3. Глухие муфты

Втулочные муфты (рис. 2) просты по конструкции и имеют малые габариты. Их изготовляют со штифтами – исполне­ние 1 (рис. 2, а); со шпонками призматическими – исполнение 2; со шпонками сегментными – исполнение 3 (рис. 2, б) и со шлицами.

Детали втулочных муфт изготовляют из стали 45. Втулочные муфты требуют очень точного совмещения осей валов и значитель­ного смещения муфты или вала в осевом направлении при монтаже и демонтаже.

В табл. 2 приведены некоторые параметры втулочных муфт со штифтами (исполнение 1).

Штифты проверяют на срез:

(17.2)

где Т_р - расчетный момент, Н • мм; 2Т_р /d – расчетное усилие, Н;

d – диаметр вала, мм; d_ш – диаметр штифта, мм; – общая площадь среза штифта, мм²; [τ_ср] – допускаемое напряжение на срез для штифтов:

[τ_ср] = 40 МПа.

Проверка шпоночных и шлицевых соединений выполняется по методике, приведенной в гл. 4.

Рис. 2. Втулочные муфты

Муфты продольно-разъемные с фиксирующим кольцом (рис. 7.3) применяют для соединения соосных валов в вертикальных приводах. Фиксирующее кольцо служит для восприятия осевых нагрузок.

Изготовляют муфты из углеродистых сталей. При работе в агрессивных средах детали муфты изготовляют из материалов, устойчивых к данным средам.

В табл. 17.3 приведены некоторые параметры продольно-разъемных муфт. Корпус муфты состоит из двух половин (полумуфт) с продольным разъемом. На наружные конические поверхности полумуфт с конусностью ~ 1 : 4 надеваются фланцевые кольца, которые стягиваются тремя шпильками. Сами полумуфты надеваются на валы со шпонками. Концы валов обрабатывают под фиксирующее кольцо, которое состоит из двух половин, скрепляемых пружинными кольцами.

Фланцевые муфты (рис. 4) рекомендуют применять для соеди­нения соосных валов. Полумуфты насаживают на концы соединяемых валов с небольшим натягом и стягивают болтами. Обычно применяют посадки или ; при ударных нагрузках – .

Рис. 4. Муфты фланцевые:

а – болты поставлены с зазором, муфта закрытая: б – без зазора, муфта закрытая; в – с зазором, муфта открытая; г – муфта закрытая с центрирующими полукольцами

Центрирование полумуфт обеспечивают цилиндрическим вы­ступом на одной полумуфте и цилиндрической расточкой — на дру­гой (рис. 4, а) или применением специальных центрирующих полуколец (рис. 4, г).

Используя муфту с двумя центрирующими полукольцами, разъ­единяют валы без их осевого перемещения.

Открытые муфты (рис. 4, в) отличаются от закрытых отсутствием буртиков, ограждающих болты.

В табл. 17.4 приведены параметры и основные размеры фланце­вых открытых муфт.

Фланцевые муфты обеспечивают надежное соединение валов, просты по конструкции, дешевы и поэтому широко распространены в машиностроении. К их недостаткам можно отнести необходимость строгого соблюдения перпендикулярности стыкуемых поверхностей полумуфт к осям валов и сравнительно большие габариты по диа­метру.

Материал полумуфт — сталь 40 или стальное литье повышенно­го качества. Допускается изготовление полумуфт из чугуна СЧ 20. Полукольца, болты и гайки изготовляют из стали 35.

Болты, соединяющие полумуфты, ставятся через один: половина болтов устанавливается без зазора в отверстия из-под развертки, а вторая половина болтов по ГОСТ 7808 – 70 – в отверстия с зазором. Центрирование полумуфт в данном случае осуществляется болтами, установленными в развернутые отверстия.

Расчет болтов ведут в предположении, что весь действующий момент воспринимают болты, установленные без зазора и работаю­щие на срез.

Условия прочности на срез болтов, установленных без зазора:

(17.3)

где Т_р – расчетный момент, Нмм; 2Т_р/D₀ – расчетная окружная сила, Н (на окружности, проходящей через' центры болтовых от­верстий); D₀ – диаметр окружности, проходящей через центры болтовых отверстий, мм; z’ – число болтов, установленных без зазора; d_б – диаметр ненарезанной части стержня болта, мм (для болтов не более М24 диаметр d₆ на 1 мм больше диаметра резь­бы); [τ_ср] – допускаемое на­пряжение на срез для бол­тов, Мпа: [τ_ср] = 0,25σ_т; предел текучести мате­риала болта (для стали мар­ки Ст 3 σ_т=220 МПа; для стали 35 σ_т=320 МПа и для стали 45 σ_т=360 МПа).

Если все болты установ­лены в отверстия с зазором, их рассчитывают на силу за­тяжки F_з, которая создает на стыке полумуфт силы тре­ния, достаточные для пере­дачи вращающего момен­та Т.

Условие прочности:

(17.4)

где D₀ – диаметр окружно­сти,

на которой расположе­ны болты

(этот диаметр при­мерно равен

среднему диаметру кольцевой поверхности трения), мм; z – общее число болтов; f – коэффициент трения: f=0,15...0,20; [F] – допускаемая осевая нагрузка для затянутых болтов, Н (см.табл. 3.4).

Если окажется, что сила затяжки превышает допускаемую осе­вую нагрузку, следует увеличить число болтов z или принять болты большего диаметра. Если последнее нежелательно, следует принять муфту, обеспечивающую передачу большего Т_p.

При расчете болтовых соединений, в которых момент передает­ся за счет сил трения, расчетную силу затяжки принимают обычно на 20...25 % больше минимально необходимой. Делают это для по­лучения необходимого запаса сцепления. При расчете по формуле (17.4) необходимый запас сцепления обеспечен тем, что сила за­тяжки F_з определена не по номинальному моменту Т, а по расчетному Т_р.

Для соединения вертикальных валов (например, в аппаратах с мешалками) применяют фланцевую муфту с дистанци­онным кольцом (рис. 5). Полумуфты закреплены на валах круглыми гайками. Силы трения от затяжки шпилек возникают между торцевыми поверхностями дистанционного кольца и полу­муфтами. Основные размеры муфты могут быть приняты по табл. 17.4, остальные – назначают по конструктивным соображе­ниям. Размер и количество шпилек можно принимать в зависимо­сти от диаметра вала по табл. 17.16. Проверку прочности шпилек производят по формуле (17.4).