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

Из формул (1) и (3) видно, что работа трения и время сцепления зависят от величины момента инерции J приводимых частей, момента сил сопротивления Л4С, скорости сод ведущего вала, коэффициента /г (или времени включения ^вкл). Для уменьшения величины Л, и времени #сц целесообразно по возможности уменьшать /пкл, а вклю­ чение фрикционной муфты производить при уменьшенных нагрузке Л4Си скорости сод. Вместе с тем чрезмерное уменьшение tBKJI может повлечь за собой уменьшение плавности включения и возрастание нагрузки на валы. Благоприятные условия . включения муфты обеспечиваются при соблюдении следующего условия:

При этом полное сцепление муфты происходит во втором периоде (Дц < 4кл)> благодаря чему момент трения Мт в конце сцепления и, следовательно, нагрузка на валы меньше, чем М тах. Необходимо отметить, что осуществление требования (5) не всегда возможно и по ряду причин приходится отступать в ту или другую сторону от расчетного значения Акл-

В частности, значение Акл> полученное по формуле (5), может оказаться неприемлемым вследствие того, что обусловленные им работа трения А ти количество образующегося тепла будут слишком велики.

Если время включения муфты, определяемое по формуле (4), мало по сравнению с временем сцепления tca, то работа трения

При использовании фрикционной муфты для привода тяжелых машин с большими разгоняемыми массами (т. е. с большим момен­ том инерции J) возможно появление в приводе в процессе сцепления муфты больших динамических крутящих моментов, связанных с кру­ тильными колебаниями системы. В этом случае для предохранения машины от значительных перегрузок желательно соблюдение усло­ вия [45]

'Ä - , 2-S-3,

где Т — период собственных колебаний системы.

В некоторых случаях сделанные нами выше допущения лишь приближенно описывают условия реального процесса сцепления. Поэтому были предприняты попытки вывода более точных формул. В частности, А. А. Филимонов [601 предложил формулы, основанные на следующих допущениях:

1) момент трения, передаваемый муфтой, в процессе включения изменяется пропорционально времени, т. е. Мт = kt;

Зависимость между моментом трения муфты и временем показана прямолинейным графиком АВС (рис. 111). На рисунке обозначены: tz — время в с, при котором момент Мт достигает значения Мс:

^шах Ме

м ~ . tвыкл>

^выкл — время полного выключения муфты в с, т. е. время за кото­

Рис. 111. Зависимость крутящего момента Мт от вре­ мени в процессе выключения муфты

Впроцессе выключения муфты и торможения ведомого вала следует различать три периода (рис. 111).

Впервом периоде Мт > /Ис и оба вала вращаются с одинаковой

УГЛОВОЙ СКОРОСТЬЮ СОд.

Во втором периоде М г < Л4С и скорость ведомого вала начи­ нает отставать от скорости ведущего. При этом происходит взаимное проскальзывание сцепляющихся элементов муфты, работа трения преобразуется в тепло и происходит нагрев муфты. В зависимости от величины момента инерции J ведомой части, момента сопротив­

ления Л4Си начальной общей скорости сод полное торможение (оста­ новка) ведомого вала возможно как во втором, так и в третьем периоде. В конце второго периода давление на рабочие элементы и момент трения М т равны нулю.

Третий период — время после полного выключения муфты. При сделанных допущениях имеют место следующие зависи­

мости:

1)если время торможения меньше выключения муфты, то работа торможения равна

2)если время торможения равно времени выключения муфты,

то

В третьем периоде, независимо от того продолжает ли ведомый вал вращаться или остановился, работа трения равна нулю, так как момент трения М л равен нулю. Таким образом, работа, выра­ жаемая формулой (10), является наибольшей возможной работой трения при выключении муфты.

Сравнивая выражения (9) и (1) и учитывая, что скорость выклю­ чения муфты во всяком случае не меньше, чем скорость включения (т. е. /г должно быть больше в первом случае), находим, что работа трения при выключении меньше, чем при включении. Поэтому, кроме случаев частных включений, можно ограничиваться опреде­ лением работы трения лишь по формулам (1) и (2).

Время торможения муфты определяется по одной из формул:

чем іцыкл или равно ему, то его и следует принять за действитель­ ную величину tj, а работу трения Æ, рассчитать по формулам (9) или

нии количества выделяющейся теплоты и температуры нагрева сцепляющихся деталей фрикционных муфт, о чем более подробно рассмотрено ниже. Время сцепления и расцепления муфты необ­ ходимо знать при расчете длительности цикла работы машины, вре­ мени разгона двигателя и т. п.

3.Выбор фрикционных материалов

Кматериалам для трущихся деталей фрикционных муфт предъяв­ ляются следующие требования:

1)высокий и по возможности стабильный коэффициент трения;

2)высокая износостойкость, включая сопротивляемость заеда­

нию; 3) способность длительно выдерживать повышенные темпера­

туры, которые могут возникнуть в муфтах в периоды включения и выключения;

4)нечувствительность к химическому воздействию смазочных

масел;

5)высокая теплопроводность, обеспечивающая хороший отвод тепла от трущихся поверхностей;

6)достаточная прочность и способность хорошо прирабаты­ ваться.

К этому следует еще добавить такие требования как хорошая обрабатываемость, малая стоимость и недефнцитность.

Выполнить все перечисленные требования в полной мере на практике весьма трудно. Поэтому в зависимости от конкретных усло­ вий работы муфты для фрикционных элементов выбирают мате­ риал с оптимальным сочетанием основных наиболее важных для данного случая свойств.

В сухих муфтах используются пары сталь или чугун по фрик­ ционному материалу (обкладкам) на асбестовой основе: ферродо (тканая лента), прессованные и вальцованные обкладки; последние находят все большее применение, особенно в паре с чугуном. Для сухих муфт применяют также пластические массы с наполнителями из асбестовых волокон и металлической стружки, которые придают материалу хорошие фрикционные свойства и теплопроводность.

Для тяжелых условий работы (особенно в тормозных узлах) разработан теплостойкий фрикционный материал ретинакс, исполь­ зуемый при температурах на поверхности трения 300—1000° С.

По данным Л. И. Малых [29], в конусных предохранительных муфтах при удельном давлении 5—6 кгс/см2 и скорости буксования 3—6 м/с хорошо зарекомендовала себя антифрикционная железо­ углеродистая керамика, пропитанная смазкой.

Для масляных муфт часто используют в качестве фрикционных пар закаленную сталь по закаленной стали, бронзу по стали или по чугуну и текстолит по стали (для малонагревающихся муфт).

Закаленная сталь по закаленной стали обеспечивает большую компактность дисковых муфт, так как диски в этом случае можно изготовить достаточно тонкими. При этом необходимо тщательное шлифование дисков для муфт, работающих при больших скоростях. Только для неответственных муфт допускается применение нешли­ фованных дисков.

Чугун обладает относительно хорошими фрикционными свой­ ствами и малой склонностью к заеданию, но требует хорошей смазки.

В муфтах, передающих малые нагрузки, применяются чугунные диски без смазки твердостью НВ > 210.

Текстолит используется в дисковых масляных муфтах в паре со сталью. Он обладает удовлетворительными фрикционными свой­ ствами. Недостатком его является низкая теплостойкость. При нагреве выше 120—150° С наблюдается выгорание пропитки тексто­ лита и порча его поверхности, что усиливает трение и нагрев муфты. Поэтому целесообразно применять текстолит в малонагревающнхся муфтах.

Дерево (в паре со сталью и чугуном) используется редко, так как при больших скоростях скольжения и высокой температуре оно обугливается и его коэффициент трения падает. Кроме того, вслед­

ствие неравномерной плотности дерево неравномерно изнашивается. Для повышения теплостойкости деревянные колодки муфт пропи­ тываются различными специальными составами. В качестве трущихся поверхностей целесообразно использовать торцы дерева. Во избежа­ ние засаливания дисков, загорания и обугливания колодок не следует применять дерево смолистых пород.

Фрикционные материалы на асбестовой основе используются для сухих муфт. Применяют обкладки из асбестопроволочной ткани, пропитанные бакелитом, асфальтом пли резиной и спрессо­ ванные при высокой температуре, и обкладки нетканые, изготовлен­ ные прессованием коротких асбестовых волокон н мелких металли­ ческих стружек, обрывков тонкой латунной проволоки и т. п. Ленточные асбестовые обкладки изготовляются по ГОСТ 1198—69.

Фрикционные обкладки присоединяются к металлу при помощи приклеивания или приклепывания. Приклейка допускает износ на большую толщину и увеличивает рабочую площадь; долговеч­ ность удваивается.

А. Ф. Базанов и А. А. Буланов [6] рекомендуют применять вальцованную ленту в виде сегментов, а не в виде сплошной полосы (рис. 112), что уменьшает взнос в 1,5—2 раза. Это объясняется лучшими условиями удаления продуктов износа и теплоотвода.

Фрикционный материал ретпнакс обладает устойчивым коэффи­

Изготовляется ретинакс двух модификаций: ретинакс ФК-24А и ФК-16Л. В последний дополнительно вводится латунь в виде проволоки, что повышает его прочность и износостойкость. При нагреве ретпнакса образуется работоспособный поверхностный слой, который по мере износа непре­ рывно восстанавливается, что обеспечи­ вает высокую износостойкость мате­

риала.

толщина диска или ленты может быть уменьшена на 30—40% по сравнению с приклепываемой обкладкой. Металлокерамические материалы обладают более высокими износостойкостью, теплоотво­ дом и стабильностью своих свойств при нагреве, чем фрикционные материалы на асбестовой основе.

Численное значение коэффициента трения для пары фрикцион­ ных материалов не является постоянным, а может колебаться в за­ висимости от скорости скольжения, температуры поверхности контакта, температуры масла. На рис. 113 представлены зависимо­ сти коэффициента трения от величины контактного давления и относительной скорости скольжения (в масле) для металлокерами­ ческого материала типа МК-5 [131. Из рисунка видно, что коэффи­ циент трения снижается с увеличением давления и относительной скорости скольжения.

І4з-за невозможности точного учета влияния различных факторов на коэффициент трения приходится вводить в расчет заниженные зна­ чения, что приводит к. увеличению габаритных размеров муфт.

В табл. 34 приведены средние значения коэффициентов трения для различных фрикционных материалов 13].