12 Лабораторная работа № 12
ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ И МЕТОДИКИ РАСЧЁТА УПРУГОЙ
ВТУЛОЧНО-ПАЛЬЦЕВОЙ МУФТЫ
Цель работы: Ознакомиться с назначением и конструкцией основных механических муфт, используемых в машиностроении, произвести расчёт упругой втулочно-пальцевой муфты.
Оборудование и инструмент: Муфта упругая втулочно-пальцевая (МУВП), штангенциркуль, мерительная линейка ГОСТ 17435-72.
Общие сведения: Известно, что машины состоят из отдельных механизмов. Их соединения в единую систему от двигателя к рабочему органу осуществляется при помощи муфт.
Муфта-это устройство для соединения валов (осей) механизмов (редукторов, передач). Главное назначение муфт - передача крутящего момента без изменения его величины и направления. Помимо этого, муфты могут выполнять следующие функции:
- компенсация радиальных, осевых и угловых смещений валов, возникающих из-за неточности изготовления и монтажа (рисунок 12.1);
- аккумуляция (накопление) энергии при холостом ходе;
- погашение толчков, ударов и вибраций, возникающих при эксплуатации машины (особенно при пуске и остановке двигателя);
- соединение (разъединение) валов передач без остановки двигателя (используется для переключения скоростей в коробках передач);
- предохранение силовых установок от перегрузок путём их отключения.
Вследствие разнообразия функций и особенностей работы, создано большое количество муфт, которые подразделяются по следующим признакам.
а-соосное расположение валов; б-радиальное смещение валов на величину Δ; в-осевое смещение валов на величину λ; г-угловое смещение валов на величину δ.
Рисунок 12.1 - Отклонение от соосного расположения валов
Классификация муфт:
1.По принципу действия:
Постоянные муфты – осуществляют постоянное соединение валов между собой при их вращении. Постоянные муфты, в свою очередь, делятся на глухие и компенсирующие. Глухие муфты соединяют соосные валы в одну жёсткую линию (втулочные и фланцевые муфты (рисунок 12.2)). Компенсирующие муфты компенсируют смещения валов (зубчатые, кулачково-дисковые, шарнирные, МУВП (рисунок 12.3)).
Сцепные муфты – допускают во время работы сцепление (расцепление) валов при помощи системы управления (кулачковые, фрикционные муфты (рисунок 12.4)).
Самоуправляемые – автоматически разъединяют валы при изменении заданного режима работы машины (обгонные муфты (рисунок 12.5)).
2.По характеру работы:
Жёсткие муфты – передают вместе с крутящим моментом вибрации, толчки и удары.
Упругие муфты – сглаживают вибрации, толчки и удары при передачи крутящего момента благодаря упругим элементам (пружины, втулки).
а б
а – втулочная муфта; б-фланцевая муфта
Рисунок 12.2 - Глухие муфты:
а б
в
г
а-зубчатая муфта; б-упругая втулочно-пальцевая муфта; в- кулачково-дисковая муфта;
г-шарнирная муфта.
Рисунок 12.3 - Компенсирующие муфты
а б в
а-кулачковая муфта; б-фрикционная дисковая муфта; в – фрикционная конусная муфта.
Рисунок 12.4 - Сцепные муфты:
Рисунок 12.5 - Самоуправляемая муфта
Конструкция муфты (МУВП)
Это наиболее распространённая муфта с упругими элементами (резиновыми втулками), обеспечивает хорошее поглощение ударов и вибраций.
Рисунок 12.6 - Муфта упругая втулочно-пальцевая (МУВП)
МУВП (рисунок 12.6) состоит из двух дисковых полумуфт, которые насаживаются на соединяемые валы при помощи шпоночного соединения. Одна из полумуфт имеет отверстия (пазы) для пальцев, которые крепятся при помощи болтового соединения на другую полумуфту. На пальцы муфты надеты гофрированные резиновые втулки. В качестве материала полумуфт используется чугун СЧ 21-40, сталь 35 или 35Л, для пальцев – сталь 45.
Муфта (МУВП) широко применяется для соединения передач с электродвигателем при малых и средних крутящих моментах. Она проста в изготовлении и надёжна в работе. Наружная поверхность полумуфт может использоваться в качестве тормозного барабана.
Методика расчёта на прочность МУВП
Расчёт таких муфт сводится к проверке пальцев муфты на изгиб и резиновых втулок на смятие по условиям прочности.
На изгиб:
,
(12.1)
где Мкр – крутящий момент, передаваемый муфтой, Н·м;
ln, dn – длина и диаметр пальца муфты, м;
D1 – диаметр окружности соединяемых болтов, м;
Z – количество болтов;
σи , [σ]и – расчётное и допускаемое напряжения изгиба, Па.
[σ]и =80÷90 МПа для стали 45.
На смятие:
,
(12.2)
где lв – длина резиновой втулки, м;
σсм , [σ]см – расчётное и допускаемое напряжения смятия, Па.
[σ]см =2 МПа для резины.
Порядок выполнения работы
1.Изучить назначение и классификацию механических муфт.
2.Ознакомиться с конструкцией МУВП и произвести необходимые замеры по рисунку 12.6.
3.Используя зависимости 12.1 и 12.2, определить допускаемый крутящий момент для данной муфты.
4.Заполнить таблицу 12.1.
Таблица 12.1-Полученные результаты
|
Измеренные параметры |
Вычисленные параметры | |||||||
|
d, мм |
D, мм |
L, мм |
D1, мм |
z |
dn, мм |
ln, мм |
lB, мм |
Mкp, Н·м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Контрольные вопросы
1.Перечислить функции муфт.
2.Как классифицируются муфты?
3.Дать краткую характеристику постоянных, сцепных и самоуправляемых муфт?
4.Пояснить конструкцию МУВП.
5.В чём заключается методика расчёта МУВП?