Подбор муфт и проверка на прочность основных элементов

СВ210 механика

Преподаватель Кашаева Е.В. адрес эл.почты kashaevaelena@yandex.ru (или в Контакте)

Задание выдано 1.06.20, выполнить до 2.06.20

Внимательно прочитать материал лекции. Составить конспект,

Муфты

Знать назначение, конструкции муфт основных типов, оценку муфт и области их применения; принцип подбора стандартных и нормализованных муфт и порядок проверки на прочность основных элементов.

Основные функции муфт — соединение валов и передача вращающе­го момента. Соединяя валы машин, муфты выполняют и ряд дополни­тельных функций: компенсируют перекосы и смещения валов, смяг­чают колебания и динамические нагрузки, обеспечивают при необхо­димости плавные пуски и остановки, предохраняют детали машин от перегрузок и изменения направления вращения.

Классификация муфт

Муфты подразделяют на

• постоянные (глухие, компенсирующие, упругие);

• сцепные управляемые;

• самоуправляющиеся (автоматические) по моменту (предохра­нительные), по направлению движения (обгонные), по скорости (центробежные).

Типы муфт

1. Жесткие некомпенсирующие (глухие) муфты не допускают соеди­нение валов со смещениями или перекосами валов.

Втулочные муфты (рис. 15.1, а) требуют соосности валов. Муфты изготовляют со штифтами и шпоночным пазом. Муфты просты в изго­товлении, дешевы, но установка (монтаж) связана с необходимостью больших осевых перемещений валов. Муфты не позволяют посадки де­талей с натягом, не обеспечивают жесткость валов.

Фланцевые муфты (рис. 15.1,

б) наиболее распространены, в них необходимо обеспечить перпендикулярность торцовых поверхностей А к оси вала.

2. Жесткие компенсирующие муфты допускают соединения валов с незначительным смещением осей.

Особую группу составляют шарнир­ные муфты, допускающие значительные перекосы осей валов

Широко распространена зубчатая муфта (рис. 15.1, в). Наружная поверхность зубьев втулок муфты сферическая, зубья имеют эвольвентный профиль. Вследствие большого числа зубьев муфты имеют боль­шую несущую способность и надежность. Муфты допускают смещение валов в осевом направлении до 8 мм, в радиальном — до 0,6 мм, пере­кос — до 1⁰30'. Зубчатые муфты используют в широком диапазоне моментов и скоростей вращения, они технологичны и малогабаритны. Основные недостатки — скольжение зубьев и их износ; используется смазывание зубьев.

3. Упругие компенсирующие муфты смягчают толчки и удары, переда­ваемые через соединяемые валы, предохраняют от колебаний и ком­пенсируют все виды перекосов валов. Муфты содержат неметалличе­ские упругие элементы (из резины) или металлические — пружины, па­кеты пластин.

Упругая втулонно-палъцевая муфта (МУВП) (рис. 15.1, г) состоит из двух полумуфт, соединенных через палец с надетыми на него резино­выми втулками. Муфта проста по конструкции, компактна и мала по массе, изнашивающиеся резиновые кольца легко заменяются. Муфты допускают осевые смещения до 5 мм, радиальные смещения — до 0,6 мм, перекосы — до 1°.

4. Сцепные управляемые муфты служат для соединения и рассоеди­нения вращающихся или неподвижных валов. Муфты разделяются на муфты с профильным замыканием (кулачковые и зубчатые) и фрикци­онные. Муфты с профильным замыканием применяют для передачи зна­чительных вращающих моментов, если не требуется плавность соеди­нения.

Для плавного соединения и рассоединения валов используют фрик­ционные муфты (рис. 15.1, д — ж). Работа фрикционных муфт основана на создании сил трения между элементами муфты. Силу трения можно регулировать, меняя силу сжатия трущихся поверхностей. Управление муфтой может быть механическим, гидравлическим и электромагнит­ным. По форме трущихся поверхностей муфты разделяются на диско­вые, конусные и цилиндрические. Различают сухие муфты и муфты, работающие со смазкой.

В процессе включения фрикционной муфты происходит проскаль­зывание, и разгон ведомого вала идет плавно. Муфта регулируется на передачу максимального момента, безопасного для элементов машины.

Для уменьшения габаритных размеров муфту выполняют с несколь­кими поверхностями трения — многодисковая муфта (см. рис. 15.1, д). Все диски муфты должны быть параллельными, плоскими и соосными, поэтому все диски устанавливают на одной из полумуфт — необходима абсолютная соосность валов.

Достоинствами конусных муфт (см. рис. 15.1, ё) являются малые силы включения, хорошая расцепляемость и простота конструкции. Основные недостатки — большие габаритные размеры и неуравнове­шенные осевые силы, передаваемые на валы.

В цилиндрической шинно-пневматической муфте (см. рис. 15.1, ж) осевых усилий на вал не создается, допускаются осевые смещения, мо­мент легко регулируется.

Основные недостатки таких муфт — значительная стоимость рези­нового баллона и нестойкость резины к нефтепродуктам.

5. Сцепные самоуправляющиеся муфты предназначены для сцепления и расцепления валов при изменении заданного режима работы.

Для этого применяют обгонные муфты (свободного хода), передаю­щие момент в одном направлении, центробежные муфты для соедине­ния и рассоединения валов при достижении определенной частоты вра­щения и предохранительные муфты, выключающие механизм при пере­грузках.

По принципу работы предохранительные муфты делят на

· пружин­ные,

· фрикционные и

· с ломающимся элементом.

По конструкции пру­жинно-кулачковые и фрикционные подобны сцепным управляемым муфтам.

Из муфт с ломающимся элементом широко распространена фланце­вая муфта со срезанным штифтом (рис. 15.1, з). При перегрузке штифт срезается и полумуфты рассоединяются. Такие муфты просты по кон­струкции, имеют малые размеры, основной недостаток: для замены пе­ререзанного штифта необходимо останавливать машину и заменять штифт.

Параметры часто используемых муфт см. в табл. П25—П27 Прило­жения.

Подбор муфт и проверка на прочность основных элементов

Постоянные муфты подбирают по передаваемому моменту с учетом диаметра большего из соединяемых валов. Расчетный момент

где К — коэффициент режима работы; при спокойной нагрузке К = 1,15..1,4, при переменной нагрузке К = 1,5...2, при ударной нагруз­ке К = 2,5„..3; Т — номинальный вращающий момент.

Зубчатые муфты подбирают по передаваемому моменту по формуле

где К₁ — коэффициент ответственности; К₂ — коэффициент условий работы; К₃ — коэффициент углового смещения.

Многодисковые фрикционные муфты рассчитывают по моменту сил трения

где β — коэффициент запаса сцепления.

Предохранительную муфту со срезным штифтом рассчитывают по предельному моменту

где К — коэффициент перегрузки.