122

МЕХАНИЧЕСКИЕ МУФТЫ (ММ) ПРИВОДОВ (2014)

1. Общие сведения

ММ - это устройства, предназначенные для осуществления силовой и кинематической связи между валами, валом и установленными на нём деталями (зубчатые колёса, звёздочки, шкивы и т.д.), а также:

1. Компенсации несоосности соединяемых валов (из-за неизбежных монтажных отклонений, деформаций валов от экплуатационных нагрузок, тепловых воздействий и т.п.)

2. Амортизации (ослабления) и демпфирования (гашения) колебаний внешней нагрузки

3. Включения и выключения привода

4. Предохранения деталей привода от разрушения при перегрузках

Вследствие погрешностей изготовления деталей и погрешностей сборки валы, соединяемые муфтой, как правило, имеют смещения:

2. Классификация мм

В машиностроении применяют большое количество муфт, различающихся по:

1. Принципу действия,

2. Принципу управления,

3. Назначению,

4. Конструкции.

Классификация муфт по этим признакам представлена ниже в виде схемы. В электрических и гидравлических муфтах, указанных на этой схеме, используют принципы сцепления за счет электромагнитных и гидродинамических сил. Эти муфты изучают в специальных курсах. В курсе "Детали машин" изучают только механические муфты (ММ).

Муфты – автономные узлы, поэтому они легко стандартизируются.

Основной паспортной характеристикой муфты является T_расч.=KT - величина передаваемого вращающего момента.

К () - коэффициент запаса, зависящий от типа машины и двигателя

Неосновные характеристики: - диаметр вала, -частота вращения

Существенные показатели – габариты, масса, момент инерции.

3. Неуправляемые (постоянно действующие) мм

3.1. Некомпенсирующие жёсткие (Глухие) муфты (гм)

ГМ образуют жесткое и неподвижное соединение валов (глухое соединение). Они не компенсируют ошибки изготовления и монтажа, требуют точной центровки валов. Бывают:

При соединении глухими муфтами несоосные валы в месте установки муфты приводят к одной общей оси путем деформирования валов и опор. Опоры и валы дополнительно нагружаются. Их работоспособность определяется прочностью в местах крепления к валам. Поэтому при соединении глухими муфтами требуется высокая точность расположения валов. Для понижения этих требований и уменьшения вредных нагрузок на валы и опоры применяют компенсирующие муфты.

Компенсация вредного влияния несоосности валов достигается:

• вследствие подвижности жестких деталей - компенсирующие жесткие муфты;

• за счет деформации упругих деталей - упругие муфты.

Так как упругие муфты выполняют еще и другие функции, то их выделяют в особую группу.

3.2 Компенсирующие (подвижные) жесткие муфты

Наибольшее распространение в качестве компенсирующих жестких муфт получили

1. кулачково-дисковая (КДМ), 2. зубчатая (ЗМ), 3.ЦЕПНАЯ (ЦМ), 4. шарнирные муфты (ШМ).

1. КДМ (она же - крестовая муфта, крестово-кулисная, плавающая, муфта Ольдгэма) состоит из двух полумуфт 1, 2 и промежуточного диска 3. На внутреннем торце каждой полумуфты образовано по одному диаметрально расположенному пазу. На обоих торцах диска выполнено по одному выступу, которые расположены по взаимно перпендикулярным диаметрам. У собранной муфты выступы диска располагаются в пазах полумуфт. Таким образом диск соединяет полумуфты.

Перпендикулярное расположение пазов позволяет муфте компенсировать эксцентриситет и перекос валов.

При этом выступы скользят в пазах, а центр диска описывает окружность радиусом, равным эксцентриситету Δr . Зазоры δ между диском и полумуфтами позволяют компенсировать также и продольные смещения валов. Вследствие того, что перекос валов вызывает неблагоприятное распределение давления в пазах, КДМ рекомендуют применять в основном для компенсации эксцентриситета: Δ r до 0,04d; Δα до 0°30'.

Скольжение выступов в пазах сопровождается их износом. Интенсивность износа возрастает с увеличением несоосности и частоты вращения. Для уменьшения износа поверхности трения муфты периодически смазывают и не допускают на них больших напряжений смятия. Последнее является основным условием расчета всех жестких муфт со скользящими деталями.

При расчете КДМ полагают, что натяг и зазор посадки выступов в пазы равны нулю. В этом случае деформации и напряжения в различных точках поверхности соприкосновения пропорциональны расстояниям этих точек до оси муфты (см. рис.); здесь эпюра напряжений смятия условно перенесена с боковых сторон паза на диаметр.

Условия равновесия полумуфты можно записать в виде:

Учитывая, что σ_см /σ'_см=D/d₁, после преобразования получаем: σ_см=6KTD/[h(D³–d₁³)] ≤ [σ_см],

h - рабочая высота выступов. На практике принимают D/d ≈2,5...3, [σ _см]= 15...20МПа.

Работа муфты с эксцентриситетом сопровождается потерями на трение и дополнительной нагрузкой F_м валов: F_м = 3KT(D²+d₁²)f /(D³-d₁³) ≈F_t f.

2. зубчатая Муфта (ЗМ) обладает:

1. компактностью,

2. хорошими компенсирующими свойствами,

3. способностью передавать большие моменты.

Муфта стандартизирована в диапазоне:

d=11...250 мм, Т=16...40000 Нм

Состоит из двух втулок (полумуфт с зубьями) и надетой на них обоймы с внутренними зубьями. Зубчатые зацепления выполняют с боковым зазором; зубьям придают бочкообразную форму; венцы полумуфт располагают на некотором расстоянии друг от друга. ЗМ компенсирует осевые, радиальные и угловые смещения валов.

Компенсация несоосности валов при работе муфты сопровождается скольжением в местах соприкасания зубьев и их износом (основной критерий работоспособности). Для уменьшения износа в обойму заливают жидкую смазку. Принимают:

η_м=0,985...0,995; F_м ≈ (0,15...0,2)F_t , F_t определяют по диаметру D₀.

Размеры муфт подбирают по таблицам в зависимости от вращающего момента, который находят по наибольшему длительно действующему моменту на ведущем валу.

3. Цепная муфта (цм) по ГОСТ20742-93:

Достоинство ЦМ: при монтаже и демонтаже не требуется осевого смещения узлов.

Силу, с которой муфта воздействует на вал, можно принимать в долях от F₀ - окружной силы на делительном диаметре звездочки: F_м≈0,25F₀.

Так как в шарнирах самой цепи и в сопряжении ее со звездочками имеются зазоры, цепные муфты не применяют в реверсивных приводах, а также в приводах с большими динамическими нагрузками.

Размеры ЦМ подбирают по таблице.

Муфта стандартизирована в диапазоне:

d=20...180 мм, Т=63...16000 Нм. Компенсирующая способность ЦМ: радиальное смещение 0,16...1,20 мм,

угловое смещение 1^о00^!...1^о12^!

4. шарнирные муфты (ШМ)

ШМ допускают соединение валов с повышенным взаимным смещением осей как вызванными неточностями, так и специально заданными конструктором. Например, широко распространены:

1. Асинхронные ШМ (карданная муфта).

Идея муфты впервые предложена Джероламо Кардано в 1570 г. и доведена до инженерного решения Робертом Гуком в 1770 г. Поэтому иногда в литературе они называются карданными муфтами, а иногда – шарнирами Гука. Шарнирные муфты соединяют валы под углом до 45^о, позволяют создавать цепные валы с передачей вращения в самые недоступные места. Всё это возможно потому, что крестовина является не одним шарниром, а сразу двумя с перпендикулярными осями. Прочность карданной муфты ограничена прочностью крестовины, в особенности мест крепления пальцев крестовины в отверстиях вилок. Поломка крестовины – весьма частый дефект, известный, практически, каждому автовладельцу.

2.Синхронные ШМ (ШРУС),

которые передают движение посредством шариков и обеспечивают постоянное передаточное отношение при любых углах между осями соединяемых валов. Такие муфты применяют, например, в приводе передних ведущих колёс автомобиля.