10. Муфты, конструкции и расчет.

10.1 - Компенсирующие. Конструкции зубчатой, кулачково-дисковой, шарнирной муфт. Компенсирующая способность муфт и дополнительные нагрузки на детали приводов. Амортизирующая и демпфирующая способность муфт.

Муфты приводов являются соединительными устройствами для валов, концы которых подходят друг к другу вплотную или находятся на близком расстоянии. Муфты должны обеспечивать передачу крутящего момента между валами.

Компенсирующие муфты предназначены для соединения валов с небольшими смещениями их осей, вызванными неточностью изготовления, монтажа и упругими деформациями (крестовые, зубчатые, шарнирные, цепные).

Зубчатая муфта относится к подгруппе компенсирующих, нерасцепляемых муфт. Эта муфта не смягчает толчков и поэтому относится к подгруппе жестких муфт. Зубчатая муфта состоит из двух втулок с внешними зубьями и надетой на них обоймой с внутренними зубьями.

Зубчатые втулки 2 (рис. 33.6) насаживают на концы валов, а обоймы 1 стягивают винтами. Зубья втулок и обоймы имеют эвольвентный профиль.

Рис. 31.7. Конструкция муфты зубчатой

Детали муфты изготавливают из стали 40. Для уменьшения износа зубьев в муфту заливают нигрол (смазка большой вязкости). Считается, что нагрузка распределяется равномерно между всеми зубьями и что контакт происходит по всей длине зуба (в) и рабочей высоте (h).

Основным критерием работоспособности муфт является износостойкость зубьев.

Зубчатые муфты широко применяются, особенно в тяжелом машиностроении.

Кулачково-дисковая муфта состоит из двух полумуфт, имеющих радиально-расположенные пазы, и промежуточного плавающего диска с радиальными взаимно перпендикулярными выступами на торцах. Выступы диска входят в пазы полумуфт на ходовой посадке.

Момент передается за счет нажатия друг на друга боковых поверхностей выступов и пазов (жесткая муфта) .

Полумуфты насаживают на валы на переходных посадках. Для дополнительной фиксации полумуфт применяют установочные винты. Изготовляют полумуфты и диски из стали 45Л. Допускается изготовление полумуфт из высокопрочного чугуна

Критериями работоспособности кулачково-дисковой муфты является износостойкость зубьев.

Шарнирные муфты предназначены для передачи вращающего момента между валами с большими углами перекоса (более  40-45°), изменяющимися во время работы.

Комбинация двух муфт, соединенных промежуточным валом переменной длины, позволяет соединять валы, имеющие радиальные смещения и значительные углы перекоса.

Существуют “синхронные” шарнирные муфты, у которых при угловом взаимном смещении полумуфт обе полумуфты вращаются с одинаковой угловой скоростью.

--------------------------------------------------------------------------

Шарнирная муфта (см. фиг.1 и фиг.2) содержит полумуфты 1 и 2 и может содержать, по меньшей мере, одну спаренную вилку 3. Полумуфты 1 и 2 сопрягаются с валами (не показаны) и могут иметь, например, шлицы для передачи крутящего момента.

Основания крестовин 4 и 5, а также кольца 6 и 7 снабжены четырьмя радиальными отверстиями под пальцы 8 и 9. Кольцо 6 на фиг.1 изображено разрезанным. На фиг.2 наружные кольца 6 и 7 не показаны для наглядности конструкции. С целью увеличения угла поворота вилок внутренняя поверхность наружных колец 6 и 7 может быть разделена на два конических участка, наибольшие диаметры которых располагаются на периферии, или иметь форму сферы. Наружная поверхность оснований крестовин 4 и 5 может быть также разделена на два конических участка, наименьшие диаметры которых располагаются на периферии, или иметь форму сферы.

Полумуфты 1 и 2 имеют по две проушины с отверстиями под пальцы 8 и 9, спаренная вилка 3 также имеет на каждом конце по две проушины с отверстиями под пальцы 8 и 9. При этом полумуфты 1 и 2 и спаренная вилка 3 соединяются друг с другом так, что их проушины располагаются между основанием крестовин 4 и 5 и наружными кольцами 6 и 7, а пальцы 8 и 9, установленные в отверстия оснований 4 и 5, в отверстия проушины и наружных колец 6 и 7, воспринимают нагрузку как двухопорная балка. Это исключает их перекос, увеличивает поверхность контакта и несущую способность муфты. Стопорное кольцо 10 предохраняет пальцы 8 и 9 от выпадения.

---------------------------------------------------------------------

 Компенсирующая способность муфт и дополнительные нагрузки на детали приводов.

Муфты должны обладать определенной компенсирующей способностью, т.е. компенсировать в той или иной степени отклонения от соосного положения соединяемых валов, обусловленные особенностями конструкции, и практически неизбежные отклонения, вызванные преимущественно погрешностями монтажа, а также деформациями валов от эксплуатационных нагрузок, тепловых воздействий и т.п.

В противном случае детали муфт, соединяемые вали и их опоры окажутся под действием неблагоприятных дополнительных нагрузок.

Методы уменьшения дополнительных сил в системе валы – муфта - опоры:

- уменьшение погрешностей взаимного расположения осей валов в результате монтажа;

- увеличение компенсирующей способности системы за счет взаимных кинематических перемещений деталей под нагрузкой в пределах зазоров или по направляющим элементам муфты;

- увеличение податливости, т.е. компенсирующей способности, за счет деформаций одного из звеньев системы.

Во многих случаях из конструктивных, технологических и экономических соображений выгодно для разгрузки системы от дополнительных сил применять муфты с высокой податливостью элементов (упругие муфты). Высокую податливость муфты придают введением в их конструкции упругих элементов (пружин, мембран), а также элементов из материалов с малым модулем упругости. При выборе и использовании упругой и компенсирующей муфт стремятся к тому, чтобы деформации валов и опор несущественно влияли на компенсацию отклонений от соосного положения. Муфта становится в этом случае «компенсатором» системы не только при монтаже, но и при эксплуатации приводов, так как отклонения валов от соосного положения образуются также в результате их деформации от рабочей нагрузки и температуры.