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: 880
Скачиваний: 6
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Рис.11. Упругая втулочно-пальцевая муфта
Муфты нормализованы в диапазонах 16...150 мм и 32...15000Нм.
К сожалению, радиальные и угловые смещения существенно снижают срок службы упругих элементов и повышают нагрузки на валы и опоры.
Муфты рассчитывают по допускаемым давлениям между пальцами и упругими втулками
P =2Mвр / (Z∙D∙d∙l)£ [P],
где Z – число пальцев, d – диаметр пальца, l – длина упругого элемента, D– диаметр расположения осей пальцев. Допускаемое давление обычно 30 МПа.
Пальцы муфты рассчитывают на изгиб.
Сцепные муфты
Эти муфты предназначены для соединения и разъединения валов. Некото рые типы сцепных муфт позволяют это делать на ходу, без остановки элек тродвигателя. Сцепные муфты иногда называют управляемыми. По принци пу работы различают кулачковые и фрикционные сцепные муфты.
Кулачковые муфты (см. рис.12) состоят из двух полумуфт 1 и 2, имеющих кулачки на торцовых поверхностях. Включение муфты осуществ ляется за счет полумуфты 2, которая может передвигаться вдоль вала по направляющей шпонке или по шлицам.
Во избежание повреждений кулачков включение муфты на ходу допуска ется без нагрузки при весьма малой разности угловых скоростей валов. Вы ключение допускается на ходу. Достоинство кулачковых муфт — простота конструкции и малые габаритные размеры; недостаток — невозможность, как правило, включения на ходу. Рекомендуемый материал кулачковых по лумуфт — легированная сталь 20Х или 20ХН (с цементацией и закалкой).
Рис.12. Кулачковая муфта: 1,2—полумуфты
Фрикционные муфты
Фрикционные муфты (рис.13) в отличие от кулачковых, допус кают включение на ходу под нагрузкой. Фрикционные муфты передают вра щающий момент за счет сил трения. Фрикционные муфты допускают плавное сцепление при любой скорости, что успешно используется, например, в конструкции автомобильного сцепления. Кроме того, фрикционная муфта не может передать через себя момент больший, чем момент сил трения, поскольку начинается проскальзывание контактирующих фрикционных элементов
, поэтому фрикционные муфты являются эффективными неразрушающимися предохранителями для защиты машины от динамических перегрузок.
По конструкции фрикционные муфты делят на: дисковые, в которых трение происходит по торцевым поверхностям дисков (одно- и многодисковые) (см. рис.13, а); конусные, в которых рабочие поверхности имеют коническую форму (рис.13.10, б); цилиндрические имеющие цилиндрическую поверхность контакта (колодочные, ленточные и т.д.) (рис.13.10, в). Наибольшее распространение получили дисковые муфты.
Фрикционные муфты работают без смазочного материала (сухие муф ты) и со смазочным материалом (масляные муфты). Последние применяют в ответственных конструкциях машин при передаче больших моментов. Смазывание уменьшает изнашивание рабочих поверхностей, но усложняет конструкцию муфты.
Материал для фрикционных муфт — конструкционные стали, чугун СЧ30. Фрикционные материалы (прессованную асбесто-проволочную ткань — ферродо, фрикционную пластмассу, порошковые материалы и др.) применяют в виде накладок.
Рис. 13. Фрикционные муфты: а — дисковая; б — конусная; в — цилиндрическая
Главной особенностью работы фрикционных муфт является сжатие поверхностей трения. Отсюда ясно, что такие муфты рассчитываются на прочность по контактному давлению (аналогично напряжениям смятия). Для каждой конструкции необходимо вычислить сжимающую силу и разделить её на площадь контакта. Расчётное контактное давление не должно быть больше допускаемого для данного материала.
Самоуправляемые муфты
Эти муфты предназначены для автоматического разъединения валов в зависимости от изменения одного из следующих параметров: вращающего момента — предохранительные муфты, направления вращения — обгонные, и скорости вращения - центробежные.
Муфты свободного хода (обгонные) (рис.14) предназначены для передачи вращающего момента в одном направлении (например, для вращения втулки заднего колеса велосипеда). Ролики 3 муфты свободного хода за счет сил трения заклиниваются между поверхностями полумуфт 1 и 2
Рис. 14.Роликовая муфта свободного хода
При уменьшении скорости вращения полумуфты 1 вследствие обгона роли ки выкатываются в широкие участки вырезов, и муфта автоматически раз мыкается.
Муфты свободного хода работают бесшумно, допускают большую час тоту включений.
В качестве материалов для муфт свободного хода рекомендуют приме нять стали ШХ15, 20Х, а также высокоуглеродистые инструментальные стали.
Центробежные муфты (рис.15) служат для автоматического включения (выключения) валов при заданных угловых скоростях.
Центробежная муфта состоит из ведущей и ведомой полумуфт 1 и 2, в пазы которых устанавливают фрикционные грузы — колодки 3.
Рис. 15.Центробежная колодочная муфта: 1,2— полумуфты; 3 — колодки
При достижении ведущей полумуфтой заданной угловой скорости ко лодки 3, за счет центробежных сил, прижимаются к ведомой полумуфте, и муфта включается. В показанной на рис.15 конструкции любая из полу муфт (1 или 2) может быть ведущей. Передача вращающего момента осуще ствляется силами трения, значение которых пропорционально квадрату уг ловой скорости. Центробежная муфта допускает частые включения, обес печивает плавное включение и имеет сравнительно небольшие габаритные размеры.
Предохранительные муфты
Эти муфты допускают ограничение передаваемого вращающего мо мента, что предохраняет машины от поломок при перегрузках.
Наибольшее распространение получили предохранительные кулачко вые, шариковые и фрикционные муфты (рис.16).
Рис.16. Предохранительные муфты
От сцепных и других муфт они отличаются отсутствием механизма включения. Предохранительные кулачковые и шариковые (рис.16, а) муфты постоянно замкнуты, а при перегрузках кулачки или шарики полумуфты 1 выдавливаются из впадин полумуфты 2, и муфта размыкается. Иначе работает предохранительная фрикционная муфта (рис.16, б). При перегрузке за счет проскальзывания происходит пробуксовывание этой муфты (останавливается ведомый вал).
Рассмотренные на рис.16 предохранительные муфты применяют причастых перегрузках.
При маловероятных перегрузках применяют предохранительные муфты с разрушающимся элементом, например со срезным штифтом (рис. 17). Такая муфта состоит из дисковых полумуфт 1 и 2, соединяемых металлическим штифтом 3, вставленным в термически обработанную втулку 4. При возникновении перегрузки штифт срезается, и муфта разъединяет валы. Они просты по конструкции и малогабаритны.
Рис. 17. Муфта предохранительная со срезным штифтом:
1,2— полумуфты; 3 — срезной штифт; 4 — закаленные втулки
Для изготовления деталей предохранительных муфт в зависимости от типа муфты применяют конструкционные стали, чугун СЧЗО, фрикцион ные материалы, сталь ШХ12 и др. Штифты для муфт с разрушающимся элементом изготовляют из стали 45, втулки — из стали 40Х с закалкой.
Краткие сведения о выборе и расчете муфт
Применяемые в машиностроении муфты стандартизованы. Муфты каж дого типоразмера выполняют для некоторого диапазона диаметров вала. Основным критерием при выборе стандартных муфт является передаваемый вращающий момент.
При проектировании новых муфт конструктивные размеры элементов муфты определяют расчетом. Стандартизованные или нормализованные муфты не рассчитывают. Их, как правило, выбирают, как и подшипник ка чения, по таблицам справочников.
Выбор стандартных муфт. Основной характеристикой при выбо ре муфт является передаваемый расчетный момент
, (1)
где Кр— коэффициент режима работы (табл.1); T — номинальный вра щающий момент при установившемся режиме работы.
Таблица 1. Значение коэффициента режима работы Кp
| Механизм или машина | Кp |
| Конвейеры: | |
| ленточные | 1,25-1,50 |
| цепные, скребковые и винтовые (шнеки) | 1,50-2,0 |
| Воздуховки и вентиляторы центробежные | 1,25-1,50 |
| Насосы: | |
| центробежные | 1,50-2,0 |
| поршневые компрессоры | 2,0-3,0 |
| Станки металлообрабатывающие: | |
| с непрерывным движением | 1,25-1,50 |
| с возвратно-поступательным движением | 1,50-2,50 |
| Станки деревообделочные | 1,50-2,0 |
| Мельницы шаровые, дробилки, молоты, ножницы | 2,0-3,0 |
| Краны, подъемники, элеваторы | 3,0-4,0 |
Муфты выбирают по соответствующим таблицам (табл. 2 и 3) по Кр в зависимости от диаметра вала d (учитывают также максимальную угло вую скорость ). Отдельные детали выбранной муфты проверяют на прочность.
Таблица 2. Коэффициенты безопасности Кб и режима работы Кр
| Степень ответственности передачи | Кб |
| Поломка муфты вызывает остановку машины | 1,0 |
| Поломка муфты вызывает аварию машины | 1,2 |
| Поломка муфты вызывает аварию ряда машин | 1,5 |
| Поломка муфты может привести к человеческим жертвам | 1,8 |
| Условия работы машины | Кр |
| Работа спокойная | 10 |
| Работа неравномерная | 1,1-1,3 |
| Тяжелая работа с ударами | 1,3-1,5 |
Таблица 3. Значения [р] и f для фрикционных муфт
| Материал поверхностей трения | При смазывании | Всухую | ||
| [р], МПа | f | [р], МПа | f | |
| Закаленная сталь по закаленной стали | 0,6-0,8 | 0,06 | — | — |
| Ферродо по стали и чугуну | — | — | 0,2-0,3 | 0,3 |
| Порошковый материал по закаленной стали | 0,8 | 0,12 | 0,3 | 0,3 |