Выбор муфт

Соединительные муфты предназначены для передачи крутящего момента между собственно валами или между валами и смонтированными на них деталями (шкивами, барабанами, звездочками, зубчатыми колесами и др.). При этом в грузоподъемных машинах и установках с помощью муфт можно:

  • • обеспечить взаимную относительную друг друга неподвижность или подвижность соединяемых деталей (муфты глухие постоянно замкнутые или разъемные управляемые);
  • • компенсировать возможные погрешности изготовления, сборки или рабочего состояния в виде осевых, радиальных и угловых смещений (муфты компенсирующие);
  • • улучшить динамические параметры привода (муфты упругие);
  • • предохранять систему от перегрузок (муфты предохранительные);
  • • регулировать передаваемый момент в зависимости от угловой скорости (центробежные, гидродинамические муфты и т.п.);
  • • передавать нагрузку только в одном направлении (обгонные муфты).

Работа муфт (рис. 9.25) основывается на принципах зацепления

(муфты пальцевые, кулачковые, зубчатые и т.п.) или трения (фрикционные — дисковые, конусные, цилиндрические, ленточные).

Муфты глухие постоянно замкнутые

Рис. 9.25. Муфты глухие постоянно замкнутые:

а — фланцевая жесткая; б — фланцевая упругая втулочно-пальцевая; в — зубчатая типа МЗП; г — зубчатая типа М3

По управляющему воздействию муфты могут быть механическими, гидравлическими, пневматическими, электромеханическими, электромагнитными и т.п.

В машиностроении применяют большое количество различных конструкций муфт. Все они по своему функциональному назначению могут быть разделены на следующие основные группы:

  • • постоянные муфты (т.е. постоянно действующие), не допускающие разъединение валов в процессе работы машины;
  • • управляемые сцепные муфты, позволяющие производить во время работы соединение или разъединение валов с помощью системы управления;
  • • самодействующие сцепные муфты, разъединяющие валы автоматически при перегрузках или при изменении частоты вращения.

Наиболее распространенные муфты стандартизованы.

Основными параметрами муфт, которые необходимо учитывать при их выборе являются:

  • • вращающий момент Т, на передачу которого она рассчитана;
  • • диаметр отверстий для соединяемых валов;
  • • предельная частота вращения nmax.

Выбор муфт производят в соответствии с конструктивными особенностями машины и условиями ее эксплуатации. Стандартные муфты подбирают по справочникам (каталогам) в зависимости от диаметров концов соединяемых валов и расчетного вращающего момента Тр по условию

где Т — наибольший длительно действующий на сопрягаемых валах крутящий момент; /су — коэффициент, учитывающий группу режима работы механизма (для 1-й, 2-й, 3-й группы режима работы kl = 1; для 4-й группы к1 = 1,1; для 5-й группы кг = 1,2 и для 6-й группы кг = 1,3); к2 — коэффициент, учитывающий тип и назначение привода механизма (для машинного привода с крюковыми грузозахватными устройствами к2 = 1,3); [Ттах] — наибольший крутящий момент, на передачу которого рассчитана данная стандартная муфта (определяется по таблицам в каталогах на муфты).

На практике стандартные муфты не рассчитывают. В ответственных случаях их подвергают проверочному расчету.

Ниже кратко рассмотрены конструкции некоторых широко применяемых муфт.

Постоянные муфты делятся на глухие и компенсирующие.

Глухие муфты образуют жесткое и относительно неподвижное («глухое») соединение валов.

Компенсирующие муфты допускают небольшие смещения и перекосы соединяемых валов за счет наличия у них упругих элементов (упругие муфты) или за счет подвижности практически жестких деталей муфты (жесткие компенсирующие муфты). Упругие муфты смягчают толчки и удары. В качестве эластичных элементов применяют кожу, резину, пружины. Жесткие компенсирующие муфты передают вместе с вращающим моментом толчки и удары, вибрацию.

Втулочная муфта (рис. 9.26) представляет собой втулку, в которую помещают концы соединяемых валов. Вращающий момент передается коническими штифтами (см. рис. 9.26, а), реже — шпонками (см. рис. 9.26, б). Материал втулки — обычно сталь 45.

Втулочная муфта

Рис. 9.26. Втулочная муфта:

а — исполнение 1; б — исполнение 2

В ответственных случаях проверяют на срез штифты и на смятие штифтом втулку и вал.

Достоинствами втулочных муфт являются простота устройства, небольшие диаметральные размеры. Недостатки: плохое центрирование валов, небольшой передаваемый момент, трудность разборки муфтового соединения.

Фланцевая (поперечно-свертная) муфта (рис. 9.27) состоит из двух, имеющих форму фланцев полумуфт, насаженных на концы валов и соединенных между собой болтами. Болты устанавливают в отверстия фланцев либо без зазора, либо с зазором. В первом случае вращающий момент передается непосредственно болтами, которые работают на срез и смятие. Конструкции с болтами, установленными без зазоров, имеют меньшие габариты и поэтому предпочтительнее.

Фланцевые муфты широко распространены. Их применяют для соединения валов диаметром от 12 до 250 мм. Они обеспечивают надежное соединение валов, просты по конструкции, могут передавать большие моменты.

Муфта упругая втулочно-палъцевая (МУВП) (рис. 9.28) состоит из двух фланцевых полумуфт. В конических отверстиях в одной из них закреплены стальные пальцы, на которые надеты гофрированные резиновые втулки (I вариант) или кольца трапецеидального сечения (II вариант) .

Эти пальцы с упругими элементами входят в цилиндрические отверстия другой полумуфты. Благодаря деформации упругих элементов несколько смягчаются удары и толчки. Муфта компенсирует также небольшие смещения. Допускается соединение валов разных диаметров.

Муфта фланцевая

Рис. 9.27. Муфта фланцевая

Муфта упругая втулочно-пальцевая

Рис. 9.28. Муфта упругая втулочно-пальцевая

Муфты типа МУВП получили широкое распространение, особенно для соединения машин с электродвигателями. Их применяют для валов диаметрами 9—160 мм при вращающих моментах 6,3—16 000 Н-м.

Фрикционные муфты обеспечивают плавное соединение валов при любом соотношении их угловых скоростей. Достоинством фрикционных муфт является также и то, что при перегрузках они пробуксовывают, за счет чего происходит предохранение частей машин от поломок.

Различные сочетания материалов контактирующих элементов во фрикционных муфтах: сталь по стали; сталь по бронзе или по латуни.

В зависимости от материалов указанных элементов фрикционные муфты работают либо в масле (масляные муфты), либо всухую (сухие муфты). Сухие муфты требуют меньшие силы сжатия поверхностей трения, благодаря чему имеют меньшее число поверхностей трения. Смазка рабочих поверхностей трения уменьшает их износ, снижает рабочую температуру и улучшает их расцепляемость.

Фрикционные муфты бывают следующих типов: дисковые, конусные и цилиндрические. Ниже рассмотрена лишь дисковая муфта, получившая наибольшее распространение.

Применяют однодисковые муфты (с двумя поверхностями трения) и многодисковые (с несколькими поверхностями трения).

Схема однодисковой фрикционной муфты изображена на рис. 9.29.

Диск 1 закреплен на ведущем валу 3 неподвижно, диск 2 установлен на направляющую шпонку и может перемещаться вдоль оси ведомого вала 4. Для соединения валов необходимо к подвижной полумуфте приложить осевую силу Fa, которая вызовет момент сил трения Гт:

где / — коэффициент трения, зависящий от материалов дисков, наличия или отсутствия смазки; Rcp = (DH + D0) /4 — средний радиус рабочих поверхностей, который приближенно равен радиусу сил трения на этих поверхностях.

Муфта фрикционная однодисковая

Рис. 9.29. Муфта фрикционная однодисковая

Сила сжатия дисков при включении муфты

Для уменьшения осевой силы Fa и (или) диаметров дисков применяют многодисковые муфты. Число дисков z (число пар трущихся поверхностей) выбирают обычно не более 7—12.

В сухих муфтах для увеличения коэффициента трения / на рабочих поверхностях дисков закрепляют накладки из феродо, фрикционных пластмасс и др.

Конструкции многодисковых фрикционных муфт приведены в специальной литературе.

Поверхность трения фрикционных муфт проверяют на износостойкость по величине среднего давления:

где [р] — допускаемое среднее давление, зависящее от материала трущихся поверхностей, числа и средней окружной скорости дисков, наличия смазки.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >