Пневматическая муфта (пневмомуфта)

Пневматическая муфта — управляемая фрикционная муфта: сжатый воздух соединяет два вала, а сброс давления их разъединяет.

В обиходе её называют пневмомуфтой, пневмо муфтой, воздушной муфтой и муфтой включения. Ставят её там, где привод нужно часто включать и выключать или разгонять под нагрузкой: на прессах, конвейерах, лебёдках, буровых и дорожных машинах, экскаваторах.

Фрикционная пневмомуфта передаёт момент трением. При включении диски проскальзывают, пока скорости валов не сравняются, и ведомый механизм трогается без рывка.

От постоянных муфт — МУВП, зубчатых, цепных — её отличает управление: момент соединения валов выбирает оператор или автоматика, а не сам привод. Где пневмомуфта стоит среди других типов, разбираем в статье «Виды муфт для соединения валов».

Принцип работы пневмомуфты такой: воздух поступает в камеру, камера давит на нажимной элемент, а тот прижимает фрикционные поверхности друг к другу.

1. Включение. Пневмораспределитель подаёт воздух через воздухоподвод в камеру на вращающейся полумуфте.
2. Прижим. Нажимной элемент — диск, конус или колодки — сжимает фрикционные поверхности, и муфта начинает передавать момент.
3. Разгон. Давление растёт, трение растёт, диски проскальзывают, пока скорости ведущего и ведомого валов не сравняются.
4. Выключение. Распределитель сбрасывает воздух, возвратные пружины разводят поверхности, и валы разъединяются.

Передаваемый момент зависит от давления воздуха, площади камеры, числа фрикционных пар и их диаметра. Давление регулируют редуктором: одну и ту же муфту настраивают на нужный момент, и при перегрузке она пробуксовывает.

В таблице — узлы пневмомуфты, их назначение и то, что с ними происходит при эксплуатации.

Расходные части — воздухоподвод, камера и накладки: их меняют по мере износа, а корпус и ступица остаются.

Виды пневматических муфт различаются тем, чем прижимают поверхности и передают ли момент трением или зацеплением зубьев.

В таблице виды сравниваются по способу передачи момента и по возможности включения на ходу.

Фрикционные муфты — дисковые, конусные и шинно-пневматические — включают на ходу, зубчатые — только без разности скоростей: иначе зубья выкрашиваются.

Дисковые муфты

Дисковая муфта — основной вид. Одинарный диск прижимается к ведомой части, а многодисковая собирает пакет дисков и передаёт больший момент при том же диаметре.

Фрикционные конусные муфты

Конус увеличивает силу трения при том же давлении воздуха, поэтому конусная муфта передаёт больший момент при меньшем диаметре.

Шинно-пневматические муфты (ШПМ)

В ШПМ воздух раздувает резинокордный баллон с фрикционными колодками, и он обжимает барабан. Баллон гасит удары и допускает небольшую несоосность валов. Не путайте ШПМ с муфтой с торообразной оболочкой по ГОСТ Р 50892-96: та упругая, соединяет валы постоянно и воздухом не управляется.

Зубчатые муфты с торцевыми зубьями

Радиальные зубья треугольного профиля на торцах дисков передают момент без проскальзывания и центрируют диски относительно друг друга. Такую муфту включают только на остановленных или выровненных по скорости валах.

Исполнения «воздух включает» и «воздух выключает»

Если воздух включает муфту, при потере давления привод разъединяется. Если воздух выключает муфту, её замыкают пружины, и при потере давления привод остаётся соединённым. Какое исполнение нужно, зависит от того, что на вашей машине опаснее: остановка привода или его продолжение без давления.

Главные плюсы пневмомуфты — дистанционное включение и плавный разгон, главные минусы — нужна подготовленная воздушная сеть и расход воздуха.

Преимущества

• Дистанционное включение. Муфтой управляет пневмораспределитель с пульта или от автоматики, без доступа к приводу.
• Плавный разгон. Диски проскальзывают, пока скорости валов не сравняются, и ведомый механизм разгоняется без рывка.
• Регулируемый момент. Его задаёт давление воздуха, а при перегрузке фрикционная муфта пробуксовывает и защищает привод.
• Нет рычагов и тяг включения. Диски прижимает воздух, поэтому обслуживание сводится к замене накладок и уплотнений.
• Включение на ходу под нагрузкой. Эта возможность есть у дисковых, конусных и шинно-пневматических муфт.

Недостатки

• Нужен подготовленный воздух. Компрессор, фильтр и влагоотделитель обязательны: влага и масло в линии портят накладки и резину.
• Расход воздуха. Воздух тратится при каждом включении, а в муфтах с удержанием давления — всё время работы.
• Зависимость от давления. Если давление в сети падает, муфта пробуксовывает.
• Нагрев. Частые пуски под нагрузкой и пробуксовка греют диски и ускоряют износ накладок.
• Время срабатывания. Воздуху нужно время, чтобы наполнить камеру: чем больше объём камеры и длиннее линия, тем больше задержка.

В таблице пневмомуфта сравнивается с другими управляемыми муфтами по способу включения и по тому, что нужно рядом с приводом.

Чаще всего выбор решает среда: где на машине уже есть сжатый воздух, ставят пневмомуфту, где есть только электропитание — электромагнитную муфту ЭТМ.

Для подбора нужны момент, частота вращения, давление воздуха в сети, диаметры валов и число включений в час.

1. Момент на валу. Муфту выбирают по расчётному моменту: номинальный момент умножают на коэффициент режима работы, который учитывает пуски и ударную нагрузку.
2. Частота вращения и условия. Скорость вала, температура, пыль, масло и влага рядом с муфтой.
3. Частота и длительность включений. От них зависит нагрев дисков и срок службы накладок.
4. Давление воздуха в сети. Площадь камеры и число дисков рассчитывают под ваше давление.
5. Посадка. Диаметры валов, шпонка или шлицы, длина посадочных мест.
6. Исполнение. «Воздух включает» или «воздух выключает» — зависит от того, что должно происходить при потере давления.
7. Место воздухоподвода. С какой стороны муфты подводить воздух и сколько места есть по длине вала.

Паспорта муфты может не быть, это не мешает заказу. Пришлите чертёж, модель станка или машины либо саму муфту или её фото с размерами: изготовим по чертежу, по модели оборудования или по образцу. Отдельного ГОСТа на пневматические муфты нет, поэтому размеры берём из чертежа или с образца.

Накладки изнашивает перегрев при пробуксовке, масло на трущихся поверхностях и абразивная пыль, а камеру и уплотнения — влага и масло в сжатом воздухе.

Пробуксовка — не причина, а признак: если муфта греется, ищите, что снизило момент — давление, масло или износ накладок.

В таблице — причины износа, их признаки и меры.

Первыми проверяйте давление в сети и состояние воздухоподвода: утечка и недостаточное давление дают те же симптомы, что и износ накладок.