24.3.Подбор стандартной муфты

На практике муфты подбирают по ГОСТ или согласно условному расчету по некоторому расчетному моменту (М_р) и диаметру вала:

где М_н – номинальный длительно действующий момент;

– динамический момент;

К – коэффициент динамичности или режима работы.

Для машин с небольшими разгоняемыми массами и при спокойной работе:

К = 1… 1,5.

Для машин со средними массами и переменной нагрузкой (поршневые компрессоры, строгальные станки):

К = 1,5 … 2,0.

Для машин с большими разгоняемыми массами и ударной нагрузкой (молоты, прокатные станки):

К = 2,5… 3.

В случае привода от ДВС значения (К) повышают на 20…40 %. Большие значения при малом числе цилиндров.

24.4.Конструкции муфт

24.4.1.Жесткие муфты. Вид неразъемные

Неразъемные муфты относятся к классу нерасцепляемых муфт (глухих), когда разъединение валов возможно только в результате разборки муфты при остановленной машине.

Такие муфты соединяют валы немертво, без какой-либо их подвижности. Они не компенсируют несоосности валов и не смягчают толчков при передаче крутящего момента. Применяются для соединения строго соосных валов.

Втулочная муфта проста по конструкции и имеет малые габариты. Изготавливается со штифтами (коническими), со шпонками, стандартными винтами или шлицевыми.

Рис. 24.141. Конструкция втулочной муфты

Недостатки: неудобный монтаж и демонтаж, т.к. при этом требуется значительное осевое перемещение соединяемых валов. Условия монтажа затрудняют применение посадок с натягом. Поэтому они не обеспечивают высокой жесткости соединения на изгиб.

Из-за указанных недостатков втулочные муфты применяются для валов диаметром до 100 мм (чаще до 170 мм).

Материал втулок – конструкционная сталь (сталь 45), при больших размерах также применяют чугун СЧ 21-40.

Размеры муфт принимают по нормали МН 1067-60. Габаритные размеры приближенно можно определить:

где d – диаметр вала.

При необходимости детали муфты могут быть проверены на прочность.

Втулка:

где М_р – расчетный момент, Н · мм.

Такое низкое допускаемое напряжение принимают потому, что полярный момент сопротивления (W_p) определяют без учета ослабления поперечного сечения втулки отверстиями под штифты, шпоночные канавки или шлицы.

Штифты проверяют на срез:

где d_ш – диаметр штифта, мм;

= 40 Н/мм² – допускаемое напряжение среза для штифтов.

24.4.2.Муфты, разъемные в плоскости, параллельной оси вала

Продольно-свертная муфта (рис. 24.4) выполняется из двух полумуфт (1) и (2), разделенных по плоскости, проходящей через ось валов.

Рис. 24.142. Продольно-свертная муфта

В малых муфтах крутящий момент передается силами трения, а в крупных – дополнительно ставят призматическую шпонку.

Основное достоинство – легкий монтаж и демонтаж без осевого перемещения валов. Недостатки – трудность балансировки, необходимость защитного кожуха, непригодность при ударных нагрузках.

Материал – чугунное литье, прокат. Область применения – трансмиссионные валы. В настоящее время применяются весьма редко.

24.4.3.Муфты, разъемные в плоскости, перпендикулярной оси вала

Фланцевые (поперечно-свертные) муфты (рис. 24.5) рекомендуется применять для соединения соосных валов. Полумуфты (1, 2) насаживают на концы валов с натягом (легкопрессовая или глухая посадки) и стягивают болтами (3).

Фланцевые муфты изготавливают по ГОСТ 2061-75 для диаметров 12…250 мм. Эти муфты обеспечивают надежное соединение валов, просты по конструкции, дешевы и поэтому широко применяются в машиностроении. Недостаток – необходимость соблюдения строгой перпендикулярности рабочих торцевых поверхностей полумуфт к осям валов и сравнительно большие габариты.

Рис. 24.143. Фланцевая муфта

Для изготовления применяют сталь 40, допускается чугун СЧ 21. Болты изготавливают из стали 35. Болты, соединяющие полумуфты ставятся поочередно: без зазора (ГОСТ 7817-72) и с зазором (ГОСТ 7808-70). Расчет болтов ведут в предположении, что весь момент воспринимают болты, установленные без зазора:

где М_р – расчетный момент, Н· мм;

- расчетная окружная сила, Н;

Д₀ – диаметр окружности центров крепежных болтов, мм;

Z^/ – число «чистых» болтов;

d – диаметр не нарезной части болта;

= 0,25 G_T – допускаемое напряжение на срез для болтов, Н/мм².

Если все болты установлены с зазором, то их рассчитывают на усилие затяжки (Р_заб), которая создает на стыке полумуфт силы трения, достаточные для передачи вращающего момента (М_р).

где Z – общее число болтов;

f = (0,15 …0,2) коэффициент трения;

[Р] – допускаемая осевая нагрузка для затянутых болтов;

S – запас сцепления S = (1,2 … 1,5).

Соотношения между размерами муфт:

Наружный диаметр – D = (3 …5,5)d;

Общая длина – L = (2,5 …4)d;

Число оборотов – Z = 4 … 8.