курсовой проект механика

Примечание.

1.Государственные стандарты предусматривают 2-й ряд для исполнения 1 как менее предпочтительный.

2.Пример обозначения предохранительной кулачковой муфты с номинальным крутящим момен-

том 63 Н м, диаметром посадочного отверстия 25 мм, исполнения 1, климатического исполнения У3:

159

17. КОНУСНЫЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ МУФТЫ

Конусные предохранительные муфты отличаются хорошей расцепляемостью, однако имеют значительные радиальные размеры и отличаются высокими требованиями к соосности соединяемых валов и точности изготовления рабочих поверхностей (рис. 17.1). На точность срабатывания этих муфт влияют давление, шероховатость трущихся поверхностей, закон изменения нагрузки на муфту, продолжительность неподвижного контакта фрикционных поверхностей, нагрузка на муфту перед перегрузкой. Чем чище поверхность, тем сильнее сказывается влияние перечисленных выше факторов на работу муфты, поэтому не следует устанавливать слишком высокое значение параметра шероховатости трущихся поверхностей.

Рис. 17.1. Конусная предохранительная муфта

160

При конструировании и изготовлении муфт для соединения валов надо обеспечивать строгую соосность валов, равномерный контакт трущихся поверхностей, предусматривая для этой цели приработку конусов. Материал полумуфт – чугун СЧ 15-32, СЧ 21-404, для трущихся поверхностей – сочетания чугун по чугуну, по стали, по бронзе – допускается применение асбестовых обкладок и металлокерамических покрытий.

Конусность назначают с тем расчетом, чтобы угол α был значительно больше угла трения, практически принимают α ≈ 15–30°. Конусные муфты могут работать как со смазкой трущихся поверхностей, так и без нее.

161

18. РАСЧЕТ КОНУСНОЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЙ МУФТЫ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЙ ПЕРЕДАЧУ

ВРАЩАЮЩЕГО МОМЕНТА

Исходные данные

Т = 100 Н м при коэффициенте перегрузки β = 1,5, диаметре вала ведомой полумуфты d = 28 мм.

1. Для ведомой полумуфты назначаем материал чугун, а для сопряженной – сталь закаленную. Для выбранных материалов при работе без смазки коэффициент трения контактирующих поверхностей полумуфт f = 0,1–0,15; допускаемое давление [р] = 1–1,2 МПа

[12, с. 477].

Угол α во избежание заклинивания муфты должен быть больше угла трения ρ; для чугунных муфт принимают α = 8–15°. Назначаем

α = 10°.

Отношение ширины b контактирующих поверхностей к среднему диаметру Dc принимают в пределах

b 0,15–0,25.

Dс

Назначаем ψ = 0,25.

2. Критерием работоспособности муфты служит величина среднего давления p:

Здесь Fn – нормальная сила, сжимающая поверхности трения полумуфт:

Fn Q1 sin ,

где Q1 – сила сжатия пружины.

162

Под действием силы Q1 на поверхностях контакта возникает сила трения, достаточная для передачи окружного усилия Ft:

Fn f Ft ;

Ft 2Tp ;

Dc

Q1 sin f 2Tp ;

Dc

163

4. Усилие, необходимое для удержания муфты во включенном состоянии:

5. Определяем конструктивно размеры диаметра dст, длины lст, ступиц:

dст 1,6 d 1,6 28 44,85 ммН;. lст 1,5 d 1,5 28 42 мм.

Принмаем dст = 45 мм.

Расчет пружины

1.Задаемся материалом пружины и выбираем величину допускаемого напряжения.

Материал – стальная углеродистая проволока II класса (выносливость в циклах не менее 1 · 105 циклов), 3-го разряда из стали 65С2ВА [12, с. 488–489]; допускаемое напряжение [τ] = 750 МПa.

2.Диаметр проволоки

d 8Q2 KC .

Назначаем индекс пружины C Dd0 6.

3. Определяем коэффициент, учитывающий кривизну витков:

164

При этом средний диаметр у пружины D0 = 6 11,5 = 69 мм; наружный диаметр Dн = 69 + 11,5 = 80,5 мм; внутренний диаметр

Dвн =

= 69 – 11,5 = 57,5 мм.

Внутренний диаметр Dвн > dст.

4. Изменение высоты (осадку) цилиндрической винтовой пружины из проволоки круглого сечения определяют по формуле

где n – число рабочих витков пружины,

G = 8 104 МПа – модуль сдвига для стали.

Изменение высоты прямо пропорционально нагрузке. При известных значениях Q2, С, G, d значением F2 либо n нужно задаваться, исходя из условий работы, габаритов муфты, если не известен график зависимости F2 от Q2, так называемая характеристика пружины.

В данном случае, принимая n = 4, получаем

F2 8 5232 63 4 39,3 мм. 8 104 11,5

5. Полное число витков пружины

n1 = n + 2 = 4 + 2 = 6.

6. Высота H3 при посадке витка на виток

H3 n1 0,5 d 6 0,5 11,5 63,3 мм.

7. Зазор между витками пружины в ненагруженном состоянии

Sp 0,1d 0,1 11,5 1,15 мм.

165

8. Шаг пружины в свободном состоянии

t d Fn2 Sp 11,5 39,34 1,15 22,475 мм.

9. Высота пружины H0 в свободном состоянии

H0 H3 n t d 63,25 4 22,475 11,5 107,15 мм.

10. Длина l заготовки проволоки для пружины

11. Высота пружины H2 при действии силы Q2

H2 H0 F2 107,15 39,3 67,85 мм.

166

19. РАСЧЕТ НЕСТАНДАРТНОЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЙ ФРИКЦИОННОЙ МУФТЫ, РАСПОЛОЖЕННОЙ

НА ПРОМЕЖУТОЧНОМ ВАЛУ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО РЕДУКТОРА

По результатам предварительных расчетов конической зубчатой пары определяем габариты, в которые должна вписываться фрикционная муфта (рис. 19.1). Торец шестерни находится на расстоянии 68 мм от оси вала колеса. Корпус муфты, в которой при помощи шлицев будут крепиться наружные диски, располагаем на расстоянии 5 мм от торца шестерни. При толщине корпуса 12 мм получаем, что наружный диаметр дисков должен быть не более

2 (68 – 5 – 12) = 102 мм.

Рис. 19.1. Встроенная фрикционная дисковая предохранительная муфта

Если назначить высоту шлицев 5 мм, а зазор между шлицами и наружным диаметром внутренних дисков принять 1 мм, то рабочий наружный диаметр шлицев

Dн 102 2 5 1 2 90 мм.

167

Внутренний диаметр шлицев определяем, ориентируясь на диаметр вала d = 52 мм. Между шлицами, размеры которых D × d × Z = 32 × 28 ×6, и внутренним рабочим диаметром шлицев Dв необходимо предусмотреть зазор в 0,5 мм, тогда Dв = 55 мм.

Толщина втулки в коническом колесе 5 мм, наружный диаметр втулки dвт = 46 мм.

Муфта должна передавать номинальный момент Т = 92 Н м. Коэффициент перегрузки β = 1,45, поэтому предельный момент срабатывания муфты

Tmax T 1,45 92 133,4 Н м.

1.В качестве материалов дисков выбираем закаленную сталь по закаленной стали, диски будут работать со смазкой. По табл. 14.9 [12, с. 477] определяем коэффициент трения f = 0,08–0,1, допускаемое давление [p] = 0,3–0,6 МПа. Учитывая примечание к табл. 14.9, назначаем f = 0,08, [p] = 0,3 МПа.

2.Диаметры кольца трения дисков: по эмпирической зависимости рекомендуется наружный диаметр

Dн = 4d = 4 32 = 128 мм.

Выше было установлено, что этот диаметр должен быть не более 90 мм, внутренний диаметр Dв = 0,5 Dвн = 0,5 90 = 45 мм. Назначаем Dв = 33 мм.

3. Приведенный радиус сил трения

4. Допускаемое осевое усилие

Q p 4 Dн2 Dв2 0,3 4 902 332 1651,93Н.Н. 5. Число пар трения

168