Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Несоосность валов — отклонение от соосного расположения осей двух соединяемых валов. Полностью устранить её на практике нельзя: оси расходятся из-за погрешностей изготовления и монтажа, тепловых и нагрузочных деформаций, износа подшипников и просадки фундамента. Чтобы остаточная несоосность не перегружала подшипники и валы, в приводе применяют компенсирующие муфты, а сам монтаж завершают центровкой.
Ниже разобраны виды несоосности (радиальная, угловая, осевая), её влияние на подшипниковый узел и ресурс, типы компенсирующих муфт и их способность воспринимать смещения, а также методы и порядок центровки валов по полумуфтам.
Несоосность валов — взаимное расположение осей, при котором они не совпадают. Термины и определения для механических муфт общемашиностроительного применения устанавливает ГОСТ Р 50371-92. Различают три базовых вида смещения; на реальном агрегате они обычно действуют совместно (комбинированная несоосность).
Источники несоосности делятся на монтажные и эксплуатационные. К первым относят погрешности изготовления посадочных мест и неточность установки агрегатов; ко вторым — тепловое расширение корпусов и валов при выходе на режим, упругие деформации под нагрузкой, износ подшипников и осадку фундамента. Поэтому даже идеально выставленный «на холодную» агрегат на рабочем режиме приобретает некоторую несоосность, которую и должна воспринимать муфта.
Если соединить несоосные валы жёсткой (глухой) муфтой, она приведёт их к общей оси за счёт деформирования валов и опор — а значит, дополнительно нагрузит их. Возникают циклические изгибающие напряжения в валах и постоянно действующие добавочные радиальные и осевые силы на подшипники. Результат — рост вибрации, нагрев, ускоренный износ и выкрашивание дорожек качения, повреждение уплотнений, усталостные трещины в валах.
Несоосность переходит в дополнительную нагрузку на подшипники, а ресурс подшипника убывает по степенному закону от нагрузки.
Номинальный ресурс подшипника качения рассчитывают по ГОСТ 18855-2013 (идентичен ISO 281). Зависимость ресурса от нагрузки — степенная, поэтому даже умеренный рост эквивалентной нагрузки из-за несоосности заметно сокращает срок службы опоры.
L10 = (C / P)p
C
P
p
p = 3
p = 10/3
23 = 8
В вибрационной картине несоосность проявляется характерным образом: растёт вибрация на оборотной частоте и её гармониках, причём угловая несоосность даёт повышенную осевую вибрацию. Вибрационное состояние промышленных машин оценивают по серии стандартов ГОСТ Р ИСО 20816. Контроль вибрации позволяет выявить несоосность до того, как она приведёт к отказу.
Компенсирующая муфта передаёт крутящий момент и одновременно воспринимает несоосность соединяемых валов, не приводя их к общей оси силой. По способу компенсации различают две группы.
Смещения воспринимаются за счёт подвижности жёстких деталей — зазоров в зацеплении, скольжения или шарнира. Такие муфты отличает высокая нагрузочная способность, но они не снижают динамические нагрузки.
Смещения воспринимаются деформацией упругого элемента (резиновых втулок, звёздочки, торообразной оболочки). Помимо компенсации несоосности они смягчают толчки и гасят крутильные колебания, снижая динамические нагрузки в приводе.
Зубчатая муфта (две втулки с наружными зубьями и обойма с внутренними) обладает наибольшей нагрузочной способностью среди жёстких компенсирующих и применяется на тяжелонагруженных горизонтальных валах; компенсация достигается боковыми зазорами и бочкообразной формой зубьев. Цепная муфта проще в изготовлении, но имеет заметный мёртвый ход и не рекомендуется для реверсивных и высокодинамичных приводов. Кулачково-дисковая муфта хорошо воспринимает радиальное смещение. Шарнирная муфта построена на принципе шарнира Гука и рассчитана на большие угловые смещения — по ГОСТ 5147-97 валы устанавливают под углом до 45°; одиночный шарнир вращается неравномерно, поэтому синхронное вращение обеспечивают двумя шарнирами. МУВП — самая распространённая упругая муфта общемашиностроительного применения.
Компенсирующая способность — предельные смещения, которые муфта воспринимает без недопустимых нагрузок и ускоренного износа. Эти значения зависят от типа и типоразмера муфты и задаются стандартом или документацией изготовителя на конкретное изделие. Ниже — подтверждённые стандартами значения для двух типов.
Для остальных типов конкретные предельные смещения берут из таблиц соответствующего стандарта на параметры и размеры или из каталога изготовителя в зависимости от типоразмера. Общая закономерность: с ростом передаваемого момента и частоты вращения допустимая несоосность, как правило, ужесточается.
Центровка (выверка соосности) — приведение осей валов к допустимому взаимному положению перед пуском. Соосность горизонтальных валов контролируют по полумуфтам, измеряя радиальные и торцевые (осевые) зазоры в нескольких угловых положениях.
При измерении по ободу полумуфты получают радиальное смещение валов, при измерении по торцу (фланцу) — угловое. Результаты снимают в исходном положении и после поворота валов; традиционно используют четыре положения через 90° (0°, 90°, 180°, 270°), современные приборы допускают расчёт по трём положениям с контролируемым углом поворота.
Допуски на центровку задаёт изготовитель оборудования и муфты; с ростом частоты вращения требования к соосности ужесточаются.
На что обращают внимание при выборе муфты и центровке:
Радиальная (параллельная) — оси параллельны, но смещены; угловая (перекос) — оси под углом; осевая — смещение вдоль оси. На реальном агрегате они обычно действуют совместно как комбинированная несоосность.
Несоосность создаёт постоянные добавочные радиальные и осевые нагрузки на подшипники и циклические изгибающие напряжения в валах. Ресурс подшипника убывает по степенному закону: для шарикового удвоение эквивалентной нагрузки сокращает ресурс примерно в восемь раз. Растут вибрация и нагрев, повреждаются уплотнения.
Глухая муфта жёстко соединяет валы и требует точной соосности; на несоосных валах она перегружает опоры. Компенсирующая муфта воспринимает смещения за счёт подвижности жёстких деталей (зубчатая, цепная, кулачково-дисковая, шарнирная) или деформации упругого элемента (МУВП, со звёздочкой, с торообразной оболочкой), не приводя валы к общей оси силой.
Шарнирная (карданная) муфта по ГОСТ 5147-97 — она построена на принципе шарнира Гука и рассчитана на большие угловые смещения: валы устанавливают под углом до 45°. Для синхронного (равномерного) вращения применяют две шарнирные муфты с промежуточным валом.
Нет. Муфта рассчитана на остаточную несоосность в пределах допуска и не отменяет центровку. Эксплуатация при смещениях сверх допустимых ускоряет износ муфты и переносит нагрузку обратно на подшипники.
Измеряют радиальные и торцевые зазоры между полумуфтами в нескольких угловых положениях (обычно через 90°). По ободу определяют радиальное смещение, по торцу — угловое. Применяют щупы и линейку для грубой выверки, индикаторы часового типа или лазерную систему — для точной, после чего корректируют положение агрегата подкладками и сдвигом.
Для зубчатой муфты перекос оси втулки относительно обоймы — не более 1°30′ (ГОСТ Р 50895-96). Для кулачково-дисковой угловое смещение осей валов — до 30′ (ГОСТ 20720-93). Конкретные предельные значения зависят от типоразмера и приводятся в стандарте или документации изготовителя.
Исходят из передаваемого крутящего момента и частоты вращения, ожидаемых видов и величины несоосности, требований к гашению динамических нагрузок и условий эксплуатации (реверс, температура, среда). Под нагрузочные требования подбирают типоразмер по стандарту, затем проверяют, что ожидаемая остаточная несоосность не превышает компенсирующей способности муфты.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.