5. Тема: муфты Вопросы для изучения:

1. Муфты: назначение и классификация.

2. Устройство и принцип действия основных типов муфт, их сравнительная характеристика.

3. Методика подбора стандартных муфт по типу и по расчетному моменту.

Методические указания:

1) Изучите предлагаемые вопросы по литературным источникам.

2) Составьте краткий конспект.

3) Ответьте на вопросы для самоконтроля:

1. Для чего нужны муфты?

2. Укажите классификацию муфт.

3. Приведите примеры основных типов муфт и сравните их.

4. Какие методики применяются для подбора муфт?

Лекция:

Муфты: назначение и классификация. Устройство и принцип действия основных типов муфт, их сравнительная характеристика

Большинство машин стоит из отдельных узлов. Для обеспечения кинематической и силовой связи валы узлов соединяют муфтами.

Рисунок 15 – Расположение муфт в приводе

Муфтой называют устройство для соединения концов валов или валов со свободно сидящими на них деталями (зубчатыми колесами, шкивами). Основное назначение муфт – передача вращающего момента без изменения его значения и направления. Некоторые типы муфт используют для включения и выключения исполнительного механизма при непрерывно работающем двигателе (управляемые муфты); для предохранения машины от перегрузки (предохранительные муфты); для компенсации вредного влияния несоосности валов, связанной с неточностью монтажа (компенсирующие муфты); для уменьшения динамических нагрузок (упругие муфты) и т.д.

По управляемости муфты разделяют на:

нерасцепляемые (постоянные), осуществляющие постоянное соединение валов между собой (глухие, жесткие компенсирующие, упругие компенсирующие);

сцепные управляемые, допускающие во время работы сцепление и расцепление валов с помощью механизма уп­равления (кулачковые, фрикционные);

сцепные самоуправляемые, автоматически разъединяю­щие валы при изменении заданного режима работы машины (обгонные, центробежные, предохранительные).

По степени снижения динамических нагрузок муфты бывают:

жесткие, не сглаживающие при передаче вращающего момента вибрации, толчки и удары;

упругие, сглаживающие вибрации, толчки и удары бла­годаря наличию упругих элементов – пружин, резиновых втулок и др.

Муфты глухие.

Глухие муфты образуют жесткое и неподвижное соединение валов (глухое соединение).

Муфта втулочная.

Втулочная муфта является простейшим представителем глухих муфт.

а б

Рисунок 16 – Муфта втулочная

Скрепление втулки с валами выполняют с помощью штифтов (а), шпонок (б) или шлиц.

Втулочные муфты примененяют в легких машинах при диаметрах валов не более 60…70 мм. Они отличаются простотой конструкции и малыми габаритами.

Применение втулочных муфт в тяжелых машинах затруднено тем, что при монтаже и демонтаже требуется смешать валы в осевом направлении.

Прочность муфты определяется прочностью штифтового, шпоночного или шлицевого соединения, а также прочностью втулки.

Муфта фланцевая.

Рисунок 17– Муфта фланцевая

Выполняют различные варианты конструкции фланцевой муфты: полумуфты соединяют болтами, поставленными с зазором (I вариант) или без зазора (II вариант).

В первом случае крутящий момент передается за счет сил трения, возникающих в стыке полумуфт от затяжки болтов, во втором случае – непосредственно болтами, которые работают на срез и смятие.

Болты, поставленные без зазора, могут одновременно выполнять функцию центровки валов. При постановке болтов с зазором центровка производится выступом 3, который воспринимает также все поперечные (перерезывающие) нагрузки. Центрирующий выступ затрудняет монтаж и демонтаж соединения, так как при этом необходимо осевое смещение валов.

В целях соблюдении правил техники безопасности выступающие части болтов закрывают бортиками 4 (I вариант). В тех случаях, когда муфта имеет общее ограждение, буртики не делают (II вариант).

Расчет на прочность выполняют для шпоночных или шлицевых соединений и болтов.

Установка болтов без зазора позволяет получить муфты меньших габаритов и поэтому более распространена.

Для уменьшения габаритов муфты болты, устанавливаемые без зазора, изготовляют обычно из высокопрочных сталей типа Ст 5. Полумуфты изготовляют из чугуна, стального литья, стальной поковки или проката.

Фланцевые муфты применяют для соединения валов диаметром до 200 мм и более. Достоинством таких муфт является простота конструкции и сравнительно небольшие габариты.

Муфты компенсирующие жесткие.

Вследствие погрешностей изготовления и монтажа всегда имеется некоторая неточность взаимного расположения геометрических осей соединяемых валов.

Рисунок 18 – Виды отклонений валов

Различают три вида отклонений от правильного взаимного расположения валов:

1. Продольное смещение , которое может быть вызвано, ошибками монтажа или температурным удлинением валов.

2. Радиальное смещение , или эксцентриситет, вызванный неточностью монтажа или биением конца вала (неточность обработки).

3. Угловое смещение или перекос, обусловленный теми же причинами, что и .

На практике чаще всего встречается комбинация указанных отклонений. При соединении глухими муфтами оси несоосных валов в месте установки муфты приводят к одной общей оси за счет деформации валов и опор. При этом опоры и валы дополнительно нагружают. Чем больше несоосность, тем больше дополнительная вредная нагрузка. Поэтому при соединении глухими муфтами требуется высокая точность расположения валов.

Для понижения этих требований и уменьшения вредных нагрузок на валы и опоры применяют компенсирующие муфты. Компенсация вредного влияния несоосности валов достигается: за счет подвижности практически жестких деталей – компенсирующие жесткие муфты; за счет деформации упругих детален – упругие муфты.

Муфта кулачково-дисковая.

Рисунок 19 – Муфта кулачково-дисковая

Кулачково-дисковая муфта состоит из двух полумуфт 1 и 2 и промежуточного диска 3. На внутреннем торце каждой полумуфты образовано по одному диаметрально расположенному пазу. На обоих торцах диска выполнено по одному выступу, которые расположены по взаимно перпендикулярным диаметрам. У собранной муфты выступы диска располагаются в пазах полумуфт. Таким образом, диск соединяет полумуфты.

Перпендикулярное расположение пазов позволяет муфте компенсировать эксцентриситет и перекос валов.

Скольжение выступов в пазах сопровождается их износом. Интенсивность износа возрастает с увеличением несоосности и частоты вращения муфты. Для уменьшения износа поверхности трения муфты периодически смазывают (отверстие 4) и не допускают на них больших напряжений смятия (давлений).

Муфта зубчатая.

Рисунок 20 – Муфта зубчатая

Она состоит из полумуфт 1 и 2 с наружными зубьями и разъемной обоймы 3 с двумя рядами внутренних зубьев (а). Муфта компенсирует все виды смещений валов. С этой целью выполняют торцевые зазоры с и увеличенные зазоры в зацеплении (б).

Компенсация несоосности валов при работе муфты сопровождается непрерывным скольжением в местах соприкосновения зубьев и их износом. Для уменьшения износа в обойму заливают жидкую смазку (до уровня уплотнения).

Упругие муфты.

Упругая связь полумуфт позволяет: компенсировать несоосность валов; изменить жесткость системы в целях устранения резонансных колебаний при периодически изменяющейся нагрузке; снизить величину кратковременных перегрузок узлов машины.

Муфта с резиновой звездочкой.

Рисунок 21 – Муфта с резиновой звездочкой

Муфта состоит из двух полумуфт с торцевыми высту­пами и резиновой звездочки, зубья которой расположены между выступами. Зубья звездочки работают на сжатие. При передаче момента в каждую сторону работает половина зубьев.

Муфта стандартизована и широко применяется для соединения быстроходных валов ( до 6000 об/мин и диаметрах валов до 45 мм). Муфта компактна и надежна в работе, допускает радиальное смещение и перекос валов.

Муфта упругая втулочно-пальцевая (МУВП).

Рисунок 22 – Муфта упругая втулочно-пальцевая

Благодаря легкости изготовления и замены резиновых элементов эта муфта получила распространение, особенно в приводах от электродвигателей с малыми и средними крутящими моментами.

Упругими элементами здесь служат гофрированные резиновые втулки (I вариант) или кольца трапецеидального сечения (II вариант).

Вследствие сравнительно небольшой толщины втулок муфты обладают малой податливостью и применяются в основном для компенсации несоосности валов в небольших пределах( 1..5 мм; 0,3…0,6 мм; до 1°).

Муфта с упругой оболочкой.

Рисунок 23 – Муфта с упругой оболочкой

Упругий элемент муфты, напоминающий автомобильную шину, работает на кручение. Это придает муфте большую энергоемкость, высокие упругие и компенсирующие свойства ( 2..6 мм; 2…6 мм; угол закручивания до 5…30°).