5.3.3.2 Конусная фрикционная муфта (кфм)

В зависимости от числа пар поверхностей трения (пар конусов) различают одно и двухконусные муфты.

Недостатки: Из-за ограничения числа пар трения до двух нагру­зочная

способность конусных муфт ниже дисковых.

Преимущество: Небольшое потребное осевое усилие.

Расчетный вращающий момент для КФМ: КТ=0,5π[р]fzd_Т²b10^-3

d_Т и b - размеры поверхностей трения в мм, ,(см.рис.)

Прочие величины аналогичны формуле для дисковой фрикционной муфты.

В проектном расчете определяют: 1. Ширину b задаваясь dТ,

или, 2. диаметр d_Т, принимая b=(0,15...0,25)d_Т

В проверочном расчете (р≤[р]): Осевая сила замыкания:F_x=2КТ10³sinα∕ fzd_Т

где α - угол наклона образующей конуса. Этим углом задаются:

в муфтах сухого трения 20...25°, при работе в масле 8...10°.

ТепловоЙ расчёт фрикционных муфт

В процессе буксования фрикционной муфты выделяющаяся тепловая энергия вызывает нагрев деталей муфты, что сопровождается снижением коэффициента трения и ухудшением условий работы фрикционных пар. Тепловой расчёт предохранительных фрикционных муфт проводится по наиболее теплонагруженному элементу, которым является металлическое контртело (диск, шлицевой барабан, зубчатый венец), и сводится к определению:

Допустимого времени буксования: t_б = Сm(θ_max- θ₀ ∕xβТω

С – массовая теплоёмкость (для сталей и чугунов С =480 Дж/кг град

m – масса нагреваемого элемента (кг) (m =Vρ, ρ=7,810^–6 кг/мм³ - плотность стали)

θ_max и θ₀ – максимальная и начальная температура нагрева (θ_max=75…85^оС для муфт, работающих в масле и θ_max=150…220^оС для муфт сухого трения, θ₀=15…20^оС )

x – коэфф., учит. распределение тепла по нагреваемым элементам x=z¹∕z ,

ω – угловая скорость скольжения (рад/сек), z – число пар поверхностей трения,

z¹-число поверхностей трения нагреваемого элемента.

6. Комбинированные муфты

Нередко от муфты требуется определенный комплекс свойств, например, ограничение передаваемой нагрузки при несоосно расположенных валах. В этом случае предохранительную муфту объединяют с компенсирующей и называют комбинированной. Эти муфты применяются в тех случаях, когда ни одна из рассмотренных выше муфт не может полностью удовлетворить всем требованиям, предъявляемым к соединению валов. На практике чаще всего используют комбинацию упругих муфт с предохранительными или управляемыми.

Самая распространённая предохранительная муфта – фрикционная дисковая – легко подбирается по своим зависимостям. Например, для передачи вращающего момента 800 Нм спроектирована фрикционная дисковая муфта.

Параметры фрикционно-дисковой муфты	Фрикционная пара: спеченные материалы - сталь
	Без смазки	Со смазкой
Крутящий момент муфты (Нм) βT	800
Диаметр трения (мм) dT	150
Внутренний диаметр трения (мм) d	125
Наружный диаметр трения (мм) D	176
Допускаемое давление (МПа) [p]	1,2	2,8
Коэффициент трения f	0,4	0,15
Число пар трения z	6	10
Крутящий момент, передаваемый одной парой трения (Нм)	133	80
Предельно допустимый момент, передаваемый муфтой (Нм) [βT]	5330	7760
Минимально допустимый диаметр трения [dT]	85	70
Допускаемая предельная сила замыкания [Fx]	14700	34400
Необходимая осевая сила замыкания (Н) Fx	2220	3560
Число пружин с усилием Fпр=445 Н	5	8
Диаметр проволоки (мм) dпр	4	4
Наружный диаметр пружин (мм) D1	25	25
Индекс пружины C	5,25	5,25
Жёсткость одного витка (н/мм) C1	271,1	271,1
Длина пружины в сжатом состоянии H1	45	65

Спроектированная фрикционная дисковая муфта легко встраивается, например, в компенсирующую упругую втулочно-пальцевой муфту. Для расчёта последней использована формулы необходимого количества пальцев и максимально возможного числа пальцев, которых можно разместить на диаметре D₁:

Параметры упругой втулочно- пальцевой муфты	Диаметр пальца d2, мм.
	8	10	14	18	24
Длина пальца (мм), l2	13	19	33	42	52
Диаметр расположения пальцев (мм), D1=D0	150
Максимальное число пальцев, z	22	18	14	10	8
Допускаемый крутящий момент (Нм), [βT]	343	513	970	1134	1497
Момент, приходящийся на один палец (Нм)	15,6	28,5	26,5	113,4	187,2

Параметры муфты с упругими стальными стержнями	Диаметр стержня dc , мм
	2,6	3,0	4,0	4,5	5,0
Допускаемый момент (Нм), [βT]	91	161	512	820	1250
Момент, приходящийся на один стержень (Нм)	3,8	6,7	21,3	34,2	52,1
Минимальный диаметр стержня (мм), dc	2,6
Диаметр расположения пальцев (мм), D1=D0	150
Количество стержней z	24
Шаг между стержнями (мм),	19,6
Допускаемый угол закручивания (рад.),	0,052

Д ля проектирования предохранительной комбинированной муфты с упругими стальными стержнями можно применить формулы представленные выше. Согласно этим формулам можно найти минимально допустимый диаметр стержня [d_c] из условия обеспечения прочности и максимально допустимый диаметр стержня {d_c} из условия обеспечения

необходимой жёсткости:

Для проектирования предохранительной комбинированной муфты со змеевидной радиальной пружиной в виде проволоки можно также применить формулы представленные выше. Согласно этим формулам можно найти минимально допустимый диаметр проволоки [d] из условия обеспечения прочности и максимально допустимый диаметр проволоки {d} из условия обеспечения

необходимой жёсткости:

Крутящий момент, передаваемый муфтой (Нм) βT	800
Диаметр расположения наружных штифтов (мм) D0	150
Расстояние между наружными и внутренними штифтами (мм) a	25
Диаметр расположения внутренних штифтов (мм), D	100
Число витков пружины (число внутренних штифтов) z	24
Число рядов пружины np	1
Допускаемый угол закручивания (рад.) [φ]	0,052
Угловой шаг между штифтами (градусы), α	15
Параметр (α - в градусах)	0,063
Минимально допустимый диаметр проволоки пружины из условия прочности (мм), [d]	3,6
Максимально допустимый диаметр проволоки пружины из условия необходимой жёсткости (мм), {d}	4,5
Диаметр внутренних штифтов (мм),	8,5
Диаметр наружных штифтов (мм),	15,1

Для проектирования предохранительной комбинированной муфты в сочетании с жёсткой компенсирующей зубчатой муфтой конструктивные параметры последней берутся из таблицы и встраиваются в дисковую фрикционную муфту, например:

Крутящий момент, передаваемый муфтой (Нм) βT	1000
Модуль зуба взацеплении (мм), m	2,5
Число зубьев, z	30
Делительный диаметр зубчатого колёса (мм), D=mz	75
Ширина зубчатого колеса (мм), b	12
Диаметр ступицы (мм), d	40

Для проектирования предохранительной комбинированной муфты в сочетании с жёсткой компенсирующей цепной муфтой конструктивные параметры последней берутся из таблицы и встраиваются в дисковую фрикционную муфту, например:

Крутящий момент, передаваемый муфтой (Нм) βT	1000
Шаг цепи ПР-38,1-12700 по ГОСТ 13568-75 (мм), t	38,1
Число зубьев звёздочки, z	12
Делительный диаметр звёздочки (мм), D=t/sin(180/z)	147,21
Ширина зуба звёздочки (мм), b1	25,4
Диаметр ролика цепи (мм), d1	22,23
Зазор между полумуфтами (мм), h	3,5
Диаметр ступицы (мм), d	36