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

где ß — коэффициент запаса сцепления, равный 2—3

Рорасч = ßPО-

Необходимая поллая тянущая сила R на тонком конце пру­ жины равна

P = (ßPo + ß) кгс,

где F усилие для закручивания первого витка

ôЕа^Ь\

3 (Da + b{f К Г С .

Работа сил трения при включении мугЬты определяется из сле­ дующей зависимости:

лJ <iCû,ß

Аъ = Щ - \ ) кгс‘см»

где J 2 — момент инерции ведомых частей, приведенный к валу муфты; CÙJ — угловая скорость ведущего вала.

Тепловой расчет фрикционной дисковой муфты. При включении (выключении) фрикционной муфты за счет буксования поверхностей трущихся элементов происходит интенсивное теплообразование, вызывающее повышение температуры как этих элементов, так и всех деталей муфты. Чрезмерное нагревание трущихся поверхностей может вызвать ряд вредных последствий: изменение величины коэффициента трения, изменение твердости и структуры материала (что обусловит повышенный износ.), появление задиров и даже при­ варивание трущихся поверхностей. Во избежание этих явлений мак­ симальная температура стальных дисков не должна превышать 300—400° С, если муфты работают в масляной ванне, средняя темпе­ ратура деталей должна быть не более 100—120° С. В противном случае возможно интенсивное испарение масла. Приведенными соображениями определяется необходимость теплового расчета фрикционных муфт в ответственных конструкциях, в особенности часто выключаемых и включаемых.

Ниже приводятся приближенные формулы для определения средней температуры деталей муфты и температуры поверхности диска фрикционной дисковой муфты, предложенные Ю. Н. Соко­ ловым [48].

Среднее превышение температуры д муфты над температурой t, среды определяется следующим образом:

(21)

где Q — количество тепла, выделяющееся за одно включение муфты в ккал; т — число включений муфты в 1 ч; S — площадь наружной

муфт, работающих при п = 750ч-1000 об/мин; а — 20 ккал/м2- ч • °С.

При т -> оо уравнение (21) упрощается и принимает вид:

aS ‘

Из уравнений (21) и (22) можно определить допускаемое число включений муфты

т.: (*м. -of

где 0..ДОП — допускаемая средняя температура муфты. Избыточная температура поверхности фрикционных дисков

находится из уравнения

*»=-Нх+!)°с' <23>

При выводе формулы (23) диск фрикционной муфты рассматри­ вался как бесконечная пластина, нагреваемая с обеих сторон тепло­ вым потоком напряженностью q, причем предполагалось, что тепло­ образование происходит равномерно по всей поверхности трения.

Максимальная температура поверхности дисков будет

<.-*.+*(т + т)

или

Из уравнений (23) и (24), задаваясь допустимой избыточной тем­ пературой на поверхности диска /доп можно найти необходимую пло­ щадь трения.

2ах

3600 Q ~Т~ +

2F

(^д. ДОП 4 і. д о п ) М г

5. Механизмы включения и регулирование муфт

Назначение механизмов включения состоит в сцеплении и рас­ цеплении трущихся частей муфты. Во фрикционных муфтах обычно применяются шарнирно-рычажные механизмы включения. Основ­ ные требования к механизмам включения муфт следующие:

1) механизмы включения должны обеспечивать достаточный запас сцепления в муфте и давать возможность регулировать этот запас и компенсировать износ трущихся поверхностей;

2)усилие включения, прилагаемое к ведущему элементу меха­ низма включения, не должно быть большим;

3)ход ведущего элемента при сцеплении и расцеплении должен быть возможно малым;

4)ведущий элемент механизма (обычно включающая муфта) после включения должен быть разгружен от усилия включения;

5)должна быть обеспечена фиксация как включенного, так и вы­ ключенного состояний муфты.

Рассмотрим работу механизмов включения на примере двухко­ нусной муфты (рис. 120).

Ведущая полумуфта / свободно сидит на ведомом валу 10, ведо­ мая полумуфта 2 — на валу 10 на шпонке; двухконусное кольцо 3 связано направляющей шпонкой с ведущей полумуфтой 1.

Включение муфты происходит при перемещении муфты включе­ ния 9 влево. При этом серьга 8 поднимет правое плечо рычага 6, левое плечо которого, воздействуя на серьгу 5, переместит влево нажимный конус 4. Конус 4, соединенный шпонкой с ведомой полу­ муфтой 2, зажмет двухконусное кольцо 3, в результате чего наступит сцепление. Регулировка осуществляется гайкой 7.

При перемещении муфты 9 влево вначале будут выбираться за­ зоры в механизме и между трущимися частями муфты — это будет период холостого хода, когда процесс сцепления муфты еще не на­ чался. Когда муфта 9 пройдет расстояние холостого хода ДДрис. 121), начнется процесс сцепления. Началу его будет соответствовать точка 0 положения муфты.

Дальнейшее перемещение муфты 9 (рис. 120) из положения 0 в положение 1 на отрезке S0 будет сопровождаться, с одной стороны, упругой деформацией всех элементов муфты, воспринимающих уси­ лия, а с другой — ростом силы, сжимающей конусы, которая будет прямо пропорциональна упомянутой упругой деформации.

Вположении / (мертвом положении) муфты 9 усилие нажатия Q конусов будет максимальным, однако это положение неустойчиво, поэтому муфту 9 переводят далее в положение 2, осуществляя неко­ торый перебег ,9П.

Вположении 2 муфта 9 устойчива, так как реакция упругого сжа­ тия R стремится прижать муфту к упору а (рис. 120, 121).

Перебег Sn сопровождается некоторым уменьшением силы сжа­ тия конусов Q. поскольку суммарная упругая деформация частей, испытывающих нагрузку в положении 2, станет меньше, чем в по­ ложении 1.

Таким образом, на этом примере можно установить следующие этапы работы механизмов включения:

1) холостой ход; 2) рабочий ход (сопровождающийся упругой деформацией); 3) ход замыкания (перебег) с частичным уменьше­ нием упругой деформации.

Следует отметить, что не у всех механизмов включения имеются эти три этапа работы. Так, на рис. 122 схематически показана конструкция механизма, не имеющего третьего этапа. Зато этот

механизм требует специального устройства для фиксации положения включающей муфты. Некоторые типы муфт не имеют второго этапа; в таких механизмах включения сжатие ведомых и ведущих элемен­ тов производится с помощью пружин, постоянно сжатых и ослабляе­ мых при включении муфты.

О,

Рис. 121. Схема механизма включения фрикционных муфт

Отметим, что иногда, для получения большей плавности сцепле­ ния, необходимо уменьшить жесткость элементов, передающих уси­ лия в муфте. Тогда в механизмах включения применяют вместо обычных тяг и рычагов пружинные детали.

Вернемся к муфте на рис. 120.

В выключенном состоянии в этой муфте между трущимися по­ верхностями имеется суммарный осевой зазор х, которому соответ­ ствует перемещение Sx (рис. 121) муфты 9. Очевидно, что по мере износа трущихся поверхностей муфты величина х возрастает, а при

Рис. 122. Схема механизма выключения фрикционных муфт

данном состоянии механизма включения это повлечет за собой умень­ шение силы нажатия Q, а следовательно, и уменьшение величины предельного момента А^тах, передаваемого муфтой. Поэтому для компенсации износа (уменьшения величины х), а также и для перво­ начальной настройки муфты в ней предусмотрено регулировочное

устройство в виде гайки (рис. 120), навинчиванием которой можно переместить центры рычагов 8 и упоры а в нужное положение.

Отметим еще одну функцию, выполняемую гайкой 7; благодаря ей усилия сжатия конусов не передаются опорам вала — они воспри­ нимаются ведомой полумуфтой 2 и уравновешиваются.

Что касается величины холостого хода механизма включения, то она определяется в зависимости от величины зазоров, образую­ щихся в муфте при ее расцеплении.

Ниже приводятся некоторые данные о рекомендуемых величинах зазоров.

1. Конические муфты (рис. 123) при облицованных фрикцион­ ным материалом конусах

ô = 1,5 н~ 2 мм;

при иеоблицованных конусах

ô = 0,5 ч- 1 мм.

2. Дисковые муфты: масляные муфты

б = 0,6 ч - 0,4 мм;

сухие необлнцованные диски

б = 0,7 ч - 1 мм;

облицованные диски

б— 1 -ч—1,5 мм.

3.Муфты с разжимным кольцом

бяа 1 мм.

Всоответствии с величиной б определяется величина перемеще­ ния дг:

где г — число пар фрикционных поверхностей; для муфты с разжимным кольцом (рис. 124)

Л'Я« яб.

Величина Sx определяется аналитически или графически по вы­ численной величине х.

Ранее было показано, что регулирующее приспособление муфты позволяет изменять величины осевого зазора в муфте х, а следова­ тельно и величину упругой деформации муфты 50; зазор увеличива­ ется с уменьшением х.

Для каждой муфты могут быть построены так называемые регу­ лировочные характеристики, показывающие изменение запаса сцеп­

ления и других величин в муфте в зависимости от величины рабо­ чего хода 50.

Рассмотрим регулировочную характеристику (рис. 125) для муфты сцепления тракторов С-60 и С-65 ЧТЗ [641 со следующими обозначениями: Sn — рабочий ход передвижной втулки муфты сцепления; Р„ ,жл — нажимное усилие, действующее на диски при замыкании муфты; Qmax— наибольшее усилие, действующее на пере­ движную втулку муфты при включении ее; /„ — суммарные

Рис. 125. Регулировочная характеристика муфты сцепления трак­ торов С-60 и С-65

горизонтальные деформации деталей муфты за время ее включения; ß — коэффициент запаса сцепления.

Положим S0 = 12 мм.

Этому ходу соответствует Д, = 0,45; Qmax æ 120 кгс; РНІЖЛ = = 2100 кгс; ß Ä ; 2,5.

Положим, что после некоторого времени работы и износа дета­ лей муфты (в основном дисков) рабочий ход муфты уменьшился

6. Конструкции муфт

Рассмотрим некоторые конструкции муфт и их механизмы вклю­ чения.

На рис. 126, а показаны две многодисковые муфты, предназна­ ченные для реверсирования и включения главного движения фре­ зерного станка фирмы «Wanderer». Муфты 2 и 8 вращаются в противо­ положных направлениях и при сцеплении дисков в одной из них вал, а вместе с ним и шестерня 1 будут вращаться в соответствующем направлении.

Сцепление происходит при перемещении муфты включения 7 вправо и влево. Муфта 7, воздействуя на рычажки 9, поворачивает их, вследствие чего они сжимают диски.

Полное включение муфты наступает в тот момент, когда точка контакта муфты 7 и рычажков 9 перейдет на внутреннюю цилиндри­ ческую поверхность муфты 7. Оси рычажков находятся в регулиро­ вочной ганке 3, сидящей на втулке 6. Регулирование муфты осуще­ ствляется поворотом этой гайки, которая может стопориться в любом положении винтом 4, прижимающих к резьбе втулки 6 медный сухарик 5. Сила сжатия дисков не передается опорам и воспринима­ ется втулкой 6.

Произведем расчет механизма включения муфты (рис. 126, б). Примем для упрощения одинаковыми значения коэффициента

трения / = tg р для всех точек контакта (р — угол трения). В этом случае

cosp ’

где Q — сила сжатия дисков.

Из условия равновесия имеем для усилия включения выра­ жение

Р — Т sin (cc-j-p).

Пренебрегая моментом трения на оси рычажка, получим

Q' cos pb + Q' sin pi — Т cos pa + T sin pc

или после подстановок

Для крайнего положения рычажка (на схеме показано штрихо­ вой линией)

Рис. 126. Многодисковая муфта стайка