4. Компенсирующие муфты

Кулачково-дисковая муфта (рис. 6, а) 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 с зазором.

При вращении валов с радиально смещенными осями выступы диска скользят во впадинах полумуфт. Сам диск совершает плоскопараллельное движение в плоскости, перпендикулярной к осям ва­лов. 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 45. Допускается изготовление полумуфт из высокопрочного чугуна ВЧ 60-2. _

Принимают, что давление в пазах распределено по линейному закону. Эпюра давлений показана на рис. 6, б.

Условие износостойкости муфты:

, (17.5)

где [р]=10...15 Мпа – допускаемое давление при термически необ­работанных деталях (сталь или чугун); [p]=l5...30 Мпа – допу­скаемое давление при тех же материалах, но хорошем смазывании или при закаленных стальных поверхностях трения; Т_р – расчет­ный момент, Н мм; h, D и d – в миллиметрах.

В табл. 17.5 приведены параметры и основные размеры кулачково-днсковых муфт. Стандарт распространяется на муфты, пред­назначенные для соединения валов с радиальным смещением не более 0,05d и угловым отклонением не более 30’.

Рис. 6. Кулачково-дисковая муфта

Рис. 7. Зубчатая муфта

Зубчатые муфты (рис. 7) компенсируют все возможные смещения осей валов – осевые, радиальные и угловые (рис. 7, в), но они не смягчают толчков и поэтому относятся к группе жестких компенсирующих муфт. Широко применяются в тяжелых машинах.

Муфта состоят из двух закрепленных на концах валов втулок с наружными зубьями эвольвентного профиля и охватывающей их обоймы с внутренними зубьями. Таким образом, передача враща­ющего момента осуществляется зубчатыми парами.

Для компенсации смещений валов в муфтах предусмотрены тор­цевые зазоры δ, вершины зубьев втулок обрабатываются по сфери­ческой поверхности (см. рис. 7, а), зубчатое зацепление выпол­няют с увеличенными боковыми зазорами, а боковым поверхностям зубьев придают бочкообразную форму (см. рис. 7, б). В зубча­тых муфтах допускается угловое смещение Δφ ≤ 1⁰ (см. рис. 7, в).

Детали зубчатых муфт изготовляют из стали 40 или из стально­го литья. 3убья втулок термообрабатывают до твердости не ниже 42 HRC_э, а зубья обойм—не ниже 37 HRC_э. Для уменьшения ин­тенсивности изнашивания зубьев в муфту заливают смазочный ма­териал большой вязкости.

Считают, что нагрузка распределяется равномерно между все­ми зубьями и что контакт зубьев происходит в пределах всей дли­ны b и рабочей высоты h=lm+0,8m (см. рис. 17.7, б), которая скла­дывается из высот головок зуба втулки и зуба обоймы.

Условие износостойкости:

, (17.6)

где р – давление на поверхности зубьев, МПа; b – длина зуба, мм; D_Д – диаметр делительной окружности, мм: D_Д=mz; z – число зубьев втулки; m – модуль зацепления, мм; [р]—12...15 Мпа – допускаемое давление.

Рис. 8. Шарнирные муфты

Зубчатые муфты изготовляют двух типов: нормальные МЗ н удлиненные МЗП с промежуточным валом. Некоторые данные по муфтам МЗ приведены в табл. 17.6.

Шарнирные муфты применяют в тех случаях, когда оси соединяемых валов расположены под значительными углами, до­стигающими 40…45°. Передача вращения под такими большими углами обеспечивается тем, что в муфте (рис. 8, а) имеются два шарнира с взаимно перпендикулярными осями.

Сдваивая муфты (рис. 8, б), можно увеличить yгол между геометрическими осями соединяемых валов.

При постоянной угловой скорости ведущего вала одна шарнир­ная муфта дает неравномерное вращение ведомого вала. Сдвоенная муфта (или две шарнирные муфты) может обеспечить равно­мерное вращение ведомого вала. Для этого необходимо выдержать следующие условия:

1) оси шарниров на промежуточной втулке (или на промежу­точном валике) должны быть параллельны;

2) соединяемые валы должны располагаться в одной плоскости и составлять с промежуточной втулкой (валиком) одинаковые углы δ₁=δ₂.

В табл. 17.7 приведены некоторые параметры шарнирных муфт. Расчет шарнирных муфт включает проверку прочности и вы­носливости вилок, крестовины, цапф и расчет работоспособности шарниров.

Рис. 9. Муфта упругая втулочно-пальцевая

Муфты упругие втулочно-пальцевые (МУВП) общего назначения (рис. 9) применяются для передачи вращаю­щих моментов со смягчением ударов с помощью упругих резиновых втулок, надеваемых на пальцы. Они получили широкое распростра­нение, особенно в передачах от электродвигателей.

Полумуфты насаживают на концы валов с натягом с использо­ванием призматических шпонок. В одной полумуфте на конических хвостовиках закрепляют пальцы с надетыми на них резиновыми втулками. Эти резиновые втулки входят в Цилиндрические расточ­ки другой полумуфты. Вследствие деформирования резиновых вту­лок при передаче момента смягчаются толчки и удары, но аморти­зирующая способность муфты незначительна. Муфта компенсирует смещения радиальные (~0,3...0,6 мм), угловые (до 1°) и осевые.

Материал полумуфт – чугун СЧ 20; для быстроходных муфт применяют поковки из стали 30 или стальное литье; пальцы — из нормализованной стали 46, а втулки — из специальной резины.

Пальцы проверяют на изгиб по сечению А—А (рис. 10), а резиновые втулки – на смятые поверхности, соприкасающиеся с пальцами. Условие прочности пальца на изгиб:

(17.7)

где σ_и — наибольшее напряжение при изгибе в опасном сечении пальца, МПа; Т_р/(D_о/2•z) – окружная сила, передаваемая одним пальцем, Н; D_о – диаметр окружности, на которой расположены пальцы, мм (см. рис. 9); z—число пальцев; l_п – длина пальца, мм; 0,ld_п³ – момент сопротивления сечения пальца изгибу, мм³; d_п – диаметр пальца, мм; [σ_и] – допускаемое напряжение при изгибе пальцев: [σ_и] = 80...90 МПа.

Рис. 10 К расчету пальцев и втулок МУВП Рис.11 Муфта упругая со вездочкой

Условие прочности втулки на смятие:

, (17.8)

'Где l_в – длина втулки, мм; [σ_см] – допускаемое напряжение на смятие для резины: [σ_см] = 1.8...2 МПа.

В табл. 17.8, 17.9 приведены основные параметры и размеры втулочно-пальцевых муфт.

По стандарту предусматривается выполнение муфт с одним и тем же наружным диаметром D при разных диаметрах d расточек полумуфт. Поэтому с помощью втулочно-пальцевых муфт в техни­чески обоснованных случаях допускается соединение валов разных диаметров.

При соединении валов разных диаметров муфту выбирают по наибольшему диаметру вала. Полумуфта с меньшим диаметром расточки выполняется с укороченной длиной и уменьшенным диа­метром ступицы (1,6... 1,8 диаметра расточки).

Муфта упругая со звездочкой (рис. 11) состоит из двух полумуфт, снабженных торцевыми кулачками. Кулачки входят в соответствующие впадины промежуточного элемента – звездочки. Эта звездочка изготовляется из резины н служит упругим элементом. Выступы звездочки работают на сжатие. Допускаемое напряжение от 2 МПа при n = 1750 мин^-1 до 10 МПа при n = 100 мин^-1.

При передаче момента в одну сторону работает лишь половина выступов звездочки. Это позволяет после их изнашивания переста­вить звездочку, сдвинув ее на один выступ.

В табл. 17.10 приведены основные параметры и размеры упру­гих муфт со звездочкой. При их установке допускается радиальное смещение осей валов до 0,2 мм и угловое смещение до 1,5°.

Муфта упругая с торообразной оболочкой (рис. 12) характерна тем, что в качестве упруго­го элемента используется резиновая оболочка, напоминающая автомобиль­ную шину. Для облегчения сборки ино­гда применяют разъемную, состоящую из двух половин, оболочку или заме­няют последнюю несколькими упруги­ми хомутами, имеющими такую же форму сечения.

Рис. 12. Муфта упругая с торообразной оболочкой

Резиновая оболочка обладает боль­шой упругостью, что придает муфте высокие компенсирующие свойства:

осевое смещение 1…10 мм, радиаль­ное – 1…5 мм н угловое – 1°...1°30'. Кроме того, одна полумуфта может по­вернуться относительно другой на угол до 5°30'.

Условие прочности оболочки на сдвиг в сечении около зажима:

, (17.9)

где 2T_p/D₁ – кружная сила в сечении около зажима, Н; D₁ – диа­метр окружности в сечении около зажима, мм; πD₁ – длина окруж­ности, δ – толщина оболочки, мм; [τ_СД] – допускаемое напряжение на сдвиг для материала оболочки: [τ_СД] = 0,4 МПа.

В табл. 17.11 приведены основные параметры и размеры муфт с упругой торообразной оболочкой.