книги из ГПНТБ / Поляков В.С. Муфты. Конструкции и расчет

Подбор муфты производится по значению

где N — номинальная мощность в л. с.; п — частота вращения

воб/мин; С — коэффициент динамичности

С= sk.

Для двигателей внутреннего сгорания табличные значения коэффициента k умножаются на 1,4 при одном или двух цилиндрах, на 1,2 при числе цилиндров от трех до шести.

По данным фирмы, муфты «Карделис» успешно применяются в самых различных отраслях машиностроения при весьма тяжелых условиях работы.

9. Муфты с неметаллическими упругими звеньями

Муфты с неметаллическими упругими звеньями получили широкое применение в различном промышленном оборудовании главным образом по причине их относительной простоты и деше­ визны изготовления. К их преимуществам следует также отнести меньшую чувствительность к смещениям осей соединяемых валов.

Необходимо, однако, отметить, что область применения таких муфт часто ограничивается низкими механическими параметрами

Упругие втулочно-пальцевые муфты обладают незначительными компенсационными свойствами и рекомендовать их при заметных радиальных смещениях и перекосах валов нельзя. Они допускают лишь небольшой перекос (до 1°) и некоторое радиальное смещение осей валов в пределах зазора между резиновыми втулками и отвер­ стиями в полумуфте (0,3—0,6 мм).

Однако в этих случаях нагрузка распределяется между паль­ цами неравномерно, что приводит к усиленному износу втулок. Вместе с тем за счет несоосности возникают добавочные радиальные нагрузки, изгибающие валы и нагружающие их опоры. Опыт при­ менения упругих втулочно-пальцевых муфт в условиях нарушенной соосности валов показал, что резиновые втулки довольно быстро изнашиваются и их приходится часто заменять. В условиях же соос­ ности валов, даже при длительной работе с постоянной перегрузкой, износа втулок не наблюдалось.

Следует заметить, что некоторая радиальная нагрузка передается на опоры валов даже в том случае, если имеется полная соосность валов. Это связано с тем, что из-за неизбежных погрешностей при изготовлении муфты окружное усилие между пальцами распреде­ ляется неравномерно.

Рис. 59. Модификация конструкции МУВП

Модификацией конструкций МУВП является муфта, показанная на рис. 59. На левой полумуфте свободно посажен диск, в котором закреплены пальцы с резиновыми кольцами. Благодаря удвоенному числу резиновых колец соответственно увеличивается компенсирую­ щая способность муфты за счет большей ее упругости.

Муфта с резиновой втулкой. Некоторые немецкие фирмы выпу­ скают новую упругую муфту (рис. 60, о), обладающую высокими упругими свойствами. Одна из полумуфт представляет собой чугун­ ную ступицу 1 с напрессованной на ней резиновой зубчатой втул­ кой 2. Другая полумуфта выполнена в виде фланца 4 с закреплен­ ными на нем стальными пальцами 3. В рабочем состоянии пальцы входят в выемки резиновой втулки. На рис. 60, б приведена зави­ симость между крутящим моментом и углом закручивания муфты,

ö)

М,кгс-см

т

300

200

W0

Рис. 60. Муфта с напрессован­ ной резиновой втулкой

из которой видно, что муфта обладает большим углом закручива­ ния (до 4°), а также высоким гистерезисом вследствие внутреннего трения резиновой втулки. В табл. 19 даны основные размеры муфты.

Муфта с резиновыми пальцами. На рис. 61 показана упругая муфта с резиновыми пальцами, сидящими в отверстиях обеих полумуфт. Эта муфта отличается высокими упругими свойствами. При расчете на трехкратную перегрузку напряжения получаются равными: изгиба пальцев — 40 кгс/см2 и смятия — 6 кгс/см2.

Вид А

Рис. 61. Муфта с резиновыми пальцами

Габаритные размеры этих муфт больше, чем упругих втулочно­ пальцевых. В последних требуется довольно частая замена резино­ вых колец вследствие их износа; кроме того, эти кольца со временем теряют свой размер, что создает мертвый ход в муфте.

Муфта с пружинами. Инж. П. К. Гедыком (УЗТМ) [15] предло­ жена конструкция эластичной муфты (рис. 62), в которой резиновые упругие элементы заменены пружинными.

Муфта состоит из двух полумуфт 1 и 9, соединенных пальцами 2 с насаженными на них кольцами 3, 4, 5 и 7. Посадка колец свобод­ ная, допускающая их перемещение. Кольца эти имеют скошенные

бурты. Между кольцами 4 и 5 находится цилиндрическая пружина, поджимающая всю систему колец к коническим скосам ребер на кольцах 6. Кольца 6 могут свободно перемещаться в гнездах.

При нагружении муфты крутящим моментом кольца 4 и 5 сжи­ мают пружину до тех пор, пока сила трения между коническими поверхностями не уравновесятся окружным усилием. При снятии нагрузки с муфты пружины, действуя на систему колец, возвратят полумуфту 9 в исходное положение. Особенностью этой конструк­ ции является возможность регулирования упругости муфты путем ослабления или поджатия пружин с помощью гаек 8. Для того чтобы обеспечить возможность расклинивания колец в процессе работы муфты, необходимо, чтобы углы скосов контактных поверх­ ностей были больше угла трения. Для уменьшения коэффициента

трения инж. П, К. Гедык рекомендует, кольца 6 делать из другого материала, чем кольца 3, 4, 5 и 7, например, кольца 6 — из чугуна, а кольца 3, 4, 5,7 — из стали. Сила, сжимающая пружину в муфте, найдется из выражения

Обычно а принимают равным 18—30°. Муфта допускает перекос соединяемых валов до 1° и параллельное их смещение до 0,5 мм.

Пальцевые муфты с упругим диском. Пальцевые муфты с упругим диском (рис. 63) отличаются довольно высокой крутильной податли­ востью и демпфированием, а также хорошей компенсационной спо­ собностью. Эти муфты не требуют ухода в процессе эксплуатации, допускают быструю замену упругого элемента без осевой раздвижки соединяемых узлов машины, обладают хорошими электроизоля­ ционными свойствами.

По нагрузочной способности пальцевые муфты с упругим диском несколько уступают муфтам типа МУВП. Вместе с тем, опыт их эксплуатации показывает, что эти муфты могут быть с успехом использованы для соединения двигателя с передаточным механиз­ мом, т. е. при установке на быстроходной ступени.

Известно, что в приводах мощностью до 10—15 кВт муфты типа МУВП работают с большой недогрузкой по крутящему моменту, являясь чрезмерно жесткими в отношении компенсации смещений и обладая одновременно очень высокой для этих приводов крутиль­ ной жесткостью. Использование пальцевых муфт с упругим диском представляется весьма рациональным.

Существует большое число разновидностей конструктивного исполнения этих муфт.

На рис. 63 показана муфта с резиновым диском без армирования. Муфты такого типа просты, технологичны, но могут применяться

Рис. 64. Армирование диска втулками

для передачи сравнительно небольших крутящих моментов, по­ скольку высокая местная концентрация внешней нагрузки на ци­ линдрических поверхностях отверстий вызывает образование и развитие трещин в диске, что особенно проявляется при перемен­ ных нагрузках.

Наличие смещений, в частности угловых, может явиться при­ чиной преждевременного местного износа диска и выхода его из строя.

Для увеличения долговечности муфт, работающих при смещен­

стия диска с двух сторон вставляются снабженные буртами втулки. При затяжке болта диск может быть сжат не более, чем на величину зазора между торцами втулок. Это ограничивает величину дефор­ мации резинового диска, вызываемой затяжкой гайки.

Опыт эксплуатации показывает, что муфты с армированным диском оказываются более работоспособными по сравнению с муф­ той (рис. 63).

На рис. 64, б показан еще один вид армирования диска. Для предотвращения проворачивания армирующей детали (при затяги­ вании гайки) края ее выполнены по форме наружного контура диска. Это одновременно способствует уменьшению напряжений в диске, возникающих от центробежных сил. Плоские поверхности армирующих деталей, прилегающие к диску, снабжают радиально расположенными ребрами, что увеличивает их жесткость и улуч­ шает связь с диском. Между втулкой и пальцем предусматривается небольшой зазор, облегчающий монтаж диска.

Ъ

Рис. 65. Пальцевые муфты с резино-металлическим диском

Несущая способность дисков значительно увеличивается в случае привулканизации армирующих деталей. По мере совершенствова­ ния способов крепления резины к металлам такие конструкции дисков будут находить все большее и большее применение.

Известны также муфты с резино-металлическим диском (рис. 65). Связь между резиновыми 2 и металлическими 1 секторами дости­ гается вулканизацией. Нагрузочная способность таких муфт бла­ годаря более равномерному распределению напряжений в рези­ новых элементах выше, чем у муфт неармированных.

Находят применение и резино-кордные диски, отличающиеся от чисто резиновых более высокими эксплуатационными качествами.

Что касается расчета упругих дисков на прочность и жесткость, то в настоящее время такие расчеты имеются лишь для дисков муфт, представленных на рис. 63 и 65.

Максимальное напряжение в неармированном диске (см. рис. 63), имеющем шесть пальцев, согласно [30] может быть вычислено по формуле85

(58)

где Мкр — крутящий момент, передаваемый муфтой, в кгс-см; b и h — соответственно ширина п высота сечения кольцевого диска в см; DL — диаметр расположения пальцев муфты в см; Aà — без­ размерный параметр, зависящий от отношения d,Jb (dn — диаметр отверстия в диске под палец).

Значения коэффициента А'а приведены на рис. 66. Расчетная за­ висимость (58) получена на основе анализа напряженного состояния

Рис. 66. Зависимость напряжений в диске от соотношения d jb

диска муфты. Анализ проведен методами теории упругости в пред­ положении справедливости закона Гука, что для резиновых дета­ лей справедливо лишь при относительных деформациях, не превы­ шающих 15—20% [441. Поскольку для обеспечения длительной прочности резиновых дисков относительная деформация наиболее напряженных участков их не должна превышать указанной вели­ чины, то использование зависимости (58) для подсчета напряжений в диске вполне допустимо.

Напряжения в диске зависят от величины отношения djb. Минимум напряжений, как следует из формулы (58) и рис. 66, наблюдается при dn/b = 0,3 -ь 0,35.

Если диск выполнен при соблюдении этого оптимального соотно­ шения, то наибольшее напряжение растяжения в диске определяется