5.18. Муфты.

Это устройства, служащие для соединения концов вала, стержней, труб, электропроводов и др.

Необходимость соединения валов обусловлена конструктивной компоновкой разных частей машины. Применяется множество муфт, различающихся принципом действия и управления, конструкцией.

Классификация муфт:

1. Муфты механические, электрические, гидравлические.

2. Муфты неуправляемые (компенсирующие, упругие), управляемые (кулачковые, фрикционные), самоуправляемые автоматические.

3. Муфты глухие, компенсирующие, жесткие.

Широко применяемые муфты стандартизированы.

5.18.1. Муфты глухие(рис. 5.94) .

Это простейшие конструкции. Сцепление втулки с валами выполняют с помощью штифтов, шпонок, зубьев, шлицов.

Втулочные муфты применяют для соединения легких устройств при d 60…70 мм. В тяжелых машинах их применение затруднено из-за необходимости при монтаже и демонтаже смещать валы, агрегаты в осевом направлении.

Прочность определяется прочностью штифтового соединения.

Рис. 5.94 Муфта глухая:

1, 2- соединяемые валы; 3- втулка;

4- штифт; 5- кольцо предохрани-тельное.

При этом штифт рассчитывают на срез и на смятие:

при цилиндрическом штифте на срез

= М_кр/(2rf_ш)= М_кр/(d d²_ш/4) [], (5-148)

при коническом штифте на срез

= М_кр/(d d_срш ² /4) [], (5-149)

на смятие

_см= М_кр/[d(d_срш_ср)] [_см], (5-150)

где М_кр - крутящий момент; d_срш=(d_ш1 + d_ш2)/2 ,_ср- соответственно, средние диаметр конического штифта и толщины стенки.

Кольцо 5 предотвращает смещение штифта в процессе вращения, способное привести к травме.

5.18.2. Муфта фланцевая (рис. 5.95) .

Рис. 5.95.

Муфта фланцевая

(2 варианта):

1,2- соединяеиые валы;

3,4- полумуфты; 5- гайка; 6- болт; 7- цент-рирующий буртик;

8- болт припасован-ный; 9 - шпонка.

Болт может быть поставлен в отверстиях с зазором (вариант I) или без зазора (припасованные болты 8, вариант II). В 1-м случае крутящий момент передается силами трения, возникающими в стыке полумуфт от затяжки болтов. Во 2-м случае – крутящий момент передается непосредственно болтами, работающими на срез и смятие.

В первом варианте центрирование полумуфт происходит с помощью буртика 7. Во втором- с помощью болтов.

Центрирующий выступ (буртик) затрудняет монтаж и демонтаж соединения, т.к. при этом необходимо осевое смещение валов.

Расчет на прочность выполняют для шпонок (9), шпоночных пазов или шлицевых соединений и болтов.

Расчет на прочность болтов, поставленных с зазором.

Сила, действующая на 1 болт

F_z= 2M_кр/(D₀ z), (5-151)

где M_кр - крутящий момент на вале; z - число болтов.

При этом сила затяжки болта F_{z зат} должна быть больше сил трения, т.е.

F_{z зат} KF_z /(i),

где i - число плоскостей стыка (здесь 1);  = 0,15…0,20- коэффициент трения; К- коэффициент запаса (К= 1,3…1,5- для статических нагрузок; К= 1,8…2- для переменных нагрузок).

Прочность болта можно оценить по выражению

_эк= 1,3F_{z зат}/( d²₁/4) [], (5-152)

где d₁- внутренний диаметр резьбы.

При использовании болта без зазора отверстие должно калиброваться разверткой, а диаметр болта выполняют с посадкой скольжения (без зазора). Расчет проверяется на срез

= F_z/(d²/4) []= (0,2…0,3)_m (5-153)

и смятие

_см= F_z/(d) _см= 0,8_{т ,} (5-154)

где  - толщина соединяемых деталей.