Подвижные компенсирующие муфты

Компенсирующие муфты обеспечивают надежную работу при наличии небольших осевых, радиальных и угловых смещений валов

Муфты не сглаживают резких изменений крутящих моментов и угловой скорости, но компенсируют возникающие из-за неточностей изготовления и монтажа, упругих и температурных деформаций, зазоров в опорах и других причин осевые, радиальные и угловые смещения валов.

К таким муфтам относятся: зубчатые, цепные, крестовые, шарнирные.

1. Зубчатая муфта с эвольвентным профилем, состоящая из двух втулок с внешними зубьями и скрепленных болтами двух обойм с внутренними зубьями (рисунок 12.5) ГОСТ 5006-55.

 

 

 

 

Рисунок 12.5. Зубчатая муфта

 

Зубчатым муфтам свойственна большая нагрузочная способность, компактность, технологичность, малые размеры. Зубчатые муфты широко применимы для соединения горизонтальных тяжело нагруженных валов d=40-560 мм при скорости до 25 м/с. Пределы допустимых смещений: осевые – 0,7...10,5мм, угловые – до 1º30'.

2. Цепная муфта состоит из двух полумуфт, звездочек, имеющих одинаковые числа зубьев, охватывающей их общей цепи и замкнутого кожуха, заполненного пластинчатой смазкой (рисунок 12.6) ГОСТ 20742-75. Применяются цепи роликовые однорядные и двухрядные, а также зубчатые. Компенсация смещений происходит за счет относительной податливости деталей цепи и их деформации. Муфты допускают перекосы до 1º и радиальное смещение до 1,2 мм. Муфты простой конструкции, отличаются малыми размерами. Из-за наличия угловых зазоров эти муфты нельзя применять при реверсивной работе привода (реверс будет сопровождаться ударами) и в приводах с большими динамическими нагрузками.

 

 

Рисунок 12.6. Цепная муфта

 

3. Крестовая или кулачково-дисковая муфта (рисунок 12.7) используется в основном для компенсации поперечного (радиального) смещения валов.

 

 

Рисунок 12.7. Кулачково-дисковая муфта

 

Муфта этого типа обеспечивает компенсацию небольших осевых и угловых смещений. Муфта состоит из двух полумуфт и промежуточного диска, у которого крестообразно расположены выступы (по одному с каждой стороны).

Муфта работает со значительным износом, поэтому основным критерием работоспособности является износостойкость рабочих поверхностей. Давление по длине граней принимают пропорциональным деформациям смятия. При отсутствии зазора давление на рабочей грани

 

.

С зазором

.

 

В последнее время изготовляют крестовую муфту с прокладками из пакета резины и металлических листов.

4. Шарнирная муфта(или шарнир Гука) предназначена для передачи крутящего момента между валами с пересекающимися осями (угол пересечения до 40º - 45º). Это возможно благодаря наличию двух шарниров с двумя взаимно перпендикулярными осями (рисунок 12.8).

 

Крестовина

Крестовина

 

Рисунок 12.8. Шарнирная муфта

 

Шарнирная муфта рассчитывается по напряжениям смятия в шарнирах и на прочность вилок и крестовины, или кольца.

Недостаток муфты - неравномерность вращения ведомого вала.

Подвижные упругие муфты

В упругих муфтах усилие между полумуфтами передается через упругие элементы, и это определяет их основные свойства: способность амортизировать толчки и удары, гасить колебания и предупреждать резонанс.

Вместе с этим они в известной степени компенсируют смещение валов.

Муфты с постоянной жесткостью имеют линейную характеристику крутильной жесткости, то есть

,

где φ - угол закручивания.

Муфты с переменной жесткостью - нелинейную характеристику крутильной жесткости, то есть

.

 

Демпфирующие свойства муфты, то есть способность рассеивать энергию при деформировании, зависят от материала и конструкции упругих элементов.

К этим муфтам относятся: упругие с постоянной жесткостью, с переменной жесткостью, втулочно-пальцевые, с резиновой звездочкой, с торообразной оболочкой.

1. Упругая муфта с постоянной жесткостью показаны на рисунке 12.9. В ней крутящий момент между полумуфтами передается через торсионный вал и витые цилиндрические пружины сжатия. Пружины ставятся с предварительным сжатием F_о.

Рисунок 12.9. Упругая муфта с постоянной жесткостью

 

При Т<То = F_о*R*Z (Т_о – момент предварительного сжатия) муфта работает как жесткая. При Т>Т_о становится упругой. По достижении максимальной деформации пружина - снова как жесткая.

Расчет муфты с цилиндрическими пружинами сводится к расчету пружины. Остальные размеры муфты назначают конструктивно.

2. Муфта с переменной жесткостью хорошо обеспечивают смягчение толчков при пусках. Муфта со змеевидной плоской пружиной показана на рисунке 12.10. Пружина является наиболее ответственной деталью муфты. Передаваемая нагрузка распределяется между большим числом витков пружины, что позволяет выполнять муфты небольших размеров. Рабочие поверхности зубьев очерчены дугами окружностей. Муфта допускает и компенсирует осевое 0,5 – 3,0 мм, радиальное 4-20 мм и угловое 1⁰10' смещения. Основное ее применение - в тяжелом машиностроении

 

Рисунок 12.10. Упругие муфты с переменной жесткостью

 

3. Муфта упругая втулочно-пальцевая (МУВП) - одна из наиболее распространенных упругих муфт (рисунок 12.11) ГОСТ 21424-75.

 

		Полумуфта 2

 

Втулка

Т

Т

 

 

Рисунок 12.11. Муфта упругая втулочно-пальцевая

 

Момент передается через резиновые гофрированные втулки, взаимодействующие с поверхностями отверстий одной из полумуфт и стальными пальцами, установленными в другой полумуфте. Эти муфты допускают радиальное смещение валов 0,2...0,5 мм, осевое – 1...5 мм, угловое до 1º.

Работоспособность муфт определяется стойкостью втулок.

4. Муфта с резиновой звездочкой состоит из двух полумуфт с торцовыми кулачками и резиновой звездочкой, зубья которой расположены между кулачками (рисунок 12.12) ГОСТ 14084-76. При передаче момента в каждую сторону работает половина зубьев.

Муфта очень компактна, применяется для соединения быстроходных валов. Материал полумуфт - сталь 35, материал звездочек - резина с пределом прочности при разрыве - 16 Н/мм². Муфта допускает радиальное смещение валов до 0,2 мм и угловое до 1⁰30'. Характерными особенностями этих муфт является незначительная жесткость при кручении (при Т_max ).

 

 

 

A

Т

Т

 

 

Рисунок 12.12. Упругая муфта со звездочкой

 

5. Муфта упругая с торообразной оболочкой с остоит из двух полумуфт, упругой оболочки, по форме напоминающей автомобильную шину и двух колец, зажимающих при помощи винтов оболочку (рисунок 12.13) ГОСТ 20884-75. Эта муфта обладает высокими упругими и демпфирующими свойствами. Обеспечивает шумо - и электроизоляцию узлов привода, удобна и надежна в эксплуатации. Применяется в конструкциях, где трудно обеспечить соосность валов при переменных и ударных нагрузках. Муфта допускает радиальное смещение валов до 1,6-5 мм, осевое – 5 – 11 мм и угловое до 1⁰30'.

Упругим элементом является резиновая или резинокордная оболочка, срок службы последней в несколько раз больше, хотя она и сложнее в изготовлении. К недостаткам муфты следует отнести их большие размеры по диаметру и появление осевых нагрузок на опоры валов, вызываемых центробежными силами, действующими на упругий элемент.

 

Т

Т

Полумуфта

Полумуфта

	Торообразная оболочка

 

 

 

Рисунок 12.13. Муфта упругая с торообразной оболочкой