Неподвижные или глухие муфты

ЛЕКЦИЯ 17

МУФТЫ

Муфты предназначены для передачи механической энергии – крутящего момента между двумя соединенными валами. В зависимости от условий эксплуатации муфты могут соединять валы постоянно, либо периодически при помощи оператора или при достижении определенных условий эксплуатации.

В работе механических систем возможны случайные или периодические колебания передаваемого момента, что отрицательно сказывается на динамике машин. Для сглаживания изменений крутящего момента муфта должна обладать упругими свойствами, позволяющими демпфировать (смягчать) случайные изменения момента.

Соединяемые валы при монтаже механизмов (рисунок 12.1 а) будут иметь погрешности установки, которые можно группировать в виде:

 

	а)		Монтажный зазор

 

		λ
	б)

 

∆а

 

	в)

 

 

	Монтажный зазор

γ

λ

г)

 

Рисунок 12.1

 

 

1. Погрешности осевого смещения валов (рисунок 12.1 б).

2. Погрешности радиального смещения валов (рисунок 12.1 в).

3. Погрешности углового перекоса валов (рисунок 12.1 г).

Чтобы соединить валы между собой с заданными погрешностями монтажа, необходимы муфты, способные компенсировать эти неточности.

Классификация муфт

На рисунке 12.2 приведена схема классификации типовых конструкций муфт, используемых в технических устройствах.

 

 

 

Рисунок 12.2

 

По функциональному признаку и назначению различают следующие типы муфт.

1. Нерасцепляемые или постоянные муфты, обеспечивающие постоянное соединение валов.

2. Сцепные управляемые муфты, допускающие периодическое соединение и разъединение валов.

3. Сцепные самодействующие (автоматические) муфты.

Каждая из этих групп имеет свое подразделение по конструктивному исполнению, приведенные ниже.

Нерасцепляемые муфты

Основной характеристикой постоянных муфт являются упругие свойства муфты и ее демпфирующая способность, т.е. способность сглаживать резкие колебания крутящего момента и угловой скорости. По этому признаку различают жесткие, упругие и компенсирующие муфты. Такое разделение муфт несколько условно.

Упругие муфты могут быть с постоянной и переменной жесткостями. Упругие элементы упругих муфт изготавливаются из стали, упруго-демпфирующих муфт - из неметаллических материалов (кожа, резина, пластмасса), что способствует быстрому погашению крутильных колебаний.

Упругие свойства и поглощающая способность муфт характеризуется резонансным фактором µ.

 

,

 

где Ψ - относительное рассеивание энергии колебаний, характеризует демпфирующую способность муфты и равно отношению рассеиваемой энергии к энергии упругой деформации за цикл колебаний; р - круговая частота собственных колебаний:

,

 

где С – угловая крутильная жесткость муфты; Θ₁ и Θ₂– приведенные моменты масс кинематической цепи до и после муфты.

Передаваемый момент

 

,

 

где Т_с и Т_д - статический и динамический крутящие моменты.

В дорезонансной зоне (ω<p) µ> 1. В расчетах принимают µ=1 только при малой скорости вращения вала ω и высокой жесткости С.

В зоне резонанса ω≈p и фактор µ≈2π/Ψ может оказаться значительным.

Жесткие и упругие муфты с постоянной жесткостью для работы в этой области не пригодны, так как Ψ→0 и µ→∞.

Муфта получает значительную перегрузку даже при небольших колебаниях Т_о.

Упругие муфты с переменной жесткостью автоматически выходят из зоны резонанса вследствие изменения их жесткости при увеличении угла относительного поворота валов.

Упруго-демпфирующие муфты используют только при небольших колебаниях Т_о.

Второй важной характеристикой постоянных муфт является способность работать при тех или иных отклонениях взаимного расположения валов. По этому признаку различают.

1. Неподвижные (глухие) муфты, не предусматривающие компенсации отклонений и поэтому требующие весьма точного расположения валов.

2. Подвижные компенсирующие жесткие муфты, допускающие небольшие монтажные отклонения по всем координатам относительного положения валов за счет деформаций или относительного сдвига деталей.

3. Подвижные упругие смягчающие колебания крутящего момента.

 

Неподвижные или глухие муфты

Глухие муфты создают взаимную неподвижность соединяемых деталей. Валы, соединенные такими муфтами, работают как одно целое. Поэтому наряду с передаваемым крутящим моментом воспринимают также изгибающий момент и поперечные и осевые нагрузки. Глухие муфты требуют очень точного взаимного расположения валов.

К их числу относятся: втулочные, продольно-свертные и фланцевые муфты.

1. Втулочная муфта (рисунок 12.3) является простейшей приводной муфтой. При монтаже обычно возникает необходимость в осевом смещении валов. В связи с этим для втулочных муфт, как правило, не используют посадки с гарантированным натягом. Применяют обычно для диаметров валов не более 60...70 мм. Выбранная муфта в ответственных случаях проверяется на срез штифтов и смятие штифтом втулки.

		Со штифтами

 

 

	T

 

 

 

Рисунок 12.3. Втулочные муфты

 

2. Продольно-свертная муфта состоит из двух половин, соединенных болтами. Для уменьшения длины болты вставляются с противоположных сторон.

Основное достоинство продольно-свертных муфт – легкий монтаж, без осевого смещения. Недостаток – трудность балансировки, малая пригодность при ударных нагрузках.

Основное применение - трансмиссионные валы, (сейчас применяют довольно редко).

3. Фланцевая муфта (рисунок 12.4) имеет наибольшее распространение. Состоит из двух полумуфт, соединенных болтами. Крутящий момент передается силами трения при постановке болтов без зазоров и сопротивлением самих болтов на сдвиг. В этом случае муфты получаются меньших размеров.

Рисунок 12.4. Фланцевая муфта