книги из ГПНТБ / Поляков В.С. Муфты. Конструкции и расчет

жѵ

ПРЕДИСЛОВИЕ

Директивами XXIV съезда КПСС по пятилетнему плану разви­ тия народного хозяйства СССР на 1971—1975 гг. предусматри­ вается создание и внедрение принципиально новых орудий труда, материалов, технологических процессов, превосходящих по своим технико-экономическим показателям лучшие отечественные и миро­ вые достижения, повышение эффективности оборудования, улучше­ ние качества и надежности его. Решение этой важнейшей народно­ хозяйственной задачи во многом зависит от повышения долговеч­ ности деталей и узлов машин.

Муфты, входящие во многие механизмы, являются ответствен­ ными узлами, часто определяющими надежность и долговечность всей машины. Они относятся к числу важнейших устройств, без которых немыслимо современное машиностроение. Основное их назначение — передача вращения и момента (без изменения его величины и направления) с одного вала на другой или с вала на свободно сидящую на нем деталь (шкив, зубчатое колесо, звездочка и т. п.) и обратно.

Наряду с кинематической и силовой связью отдельных частей машины муфты обеспечивают и выполнение ряда других ответст­ венных функций, а именно:

1)компенсация вредного влияния смещения осей соединяемых валов, обусловленного неточностями изготовления и сборки или конструктивными факторами;

2)амортизация возникающих при работе вибраций, толчков и ударов;

3)предохранение частей машин от воздействия перегрузок;

4)быстрое сцепление и расцепление соединяемых деталей;

5)облегчение пуска машины;

6)ограничение скорости и др.

Разнообразие задач, решаемых с помощью муфт, и требований, предъявляемых к ним в соответствии с условиями эксплуатации машин и агрегатов, привело к использованию в машиностроении большого количества конструкций муфт различных видов. При этом нередко встречаются сложные комбинированные муфты, объеди­ няющие свойства нескольких типов простейших муфт. Все это за­ трудняет проведение строгой типизации существующих видов муфт и приводит к созданию сложных систем классификации. Точно также осложняется и выбор того или иного типа муфты примени­ тельно к данным условиям при проектировании машины.

В настоящее время ВНИИНМашем разрабатывается проект новой классификации муфт. В данной работе принята следующая классификация муфт, упрощенная, но достаточно удобная для практических целей: глухие; подвижные (жесткие п упругие); сцепные (кулачковые и фрикционные, в том числе пневматические и порошковые); свободного хода (обгонные); предохранительные; центробежные; комбинированные н специальные.

Основное внимание уделено в книге муфтам общего назначе­ ния, так как они имеют наибольшее распространение в любой от­ расли машиностроения. При этом ставилась задача не только по­ знакомить с особенностями конструкций различных муфт, но и дать теоретические основы некоторых видов их (упругие, фрикционные, предохранительные и др.).

При расчете муфт обычно исходным является максимальный кру­ тящий момент, передаваемый муфтой. В тех случаях, когда этот момент может быть точно выявлен с учетом динамических нагрузок и возможных эксплуатационных пиковых перегрузок, он берется в качестве расчетного момента. В остальных случаях последний определяется умножением номинального крутящего момента на коэффициент режима работы к. Этим коэффициентом учитывается влияние ряда факторов; вид двигателя, характер рабочей машины, величина разгоняемых масс и т. п. Значения коэффициента режима определяются на основании экспериментальных данных и опыта эксплуатации муфт.

Многие авторы и зарубежные фирмы (см., например, [18; 20; 34; 45; 801) рекомендуют различные величины коэффициентов ре­ жима, однако до настоящего времени нет единой, общепринятой методики определения его. В приложении I приведена таблица значений k, широко используемая в отечественном машинострое­ нии [66].

Из-за ограниченного объема книги исключены гидравлические муфты, дистанционное управление муфтами, а также шарнирные муфты.

Авторы считают своим долгом выразить благодарность сотруд­ никам кафедры «Детали машин» ЛПИ им. М. И. Калинина, Ю. К. Михайлову, И. И. Свечникову, В. Т. Щербаку, О. Б. Корытко и Б. Д. Куколенко за помощь, оказанную при подготовке рукописи.

небольших крутящих моментах втулки закрепляются на валах штифтами. Конструкция втулочных муфт проста, габаритные раз­ меры их (по диаметру) малы, изготовление несложно. Недостатком их является известная сложность сборки и разборки. Муфта изготов­ ляется обычно из стали, а в неответственных узлах — из чугуна.

Наружный диаметр муфты может быть определен из условия равнопрочности ее и вала. Штифты проверяются на срез. Если для передачи крутящего момента используют призматические шпонки пли шлицы, то для фиксации осевого положения муфты приме­ няются установочные винты (ГОСТ 1476—64*).

менять.

На рис. 2 показаны четыре разновидности фланцевых муфт по нормалям машиностроения МН 2726—61 — МН 2729—61: открытые с центрирующим выступом (рис. 2, а); открытые с промежуточными полукольцами (рис. 2, б); закрытые с центрирующим выступом (рис. 2, в) и закрытые с промежуточными полукольцами (рис. 2, г).

Исполнение I

Рис. 2. Фланцевые муфты

Закрытые муфты отличаются от открытых наличием защитного обода, прикрывающего болтовое соединение полумуфт. Учитывая, что по правилам техники безопасности, в муфте должно быть непод­ вижное ограждение, надобность в защитном ободе отпадает. По­ этому, как правило, надо отдавать предпочтение открытым муфтам (они меньше по размерам и удобнее для затяжки болтов), кроме тех случаев, когда закрытая муфта может быть использована в каче­ стве шкива ременной передачи или тормозного барабана.

В табл. 2 приведены основные параметры этих муфт. Хотя фланцевые муфты имеют сравнительно большой диаметр, они хо­ рошо балансируются, обеспечивают удобный монтаж и демонтаж, особенно в конструкциях с разъемными промежуточными полу­ кольцами. Вместе с тем применение полуколец несколько снижает точность центрирования. Недостатком этих муфт является необ­ ходимость соблюдения точной перепендикулярностн торцевых по­ верхностей полумуфт и осп вала. '

Фланцевые муфты обеспечивают наиболее точное, жесткое и прочное соединение валов. Наряду с этим они способны переда­ вать значительные крутящие моменты. В ответственных приводах, в частности в турбостроении, фланцевые муфты находят большое

применение.

Обычно крутящий момент передается муфтой за счет трения между торцевыми поверхностями полумуфт, вызванного затяжкой черных болтов, поставленных в отверстия с зазором. В этом случае болты рассчитываются на растяжение по силе затяжки, которая

при среднем радиусе поверхности трения D~^di приближенно

определяется по формуле

4/Икр/г

4 - { D + d4)z[ -

где Q— сила затяжки одного болта в кгс; М кр — крутящий момент в кгс -см; D и d4— диаметры в см; / — коэффициент трения (обычно принимают f та 0,1 -н 0,2); г — число болтов; k — коэффициент режима работы муфты.

Для соединения полумуфт применяются также чистые болты (габаритные размеры муфты уменьшаются), устанавливаемые в от­

Материалом для полумуфт служит чугун марки СЧ28—48 или СЧ 32—52, а при окружной скорости на наружной поверхности дис­ ков ц ^ З О м/с — стальное литье или поковка.

3. Продольно-свертные муфты

На рис. 3, а и б показаны эти муфты с фиксирующим кольцом (нормаль МН 2600—61) и без кольца (нормаль МН 2601—61), а в табл. 3 даны их размеры.

Здесь крутящий момент передается за счет сил трения, возбуж­ даемых на поверхности соприкосновения муфты с валом затяжкой соединительных болтов.

Продольно-свертные муфты применяются только в тихоходных передачах, с частотой вращения п ^ 250 об/мин для валов диамет-