Каталоги муфт Олдхэма представляют собой сложную матрицу чисел — наружные диаметры, диаметры отверстий, номинальные крутящие моменты, допустимые перекосы, значения инерции и ограничения скорости — в которой трудно ориентироваться без четкого понимания значения каждого параметра и взаимосвязи между числами. Муфта, слишком малая для своего применения, преждевременно выходит из строя; слишком большая добавляет ненужную инерцию и увеличивает стоимость. Правильное чтение таблицы размеров является основой всего процесса выбора.
В этой статье подробно описаны все размеры и параметры, указанные в стандартной таблице размеров муфт Олдхэма, изложена их взаимосвязь, а также приведен практический пример выбора от начала до конца.
Основные размеры на чертеже муфты Олдхэма
OD — Наружный диаметр: Максимальный наружный диаметр муфтового узла, измеренный по корпусу ступицы. Именно этот размер определяет, помещается ли муфта в доступное радиальное пространство вокруг вала. При установке в стесненных условиях — внутри корпусов машин, между соседними компонентами или вблизи упоров вала — перед выбором убедитесь, что наружный диаметр плюс запас по зазору укладывается в доступное пространство.
L — Общая длина: Общая осевая длина собранной муфты от торца ступицы до торца ступицы при установленном диске в его номинальном осевом положении. Этот размер определяет необходимое осевое пространство между двигателем и приводимой в движение машиной. Необходимо обеспечить достаточный зазор по всей длине муфты, а также любой осевой люфт, возникающий при удлинении вала двигателя в процессе теплового расширения.
LH — Длина ступицы: Осевая длина каждой ступицы определяет, насколько глубоко ступица входит в зацепление с валом. Более длинные ступицы обеспечивают большую площадь зажима и, как правило, больший момент проскальзывания при том же внешнем диаметре ступицы. LH также определяет минимальную длину зацепления вала — вал должен выступать достаточно далеко в ступицу, чтобы крепежный элемент ступицы мог зацепиться в пределах расчетной зоны зажима.
D — Диаметр отверстия: Внутренний диаметр отверстия ступицы должен соответствовать диаметру вала. В большинстве таблиц размеров указан доступный диапазон диаметров отверстий для каждого типоразмера муфты — минимальный и максимальный диаметр, который можно обработать в стандартном корпусе ступицы без ущерба для толщины стенки ступицы или зажимной способности. Если оба вала имеют одинаковый диаметр, один размер отверстия применяется к обеим ступицам. Если диаметры валов различаются (что часто встречается в соединениях двигателя с шариковинтовой передачей), укажите диаметр ведущего и ведомого отверстий отдельно.
Наружный диаметр диска / Толщина диска: В некоторых технических характеристиках размеры центрального диска указаны отдельно. Внешний диаметр диска определяет максимальную длину паза в ступице и, следовательно, максимальное боковое смещение, которое может выдержать муфта. Толщина диска определяет осевой зазор между поверхностями ступицы.
Параметры производительности в таблице размеров
Номинальный крутящий момент (Т_Н): Постоянный крутящий момент, который муфта может передавать при заданных условиях смещения и скорости. Это основной параметр производительности и отправная точка для выбора размера на основе крутящего момента. Важно: это номинальный постоянный крутящий момент, а не пиковый. Пиковая крутящая способность обычно в 2-3 раза превышает номинальный постоянный крутящий момент для кратковременных нагрузок.
Максимальное боковое смещение (ΔKr): Максимально допустимое боковое смещение между двумя осями валов. Как уже обсуждалось на этом сайте, это максимально возможное значение — для длительного срока службы следует эксплуатировать его при значении, составляющем не более 50 процентов от этого значения. Символ ΔKr встречается в европейских и соответствующих стандартам ISO каталогах; в североамериканских каталогах могут использоваться такие термины, как «параллельное смещение» или просто «боковое смещение».
Максимальное угловое смещение (ΔKw): Максимальное угловое отклонение между осями валов в градусах. Для муфт Олдхэма это значение обычно составляет от 0,5 до 1,0 градуса для всех типоразмеров — оно не увеличивается значительно с размером муфты, как это происходит с боковым смещением.
Максимальное осевое смещение (ΔKa): Максимальное осевое перемещение одного вала относительно другого без контакта диска с поверхностью ступицы. Обычно составляет от 0,5 до 2,0 мм в зависимости от размера муфты.
Максимальная скорость (n_max): Максимальная скорость вращения при заданном смещении соосности и температуре окружающей среды. Как обсуждалось в статье о скорости, это значение уменьшается по мере увеличения рабочего смещения соосности — обратитесь к сводной таблице скорости и смещения соосности, если вы одновременно работаете при скорости и с смещением соосности, превышающих 50 процентов от номинальных значений.
Момент инерции массы (Дж): Момент инерции всей муфты в сборе (ступицы и диск) в г·см² или кг·м². Этот момент необходимо учитывать при расчете общего момента инерции для определения размеров сервопривода. Значение в каталоге указано для стандартного материала ступицы и диска при номинальном диаметре отверстия — фактическая инерция незначительно изменяется в зависимости от диаметра отверстия (удаление материала ступицы уменьшает инерцию) и материала ступицы (алюминий против нержавеющей стали).
Жесткость на кручение (C_T): Угловая жесткость муфты под действием крутящей нагрузки, выраженная в Н·м/градус или Н·м/рад. Более высокая крутильная жесткость означает меньшее угловое отклонение на единицу крутящего момента. В сервоприводах крутильная жесткость влияет на резонансную частоту приводной системы — более высокая жесткость повышает резонанс, что позволяет увеличить полосу пропускания сервопривода.
Репрезентативная таблица размеров
| Внешний диаметр (мм) | Длина L (мм) | Диапазон диаметров отверстий (мм) | Номинальный крутящий момент (Н·м) | Максимальное смещение (мм) | Максимальная скорость (об/мин) | Инерция (г·см²) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 16 | 28 | 3–6 | 0.5 | 0.20 | 8,000 | 0.12 |
| 20 | 34 | 4–8 | 1.5 | 0.30 | 7,000 | 0.35 |
| 25 | 40 | 5–12 | 3.0 | 0.40 | 6,000 | 0.85 |
| 32 | 52 | 6–16 | 7.0 | 0.50 | 5,000 | 2.8 |
| 40 | 62 | 8–20 | 15.0 | 0.70 | 4,000 | 8.5 |
| 50 | 76 | 10–25 | 30.0 | 0.90 | 3,500 | 22.0 |
| 63 | 95 | 14–32 | 60.0 | 1.20 | 2,800 | 68.0 |
| 80 | 118 | 18–40 | 120.0 | 1.50 | 2,200 | 195.0 |
Приведенные значения являются типичными для стандартных муфт Олдхэма с алюминиевой ступицей и ацеталовым диском при боковом смещении 0,2 мм и температуре окружающей среды 25°C. Всегда сверяйте данные с техническим паспортом конкретного производителя выбранной муфты.
Пример выполненного выбора
Приложение: Сервомотор приводит в движение шариковинтовую передачу по оси фрезерного станка с ЧПУ. Номинальный крутящий момент двигателя 4,0 Н·м, пиковый крутящий момент 12,0 Н·м. Диаметр вала двигателя 10 мм, диаметр вала шариковинтовой передачи 12 мм. Рабочая скорость 2500 об/мин. Измеренное боковое смещение 0,25 мм. Угловое смещение скорректировано до уровня ниже 0,3 градуса. Стандартные условия эксплуатации в помещении, температура окружающей среды 25°C.
Шаг 1 — Расчетный крутящий момент: Максимальный крутящий момент 12,0 Н·м × коэффициент запаса прочности 2,0 (сервопривод с реверсами) = 24,0 Н·м расчетный крутящий момент.
Шаг 2 — Диаметры отверстий: Необходимо, чтобы диаметр ведущего отверстия составлял 10 мм, а диаметр ведомого отверстия — 12 мм. Проверьте таблицу размеров, чтобы найти муфты с таким диапазоном диаметров.
Шаг 3 — Проверка момента затяжки: Диаметр 40 мм рассчитан на непрерывный крутящий момент 15,0 Н·м. Расчетный крутящий момент составляет 24,0 Н·м — это превышает номинальный крутящий момент для 40 мм. Переходим к диаметру 50 мм, рассчитанному на непрерывный крутящий момент 30,0 Н·м. Расчетный крутящий момент 24,0 Н·м находится в пределах этого значения. Диаметр 50 мм подходит для отверстий до 25 мм — как 10 мм, так и 12 мм находятся в допустимом диапазоне. Продолжаем работу с диаметром 50 мм.
Шаг 4 — Проверка скорости: Диаметр 50 мм, номинальная скорость 3500 об/мин при смещении 0,2 мм. Рабочая скорость 2500 об/мин со смещением 0,25 мм. Смещение немного превышает эталонное значение, поэтому эффективная предельная скорость немного ниже — приблизительно 3200 об/мин при 0,25 мм. Рабочая скорость 2500 об/мин находится в пределах этого значения. Приемлемо.
Шаг 5 — Проверка на смещение: Диск диаметром 50 мм рассчитан на максимальное смещение 0,90 мм. При работе со смещением 0,25 мм это составляет 28 процентов от максимального значения. Это отличный результат — значительно ниже рекомендуемого рабочего предела в 50 процентов. Ожидается длительный срок службы диска.
Шаг 6 — Проверка инерции: Инерция муфты диаметром 50 мм составляет 22,0 г·см². Инерция ротора двигателя (типичная для серводвигателя 4 Н·м) составляет приблизительно 180 г·см². Инерция муфты составляет 12,2% от инерции ротора — немного выше рекомендованного значения в 10%, но приемлемо для оси ЧПУ со стандартной полосой пропускания. Если настройка сервопривода окажется сложной, рассмотрите возможность использования муфты диаметром 40 мм с диском из более прочного материала для снижения инерции.
Результат: Муфта Олдхэма наружным диаметром 50 мм, зажимные ступицы, входное отверстие 10 мм, ведомое отверстие 12 мм, стандартный ацеталовый диск, алюминиевые ступицы. Все параметры соответствуют спецификации с достаточным запасом.
Заключение
Правильное чтение таблицы размеров муфт Олдхэма подразумевает учет всех параметров, а не только диаметра и крутящего момента. Внешний диаметр и длина определяют физическую посадку. Диапазон диаметров определяет совместимость валов. Номинальный крутящий момент в сочетании с коэффициентом запаса прочности определяет минимально допустимый размер. Номинальная скорость, допустимое смещение и инерция гарантируют, что выбранный размер соответствует эксплуатационным требованиям. Систематическая работа с каждым параметром — как показано в примере выбора — позволяет получить спецификацию, обеспечивающую надежную и длительную работу. Пропуск любого параметра может привести к выбору муфты, которая физически правильна, но эксплуатационно не соответствует требованиям.
Просмотрите наш Полный каталог сцепных устройств Олдхэма с подробными техническими характеристиками., или свяжитесь с нашей инженерной командой для получения помощи в выборе, касающейся именно вашей заявки.
