Материал: m34700

В приводах машин используются наиболее распространенные муфты двух классов: муфты нерасцепляемые, упругие и компенсирующие, муфты самодействующие, преимущественно предохранительные. Часто применяемые муфты стандартизованы.

5.1. Расчетный вращающий момент

При выборе муфт по каталогам или проектировании величина вращающего момента ТМ, нагружающего муфту в приводе, может приближенно определяться зависимостью

ТМ = kТН ,

где ТН – номинальный длительно действующий момент; k – коэффициент режима работы.

k = 1,1 … 1,4 – при спокойной работе и небольших разгоняемых при пуске массах (конвейеры, стенды испытательные и т. п.). k = 1,5 … 2,0 – при неравномерной работе с толчками и средних разгоняемых массах (мельницы, дробилки, поршневые

компрессоры).

k = 2,5 … 3,0 – при ударной нагрузке и больших разгоняемых массах.

Радиальная сила от муфты, нагружающая концы соединяемых валов из-за их несоосности, зависит от типа муфты и возможных смещений валов. Имеются рекомендации по ее вычислению. Ориентировочно в учебном проектировании радиальная сила принимается до 0,3 от окружной силы элемента передачи (зубчатого колеса, звездочки и т. п.). Направление действия силы выбирается из условия наиболее опасного влияния на прочность вала.

Справочные материалы для некоторых типов муфт приведены в приложении.

93

шпонками, а в осевом направлении – винтами или с торца концевыми шайбами либо гайками. В пределах каждого габарита допускается соединение валов разных диаметров; при этом муфту выбирают по наибольшему диаметру вала. Характеристика муфт нелинейная – жесткость муфт является функцией угла закручивания, который не пропорционален крутящему моменту.

При угловых (более 1градуса) и радиальных (более 0,2...0,5 мм) смещениях валов происходит быстрый износ упругих втулок. Неточное расположение осей пальцев и отверстий вызывает радиальную нагрузку на валы порядка 0,1...0,3 окружной силы, действующей на пальцы муфты.

Муфты упругие со звездочкой. Муфты применяются на быстроходных валах с небольшим крутящим моментом и рекомендуются для соединения вала двигателя с валом механизма. Две полумуфты имеют на торцах кулачки, которые входят во впадины упругой звездочки. Материал звездочки – резина маслобензостойкая.

Муфты изготовляются двух типов: для малых диаметров валов (до 14 мм) звездочка имеет четыре луча, полумуфты стальные; для больших диаметров валов (до 45 мм) звездочка имеет шесть лучей. В пределах каждого габарита муфты в полумуфтах допускается любое сочетание диаметров посадочных отверстий. Муфты имеют малые габариты, нелинейную характеристику жесткости, обладают хорошими демпфирующими свойствами, компенсируют радиальные смещения валов до 0,2 мм и угловые до 1,5 градуса.

Муфты зубчатые по ГОСТ 50895-96. Муфты широко используют в промышленности для соединения быстроходных и тихоходных валов. Они обладают большой несущей способностью при небольших габаритах и массе, просты в монтаже, надежны в работе. Широко применяются в грузоподъемных машинах.

Твердость рабочей поверхности зубьев не ниже 40 HRC. Отверстия втулок могут быть расточены под цилиндрический или конический конец вала. На торцах втулок имеются резьбовые отверстия под съемник для удобства демонтажа. Зубчатые муфты обеспечивают значительную компенсацию смещения валов (радиальные, угловые или их комбинацию), при этом перекос оси каждой втулки относительно оси обоймы допускается до половины градуса. При

94

несоосности валов происходит скольжение профилей зубьев, вызывающее их износ. Неравномерность распределения нагрузки между зубьями и по их длине создает дополнительные нагрузки на валы в пределах 0,2...0,4 от окружной силы на делительном диаметре зубчатого венца втулки. Для уменьшения износа внутреннюю полость муфты заливают жидким маслом. Для устранения утечек масла предусматривают уплотнения между обоймами и втулками, а при наличии шпонок – шпоночного паза.

Для тихоходных валов находят применение цепные муфты.

5.3. Предохранительные муфты

Для многих исполнительных механизмов характерно возникновение перегрузок, сопровождающихся значительными динамическими нагрузками элементов машины, в том числе деталей привода. К перегрузкам приводят неправильно выбранные технологические режимы работы машины при несоответствии производительности рабочих агрегатов и мощности энергетической установки. Затупление и другие нарушения нормальной работоспособности рабочих органов, а также изменчивость состояния обрабатываемого материала затрудняют поддержание такого соответствия при эксплуатации машин.

Большинство механизмов сельхозтехники подвержены возможным аварийным перегрузкам в результате попадания в рабочие органы посторонних предметов.

Предохранительные муфты ограничивают нагрузки систем передач и исполнительных механизмов машин, защищают от перегрузки двигатель. Выбор величины вращающего момента срабатывания предохранительной муфты и ее конструктивных особенностей зависит от характера перегрузки – технологической или аварийной (стопорной).

Требования к конструкции предохранительной муфты для привода с большей важностью защиты ведущей (относительно предохранительной муфты) части привода (деталей передач) следующие:

1)повышенная точность срабатывания муфты;

2)увеличенный момент инерции ведущей части предохранительной муфты.

95

Чаще встречаются системы с опасностью повреждений при стопорной перегрузке исполнительных механизмов (деталей рабочих органов). Здесь основные требования к конструкции предохранительной муфты будут:

1)малый момент инерции ведомой части муфты;

2)повышенные упругие свойства ведомой части муфты.

Из-за инерционного характера перегрузки точность срабатывания муфты в этом случае имеет меньшее значение. Совмещение в одной конструкции указанных непротиворечивых требований возможно. Однако для удовлетворения двух из них - повышенной точности срабатывания и повышенных упругих свойств – требуются большие затраты.

Основные типы предохранительных муфт: с разрушающимся элементом, фрикционные, кулачковые, шариковые. Последние три типа муфт стандартизованы.

Строгая соосность ведущей и ведомой частей предохранительных муфт является обязательным условием их нормальной работы. Поэтому она должна располагаться на одном валу, а соединение с другим валом осуществляется за счет комбинации с соединительной муфтой (комбинированные муфты).

Муфты с разрушающимся элементом применяются при малой вероятности перегрузок. Конструкции разрушающихся элементов - штифтов, выполняемых из хрупких металлов (серый чугун, бронза, силумин, сталь и др.). В момент перегрузки штифт срезается и муфта разъединяет кинематическую цепь.

Для замены срезанных штифтов в круглых фланцах полумуфт делают отверстия большого диаметра (рис 5.2).

При повороте полумуфт относительно друг друга до совмещения срезанных штифтов с этими отверстиями штифты удаляются.

Уменьшить осевые размеры муфты можно за счет конструктивного решения.

Фрикционные предохранительные муфты отличаются от фрикционных сцепных отсутствием управления. Сила на поверхностях трения создается постоянно замкнутыми пружинами, обычно цилиндрическими, витыми или тарельчатыми. Наибольшее распространение получили многодисковые муфты (рис. 5.3).