15 Муфты

15.1 Назначение и классификация муфт

Муфты служат для соединения валов или валов с деталями, сво­бодно вращающимися на них (зубчатыми колесами, шкивами и т.п.), с целью передачи вращения без изменения скорости. Известно, что большинство устройств, систем компонуют из отдельных узлов с входными и выходными валами. Такими узлами являются, напри­мер, привод в виде двигателя, передаточный и исполнительный меха­низмы. Кинематическая и силовая связь между этими узлами устрой­ства осуществляется с помощью муфт (рис. 15.1).

Рис. 15.1

Соединение валов является основным, но не единственным на­значением муфт. Муфты применяют для включения и выключения исполнительного органа при непрерывно работающем двигателе, предохранения рабочих органов от перегрузок и чрезмерно больших скоростей, передачи движения между валами только в одном направ­лении, остановки в качестве тормоза и др.

Глухие жесткие муфты используют при передаче движения меж­ду соосными валами, которые должны работать как единый вал, ком­пенсирующие подвижные муфты — при передаче движения между несоосными валами при наличии небольших радиальных, осевых, угловых или комбинированных смещений осей валов, упругие муфты — для смягчения толчков, динамических нагрузок при передаче вращающе­го момента между валами, обгонные муфты — для передачи движения только в одну сторону, предохранительные муфты применяют во из­бежание поломок деталей механизма из-за перегрузок.

По управляемости передачей вращения между соединяемыми валами муфты делят на три группы:

1. постоянные, осуществляющие постоянное соединение ва­лов, — глухие, компенсирующие, упругие;

1. управляемые, обеспечивающие режим «включено — выключе­но» с помощью:

- дистанционного (электрического) управления — электромаг­нитные, магнитопорошковые (магнитожидкостные), пьезокристал-лические;

- ручного (механического) управления — зубчатые, кулачковые, фрикционные;

3) самоуправляемые, осуществляющие автоматическое разъеди­ нение или соединение валов: по величине передаваемого момента — предохранительные; по скорости вращения — центробежные; по на­ правлению вращения — обгонные.

Стандартами предусмотрены размеры муфт некоторых типов. Муфты подбирают по большему диаметру соединяемых валов и рас­четному значению передаваемого момента Т_р = kТ, где Т — номи­нальный момент на валу; k — коэффициент режима работы муфты. В приводах от электродвигателя принимают: при спокойной нагрузке k = 1,15...1,4; при переменной нагрузке k = 1,5...2,0; при ударной на­грузке k = 2,5...4.

Часто муфты изготавливают индивидуально. При выборе конст­рукции муфты учитывают ее назначение, особенности конструкции всего механизма, условия эксплуатации, характер нагрузки. Выбран­ные муфты проверяют на точность в кинематических передачах и на прочность в силовых.

15.2 Постоянные муфты

Постоянные муфты делятся на глухие и подвижные (компенси­рующие), которые допускают небольшие неточности сборки.

Глухая втулочная муфта (рис. 15.2) является наиболее простой и используется при высокой соосности соединяемых валов и отсутст­вии перекоса. Она состоит из втулки, соединенной с валами с помо­щью штифтов (рис. 15.2, а), шпонок (рис. 15.2, б), а при больших мо­ментах — с помощью шлицевых соединений.

Втулки изготавливают из различных материалов, но чаще из ста­лей тех же марок, что и валы. Рекомендуют следующее соотношение наружного D и внутреннего d диаметров: D = 1,5d. Длина посадочной части втулки на каждом валу ; общая длина муфты l = (2,25…3,0)d, диаметр штифта d_ш =(0,20...0,25)d.

Рис. 15.2

Для соединения втулки с валом рекомендуют посадки с нулевым зазором типа H/h или переходные типа Н/k.

Расчет втулочных муфт сводится к расчету штифтов (шпонок) на сдвиг. Размеры втулочных муфт стандартизированы.

Компенсирующие поводковые муфты различных конструкций (рис. 15.3,15.4) применяют при диаметрах валов 3...12 мм. Они допускают небольшие радиальные смещения осей валов. Муфты состоят из полумуфт 1 и 2, закрепленных на валах штифтами. На фланце одной из полумуфт закреплен палец (поводок) 3, входящий в паз второй по­лумуфты. Палец может быть цилиндрическим и сферическим, по­следний допускает и перекос осей. Муфта, показанная на рис. 15.3, проста по конструкции, но у нее всегда существует мертвый ход за счет зазора А между пальцем и пазом. При расстоянии r между ося­ми вала и пальца величина мертвого хода (в угловых минутах)

= 3438 / r. Чтобы уменьшить на валу радиальную изгибающую на­грузку, рекомендуют применять муфты с двумя пальцами, располо­женными симметрично относительно оси валов.

Рис. 15.3

В точных передачах применяют поводковые муфты (рис. 15.4), мертвый ход в которых выбирают плоской 4 или винтовой пружиной.

Упругая поводковая муфта показана на рис. 15.5. Она состоит из двух полумуфт 3, 5, закрепленных на валах. В каждой полумуфте закре­плено симметрично относительно оси по два цилиндрических пальца (поводка) 1, 4.

Рис. 15.4

Рис. 15.5

Между полумуфтами находится упругий элемент 2 из твердой резины, кожи с четырьмя расположенными равномерно по окружности отверстиями, в которые входят пальцы полумуфт. При ра­боте муфты упругий элемент деформируется, амортизирует динамиче­ские нагрузки и компенсирует погрешности расположения осей валов. Недостатком муфты является наличие мертвого хода из-за деформа­ции упругого элемента и зазора между пальцем и упругим элементом.

Упругая мембранная муфта (рис. 15.6) позволяет передавать вра­щение между валами, имеющими радиальное смещение и перекос осей соответственно до ±0,7 мм и 2°30'. Вращающий момент переда­ется с полумуфты 1 на полумуфту 3 с помощью тонкого упругого кольца мембраны 2. Изготавливают мембраны из стали 65Г, фосфо­ристой бронзы, текстолита и других материалов. Мертвый ход муфты не превышает 6...12 угловых минут.

Рис. 15.6

Размеры упругих поводковых и мембранных муфт для валов диа­метром 4...5 мм стандартизированы.