Повна версія

Головна arrow Техніка arrow Прикладна механіка

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

МУФТИ

Основні поняття

Приводи і трансмісії складаються з ряду послідовно або паралельно з'єднаних механізмів. Трансмісія - пристрій для передачі обертання від двигуна до споживача. Зазвичай трансмісією є силова передача для з'єднання декількох споживачів з одним двигуном. Кінематична і силова зв'язок між окремими механізмами здійснюється муфтами. Муфти - пристрої для з'єднання валів і передачі крутного моменту без зміни кутової швидкості Як правило, осі з'єднуються валів мають різні відхилення, викликані похибками монтажу, деформаціями валів від експлуатаційних навантажень, тепловихвоздействій. Зміщення можуть бути осьові , радіальні і кутові а (рис. 4.106). Муфти можуть також певною мірою компенсувати похибки розташування осей валів, бути демпферами крутильних коливань, забезпечувати плав ний пуск і останов механізму, охороняти механізми від перевантажень і т.д. До муфтам висувають такі вимоги: мінімальні деформації і напруги в з'єднуються ними валах і опорах: мінімальні втрати потужності; підвищена надійність.

Мал. 4.106

За конструкцією, призначенням і принципом дії муфти дуже різноманітні. За принципом дії вони діляться на механічні, електричні і гідравлічні; за ознакою керованості - на некеровані (не допускають роз'єднання валів в процесі роботи); керовані (дозволяють примусово з'єднувати і роз'єднувати провідний і ведений вали в процесі роботи); самоврядні (автоматично роз'єднувати вали при зміні заданого режиму роботи); інші (наприклад, комбіновані, що складаються з некерованою і керованої або самокерованої муфт).

Більшість муфт, застосовуваних в загальному машинобудуванні, стандартизовано. Основною характеристикою стандартної муфти є розрахунковий крутний момент , де - відповідно розрахунковий і номінальний крутний момент ;. - Коефіцієнт безпеки; - Коефіцієнт режиму роботи. Значення приймають в залежності від наслідків, до яких пріводітполомка муфти; при рівномірному навантаженні, при ударному навантаженні.

Некеровані муфти

Некеровані муфти за характером з'єднання валів поділяються на глухі - для постійного з'єднання строго співвісних валів; компенсірующіе- для з'єднання валів з незначними взаємними зміщеннями і перекосами осей, викликаними погрішностями виготовлення і монтажу; пружні - для запобігання від динамічних навантажень.

Глухі муфти. Найбільш прості конструкції втулкових (рис. 4.107, а , б) і фланцевих (рис. 4.107, в) глухих муфт. Вони допускають радіальний зсув осей валів δr не більше 0,05 мм. Глухі муфти крім крутного передають згинальні моменти, а також поперечні і осьові зусилля. Для розвантаження муфт від дії згинального моменту їх розташовують поблизу опор. C допомогою втулкових і фланцевих муфт з'єднують тихохідні вали.

Муфта втулкова. Вона являє собою втулку, що сполучає провідний і ведений вали. Передача моменту здійснюється за допомогою циліндричних (див. Рис. 4.107 a ) або конічних штифтів, шпонок (див. Рис. 4.107, б) або шліців. При шпонкова або шлицевом з'єднанні осьова фіксація втулкової муфти здійснюється стопорними гвинтами.

Мал. 4.107

Переваги: простота конструкції, малі габаритні розміри і маса.

Недоліки: складність монтажу, оскільки при складанні необхідно зміщувати вали в осьовому напрямку і забезпечувати посадки з натягом втулки па вал.

Розміри муфти вибирають в залежності від діаметра вала а потім уточнюють розрахунком. Розрахунок муфти здійснюють за методиками розрахунку на міцність відповідних з'єднань вала з маточиною. Застосовують втулкові муфти для з'єднання валів діаметром до 70 мм.

Фланцева муфта. На рис. 4.107, в приведена фланцевая поперечно-з'єднувальні муфта. Вона складається з двох напівмуфт 2 і 4, площина стику яких перпендикулярна до осі вала. Такого типу муфти є основними для жорсткого з'єднання валів. Напівмуфти з'єднуються болтами. При установці прізонние болтів 3 (поставлених в отвір без зазору) моментпередається болтами, які розраховують на зріз:

де - діаметр стержня болта; - Число болтів; - Допустимі напруження зрізу.

При установці болтів 1 в отвори фланців з зазором центрування напівмуфт здійснюється за спеціальними паска. Момент між валами передається силами тертя, для чого потрібна попередня затяжка. Зусилля затягування болтів визначається з умови передачі крутного моменту силами тертя на поверхні контакту фланців:

де - коефіцієнт запасу зчеплення; - Середній діаметр кільцевої поверхні тертя, що дорівнює приблизно - коефіцієнт тертя. Болти на міцність розраховують по знайденому зусиллю затяжки.

Муфти з прізонние болтами передають великі обертають моменти і є кращими.

Розміри фланцевої муфти: Допустима окружна швидкість м / с.

Компенсуючі муфти. При взаємному зміщенні і перекосі осей валів застосовують компенсуючі муфти. Для компенсації незначних осьових, радіальних і кутових зсувів використовують повідкового (рис. 4.108, а), зубчасту (рис. 4.108, 6) і кулачково-дискову (рис. 4.108, в) муфти. З'єднання валів з великою кутовий Неспіввісність (30-45 °) здійснюють шарнірними муфтами (рис. 4.108, г).

Повідкова муфта (див. Рис. 4.108, а). Її застосовують в кінематичних механізмах приладового типу при незначній несоосности валів. Передача моменту здійснюється пальцем 1, закріпленим на одній напівмуфті і входять в радіальний паз іншої напівмуфти. Для полегшення монтажу з'єднання палець закріплюється на плоскій пружині 2, з'єднаної з однією з іолумуфт. Діаметр пальця в залежності від величини T p приймають рівним 3-8 мм. Повідкова муфта дозволяє компенсувати радіальну похибка установки валів до 5 мм. Осьової зазор між напівмуфтами 0,5-2 мм.

Зубчаста муфта. У передачах великої і середньої потужності широко використовують компактну зубчасту муфту (див. Рис. 4.108, б) з великим числом одночасно працюючих зубів, стабільними технічними характеристиками, що володіє високими міцністю і жорсткістю. Муфта складається з двох обойм 1 (їм. Рис. 4.108, б ) з внутрішніми зубами, що знаходяться в зачепленні з двома зубчастими втулками 2 з зовнішніми зубами. Поверхні зовнішніх зубів на окружності виступів сферичні. Компенсація зсувів валів досягається перекосом втулок относитель-

Мал. 4.108

але обойми за рахунок бічних зазорів і сферичної поверхні зовнішніх зубів. Зуби роблять евольвентного профілю з кутом зачеплення і висотою головки зуба і . Твердість робочих поверхонь не менше 40 IIRC. Центрування напівмуфт здійснюють по зовнішньому діаметру сферичних зубів або за спеціальними центрирующим поверхнях, що забезпечує перекіс полумуфт. При розрахунку зубів муфт враховують умови роботи. Наприклад, при зміні кута перекосу від 0 до напруги зминання збільшуються в 3 рази. У зв'язку з цим максимальні радіальні і кутові зміщення валів повинні бути такими, при яких кути між втулкою і обоймою в кожному зачепленні не перевищують 1 ° 30 '. Довговічність зубчастих муфт обмежується зносом зубів. Зносостійкість підвищують застосуванням рідких мастильних матеріалів з примусовою подачею їх в зону контакту зубів.

Стандартні зубчасті муфти застосовують для валів діаметром 40-200 мм і передачі моментів, що обертають в діапазоні 1000-63 000 Н м при окружної швидкості на зубах v <25 м / с.

Кулачково-дискова муфта (див. Рис. 4.108, в). Вона призначена для з'єднання валів зі значним радіальним зсувом (не більше 0,04 d, де d - діаметр вала), допускає також незначні кутові (до 30) і осьові зміщення. Муфта складається з двох іолумуфт і проміжного диска з кулачками, розташованими хрестоподібно і входять у відповідні гнізда на напівмуфтах. Стандартні муфти застосовують для валів діаметром 16-150 мм і передачі моментів, що обертають 16-16 000 Н • м. Критерієм працездатності цієї муфти є зносостійкість робочих граней.

Шарнирная муфта (див. Рис. 4.108, г). Така муфта складається з двох вільчаті втулок 1 і хрестовини 2, шарнірно з'єднаної з кінцями вилок. Технологічно вони більш складні і застосовуються тільки при великих (до 45 °) кутових зсувах валів. Недоліком їх є нерівномірне обертання веденого вала при рівномірному обертанні ведучого. Синхронність обертання можна забезпечити установкою здвоєних шарнірних муфт з проміжним валом. Залежно від розмірів муфти величина переданого моменту знаходиться в діапазоні 10-3 • 106 Н м. Критерієм працездатності шарнірних муфт є величина тиску в шарнірах. Найбільші допустимі тиску для сталей з високою поверхневою твердістю складають 35-40 МПа.

Пружні муфти. У конструкцію таких муфт включені пружні елементи, призначені для захисту від крутильних коливань і динамічних навантажень, для забезпечення кутових, осьових або радіальних зсувів з'єднуються валів і для попередження поломок. Основна характеристика пружної муфти - її жорсткість - залежність кута повороту від величини крутного моменту. Розрізняють муфти з постійною і змінною жорсткістю. Останні застосовують в механізмах з небезпечними крутильними коливаннями. Як пружний елемент тут використовують неметалеві вкладиші (гуму) і металеві пружини, пластини або пакети пластин. Пружні елементи з гуми або поліуретану (еластомери) можуть поглинати в 10 разів більшу кількість енергії на одиницю маси, ніж пружіннаясталь, і займати значну демпфирующей здатністю. Муфти з пружними елементами з еластомерів більш технологічні, однак мають менші ресурси, ніж муфти зі сталевими пружними елементами. Тому їх застосовують в основному для передачі середніх і малих моментів.

За конструктивним виконанням пружні муфти дуже різноманітні. Розглянемо деякі з них.

Муфта з пружним елементом у вигляді тороидальной оболонки (рис. 4.109, а) може компенсувати значні похибки монтажу валів. Залежно від розміру муфт гранично допустимі зміщення валів складають: радіальні 1-5 мм, осьові 2-6 мм, кутові 1,5-2 °. Муфта складається з двох напівмуфт з пружним елементом у вигляді опуклої оболонки, що працює на кручення, і фланців, затискають оболонку. Для підвищення здатності навантаження оболоч-

Мал. 4.109

ки зазвичай армують кордом. Недоліком муфти є відцентрові сили, які при високих частотах обертання створюють додаткові навантаження па опори вата. Існують муфти з торів оболонкою увігнутого профілю, кіт орие мають менші габаритні розміри. На оболонку такої муфти діють менші відцентрові сили, і, отже, менші додаткові навантаження приходять на опори валів.

Використовується для валів діаметром 14-200 мм і передачі моментів, що обертають 20-25 000 H ∙ м.

Втулочно-пальцева муфта (рис. 4.109, 6). Передача крутного моменту здійснюється пальцями 1, закріпленими на фланці напівмуфти ведучого вата. На пальцях напресовані гумові втулки 2, що входять в отвір на фланці напівмуфти веденого вала. Залежно від розмірів муфти і переданого моменту число пальців може бути 4-10. Такі муфти прості у виготовленні і монтажі, в них зручно робити заміну гумових блоків. Стандартні муфти застосовують для діаметрів валів 10-160 мм і передачі моментів 63-16 000 Н м. Вони дозволяють компенсувати осьові зміщення 1-5 мм і радіальні до 0,1 мм на 100 мм діаметра муфти. Працюють гумові втулки на стиск. Розраховують муфти по допускаються тискам між пальцями і гумовими втулками, в припущенні рівномірного розподілу моменту між пальцями:

де - крутний момент, H ∙ м; - Число пальців; - Діаметр пальців під пружним елементом; l - довжина втулки;

- Діаметр окружності розташування центрів пальців. Допустиме тиск для гумових втулок МПа. Пальці муфт розраховують на вигин з допускаються напругою .

 
<<   ЗМІСТ   >>