Курсовой проект / Поляков В.С. 1979 Справочник по муфтам

2. П РУ Ж И Н Н О -К У Л А Ч К О В Ы Е МУФТЫ

Эти муфты используют при небольших скоростях, малых крутящих моментах я маховых массах соединяемых частей. При высоких скоростях и больших массах такие муфты не применяют, так как они создают многократные перегрузки в мо­ мент повторных включений. Муфты этого типа основаны на одном принципе — полумуфты, снабженные на торцах кулачками (шариками)» замыкаются с по­ мощью пружин, поставленных с предварительным натяжением.

В конструкциях с малым трением пружинно-кулачковые муфты обеспечи­ вают высокую точность срабатывания, так как упругие свойства пружин доста­ точно стабильны. Существенное влияние на точность срабатывания оказывает состояиие рабочих поверхностей кулачков (твердость, шероховатость поверх­ ности и точность изготовления).

Рис. V II.4. Формы кулачков

Муфты могут быть как осевого (рис. V II.4, а), так и радиального типов. Кулачки обычно имеют трапецеидальную (рис. V II.4, в) или (реже) треугольную форму (рис. V II.4, е). Рабочие поверхности кулачков могут быть винтовыми или плоскими. Первые обусловливают более благоприятные условия работы муфты (лучше контакт рабочих поверхностей, выше точность срабатывания), однако они сложнее в изготовлении, чем плоские поверхности.

Рабочие поверхности кулачков должны обладать достаточными твердостью, износостойкостью и способностью сопротивляться ударным нагрузкам. Кулачки изготовляют из стали 20Х с последующей цоментацией и закалкой до твердости H R C 56— 57 или из стали 40Х с закалкой до той же твердости. Число кулачков рекомендуется делать нечетным, Это позволяет упростить процесс изготовления и повысить точность. Число кулачков принимают равным 3— 15-

При одинаковом шаге расположения кулачков на полумуфтах (рис. V II.4, б) каждый кулачок одной полумуфты может войти в зацепление с любым кулачком другой. Неточность изготовления в этом случае сильно влияет на характер рас­ пределения нагрузки между кулачками и в конечном счете на точность срабаты­ вания. Д л я повышения последней шаг расположения выступов и сопряженных впадин рекомендуется делать неодинаковым (рио. V H .4, е), что при проскальзы­ вании полумуфт обусловит зацепление лишь одинаковой пары кулачков и впа­ динНа рис. V II.4, г, д показаны профили мелкозубых муфт. Во избежание за­ клинивания ступиц на валах от действия неуравновешенных окружных сил Б муфтах с неодинаковым шагом расположения кулачков делают бс^ее длинные ступицы.

Критериями работоспособности кулачковых муфт являются прочность и долговечность кулачков по контактным напряжениям и изгибу.

где k — коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между кулачками, равный 2— 3 (меньше значения — при большей точности изго* товления и малом числе кулачков); W — экваториальный момент сопротивления опасного сечения кулачка у основания; п — коэффициент запаса ( л ^ 1,5).

При определении потребной силы нажатия пружины различают два случая.

1.При кратковременных перегрузках силы трения ка кулачках и в шлице­ вом или шпоночном соединении препятствуют размыканию муфты. Сила сжатия

пружины находится из условия равновесия подвижной полумуфты (рис. VI 1.5)

где М д л — расчетный крутящий момент при длительной перегрузке.

Сила сжатия пружины не должна сильно меняться в начале и конце срабаты­ вания муфты. Это обеспечивается пружинами малой жесткости.

Н а рис. V II.6, а (табл. V II.5) представлена кулачковая предохранительная муфта, разработанная б. СКБ-3. Муфта монтируется на одном валу и состоит из полумуфт / и 5, имеющих торцевые кулачки и пружины сжатия, стакана 2, упор­ ного подшипника 4 и пинта 5. Зубчатое колесо или шкнв устанавливается на полу*

муфте / на шпонке и соединяется с валом через торцевые кулачки, полумуфту 3 и шлицы, Полумуфта 3 свободно перемещается вдоль вала и поджимается к полумуфте / пружиной 6 с силой, регулируемой винтом 5.

муфта по ГОСТ 1 ^20 — 70 (исполнение 1 — со шпонкой; исполнение 2 — со шли­ цами).

3 . П РУ Ж И Н Н О -Ш А РИ К О В Ы Е МУШТЫ

В пружинно-шариковых муфтах трение скольжения на кулачках частично еаменено трением качения на шариках; эти муфты прои;е в изготовлении и отли* чаю тся большей надежностью, чем кулачковые.

На рис. V II.8 представлены возможные виды сопряжений шариков с рабо* чими поверхностями второй полумуфты. Характер процесса выключения шарико* вых муфт зависит от вида сопряжений.

Условие равновесия подвижной полумуфты для случая сопряжения шарика

где Я пр— сила сжатия пружины; Р — окружная сила, действующая на шарик; а — угол наклона касательной в точке касания шариков к оси муфты; р — угол трения между шариками; D — диаметр окружности, на которой расположены

=s 2 M Y,^I D зависит главным образом от взаимного расположения шариков, опре­ деляемого углом а . В процессе срабатывания муфты размер Л убывает, сила сжа­ тия пружины возрастает, а угол а убывает. При этом сила Р, определяющая величину крутяш.его момента, передаваемого муфтоЙ, резко уменьшается. Таким образом, для полного выключения муфты (как у кулачковых муфт) не требуется дополнительного увеличения нагрузки, при этом повышается точность сраба­ тывания шариковых муфт, приведенных на рис. VI1.8, а, г.

Рис. V II.10. Предохранительная шариковая муфта по ГОСТ I5G21—70

Муфты, в которых шарики контактируют с призматическими канавками или

муфты; / — коэффициент трения между шариками и стенками отверстий. Пружинно-кулачковые предохранительные муфты работают удовлетвори­

шарики и пружины. Зубчатое колесо 3 соединяется с валом 4 через шпонку, кулачки, шарики, корпус и шпонку. Сила действия пружины на шарик может изменяться благодаря осевому смещению правой части корпуса 2.

ковой предохранительной муфты по отраслевому стандарту ОСТ-3, отличающейся уменьшенными динамическими нагрузками в приводе, возникающими при сра­ батывании муфты. Крутящий момент с полумуфты / на полумуфту 2 передается шариками 3, поджимаемыми в гнезда полумуфты 2 пружинами 5 через стержень 4