Материал: Основы проектирования и конструирования деталей машин. Нилов В.А., Жилин Р.А

Рис. 23.130 Крепление колес комплектом конических колец (а); конической пробкой (б)

Конические концы валов. Осевое закрепление осуществляют с помощью концевых шайб с фиксацией их винтами или круглыми гайками (рис. 23.21, 24.22).

При установки колес на вал с небольшим натягом или по переходной посадке фиксацию осуществляют: установочным винтом; пружинным кольцом упорным; фиксация посредством распорной втулки; фиксация посредством двух полуколец и пружинным кольцом; фиксирование дистанционной втулкой и шлицевым кольцом.

Рис. 23.131. Крепление шкива с помощь концевой шайбы

Осевая фиксация одиночного колеса. Для крепления колеса без зазора ставят калиброванное компенсационное кольцо. Кольцо подбирают при сборке (шлифуют по торцам).

Буртик на валу устанавливают так, чтобы осевая сила была направлена на буртик. При ее отсутствии буртик не нужен. Для гарантии контакта втулки и колеса предусматривают зазор С между уступом вала и торцом колеса. Толщина распорной (дистанционной) втулки S ≈ 0,14d (рис. 23.23).

Осевая затяжка крышек передается через внутреннее кольцо подшипника и распорные втулки колеса (рис. 23.24).

Рис. 23.132. Осевая фиксация одиночного колеса установочным винтом (а); пружинным кольцом упорным (б)

Рис. 23.133. Фиксация посредством распорной втулки

Рис. 23.134. Осевая фиксация одиночного колеса посредством двух полуколец (а); фиксирование (б) дистанционной втулкой и шлицевым кольцом

Фиксирование группы колес. Комплект колес установлен между двумя парами закладных полуколец, удерживаемых пружинными стопорными кольцами. На шлицевой втулке 1 нарезана резьба. При завинчивании чайки создается осевая распорная сила, необходимой величины.

Рис. 23.135. Фиксирование группы колес дистанционными втулками

Рис. 23.136. Фиксирование группы колес посредством двух полуколец и пружинного кольца

Погрешности изготовления деталей по осевым линейным размерам и погрешности сборки приводят к неточному относительному положению колес в зубчатых передачах.

В цилиндрических передачах редукторов для компенсации неточности относительного осевого положения колес ширину шестерни обычно делают больше. Шестерня имеет более высокую твердость зубьев и чтобы избежать неравномерного изнашивания сопряженного колеса, шестерню выполняют такой ширины, что она перекрывает с обеих сторон зубчатый венец колеса. На увеличение ширины шестерни, кроме того, расходуется меньше металла, чем на увеличение ширины колеса.

Обычно b₁/b_r = 1,08…1,05

Для редукторов принимают

b₁ = b₂ + (3…5).

В коробках передач (зубчатые колеса в них обычно закалены) ширину шестерни и колеса делают одинаковыми.

В шевронных и косозубых передачах с раздвоенным силовым потоком для передачи одинаковой нагрузки по потокам один из валов фиксируют в осевом направлении, а другой делают «плавающими». В этом случае осевое положение колес регулируется автоматически. В качестве «плавающих» выбирают промежуточные валы редукторов, т.к. они не связаны соединительными муфтами с валами других узлов, имеют меньшую массу и легко перемещаются в осевом положении.

Шестерни делают часто за одно целое с валом, если расстояние меньше 2,5 m_t для цилиндрических и 1,6 mt_e для конических шестерен.

Рис. 23.137. Установка вала с шевронными колесами (плавающий вал), посадочное место изнашивается

Рис. 23.138. Установка вала с шевронными колесами (плавающий вал), посадочное место не изнашивается

24.Муфты

24.1.Муфты. Общие сведения

Муфты приводов являются соединительными устройствами для валов, концы которых подходят друг к другу вплотную или находятся на близком расстоянии. Муфты должны обеспечивать передачу крутящего момента между валами. Сами валы располагают так, чтобы геометрическая ось одного являлась продолжением оси другого вала. Муфты широко применяют при монтаже длинных составных валов.

Кроме того, муфты выполняют и другие функции:

а) компенсируют небольшие монтажные неточности в относительном расположении валов – продольные, поперечные и угловые смещения валов (компенсирующие муфты);

б) допускают значительные смещения валов в продольном (раздвижные муфты) и поперечном (плавающие муфты) направлениях, а также повороты осей валов относительно друг друга (шарнирные муфты);

в) соединяют и разобщают валы: при остановке и медленном вращении (кулачковые и зубчатые муфты), на холостом ходу (кулачковые и зубчатые с синхронизаторами) и на ходу под рабочей нагрузкой (фрикционные муфты);

г) автоматически соединяют и разъединяют валы при изменении направления вращения (муфты обгона) и при достижении определенного числа оборотов (центробежные);

д) ослабляют вредное влияние толчков и вибрации при пуске и работе машины (упругие муфты и муфты скольжения);

е) обеспечивают плавный разгон машины и облегчают условия работы двигателя (муфты скольжения);

ж) предохраняют машины от поломок при перегрузках (предохранительные муфты);

з) осуществляют электрическую изоляцию валов, что важно с точки зрения безопасности для муфт электродвигателей (упруго-демифирующие муфты с неметаллическими элементами).

Рис. 24.139 Компенсация радиального и углового смещения валов

Существенными показателями конструкции муфт является масса, габариты и момент инерции относительно оси вращения. Муфты каждого размера рассчитаны на передачу определенного крутящего момента для некоторого диапазона диаметров валов. Выбор типа муфты определяется ее назначением в конкретной машине и условиями работы.

24.2.Классификация муфт

Основной характеристикой муфт является величина передаваемого ей крутящего момента.

В ответственных машинах муфты рассчитывают по их истинным критериям работоспособности: прочность при циклических нагрузках или однократных перегрузках; износостойкость с обеспечением требуемой жесткости и т.д. Для таких расчетов необходимо знание всего спектра нагрузок, определяемых обычно с помощью ЭВМ.

Рис. 24.140. Классификация муфт.

24.3.Подбор стандартной муфты

На практике муфты подбирают по ГОСТ или согласно условному расчету по некоторому расчетному моменту (М_р) и диаметру вала:

где М_н – номинальный длительно действующий момент;

– динамический момент;

К – коэффициент динамичности или режима работы.

Для машин с небольшими разгоняемыми массами и при спокойной работе:

К = 1… 1,5.

Для машин со средними массами и переменной нагрузкой (поршневые компрессоры, строгальные станки):

К = 1,5 … 2,0.

Для машин с большими разгоняемыми массами и ударной нагрузкой (молоты, прокатные станки):

К = 2,5… 3.

В случае привода от ДВС значения (К) повышают на 20…40 %. Большие значения при малом числе цилиндров.

24.4.Конструкции муфт

24.4.1.Жесткие муфты. Вид неразъемные

Неразъемные муфты относятся к классу нерасцепляемых муфт (глухих), когда разъединение валов возможно только в результате разборки муфты при остановленной машине.

Такие муфты соединяют валы немертво, без какой-либо их подвижности. Они не компенсируют несоосности валов и не смягчают толчков при передаче крутящего момента. Применяются для соединения строго соосных валов.

Втулочная муфта проста по конструкции и имеет малые габариты. Изготавливается со штифтами (коническими), со шпонками, стандартными винтами или шлицевыми.

Рис. 24.141. Конструкция втулочной муфты

Недостатки: неудобный монтаж и демонтаж, т.к. при этом требуется значительное осевое перемещение соединяемых валов. Условия монтажа затрудняют применение посадок с натягом. Поэтому они не обеспечивают высокой жесткости соединения на изгиб.

Из-за указанных недостатков втулочные муфты применяются для валов диаметром до 100 мм (чаще до 170 мм).

Материал втулок – конструкционная сталь (сталь 45), при больших размерах также применяют чугун СЧ 21-40.

Размеры муфт принимают по нормали МН 1067-60. Габаритные размеры приближенно можно определить:

где d – диаметр вала.

При необходимости детали муфты могут быть проверены на прочность.

Втулка:

где М_р – расчетный момент, Н · мм.

Такое низкое допускаемое напряжение принимают потому, что полярный момент сопротивления (W_p) определяют без учета ослабления поперечного сечения втулки отверстиями под штифты, шпоночные канавки или шлицы.

Штифты проверяют на срез:

где d_ш – диаметр штифта, мм;

= 40 Н/мм² – допускаемое напряжение среза для штифтов.