Curs Mecanica-Asamblari

Cuplajele realizează legătura permanentă sau intermitentă între două elemente consecutive ale unui lanţ cinematic, în scopul transmiterii momentului de torsiune şi a mişcării de rotaţie, fără a se modifica, de regulă, legea de transmitere.

În afara funcţiei principale de transmitere a sarcinii (moment de torsiune) şi a mişcării de rotaţie, cuplajele pot îndeplini şi o serie de funcţii suplimentare, precum:

- compensarea abaterilor de poziţie a elementelor legate prin cuplaj, abateri datorate erorilor de execuţie şi montaj;

- legarea unor arbori cu axe paralele sau concurente;

- protecţia transmisiei din care fac parte de şocuri şi vibraţii;

- limitarea sarcinii transmise;

- limitarea turaţiei;

- decuplarea transmiterii mişcării la schimbarea sensului de rotaţie;

- întreruperea comandată a legăturii dintre elemente.

Datorită marii diversităţi de tipuri constructive de cuplaje existente în practică, o clasificare general acceptată este dificil de realizat. Din acest motiv se apelează la criterii de clasificare ce prezintă un grad mare de generalitate, cum ar fi: procesul fizic de transmitere a sarcinii – mecanic (contact direct, frecare), hidraulic sau electric; continuitatea transmiterii sarcinii – permanente sau intermitente; posibilitatea preluării abaterilor la montarea cuplajului sau în timpul funcţionării – fixe sau mobile; forma suprafeţelor de frecare – plană, conică, cilindrică; modul de realizare a comenzilor; modul de limitare a sarcinii şi turaţiei; transmiterea unisens a mişcării etc.

Una din cele mai utilizate clasificări primare, la realizarea căreia au fost luate în considerare unele din criteriile mai sus enunţate, este prezentată în fig. 4.1.

Clasificarea cuplajelor în cuplaje mecanice, hidraulice şi electromagnetice consideră fenomenele care stau la baza transmiterii sarcinii.

Cuplajele permanente realizează o legătură permanentă între arborii pe care îi leagă. Întreruperea legăturii se poate face doar prin demontarea cuplajului. Cuplajele permanente fixe realizează legătura dintre doi arbori coaxiali, fără a putea compensa abaterile de poziţie ale acestora şi fără a amortiza şocurile şi vibraţiile din transmisie. Cuplajele permanente mobile îndeplinesc funcţia suplimentară de a compensa abaterile de poziţie ale arborilor sau de a lega arbori cu axe paralele sau concurente. Cuplajele pemanente mobile rigide nu amortizează şocurile sau vibraţiile, în timp ce cuplajele permanente elastice îndeplinesc şi acestă funcţie suplimentară.

Cuplajele intermitente realizează o legătură între doi arbori, care poate fi întreruptă cu ajutorul unei comenzi exterioare (cuplaje intermitente comandate) sau automat - la apariţia unei suprasarcini (cuplaje de siguranţă), la scăderea turaţiei (cuplaje centrifugale) sau la schimbarea sensului de rotaţie (cuplaje unisens).

Pentru orice transmisie, oricât de complexă ar fi, se poate alege un cuplaj simplu corespunzător sau se poate realiza un cuplaj combinat, care să răspundă tuturor condiţiilor funcţionale impuse transmisiei.

Fig. 4.1 Clasificarea cuplajelor

4.2. SARCINA DE CALCUL

În timpul funcţionării, asupra cuplajului acţionează un sistem complex de sarcini. În afara momentului de torsiune care trebuie transmis, asupra cuplajului mai acţionează:

- sarcini datorate inerţiei elementelor transmisiei;

- sarcini de şoc sau vibratorii, datorate condiţiilor de funcţionare ale transmisiei;

- suprasarcini datorate deformării forţate ale elementelor cuplajului, ca urmare a abaterilor de poziţie ale arborilor;

- sarcini suplimentare datorate frecărilor dintre elementele mobile ale cuplajului.

Dependenţa acestor sarcini suplimentare de un sistem complex de factori face foarte dificilă stabilirea pe cale analitică a momentului de torsiune cu care trebuie dimensionat cuplajul.

În fig. 4.2 este prezentată variaţia generală a momentului de torsiune într-o transmisie, pe parcursul funcţionării. Punctele şi zonele caracteristice variaţiei momentului de torsiune sunt: a – şocul la pornire; b – trecerea in regim staţionar; c – regimul staţionar; d – şocul la oprire.

Fig. 4.2 Variaţia generală a momentului de torsiune transmis

În practica proiectării cuplajelor, momentul de torsiune utilizat pentru dimensionarea acestora este denumit moment de torsiune de calcul Mtc şi se stabileşte cu relaţia

(4.1)

în care Ks este un coeficient supraunitar, numit coeficient de siguranţă sau de suprasarcină, iar Mtn reprezintă momentul de torsiune nominal de transmis, determinat în funcţie de puterea motorului electric P, în kW, şi de turaţia nominală de funcţionare a cuplajului n, în rot/min, cu relaţia

(4.2)

Coeficientul Ks este determinat pe baza datelor experimentale şi se obţine, de regulă, ca produs de factori, pentru care valorile sunt precizate în standarde sau cataloagele firmelor producătoare de cuplaje [99, 100, 103, 104, 105, 106], factori care iau în considerare tipul maşinii motoare, tipul şi condiţiile de lucru ale maşinii antrenate şi regimul de funcţionare al transmisiei.