajului, transmite mişcarea de rotaţie, fără a se realiza transformări ale acesteia; https://www.youtube.com/watch?v=LCMZz6YhbOQ&t=208s).
Soluții constructive de mecanisme unghiulare (https://www.youtube.com/watch?v=R2f-Rbxn3Uk) - Mecanismul unghiular cardanic (fig. C.2.4: a – vedere laterală; b – elemente componente)
Fig. C.2.4
Funcționare: Momentul de torsiune se transmite de la elementul conducător, flanşa 1, prin intermediul asamblării cu şuruburi 6, monatae cu joc, la furca conducătoare 2, apoi la 2 braţe ale crucii cardanice 4 prin rulmenţi cu ace 3, şi de la celelalte 2 barţe ale crucii cardanice, de asemenea, prin rulmenţi cu ace la furca condusă 5; ungerea rulmenţilor cu ace se face cu unsoare consistentă introdusă prin intermediul ugătorului 8 în canalele din corpul crucii cardanice; pierderea unsorii consistente în timpul funcţionării este împiedicată de inelul de etanşare 7; rezemarea axială a rulmenţilor cu ace se face prin intermediul rondelelor 10 şi inelelor elastice 9 (https://www.youtube.com/shorts/zYca2U68JxI). - Mecanismului unghiular Rzeppa (fig. C.2.5: a – secțiune axială; b – secțiune transversală)
Fig. C.2.5
Funcționare: momentul de torsiune se transmite de la elementul conducător 1, prin contactul dintre profilele practicate în acesta şi elementele (bilele) intermediare 3, de la acestea la inelul intrior 5, de asemenea, prin contacte directe, şi în continuare prin asamblarea prin caneluri la arborele cundus 2; bilele intermediare 3 sunt ţinute într-un plan de colivia 4; inelul interior 5 este fixat axial prin intermediul rondelei 7 şi a ineluui elastic 6; pentru împiedicarea expulzării unsorii consistente din zona activă s-a folosit burduful de protecţie 8 (https://www.youtube.com/watch?v=pmhPYCJWurc). - Mecanismul unghiular-axial tripod (fig C.2.6: a – vedere și secţiune axială; b – elemente componente)
a
b Fig. C.2.6
Funcționare: momentul de torsiune se transmite prin formă de la elementul conducător 1 cu trei canale de ghidare axiale, la galeţii 2, în continuare, la elementul tripod (cu trei braţe) 3, de la acesta prin canelură la arborele condu 5; fixarea axială a elementului tripod 5 se face prin inelele elastice 5; pentru împiedicarea expulzării unsorii consistente din zona activă s-a folosit burduful de protecţie 5 (https://www.youtube.com/shorts/NR6fzjzbZOc). - Mecanismul unghiular Tracta (fig C.2.7: a – vedere axială; b – elemente componente)
Fig. C.2.7
Funcționare: momentul de torsiune se transmite prin formă de la semicuplajul conducător 1 prin trei cuple de rotaţie înseriate: 1-3, 3-4, 4-2 la semicuplajul condus 2 (https://www.youtube.com/shorts/IFQgH73W2Ao).
Cuplaje unghiulare (Constant Velocity (CV) joints) Scheme funcționale (fig. C.2.8: a – în Z; b – în W; https://www.youtube.com/watch?v=LCMZz6YhbOQ&t=208s; https://www.youtube.com/watch?v=FTiJAdJjsqA&t=182s)
a b Fig. C.2.8
Precizări: cuplajele unghiulare obţinute prin înserierea a două mecanisme unghiulare au axele semicuplajelor de intrare/ieşire paralele/antiparalele iar unghiurile α ale celor două mecanisme egale; astfel, heterocinetismul primului mecanism este anulat de heterocinetismul celui de-al doilea şi se obţine sincronismul mişcărilor de intrare şi de ieşire dacă se asigură deplasarea relativă dintre mecanisme prin asamblări caneluri (fig. C.2.9,a) sau prin posibilități de deplasare axială în cadrul unui mecanism component (fig. C.2.9,b,c,d).
Soluții constructive de cuplaje unghiulare (fig. C.2.9: a - cuplaj unghiular cardanic cu asamblare prin caneluri (https://www.youtube.com/shorts/3oOPYr3akhY); b - cuplaj Rzeppa, unghiular sferic şi unghiular-axial; c - cuplaj Rzeppa, unghiular sferic şi unghiular-axial tripod (https://www.youtube.com/watch?v=auQ65qno2Eo; https://www.youtube.com/watch?v=cynzjLs7fcg; https://www.youtube.com/watch?v=cynzjLs7fcg); d - cuplaj unghiular-axial tripod şi cardanic dublu)
a
b
c
d Fig. C.2.9
Cuplaje permanente mobile rigide pentru compensarea abaterilor combinate (axiale, radiale şi ungiulare) Cuplaj permanent mobil rigid dințat (fig. C.2.10 Structură și funcționare: a – construcție, b – detaliu funcțional)
a b Fig. C.2.9
Funcţionare: Momentul de torsiune Mt se transmite, prin formă, de la semicuplajul conducător 1 (cu dantură exterioară bombată) prin contacte multiple (formă) la manşonul conducător 3 (cu dantură interioară), prin asamblarea cu şuruburi montate cu joc 5 la manşonul condus 7 (cu dantură interioară) şi, de asemenea, prin contacte multiple (formă) la semicuplajul condus 2 (cu dantură exterioară bombată). Prin forma bombată a danturii semicuplajelor montate pe arbori se menţin contactele între dinţi permanent şi în cazul unor abateri unghiulare mari. Buna funcţionare (fără zgomote), mai ales la viteze mărite, este asigurată de precizii mărite ale danturilor (cu profil evolventic) şi de montarea coaxială a danturilor interioare prin intermediul inelului de centrare 4. Obs. - Momentul de torsiune transmis de cuplaj scade cu creşterea abaterii unghiulare, deoarece în acest caz creşte mult şi lucrul mecanic de frecare din contacte, cu consecinţe negative asupra uzării şi încălzirii cuplajului. Pentru reducerea frecărilor cuplajul se unge cu unsoare consistentă (sau pentru anumite situaţii funcţionale cu ulei) care se introduce în zona contactelor prin gaura filetată (astupată cu dopul 6) şi care este împiedicată să fie expulzată de capacele 8 şi etanşările mobile cu inel O. - Aceste cuplaje sunt capabile să transmită momente de torsiune mari la dimensiuni de gabarit reduse, datorită contactelor simultane dintre toate perechile de dinţii conjugaţi |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
C.3. Cuplaje permanante elastice |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Cuplaje permanente mobile elastice cu elemente metalice Cuplaj elastic cu arcuri bară (fig. C.3.1 Construcție și funcționare: a – vedere şi secţiune axială; fig. b – caracteristici elastice)
a b Fig. C.3.1
Funcționare: Momentul de torsiune Mt se transmite, prin formă, de la semicuplajul conducător 1 la semicuplajul condus 2 prin intermediul arcurilor bară montate în alezaje evazate cu profil liniar (alezaj conic cu generatoare linie dreaptă) – caracteristica elastică compusă din două segmente de dreaptă cu pante diferite (fig. C.3.1,b) determinate de încovoierea barelor cu lungimile de încastrare l1 şi l2 – sau curbiliniu (alezaj conic cu generatoare curbilinie) – caracteristica elastică compusă dintr-un segmentul neliniar, determinat de încovoiarea cu lungimea de încastrare variabilă lx Є [l1, l2], şi un segment de dreaptă, determinat de încovoierea barelor cu lungimea de încastrare l1. Aceste cuplaje pot compensa abateri axiale şi unghiulare ale arborilor cuplaţi prin deplasări relative dintre semicuplaje şi arcurile bară; pentru reducerea uzurilor care apar în timpul funcţionării zona arcurilor bară se unge cu unsoare consistentă şi pentru evitarea expulzării acesteia se prevăd carcasele de protecţie 4 şi 5 cu inelele de etanşare 6.
Cuplaj permanent mobil elastic cu arc metalic șerpuit (fig. C.3.2 Construcție: a – varianta fără ungere; b – varianta cu ungere) Funcționare: Momentul de torsiune Mt se transmite, prin formă, de la semicuplajul conducător 1 la semicuplajul condus 2 prin intermediul arcului șerpuit montat în fantele echiunghilare evazate cu profil liniar (alezaj conic cu generatoare linie dreaptă) – caracteristica elastică compusă din două segmente de dreaptă cu pante diferite (fig. C.3.1,b) determinate de încovoierea arcului cu lungimile de încastrare l1 şi l2 – sau curbiliniu (alezaj conic cu generatoare curbilinie) – caracteristica elastică compusă dintr-un segmentul neliniar, determinat de încovoiarea cu lungimea de încastrare variabilă lx Є [l1, l2], şi un segment de dreaptă, determinat de încovoierea barelor cu lungimea de încastrare l1. Aceste cuplaje pot compensa abateri axiale şi unghiulare ale arborilor cuplaţi prin deplasări relative dintre semicuplaje şi arcul șerpuit; pentru reducerea uzurilor care apar în timpul funcţionării zona arcurilor bară se, mai ales la viteze mari, se unge cu unsoare consistentă şi pentru evitarea expulzării acesteia carcasele de protecţie 4 şi 5 se prevăd cu inelele de etanşare 6 (fig. C.3.2).
a b Fig. C.3.2
Cuplaj elastic cu arcuri elicoidale cilindrice (fig. C.3.3 Construcție și funcționare: a - secţiuni axială și transversală ; b – caracteristica elastică)
a b Fig. C.3.3
Funcționare: Momentul de torsiune Mt se transmite, prin formă, de la semicuplajul conducător 1 prin bolţurile 4 la segmenţii 5 şi apoi prin arcurile elicoidale 3 la segmenţii 5 şi bolţurile 4 montate pe semicuplajul condus la semicuplajul condus 2. Caracteristica elastică (fig.C.3.3,b) este compusă din două segmente de dreaptă, unul corespunzător perioadei de deformare a arcurilor elicoidale cu sageata Δ > 0 (rigiditate constantă) şi celălalt apare la momente de torsiune mai mari ca urmare a contactului direct dintre cepurile de ghidare ale segmenţilor 5 (Δ = 0, rigiditate infinită). Obs. Săgetta Δ corespunde interstițiului dintre segmenții conjugați (fig.C.3.3,a).
Cuplaje permanente mobile elastice cu elemente nemetalice Cuplaj elastic cu bolțuri și manșoane din cauciuc (fig. C.3.4 Construcție și funcționare: a - secţiuni axială; b – imagine constructivă
a b Fig. C.3.4
Funcționare: Momentul de torsiune Mt se transmite de la semicuplajul conducător 1, prin formă, la bolţurile 3 şi prin manşoanele (inelele) din cauciuc 4 la semicuplajul 2; manşoanele din cauciuc sunt fixate axial prin intermediul rondelelor 5 şi inelelor elastice 6. Acest cuplaj permite compensarea abaterilor radiale și unghiulare prin deformarea elastică a manșoanelor şi/sau axiale prin deplasări axiale ale semicuplajelor.
Cuplaj elastic cu bandaj din cauciuc (fig. C.3.5. Construcție)
Fig. C.3.5
Funcționare: Momentul de torsiune Mt se transmite de la semicuplajul de intrare 1, prin frecare, la bandajul 3 şi de la acesta, de asemenea, prin frecare la semicuplajul 2. Bandajul din cauciuc este fixat pe cele două semicuplaje prin intermediul discurilor 4 strânse axial cu şuruburile 5. Acest cuplaj permite compensarea abaterilor radiale, unghiulare şi/sau axiale prin deformarea elastică a bandajului din cauciuc |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
C.4 Cuplaje intermitente comandate |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Cuplaj intermitent cu dantură radială comandat mecanic, fără sincronizare (fig. C.4.1. Structura și construcție: a – starea decuplat, b – starea cuplat; fig. C.4.2. Procesul de cuplare: a – poziție iniţială, necuplat; b – poziție intermediară, deplasare axială fără rotire, c – poziție intermediară, deplasare axială cu rotire, d – poziție finală, cuplat)
a b Fig.C.4.1
a b c d Fig.C.4.2
Funcționare: În starea cuplat momentul de torsiune se transmite prin formă de la arborele 1, prin canelură la semicuplajul danturat la exterior 7, prin dantură la mufa 6, prin dantură la roata dinţată 3. În starea decuplat roata dinţată 3 se roteşte liber pe arbore sprijinită radial de cuzinetul 4 şi axial de cuzineţii 2 și 5. Pentru uşurarea cuplării/decuplării se practică rotunjirea frontală a dinţilor şi scurtarea lungimii a fiecărui al doilea dinte de la exterior, precum şi eliminarea fiecărui al doilea dinte de la interior (fig.C.4.2, a … e) Obs. În acest acz cuplarea se realizează în condiţii de mişcare sincronă a elementelor cuplate, apar zgomote acute însoțte de şocuri torsionale, care conduc la funcţionarea necorespunzătoare a transmisiei precum şi la solicitări suplimentare ale acesteia. Pentrru eviatrea acestor neajunsuri se pot adopta soluţii constructive cu sincronizatoare cu fricţiune.
Cuplaj intermitent cu dantură radială comandat mecanic, cu sincronizare (fig. C.4.3. Structura și funcționare: a – starea decuplat, b – starea de sincronizare, b – starea cuplat)
a b c Fig.C.4.3
Funcționare: În starea cuplat (fig. C.4.3,c) momentul de torsiune Mt se transmite prin formă de la arborele 1, prin canelură la semicuplajul danturat la exterior 7, prin dantură la mufa 6, prin dantură la roata dinţată 3. În starea de sincronizare ca urmare a deplasării axiale a mufei 3 și a apăsării axiale a inelului sincronizator 9 pe suprafață conică a roții 3 se realizează egalizarea vitezelor unghiulare de rotire a elemetelor 3 și 9 și odată cu alinierea dinților danturilor de cuplare se crează posibilitatea de deplasare axială liberă (cuplare) a manșonului 6. În starea decuplat roata dinţată 3 se roteşte liber pe arbore sprijinită radial de cuzinetul 4 şi axial de cuzineţii 2 și 5.
Obs. Procesul de sincronizare se produce prin intermediul ambreiajului conic (https://www.youtube.com/shorts/MRLeV5q8vq8) dintre elementele 3 și 9 care în stările cuplat și decuplat este liber (decuplat) și în starea de sincronizare este cuplat consecință a forței axiale de apăsare, marcată cu roșu în fig. C.4.3). (https://www.youtube.com/shorts/gGBflxLObU0)
Cuplaj intermitent monodisc comandat mecanic (ambreiajul) (fig. C.4.4 Construcție)
Fig.C.4.4
Funcționare (https://www.youtube.com/shorts/yTe0mZuwSfE): În starea normală (permanentă), ambreiajul cuplat (ambriat), momentul de torsiune Mt se transmite prin frecare de la discul 3 (de obicei, volantul motorului) la discul condus 1 - presat între placa de presiune 2 de acţiunea arcurilor precomprimate 12 – apoi, prin amortizorul torsional, compus din arcurile elicoidale tangenţiale 6 şi plăcuţele de fricţiune 5, la butucul 5 şi prin canelură la arborele de ieşire 11 (de obicei, arborele primar al cutiei de viteze). Decuplarea (debreierea) se realizează prin deplasarea axială a mufei 10, care, prin intermediul rulmentului de presiune 7, acţionează capetele pârghiilor de debreiere 7 care, prin rotire în jurul bolţurilor 8, povoacă îndepărtarea plăcii de presiune 2 de volantul 3 şi, în deci, întreruperea transmiterii momentului de torsiune. Odată cu încetarea acţiunii mufei de comandă 10 se eliberează pârghiile 7 şi arcurile eleicoidale cilindrice 12 apasă placa de presiune 2 realizându-se cuplarea (ambreierea). Obs. - Discul condus 1 este un subansamblu compus, la exterior, dintr-un disc suport 13 din oţel placat cu discurile 14 din materiale de fricţiune şi, la interior, amortizorului torsional - compus din arcurile elicoidale 6, dispuse echiunghiular tangent la același cerc, şi plăcuţele de ficţiune 4 - ce atenuează oscilaţiile momentului de torsiune care apar din cauza şocurilor şi neuniformităţilor induse de sarcinile dinamice externe. - În practică, pentru momente de toriume mai mici, arcurile elicoidale cilindrice sunt înlocuite de un arc diafragmă (https://www.youtube.com/watch?v=o1ED4FQjDGk)
Cuplaj intermitent multidisc comandat mecanic (fig. C.4.5. Structură și funcționare: a – construcție, b – detaliu funcțional)
a
b
Fig. C.4.5
Funcționare: Momentul de torsiune Mt se transmite prin canelură (formă) de la semicuplajul conducător 1 la discurile conducătoare 3, prin fricţiune, la discurile conduse 4 şi de la acestea prin canelură la semicuplajul condus 2. Forţa de apăsare (fig.C4.5,b) se realizează prin intermediul plăcii de presiune 5 sub acţiunea pârghiilor 9 susţinute de bolţurile 9 şi apăsate de mufa de comandă 8. Cuplarea/decuplarea se face prin deplasarea axială a mufei de comandă 8 care acţionează/eliberează pârghiile 7. Reglarea forţei de apăsare (presiunii de contact) precum şi compensarea uzurilor se face cu ajutorul discului de reazem 6 care are forma unei piuliţe secţionată şi blocată cu şurubul 11 montat tangenţial. Desprinderea la decuplare discurilor la decuplare este realizată de arcurile profilate 10. Obs. - Ca urmare a forței de apăsare (cuplare) Fc se generează pe suprafața de contact inelar cu diametrele exterior De și interior Di un moment de frecare mai mare decât momentul de torsiune Mt; dacă momentul de frecare este mai mic decât momentul de torsiune Mt apare patinarea (mișcare relativă) între dsicurile de fricțiune. - Comanda mecanică se poate fi și în alte variante (ex. https://www.youtube.com/watch?v=JhTf7cBeGcs).
Cuplaj intermitent multidisc comandat electromagnetic (fig. C.4.6 Construcție)
Fig.C.4.6
Funcționare: Momentul de torsiune Mt se transmite, prin formă (canelură), de la semicuplajul conducător 1 la discurile conducătoare 3, prin fricţiune la discurile conduse 4 şi de la acestea prin canelură la semicuplajul condus 2. Forţa de apăsare (fig.C4.5,b) se realizează prin intermediul câmpului electromagnetic generat de bobina 5 alimentată prin inelul colector 7. Cuplarea/decuplarea se face prin cuplarea/decuplarea (manual sau automat) a circuitului de alimentare a bobinei. Reglarea forţei de apăsare (presiunii de contact) precum şi compensarea uzurilor se face cu discul de reazem 8 care are forma unei piuliţe secţionată şi blocată cu şurubul montat tangenţial, 9. Desprinderea discurilor la decuplare este realizată de ştifturile 10 acţionate de arcurile 11 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
C.5 Cuplaje intermitente automate |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Cupaj de siguranță cu știfturi de forfecare, limitator de moment (fig. C.5.1 Construcție)
Fig.C.5.1
Funcționare: Momentul de torsiune se transmite prin formă de la semicuplajul conducător 1 prin pastilele 3, la ştifturile de forfecare 3 şi de la acestea prin pastilele 5 la semicuplajul condus 2. Dopurile 6 au rolul să împidice deplasarea axială a subansamblului a pastilelor 4 şi ştiftului de forfecare 3.
Cuplaj de siguranță multidisc prin fricțiune, limitator de moment (fig. C.5.2 Construcție)
Fig.C.5.2
Funcționare: Momentul de torsiune se transmite de la semicuplajul conducător 1 prin formă (canelură) la discurile conducătoare 3, apoi, prin frecare la discurile conduse 4 şi de la acestea prin canelură la semicuplajul condus 2. Forţa de apăsare, Fa necesară generării forţelor de frecare, este realizată de arcul elicoidal 5 precomprimat de piuliţa secţionată 6, asigurată de şurubul montat tangenţial 7. Obs. Ca urmare a forței de apăsare Fa se generează pe suprafața de contact inelar cu diametrele exterior De și interior Di un moment de frecare mai mare decât momentul de torsiune Mt; dacă momentul de frecare este mai mic decât momentul de torsiune Mt apare patinarea (mișcare relativă) între dsicurile de fricțiune și deci întreruperea transmiterii momentului de torsiune (asigurând protecția altor elemente ale transmisiei).
Cuplaj automat limitator de turație (fig. C.5.3 Construcție)
Fig.C.5.4
Funcționare: La pornire odată cu creşterea turaţiei semicuplajului conducător 2, forţa centrifugă acţionează asupra saboţilor 3 şi astfel se generează o forţă de apăsare pe suprafaţa cilindrică interioară a semicuplajului condus 1 şi, deci, începerea transmiterii momentului de torsiune (cuplarea acestuia). La scăderea turaţiei forţa centrifugă care acţionează asupra saboţilor scade şi se întrerupe transmiterea momentului de torsiune. Arcurile 5 asigură decuplarea fermă în cazul lipirii adezive a bandajului 4 pe suprafaţa de contact.
Cuplaj automat limitator de sens (fig. C.5.5 Construcție)
Fig.C.5.5
Funcționare: Pentru sensul de rotaţie indicat în figură, momentul de torsiune se transmite de la semicuplajul conducător 1 prin rolele cilindrice 3 la semicuplajul condus 2, apoi prin asamblarea cu şuruburile 5, montate cu joc, la flanşa 4. La schimbarea sensului de rotaţie rolele 2 se eliberează (deîmpăneză) şi se întrerupe transmiterea momentului de torsiune apărând mişcare de rotaţie relativă dintre cele două semicuplaje (1 şi 2) poziţionate radial de rulmenţii 6 fixaţi axial de asamblarea cu şuruburi 5 între flanşa 4 şi capacul 9. Pentru realizarea unei cuplări (împănări) rapide rolele 3 sunt apăsate de ştifturile 8 împinse de arcurile 7 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
