Момент зчеплення обтискної шино-пневматичної муфти

, (20.1)

де Р – радіальне зусилля, створюване тиском повітря в балоні;

— відцентрова сила, що віджимає фрикційні накладки; D – зовнішній діаметр шківа муфти (діаметр поверхні тертя); — коефіцієнт тертя

Радіальне зусилля, створюване тиском повітря в балоні муфти:

де — тиск в балоні; — тиск, необхідний для вибору зазору між накладками і шківом муфти ( =0,030,05 МПа);

— площа поверхні кільцевої порожнини балона, що передає тиск на шків.

Відцентрова сила, що віджимає фрикційні накладки:

,

де m — маса фрикційних накладок і інших частин балона, що віджимаються відцентровими силами; — колова швидкість центру ваги частини, що віджимається; — відстань від осі обертання до центру ваги частини балона, що віджимається, (R=D/2); — частота обертання муфти, об/хв.

Підставляючи значення і у формулу (20.1), одержуємо

. (20.2)

З отриманої формули випливає, що момент зчеплення шино-пневматичної муфти досягає найбільшого значення в гальмівному режимі ( = 0):

.

Зі збільшенням частоти обертання момент зчеплення обтискних шино-пневматичних муфт знижується і досягає нуля за умови

Частоту обертання, при якій момент зчеплення муфти дорівнює нулю, називають граничною частотою обертання муфти:

.

Вплив частоти обертання на розмір моменту зчеплення муфти враховується коефіцієнтом моменту:

,

де — момент зчеплення муфти при частоті обертання n.

На рис. 17.7 приведена безрозмірна характеристика шино-пневматичних муфт. Потужність, передана муфтою, дорівнює нулю в гальмівному режимі (n = 0) і при обертанні з граничною частотою ( ). Номінальні значення частоти обертання і моменту зчеплення муфт, що відповідають режиму найбільшої переданої потужності, складають

Рисунок 17.7 — Безрозмірна характеристика шино-пневматичної

муфти

Вплив частоти обертання муфти на розмір переданої потужності враховується коефіцієнтом потужності:

,

де — потужність, яка передається муфтою при частоті обертання n; — максимальна потужність, яка передається муфтою при номінальній частоті обертання.

Криві моменту зчеплення і потужності у відповідному масштабі виражають зміну коефіцієнтів моменту і потужності (рис. 17.7). Шино-пневматичні обтискні муфти варто вибирати так, щоб найбільша частота обертання під навантаженням не перевищувала 0,7 . При подальшому збільшенні частоти обертання різко знижуються моменти зчеплення і потужності, що викликають нестійкість у роботі муфти. Муфти вибирають виходячи з наступних розрахункових умов:

або ,

де S — запас зчеплення; [S] – запас зчеплення, що допускається; — момент обертання від робочого навантаження; — потужність, передана муфтою.

Запас зчеплення, що допускається, призначається в залежності від режиму роботи виконуваної машини, виду приводу й інерційних навантажень. При надмірному запасі зчеплення виникають великі динамічні навантаження в процесі пуску машини. У випадку недостатнього запасу зчеплення спостерігається тривале прослизання, що викликає нагрів і знос муфти. На підставі накопиченого досвіду рекомендуються наступні значення запасів зчеплення , що допускаються:

Для тихохідних муфт (n = 50700 об/хв)…………… 1

Для швидкохідних муфт (n = 7001500 об/хв)………1,6

Значення коефіцієнтів моменту і потужності визначаються по графіках на рис. 17.8. Необхідні для розрахунків параметри приведені в табл. 17.1.

Обертальний момент від робочого навантаження розраховується по вихідній потужності двигуна і найменшої частоті обертання валів, що з'єднуються. У додатку розглядається приклад перевірочного розрахунку шино-пневматичних муфт бурової лебідки (табл. 5Д).

Таблиця 17.1

Типорозмір муфти**	Максимальний момент зщеплення* , кНм	Гранична частота обертання , об/хв.	Найбільша частота включень в 1 г.	Об’єм камери балону, дм1	Маса (без шківу), кг
МШ 300х100	3	3100	65	1,7	20
МШ 500х125	10	1800	40	7,5	40
МШ 600х200	23	1600	40	15,0	65
МШ 700х200	30	1400	40	23,0	95
МШ 900х200	55	1000	40	35,0	115
МШ 1070х200	80	670	40	46,0	145

* При тиску в камері 0,7 МПа і коефіцієнті тертя 0,3;

** Букви позначають: М — муфта; Ш — шино-невматична; перше число — діаметр шківу муфти; друге число — ширина фрикційної накладки.

Пневмокамерні муфти (рис. 17.9) відрізняються від шино-пневматичних тим, що між балоном і фрикційними наклад-ками розташовані пустотілі башмаки, що забезпечують вентиляцію муфти і більш ефективну теплоізоляцію балона. Внаслідок зменшення нагрівання довговічність муфти зростає. Обтискна півмуфта представляє собою кільцеву коробку, що складається з обіду 2 і дисків 3, з'єднаних болтами 1.У коробці встановлений гумовий балон 4 і башмак 9, до яких кріпляться фрикційні накладки 6. Башмаки виготовляють з алюмінієвих сплавів. Вони мають вентиляційні вікна. Через середнє вікно прямокутної форми проходить сталевий повідковий палець 8, цапфи якого входять в отвори дисків. Під тиском повітря в балоні башмаки переміщаються в радіальному напрямку і притискають накладки до відомого шківа 7. Пружини 5 при відключенні муфти віджимають башмаки з накладками й утримують їх від торкання зі шківом.

Рисунок 17.8 — Графіки для визначення коефіцієнтів моменту і потужності

Рисунок 17.9 — Пневмокамери муфти

Радіане зміщення осей валів, що з'єднуються, викликає ковзання фрикційних накладок по шківі. Тому найбільш ефективно пневмокамерні муфти використовуються для з'єднання валів із розташованими на них ланцюговими зірочками.

У багатокамерних муфтах (рис.17.10) кожна накладка 2 постачається окремою пневматичною камерою 1 із самостійним введенням 3 повітря. Завдяки цьому підвищується надійність муфти, тому що у випадку

виходу з ладу однієї і навіть декількох камер багатокамерна муфта на відміну від шино-пневматичної і пневмокамерної зберігає свою працездатність.

Рисунок 17.10 — Багатокамерна муфта

Дискова діафрагмова муфта (рис.17.11) для з'єднання вала 4 із ланцюговою зірочкою 3 складається зі ступиці 2, установленої на торці вала. На зовнішніх шліцах ступиці установлені фрикційні диски 1. Відома частина з'єднана болтами з ланцюговою зірочкою і складається з корпуса 5, на внутрішніх шліцах якої встановлені опорний 6, проміжний 7 і натискний 9 диски. Між натискним диском і кришкою 10 корпуса муфти встановлений пустотілий диск 11 з діафрагмою 12.