Файл: Учебный курс для студентов очной и заочной форм обучения.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.12.2023
Просмотров: 887
Скачиваний: 6
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
К = 1,15...1,4;
- при переменной нагрузке и средних разгоняемых массах (металлоре жущие станки, поршневые компрессоры и др.) К= 1,5...2;
- при ударной нагрузке и больших разгоняемых массах (прокатные станы, молоты и др.) К= 2,5...3.
Диаметры посадочных отверстий муфты согласуют с диаметрами концов соединяемых валов, которые могут быть различными при одном и том же вращающем моменте вследствие применения разных материалов и различной нагруженностиизгибающими моментами.
Основные типы муфт регламентированы стандартом для некоторо го диапазона диаметров валов и рассчитаны на передачу определенного момента.
Наиболее слабые звенья выбранной муфты проверяют расчетом на прочность по расчетному моменту Тр.
Работа муфт сопровождается потерями. По опытным данным при расчетах КПД муфт обычно принимают η = 0,985...0,995.
Многообразие узловых конструкций машин способствует широ кому распространению муфт в машиностроении.
Жёсткие (глухие) муфты
С помощью этих муфт осуществляется жесткое соединение валов. Могут быть втулочными или фланцевыми.
Втулочная муфта является простейшей из жестких муфт. Она представляет собой втулку 3 (рис.2), посаженную с помощью шпонок, штифтов или шлицев на выходные концы валов 1 и 2.
Рис.2. Втулочная муфта: а — крепление на шпонке; б — крепление штифтом
Втулочные муфты находят применение в тихоходных и неответствен ных конструкциях машин при диаметрах валов d < 70 мм.
Достоинство таких муфт — простота конструкции и малые габаритные размеры; недостатки — необходимость при монтаже и демонтаже раздви гать концы валов на полную длину муфты либо сдвигать втулку вдоль вала не менее чем на половину ее длины; необходимость очень точного совме щения валов, так как эти муфты не допускают радиального или углового смещения осей валов (рис.3).
Материал для изготовления втулки — сталь 45; для муфт больших раз меров — чугун СЧ25.
Рис.3. Возможные смещения валов
Фланцевая муфта состоит из двух полумуфт 1 и 2 (рис.4), со единенных болтами 4. Для передачи вращающего момента используют шпоночные или шлицевые соединения. Вращающий момент передаётся за счёт сил трения между фланцами, а когда болты вставлены без зазора, то также и болтами. Фланцевые муфты стандартизованы в диапазоне диаметров 12...250 мм и передают моменты 8...45000 Нм. В тяжёлых машинах полумуфты приваривают к валам.
Эти муфты называют иногда поперечно-свертными. Для лучшего цен трования фланцев на одной полумуфте делают круговой выступ, на дру гой — выточку того же диаметра (рис.4, а) или предусматривают цен трующее кольцо 3 (рис.4, б).
Рис.4. Фланцевые муфты: а - центровка за счет выступа; б — центровка кольцом
Фланцевые муфты могут передавать значительные вращающие момен ты; имеют широкое распространение в машиностроении. Употребляются для валов диаметром d < 350 мм. Достоинство этих муфт — простота конст рукции и легкость монтажа; недостаток — необходимость точного совме щения валов и точного соблюдения перпендикулярности соприкасающих ся торцовых поверхностей полумуфт к оси вала.
Материал фланцевых полумуфт — сталь 40, 35Л, чугун СЧЗО (для муфт больших размеров).
Болты, поставленные без зазора, могут обеспечивать центровку валов. При постановке болтов с зазором центровка обеспечивается выступом, который воспринимает также все поперечные нагрузки. Центрирующий выступ усложняет монтаж и демонтаж соединения, так как при этом необходимо осевое смещение валов. Для обеспечения техники безопасности выступающие части болтов закрывают буртиками 4. В тех случаях, когда муфта имеет общее ограждение, буртики не делают. Расчет на прочность выполняют для шпоночных соединений и болтов (см. расчет призматических шпонок и расчет болтовых соединений нагруженных в плоскости стыка для болтов поставленных с зазором и без зазора). Установка болтов без зазора позволяет получить муфты меньших габаритов и поэтому применяется чаще.
Наибольшее распространение из этой группы муфт получила зубчатая муфта (рис.4.1).Она состоит из полумуфт 1 и 2 с наружными зубьями и разъемной обоймы 3 с двумя рядами внутренних зубьев эвольвентного профиля (рис. 16.3). Муфта компенсирует радиальные, осевые и угловые смещения валов за счет боковых зазоров в зацеплении и обточки зубьев по сфере. Компенсация несоосности валов сопровождается скольжением зубьев. Для повышения износостойкости зубья подвергают термообработке, а вмуфту заливают смазку.
Компенсирующие муфты
Конструкции этих муфт несколько сложнее, но они допускают некоторые радиальные и угловые смещения осей валов. Основное назначение этих муфт состоит в том, чтобы компенсиро вать вредное влияние неправильного относи тельного положения соединяемых валов. Однако эти муфты чувствительны к перекосам. Кроме того, при перекосах валов вследствие трения в зубьях муфта нагружает валы изгибающим моментом примерно 10% от вращающего. Ком пенсирующие муфты делятся на жесткие под вижные и упругие (деформируемые).
Кулачково-дисковая муфта (рис.5) состоит из двух полумуфт 1 и 2 с диаметраль ными пазами на торцах и промежуточного пла вающего диска 3 (рис.5, а) с взаимно пер пендикулярными выступами. В собранной муфте выступы диска располагаются в пазах полумуфт (рис.5, б). Трущиеся поверхности периодически смазывают пластичной смазкой (один раз в смену). Кулачково-дисковая муфта применяется для соединения тихоходных валов (до 250 об/мин). Допустимые радиальные сме щения валов — до 0,04 мм, угловое — до 30'. Не достаток этих муфт — повышенная чувстви тельность к перекосам валов. Эти муфты пред назначены главным образом для компенсации относительно параллельного смещения осей валов. Теоретически, при любом смещении пе редаточное отношение между валами постоян ное. При вращении ведущего вала без угловых ускорений ведомый вал также будет вращаться равномерно. Полумуфты и диски рекомендует ся изготовлять из стали45Л.
Рис.5. Кулачково-дисковая муфта: а — элементы муфты; б — в собранном виде
Зубчатая муфта (рис.6) состо ит из четырех основных деталей: двух полу муфт 1 и 2 с наружными зубьями и двух обойм 3 и 4 с внутренними зубьями. Обой мы муфты соединены болтами 5. Через от верстие 6 заливается масло (один раз в три месяца). Зубчатые муфты компенсируют ра диальные, угловые и комбинированные смеще ния валов (углы между полумуфтами и обоймами не должны превышать 0,5°;
d< 560 мм); находят широкое применение в машиностроении. Эти муфты надежны в работе, имеют малые габаритные размеры. Материал полумуфт и обойм — сталь 40 или 45Л.
Рис.6. Зубчатая муфта: 1, 2 - полумуфты с наружными зубьями;
3, 4 — обоймы; 5 — болты; 6 — от верстие для подвода смазки
Упругая втулочно-пальцевая муфта (рис.7) по конструкции ана логична фланцевой муфте, вместо соединительных болтов у упругой муфты имеются стальные пальцы 1 на которые установлены эластичные (резино вые, кожаные и т. п.) втулки 2.Эластичные элементы позволяют компен сировать незначительные осевые (для малых муфт 1—5 мм; для больших муфт 2—15 мм), радиальные (0,2—0,6 мм) и угловые (до 30') смещения валов. Упругие втулочно-пальцевые муфты обладают хорошей эластично стью, высокой демпфирующей и электроизоляционной способностью, просты в изготовлении, надежны в работе. Находят широкое применение, особенно для соединения электродвигателей с исполнительными механиз мами (машинами) при d< 150 мм. Материал полумуфт — сталь 35, 35Л или чугун СЧ25; пальцы изготовляют из стали 45.
Рис. 7.Муфта упругая втулочно-пальце вая: 1 — пальцы; 2 — эластичные втулки
Несущая способность муфт резко падает с ростом перекоса валов.
Размеры муфт подбирают по таблицам в зависимости от вращающего момента, который находят по наибольшему длительно действующему моменту на ведущем валу.
Подвижные муфты
Допускают соединение валов с повышенным взаимным смещением осей как вызванными неточностями, так и специально заданными конструктором.
Ярким представителем этого семейства являются шарнирные муфты. Идея муфты впервые предложена Джироламо Кардано в 1570 г. и доведена до инженерного решения Робертом Гуком в 1770 г. (рис.8). Поэтому иногда в литературе они называются карданными муфтами, а иногда – шарнирами Гука.
Рис.8. Шарнир Гука по идее Кардано
Шарнирные муфты соединяют валы под углом до 45о, позволяют создавать цепные валы с передачей вращения в самые недоступные места. Всё это возможно потому, что крестовина является не одним шарниром, а сразу двумя с перпендикулярными осями.
Прочность карданной муфты ограничена прочностью крестовины, в особенности мест крепления пальцев крестовины в отверстиях вилок. Поломка крестовины – весьма частый дефект, известный, практически, каждому владельцузаднеприводного автомобиля.
Муфты выбираются по каталогу. Проверочный расчёт ведётся для рабочих поверхностей шарниров на смятие, проверяется прочность вилок и крестовины.
Малогабаритные шарнирные муфты (рис.9) стандартизованы в диапазоне диаметров 8...40 мм и моментов 12,5...1300 Нм. Крестовина выполнена в виде параллелепипеда. Шарнир образуется с помощью вставных осей, одна из которых длинная, а другая состоит их двух коротких втулок, стянутых заклёпкой. Конструкция весьма технологична.
Рис.9. Малогабаритная карданная муфта
Упругие муфты
Предназначены главным образом для смягчения (амортизации) ударов, толчков и вибрации. Кроме того, допускают некоторую компенсацию смещений валов.
Главная особенность таких муфт – наличие металлического или неметаллического упругого элемента. Используются различные упругие элементы (рис.10) а – звёздочки, б – шайбы, в – упругие оболочки, г – винтовые пружины, д – змеевидные пружины, е – сильфоны и т.п. Способность упругих муфт противостоять ударам и вибрации значительно повышает долговечность машин.
Рис. 10. Конструкции упругих муфт
Муфта с упругой торообразной оболочкой может, фактически, рассматриваться, как упругий шарнир Гука. Она способна компенсировать значительные неточности монтажа валов.
Лёгок монтаж, демонтаж и замена упругого элемента. Допускаются радиальные смещения 1...5 мм, осевые 2...6 мм, угловые 1,5...20, угол закручивания 5...300.
Несущая способность (и прочность) муфт зависит от крепления оболочки к фланцам. Стандартизованы муфты с неразрезной упругой оболочкой в диапазоне моментов 20...25000 Нм.
Широкое применение находит упругая втулочно-пальцевая муфта "МУВП" (рис.11).
Здесь нет необходимости крепить резину к металлу, легко заменять упругие элементы при износе.
В этих муфтах момент передаётся через пальцы и насаженные на них упругие элементы в форме колец или гофрированных втулок. Такие муфты легки в изготовлении, просты в конструкции, удобны в эксплуатации и поэтому получили широкое применение, особенно для передачи вращения от электродвигателя.
- при переменной нагрузке и средних разгоняемых массах (металлоре жущие станки, поршневые компрессоры и др.) К= 1,5...2;
- при ударной нагрузке и больших разгоняемых массах (прокатные станы, молоты и др.) К= 2,5...3.
Диаметры посадочных отверстий муфты согласуют с диаметрами концов соединяемых валов, которые могут быть различными при одном и том же вращающем моменте вследствие применения разных материалов и различной нагруженностиизгибающими моментами.
Основные типы муфт регламентированы стандартом для некоторо го диапазона диаметров валов и рассчитаны на передачу определенного момента.
Наиболее слабые звенья выбранной муфты проверяют расчетом на прочность по расчетному моменту Тр.
Работа муфт сопровождается потерями. По опытным данным при расчетах КПД муфт обычно принимают η = 0,985...0,995.
Многообразие узловых конструкций машин способствует широ кому распространению муфт в машиностроении.
Жёсткие (глухие) муфты
С помощью этих муфт осуществляется жесткое соединение валов. Могут быть втулочными или фланцевыми.
Втулочная муфта является простейшей из жестких муфт. Она представляет собой втулку 3 (рис.2), посаженную с помощью шпонок, штифтов или шлицев на выходные концы валов 1 и 2.
Рис.2. Втулочная муфта: а — крепление на шпонке; б — крепление штифтом
Втулочные муфты находят применение в тихоходных и неответствен ных конструкциях машин при диаметрах валов d < 70 мм.
Достоинство таких муфт — простота конструкции и малые габаритные размеры; недостатки — необходимость при монтаже и демонтаже раздви гать концы валов на полную длину муфты либо сдвигать втулку вдоль вала не менее чем на половину ее длины; необходимость очень точного совме щения валов, так как эти муфты не допускают радиального или углового смещения осей валов (рис.3).
Материал для изготовления втулки — сталь 45; для муфт больших раз меров — чугун СЧ25.
Рис.3. Возможные смещения валов
Фланцевая муфта состоит из двух полумуфт 1 и 2 (рис.4), со единенных болтами 4. Для передачи вращающего момента используют шпоночные или шлицевые соединения. Вращающий момент передаётся за счёт сил трения между фланцами, а когда болты вставлены без зазора, то также и болтами. Фланцевые муфты стандартизованы в диапазоне диаметров 12...250 мм и передают моменты 8...45000 Нм. В тяжёлых машинах полумуфты приваривают к валам.
Эти муфты называют иногда поперечно-свертными. Для лучшего цен трования фланцев на одной полумуфте делают круговой выступ, на дру гой — выточку того же диаметра (рис.4, а) или предусматривают цен трующее кольцо 3 (рис.4, б).
Рис.4. Фланцевые муфты: а - центровка за счет выступа; б — центровка кольцом
Фланцевые муфты могут передавать значительные вращающие момен ты; имеют широкое распространение в машиностроении. Употребляются для валов диаметром d < 350 мм. Достоинство этих муфт — простота конст рукции и легкость монтажа; недостаток — необходимость точного совме щения валов и точного соблюдения перпендикулярности соприкасающих ся торцовых поверхностей полумуфт к оси вала.
Материал фланцевых полумуфт — сталь 40, 35Л, чугун СЧЗО (для муфт больших размеров).
Болты, поставленные без зазора, могут обеспечивать центровку валов. При постановке болтов с зазором центровка обеспечивается выступом, который воспринимает также все поперечные нагрузки. Центрирующий выступ усложняет монтаж и демонтаж соединения, так как при этом необходимо осевое смещение валов. Для обеспечения техники безопасности выступающие части болтов закрывают буртиками 4. В тех случаях, когда муфта имеет общее ограждение, буртики не делают. Расчет на прочность выполняют для шпоночных соединений и болтов (см. расчет призматических шпонок и расчет болтовых соединений нагруженных в плоскости стыка для болтов поставленных с зазором и без зазора). Установка болтов без зазора позволяет получить муфты меньших габаритов и поэтому применяется чаще.
Наибольшее распространение из этой группы муфт получила зубчатая муфта (рис.4.1).Она состоит из полумуфт 1 и 2 с наружными зубьями и разъемной обоймы 3 с двумя рядами внутренних зубьев эвольвентного профиля (рис. 16.3). Муфта компенсирует радиальные, осевые и угловые смещения валов за счет боковых зазоров в зацеплении и обточки зубьев по сфере. Компенсация несоосности валов сопровождается скольжением зубьев. Для повышения износостойкости зубья подвергают термообработке, а вмуфту заливают смазку.
Компенсирующие муфты
Конструкции этих муфт несколько сложнее, но они допускают некоторые радиальные и угловые смещения осей валов. Основное назначение этих муфт состоит в том, чтобы компенсиро вать вредное влияние неправильного относи тельного положения соединяемых валов. Однако эти муфты чувствительны к перекосам. Кроме того, при перекосах валов вследствие трения в зубьях муфта нагружает валы изгибающим моментом примерно 10% от вращающего. Ком пенсирующие муфты делятся на жесткие под вижные и упругие (деформируемые).
Кулачково-дисковая муфта (рис.5) состоит из двух полумуфт 1 и 2 с диаметраль ными пазами на торцах и промежуточного пла вающего диска 3 (рис.5, а) с взаимно пер пендикулярными выступами. В собранной муфте выступы диска располагаются в пазах полумуфт (рис.5, б). Трущиеся поверхности периодически смазывают пластичной смазкой (один раз в смену). Кулачково-дисковая муфта применяется для соединения тихоходных валов (до 250 об/мин). Допустимые радиальные сме щения валов — до 0,04 мм, угловое — до 30'. Не достаток этих муфт — повышенная чувстви тельность к перекосам валов. Эти муфты пред назначены главным образом для компенсации относительно параллельного смещения осей валов. Теоретически, при любом смещении пе редаточное отношение между валами постоян ное. При вращении ведущего вала без угловых ускорений ведомый вал также будет вращаться равномерно. Полумуфты и диски рекомендует ся изготовлять из стали45Л.
Рис.5. Кулачково-дисковая муфта: а — элементы муфты; б — в собранном виде
Зубчатая муфта (рис.6) состо ит из четырех основных деталей: двух полу муфт 1 и 2 с наружными зубьями и двух обойм 3 и 4 с внутренними зубьями. Обой мы муфты соединены болтами 5. Через от верстие 6 заливается масло (один раз в три месяца). Зубчатые муфты компенсируют ра диальные, угловые и комбинированные смеще ния валов (углы между полумуфтами и обоймами не должны превышать 0,5°;
d< 560 мм); находят широкое применение в машиностроении. Эти муфты надежны в работе, имеют малые габаритные размеры. Материал полумуфт и обойм — сталь 40 или 45Л.
Рис.6. Зубчатая муфта: 1, 2 - полумуфты с наружными зубьями;
3, 4 — обоймы; 5 — болты; 6 — от верстие для подвода смазки
Упругая втулочно-пальцевая муфта (рис.7) по конструкции ана логична фланцевой муфте, вместо соединительных болтов у упругой муфты имеются стальные пальцы 1 на которые установлены эластичные (резино вые, кожаные и т. п.) втулки 2.Эластичные элементы позволяют компен сировать незначительные осевые (для малых муфт 1—5 мм; для больших муфт 2—15 мм), радиальные (0,2—0,6 мм) и угловые (до 30') смещения валов. Упругие втулочно-пальцевые муфты обладают хорошей эластично стью, высокой демпфирующей и электроизоляционной способностью, просты в изготовлении, надежны в работе. Находят широкое применение, особенно для соединения электродвигателей с исполнительными механиз мами (машинами) при d< 150 мм. Материал полумуфт — сталь 35, 35Л или чугун СЧ25; пальцы изготовляют из стали 45.
Рис. 7.Муфта упругая втулочно-пальце вая: 1 — пальцы; 2 — эластичные втулки
Несущая способность муфт резко падает с ростом перекоса валов.
Размеры муфт подбирают по таблицам в зависимости от вращающего момента, который находят по наибольшему длительно действующему моменту на ведущем валу.
Подвижные муфты
Допускают соединение валов с повышенным взаимным смещением осей как вызванными неточностями, так и специально заданными конструктором.
Ярким представителем этого семейства являются шарнирные муфты. Идея муфты впервые предложена Джироламо Кардано в 1570 г. и доведена до инженерного решения Робертом Гуком в 1770 г. (рис.8). Поэтому иногда в литературе они называются карданными муфтами, а иногда – шарнирами Гука.
Рис.8. Шарнир Гука по идее Кардано
Шарнирные муфты соединяют валы под углом до 45о, позволяют создавать цепные валы с передачей вращения в самые недоступные места. Всё это возможно потому, что крестовина является не одним шарниром, а сразу двумя с перпендикулярными осями.
Прочность карданной муфты ограничена прочностью крестовины, в особенности мест крепления пальцев крестовины в отверстиях вилок. Поломка крестовины – весьма частый дефект, известный, практически, каждому владельцузаднеприводного автомобиля.
Муфты выбираются по каталогу. Проверочный расчёт ведётся для рабочих поверхностей шарниров на смятие, проверяется прочность вилок и крестовины.
Малогабаритные шарнирные муфты (рис.9) стандартизованы в диапазоне диаметров 8...40 мм и моментов 12,5...1300 Нм. Крестовина выполнена в виде параллелепипеда. Шарнир образуется с помощью вставных осей, одна из которых длинная, а другая состоит их двух коротких втулок, стянутых заклёпкой. Конструкция весьма технологична.
Рис.9. Малогабаритная карданная муфта
Упругие муфты
Предназначены главным образом для смягчения (амортизации) ударов, толчков и вибрации. Кроме того, допускают некоторую компенсацию смещений валов.
Главная особенность таких муфт – наличие металлического или неметаллического упругого элемента. Используются различные упругие элементы (рис.10) а – звёздочки, б – шайбы, в – упругие оболочки, г – винтовые пружины, д – змеевидные пружины, е – сильфоны и т.п. Способность упругих муфт противостоять ударам и вибрации значительно повышает долговечность машин.
Рис. 10. Конструкции упругих муфт
Муфта с упругой торообразной оболочкой может, фактически, рассматриваться, как упругий шарнир Гука. Она способна компенсировать значительные неточности монтажа валов.
Лёгок монтаж, демонтаж и замена упругого элемента. Допускаются радиальные смещения 1...5 мм, осевые 2...6 мм, угловые 1,5...20, угол закручивания 5...300.
Несущая способность (и прочность) муфт зависит от крепления оболочки к фланцам. Стандартизованы муфты с неразрезной упругой оболочкой в диапазоне моментов 20...25000 Нм.
Широкое применение находит упругая втулочно-пальцевая муфта "МУВП" (рис.11).
Здесь нет необходимости крепить резину к металлу, легко заменять упругие элементы при износе.
В этих муфтах момент передаётся через пальцы и насаженные на них упругие элементы в форме колец или гофрированных втулок. Такие муфты легки в изготовлении, просты в конструкции, удобны в эксплуатации и поэтому получили широкое применение, особенно для передачи вращения от электродвигателя.