4.3. Муфты

Муфтами называются устройства для соединения валов между собой или для соединения валов со свободно сидящими на них дета­лями (шкивами, зубчатыми колесами и т.д.). Классификация муфт по функциональному признаку приведена на рис. 4.4.

Муфты для постоянного соединения валов могут быть глухими (жесткими) и подвижными (компенсирующими). Глухие муфты просты по конструкции, но требуют точной соосности валов (рис. 4.5).

Компенсирующие муфты допускают небольшие относительные смещения валов (рис. 4.5, а, б, в) – осевое Δõ, радиальное или параллельное Δó и угловое Δα (перекос), которые называются погрешностями изготовления и монтажа соединяемых элементов. Кроме того, компенсирующие муфты с упругими элементами деформируют крутильные колебания.

Муфты управления позволяют управлять движением ведомого звена. Муфты, предназначенные для периодического включения и вы­ключения ведомой ветви привода, носят название сцепных или муфт включения. Муфты свободного хода передают движение лишь в од­ном определенном направлении. К муфтам управления относятся и предохранительные, способные автоматически разъединять валы, ес­ли развиваемый крутящий момент превышает определенную часть механизма от перегрузок. Особую группу муфт включения составля­ют электромагнитные, которые благодаря своему быстродействию получили широкое применение в системах автоматики и ЭВМ. От­дельные виды электромагнитных муфт позволяют регулировать час­тоту вращения ведомого звена, а также осуществлять его торможение.

Большинство муфт нормализованы. Некоторые нестандартные муфты изготавливают по нормалям завода и проектных организаций. Соответственно, размеры муфт принимают по ГОСТу или по катало­гам заводов и проектных учреждений. Основная характеристика при подборе муфт по ГОСТу, каталогу или справочнику - передаваемый муфтой крутящий момент, учитывающий наиболее тяжелые условия ее нагружения и называемый расчетным крутящим моментом:

T_K=KT≤[T] ,

где Т - крутящий момент, передаваемый муфтой при установившемся режиме работы (номинальный момент); К - коэффициент дина­мичности или режима работы, учитывающий дополнительные дина­мические нагрузки на муфту, К = 1 ... 6 (значения К приведены в справочной литературе).

Так как муфты подбирают по ГОСТу или ведомственным нор­малям, то их расчет осуществляют как проверочный. Так, в точной механике применяют глухие муфты (рис. 4.6) для постоянного соеди­нения валов, которые состоят из втулки 1, сопрягаемой с валиком 2 по посадкам типа Н/h, 7 ... 9 квалитетом, и закрепляется посредством штифтов З или шпонок. Ориентировочные размеры: D = 1,5d, l=(3 ... 4) d. Проверочный расчет проводят из условия прочности при кручении втулки:

где Т_р = Т_mахК - расчетный момент; Т_mах - наибольший крутящий момент; К –коэффициент режима (К=1...25); [τ]–допускаемое напряжение на кручение, [τ] = 0,25σ₁

Штифты втулочной муфты проверяют расчетом на срез по усло­вию прочности:

где - допускаемое напряжение на срез.

Из упругих муфт широко распространена втулочно-пальцевая муфта МУВП (рис. 4.7). Ее размеры в зависимости от номинального момента нормализованы ГОСТ 21424-75 (для соединения валов диамет­ром 9 ... 160 мм).

Муфта МУВП состоит из двух полумуфт, насаженных на концы соединяемых валов; стальных пальцев, закрепленных в одной из по­лумуфт гайками с посадкой на конце; упругих резиновых втулок. Ши­рокое применение этой муфты в механических приводах объясняется такими ее достоинствами, как легкость изготовления, простота упру­гих элементов, удобство их замены и надежность. Полумуфты изго­товляют из чугуна СЧ21-40, стали 30 или стального литья 35Л. Мате­риал пальцев - сталь 45.

Расчет муфты МУВП состоит из проверочного расчета упругих элементов на смятие:

и проверочного расчета пальцев на изгиб:

где Т_К - расчетный крутящий момент муфты; D1 - диаметр окружно­сти расположения центров пальцев; d - диаметр пальцев под резиновыми кольцами или втулкой; l - длина втулки; z - число пальцев; σ_см - расчетное напряжение смятия между пальцами и втулкой; [σ_см] = 2 ... 4 МПа - допускаемое напряжение смятия резины; σ_и - расчетное напряжение на изгиб для пальцев; [σ_и] = 60 ... 80 МПа - допускаемое напряжение на изгиб для пальцев.