Муфты приводов осуществляют соединение валов, концы которых подходят один к другому вплотную или разведены на небольшое расстояние, причем соединение должно допускать передачу крутящего момента от одного вала к другому.
Муфты подбирают по расчетному моменту:
Трасч=k*Tном≤[T]
Где:
Тном - номинальный вращающий момент;
k - коэффициент, учитывающий режим работы;
k = k1·k2
k1 - коэффициент безопасности, учитывающий характер последствий при выходе муфты из строя k1 = 1,0÷1,8;
k2 - коэффициент, учитывающий условия работы муфты: удары, толчки, реверсы и т.д.; k2 = 1,0÷1,8, меньшие значения – при
спокойной нагрузке;
[T] – допускаемое значение вращающего момента. Для стандартных муфт указывается в справочной литературе.
Расчет муфт.
Взаимную неподвижность соединяемых деталей создают глухие муфты. Валы, соединенные глухой муфтой, работают как одно целое, поэтому наряду с крутящим муфта может воспринимать изгибающий момент, поперечные и осевые нагрузки.
Простейшую конструкцию при минимальных диаметральных габаритах имеет втулочная муфта (рис. 1). Втулочные муфты применяют обычно для диаметров валов не более
60÷70 мм и выпускаются по ГОСТ 24246-80.
Из глухих муфт наибольшее распространение получили фланцевые муфты, состоящие из двух полумуфт, соединенных болтами, поставленными без зазора и с зазором (рис. 2). Выпускаются они также по ГОСТ 20761-80.
Где:
Трасч - момент, передаваемый муфтой;
D0 - диаметр окружности, проходящей через центры болтов;
Z - число болтов;
f - коэффициент трения на торцах полумуфт f = 0,1÷0,2.
Из компенсирующих самоустанавливающихся универсальных муфт самая распространенная – зубчатая муфта для соединения валов диаметром от 40 до 560 мм (ГОСТ 5006-94). Муфта (рис. 3) состоит из двух полумуфт 1 и 2 с наружными зубьями и двух половин обоймы 3 и 4 с внутренними зубьями, сцепляющимися с зубьями полумуфт. Полумуфты устанавливают на концы
валов, а половины обоймы соединяют между собой болтами.
Основным критерием работоспособности этих муфт является износостойкость рабочих поверхностей зубьев. Зубья втулок термообрабатывают до твердости не ниже HRC 40, зубья обойм до твердости HRC 35. Для уменьшения износа зубьев в муфту заливают смазку большой вязкости. Считают, что нагрузка распределяется равномерно между всеми зубьями и что контакт зубьев
происходит по всей длине “b”и рабочей высоте h=m+0,8m, которая складывается из высот головок зуба втулки и зуба обоймы.
Условие износостойкости
Где:
p - давление на поверхности зубьев, Н/мм2;
Трасч - расчетный момент, Н∙мм;
b - длина зуба, мм;
d = m* Z - диаметр делительной окружности, мм;
Z - число зубьев втулки;
m - модуль зацепления, мм;
[р]=12/15 Н/мм2
При проектном расчете:
Где:
[Q см]=120-150 кгс/см2
По диаметру муфты, задавшись числом зубьев, определяют модуль, который округляют до стандартных значений. Практически Z=30-80
(большие значения – для тяжело нагруженных и меньшее – для легко нагруженных муфт).
Цепная муфта состоит из двух звездочек, насаженных на соединяемые валы и имеющих одинаковые числа зубьев охватывающей их цепи и кожуха. Цепные муфты допускают перекосы валов до 10 и радиальные смещения до 1,2 мм.
Цепные однорядные муфты (по ГОСТ 20742-93).
Крестовые муфты, предназначенные для соединения валов с радиальным смещением. Они допускают также осевое и угловое смещения соединяемых валов
Крестовыми муфтами можно соединять валы диаметром 15÷150 мм. Полумуфты изготовляют из стали Ст3, Ст4, Ст5, чугуна СЧ15-32, СЧ18-36. Проверочный расчет на прочность крестовых муфт рекомендуется производить по формуле
Где:
Рмах - максимальное давление на рабочих поверхностях деталей муфты;
[p] - допускаемое давление для этих деталей; [p]= 15÷25 МПа сталь по стали; [p] = 8÷10 МПа текстолит по стали;
[Tрасч]- расчетный крутящий момент, Н·мм;
D - наружный диаметр муфты, мм;
h - рабочая высота выступов диска или вкладыша, мм;
Упругими элементами здесь служат гофрированные резиновые втулки или кольца трапецеидального сечения. Для проверки прочности пальцы рассчитывают на изгиб, резину – по напряжениям смятия на поверхности контакта втулок с пальцами. При этом полагают, что все пальцы нагружены одинаково, а напряжения смятия распределены равномерно по длине втулки:
σсм= 2Трасч/(d1·l·z·D1) ≤ [σсм],
Где:
dп – диаметр пальца;
l – длина упругого элемента;
z – число пальцев;
Dо – диаметр расположения пальцев на муфте.
С помощью фрикционных муфт осуществляется плавное сцепление и разъединение валов при вращении. Плавное сцепление валов обеспечивают силы трения между сцепляющимися деталями полумуфты, которые можно регулировать путем изменения степени сжатия этих деталей. Плавность включения муфт позволяет избежать больших динамических нагрузок и шума при пуске. Фрикционные муфты дают возможность регулировать время разгона ведомых частей и наибольший крутящий момент, передаваемый муфтой. Это свойство позволяет использовать муфту в качестве предохранительного звена.
Условие работоспособности (т.е. отсутствия скольжения) фрикционной муфты записывается так:
Мтр ≥ k·Тном,
Где:
Мтр – момент трения на полумуфтах.
Мтр = f·Q·Rср,
Где:
f – коэффициент трения скольжения;
Q – осевая сила;
Rср=(D+D1)/4 - средний радиус рабочей поверхности дисков.
Осевая сила, необходимая для включения муфты
Q ≥ 4· k·Тном/ f(D+D1).
Диски фрикционных муфт проверяют на износостойкость
по условию
где [p] – допускаемое давление на рабочей поверхности муфты;
например, для пары из закаленной стали со смазкой [p]= 0,6÷0,8 МПа; для прессованного асбеста по стали или чугуну всухую [p] = 0,2÷0,3 МПа. Обычно принимают D ≤ (1,5÷2) D1. Коэффициент трения, например, для пары «закаленная сталь по закаленной стали со смазкой» f = 0,06; для пары «прессованный асбест по стали или чугуну всухую» f = 0,3.
Подписывайтесь и успехов в работе. Главный конструктор «КБ Семёнова» - Михаил Викторович Семёнов.