2. Жесткие муфты

Самая простая из жестких неразъемных муфт — втулочная муфта (рис.2), представляющая собой цельную втулку, надеваемую на концы валов и закрепляемую на них штифтами (рис.2, а), шпон­ками (рис.2, б) или шлицами. Втулочные муфты, простые, дешевые по конструкции, нашли довольно широкое применение в легких маши­нах для соединения валов диаметром примерно до 100 мм. Применение этих муфт ограничено тем, что при сборке и разборке валов требуются значительные смещения их в осевом направлении, а также тем, что эти муфты требуют очень точного совмещения осей вала (в противном случае появляются силы, изгибающие валы). Материал втулок— сталь 35, 40, 45, а втулок больших размеров — чугун СЧ21-40, СЧ24-44 и др. Прочность муфты определяется прочностью ее соединения с ва­лом — штифтового, шпоночного или шлицевого.

Рис.2. Втулочные муфты. (Размеры муфты приведены

в приложении 2)

Для стандартных муфт штифты проверяются на срез

,

где d_ш – диаметр штифта;

[] – допускаемое напряжение среза, []=60 МПа.

Наиболее распространенная из жестких муфт, разъемных в плос­кости, перпендикулярной оси вала,— фланцевая (поперечно-свертная) муфта (рис. 3; ГОСТ 20761 - 80, размеры муфты и её элементов смотри в приложении 3), состоящая из двух полумуфт, насаживаемых на концы валов и соединяемых между собой болтами. Болты муфты ставят с зазором (вариант 1) и без зазора (вариант 2). В первом случае момент передается силами трения, возникающими на стыке полумуфт от затяжки болтов, а во втором — непосредственно болтами, которые работают на срез и смятие. Муфты с болтами, по­ставленные без зазора, могут передавать большие моменты. Полумуф­ты изготовляют из стали 40, стального литья 35Л, чугунного литья СЧ21-40, СЧ32-52 и др. Так как фланцевая муфта проста по конструк­ции, может воспринимать большие нагрузки, в том числе и ударного действия, то ее в машиностроении применяют довольно широко для соединения валов

Рис.3. Фланцевые муфты

диаметром до 250 мм. Для жесткого соединения валов большого диаметра полумуфты выполняют как одно целое с ва­лами или приваркой полумуфт к валам.

При установке болтов с зазором их рассчитывают по силе затяжки, необходимой для передачи вращающего момента Т силами трения на поверхности контакта фланцев

,

где F_зат – сила затяжки одного болта;

S – запас сцепления, S=1,2 …1,5;

d_ср – средний диаметр кольцевой поверхности трения, принимают диа-

метру окружности расположения болтов;

z – число болтов; z=4 при Т10³ Нм; z=6 при Т>10³ Нм;

f – коэффициент трения; f=0,15…0,2.

Напряжение растяжения в болте

,

где d₁ – внутренний диаметр резьбы, определяется из условия

и d_б округляется до ближайшего большего значения по ГОСТу на болты;

[]_p – допускаемое напряжение в болте при растяжении

,

где _Т – предел текучести, принимают в зависимости от марки материала;

S – коэффициент безопасности, S=1,5 …2,5.

При установке болтов под развертку расчет ведут в предположении, что весь момент воспринимается болтами, работающими на срез. Сила среза

.

Касательные напряжения среза

,

где []_cp – допускаемое напряжение при срезе,

.