10.4. Муфты
Муфтами называют устройства, предназначенные для соединения валов, а также для соединения с валами других вращающихся деталей (зубчатых колес, шкивов и др.). Муфты служат для передачи вращающего момента, в качестве предохранительных устройств, а также тормозов и имеют различное конструктивное оформление в зависимости от назначения и требований, предъявляемых к механизмам.
Муфты подразделяют на постоянные и сцепные. Первые служат для постоянного соединения вращающихся деталей в процессе работы механизма, вторые позволяют без разборки соединять и разъединять вращающиеся детали при работе машины.
Постоянные муфты
Глухие жесткие муфты предназначены для соединения соосных валов, при этом исключаются их относительные угловые или поперечные смещения. В машиностроении используют глухие жесткие муфты следующих разновидностей: втулочные, фланцевые поперечно-свертные и реже — продольно-свертные.
Рис. 10.27
Втулочная муфта (рис. 10.27) представляет собой стальную или чугунную втулку, которую насаживают на соединяемые концы валов и закрепляют на них штифтами или стопорными винтами. Втулочная муфта, чрезвычайно простая по конструкции, широко применяется при небольших нагрузках, особенно в приборах. Основным ее недостатком является необходимость точного совмещения осей валов, а для их разъединения необходимы значительные смещения валов в осевом направлении.
Фланцевая поперечно-свертная муфта состоит из двух полумуфт, соединяемых при помощи болтов. Фланцевые муфты широко применяют в тяжелом машиностроении, когда требуется точное и жесткое соединение валов при передаче больших крутящих моментов. Фланцевые муфты передают крутящий момент либо силами трения, возникающими на торцах полумуфт от затяжки болтов, поставленных в отверстия с зазорами, либо непосредственно болтами, установленными в отверстиях полумуфт без зазора (рис. 10.28, б). В последнем случае муфты могут передавать большие крутящие моменты.
Рис. 10.28
В технике применяют иногда продольно-свертные муфты (рис. 10.29), состоящие из двух полумуфт, между которыми зажимают болтами концы соединяемых валов. Продольно-свертные муфты обеспечивают монтаж и демонтаж конструкций без осевых перемещений валов.
Рис. 10.29
Компенсирующие жесткие муфты применяют для уменьшения вредного влияния несоосности валов на работу подшипников и других устройств. Компенсация смещений валов при использовании таких муфт достигается наличием больших зазоров в сопряжениях их деталей или скольжения деталей друг по другу (рис.10.30).
Рис. 10.30
Зубчатая муфта (рис.10.30) состоит из двух втулок с наружными зубчатыми венцами и двух соединительных обойм с внутренними зубьями (рис. 10.30, в). Втулки устанавливают на соединяемых концах валов, а соединительные обоймы, внутренние зубья которых входят в зацепление с эвольвентными зубьями втулок, стягиваются болтами. Головки зубьев на втулках имеют сферическую форму по длине зуба и бочкообразную форму в продольном сечении (рис.10.30, в). При такой форме зубьев и предусмотренных боковых зазорах в зацеплении допускается перекос оси каждого вала до 30° и некоторое радиальное смещение валов. Внутреннюю полость применяют для соединения валов, оси которых расположены под большим углом друг к другу, причем в процессе работы величина угла наклона может изменяться.
Крестовая муфта предназначена для компенсации радиальных смещений валов (рис.10.31). Она состоит из двух полумуфт, имеющих диаметральные пазы, и промежуточного диска с двумя выступами, выполненными крестообразно на противоположных сторонах диска. Выступы диска входят в пазы полумуфт. Несоосность соединяемых валов, а также угловых смещений до 1° компенсируется подвижностью соединительного диска в пазах полумуфт.
Рис. 10.31
Шарнирные муфты (рис. 10.32) Шарнирная муфта состоит из двух вилок и крестовины 2, шарнирно соединенной с вилками. Недостатком шарнирной муфты является неравномерность вращения ведомого вала при равномерном вращении ведущего, если валы установлены несоосно. Для устранения этого недостатка применяют сдвоенные шарнирные муфты, содержащие промежуточный элемент 2 (рис. 10.32, б), однако для равномерного вращения ведомого вала необходимо соблюдение параллельности соединяемых валов 1 и 3.
Рис. 10.32
Упругие постоянные муфты применяют для уменьшения динамических нагрузок, а также некоторой компенсации неточностей взаимного расположения соединяемых валов. Эти муфты влияют на общую динамическую характеристику системы и могут изменять ее в нужном направлении. Кроме того, упругие муфты способствуют гашению колебаний и поэтому являются виброизолирующими элементами машин.
Втулочно-пальцевые муфты типа МУВП (рис. 10.33), выпускаемые по нормали машиностроения, получили наибольшее распространение. Муфта состоит из двух фланцевых полумуфт, в одной из которых закреплены коническими хвостовиками стальные пальцы, армированные резиновыми втулками или набором резиновых колец.
Рис. 10.33
Муфты с упругими оболочками (рис. 10.34) также состоят из двух пулумуфт, насаживаемых на соединяемые концы валов. Полумуфты соединяются резиновой оболочкой, закрепляемой с помощью прижимных колец и болтов. Преимуществом этих муфт является компенсация неточностей взаимного расположения соединяемых валов, а также простота монтажа и демонтажа соединяемых элементов. Недостатком этих муфт является увеличение габаритов по сравнению с другими конструкциями муфт.
Рис. 10.34
На рис. 10.35 показана муфта переменной жесткости с радиальным расположением пакетов упругих пластин. Пластины соединяют наружную и внутреннюю полумуфты. Пакеты пластин закреплены в пазах внутренней полумуфты, а их свободные концы изгибаются под нагрузкой. Муфта работает как упругая с переменной жесткостью только в одном диапазоне изменения нагрузки.
Рис. 10.35