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

Продолыю-свертные муфты (рис. 3)

ограниченное.

В отношении монтажа такие муфты удобнее, чем поперечно-

но усилие затяжки одного болта определяется в том предпо­ ложении, что крутящий момент передается только за счет сил трения (в этих муфтах предусматривается зазор 2—3 мм между полумуфтами)

где z — число болтов муфты.

Материал — чугун марки СЧ 28—48 или СЧ 32—52, редко — стальное литье. Муфты малых размеров выполняются иногда из круглой стальной заготовки.

Глава II

ПОДВИЖНЫЕ МУФТЫ

Подвижными называют муфты для постоянного соединения ва­ лов, допускающие их относительное смещение. К подвижным муф­ там относятся жесткие компенсирующие, упругие и шарнирные. Разновидности возможных смещений показаны на рис. 4: осевое (рис. 4, а), радиальное (рис. 4, б), угловое — перекос осей валов (рис. 4, в), а также комбинированное смещение (рис. 4, г), являю­

Рис. 4. Смещения осей соединяемых валов

щееся результатом сочетания радиальных или осевых смещений с угловым. Кроме того, возможен относительный поворот валов под действием изменяющегося крутящего момента.

Подвижные муфты называют также компенсирующими, так как благодаря своей подвижности они могут компенсировать погреш­ ности взаимного расположения осей соединяемых валов.

Несовпадение осей соединяемых валов является следствием не только возможных ошибок изготовления и монтажа. Точная установка валов может быть нарушена в процессе работы за счет их деформации, износа подшипников, осадки фундамента, вибра­ ций, изменения температуры и т. п. Соединение смещенных валов глухими муфтами привело бы к возникновению дополнительных нагрузок на подшипники (рис. 5), более интенсивному износу по­ следних, а также увеличению деформаций и появлению усталости

всоединяемых частях машины и дополнительным потерям мощно­ сти. Рационально выбранная конструкция подвижной муфты может

взначительной мере компенсировать и устранить вредное влияние

несовпадения осей соединяемых валов. Однако неправильно было бы считать, что применение подвижных муфт освобождает от необ­ ходимости тщательной сборки. Отклонение от соосности во всех случаях, даже при совершенной конструкции муфты, приводит к дополнительным нагрузкам, потере мощности и более быстрому выходу из строя отдельных деталей соединяемых агрегатов. Пра­ вильно будет рассматривать подвижные муфты как гарантию удов­ летворительной работы при тех отклонениях от соосности, которые могут появиться в процессе эксплуатации машины. Последнее имеет особенно важное значение в случае, когда соединяемые агре­ гаты устанавливаются на отдельных фундаментах или на недоста­ точно жесткой раме.

Рис. 5. Возможная деформация соединяемых валов

Подвижные муфты подразделяются на жесткие и упругие: пер­ вые могут компенсировать смещения, показанные на рис. 4, а вто­ рые, кроме этих смещений, допускают еще и тангенциальное сме­ щение валов за счет деформации промежуточных упругих деталей муфты.

Вследствие тангенциальной подвижности муфты наблюдается частичная компенсация неравномерности вращения валов, смяг­ чение толчков и ударов, а также гашение крутильных колебаний.

Следует отметить, что незначительное тангенциальное смещение допускают и жесткие муфты за счет возможных зазоров и деформа­ ций деталей муфты.

Компенсирующие свойства подвижных муфт обеспечили им весьма широкое распространение в промышленном оборудовании. Они представлены большим разнообразием типов и конструкций.

А.ЖЕСТКИЕ ПОДВИЖНЫЕ МУФТЫ

1.Зубчатые муфты

Кжестким подвижным муфтам относятся зубчатые муфты об­ щего назначения (ГОСТ 5006—55*), получившие за последнее десятилетие весьма широкое распространение.

В настоящее время имеется большое разнообразие конструкций зубчатых муфт.

Зубчатая муфта (рис. 6, а и б) состоит из двух обойм 1 с внут­ ренними зубьями, которые находятся в зацеплении с двумя зубча­ тыми втулками 2 с наружными зубьями.

Поверхности наружных зубьев на окружности выступов обтачи­ ваются по сфере, по которой центрируются обоймы муфты.

На внутренних торцах втулок имеются отверстия с резьбой, обеспечивающие съем их с валов. В одной из обойм имеется отвер­ стие, закрывающееся пробкой, через которое в муфту заливается масло; масло уменьшает износ зубьев и в небольшой степени смяг­ чает удары. Применяются сорта смазки с большой вязкостью, спо­ собные образовывать прочные пленки на смазываемых поверхно­ стях. Применение консистентных и легких смазок малой вязкости в муфтах общего назначения (при окружной скорости в зубчатом сопряжении до æ 25 м/с) не допускается.

Для смазки зубчатых муфт рекомендуется применять нигрол Л и автотракторный нигрол летний или зимний в зависимости от тем­ пературы окружающей среды. Смена масла должна производиться не реже одного раза в 3—4 месяца с предварительной промывкой керосином внутренней поверхности муфты. Уровень масла не дол­ жен превышать хорды, проходящей по уплотнительному кольцу [14].

Зубчатые муфты допускают смещение соединяемых валов (рис. 7) за счет зазоров в зацеплении и обточки зубьев втулок по сфере. Параметрами, характеризующими компенсирующую спо­ собность муфты, являются максимальный угол перекоса а тах и рас­ стояние А (рис. 6) между центрами сфер втулок.

Практика показывает, что интенсивность износа зубьев сильно растет с увеличением угла перекоса соединяемых валов. При боль­ ших перекосах зубчатые муфты работают неудовлетворительно.

По ГОСТ 5006—55* для зубчатых муфт общего назначения

наибольшее радиальное смещение при отсутствии перекоса дп1ах = А tg 0°30' = 0.0087Л. При наличии перекоса п радиального смещения, для средних условий мон­ тажа по данным [34] можно прнмять :а= (0,0006 -и0,008)

А и ср = 0°15'.

Для изготовления муфт используются стали марки 40 по ГОСТ 1050—60 или марки 45Л по ГОСТ 977—65*. При применении материалов с более высокими механическими свойствами значения крутящего момента, указанные в таблицах, могут быть увеличены до пределов, устанавливаемых расчетным путем.

Рис. 9. Зубчатые муфты типа МЗП:

/ — зубчатая обойма; 2 — полумуфта; 3 — зубчатая втулка

Опыт эксплуатации зубчатых муфт показывает, что выход их из строя обусловливается износом и разрушением контактных по­ верхностей зубьев. Сложность точного учета условий работы зубьев муфты затрудняет возможность разработки надежной методики их расчета. Поэтому представляется более удобным ограничиваться пока методом подбора муфт по ГОСТ 5006—55*, где зубчатые муфты рекомендуется выбирать по наибольшему диаметру концов соеди­ няемых валов с последующей проверкой прочности муфты по фор­ муле

где Л4тах — максимальный крутящий момент, который способна передавать муфта (табл. 4 и 5); /Мр — максимальный длительно

Для фланцевых болтовых соединений зубчатых муфт должны при­ меняться чистые болты, изготовляемые из стали не ниже марки 35.

Как показали сравнительные испытания ряда различных конст­ рукций упругих муфт, выполненные кафедрой деталей машин ЛПИ им. М. И. Калинина, зубчатая муфта, являясь жесткой, вместе с тем обладает наиболее высокой способностью компенсировать все­ возможные смещения осей соединяемых валов.

Вместе с тем, можно отметить, что часто отказываются от при­ менения зубчатых муфт из-за быстрого износа зубьев, работающих при смещенных осях соединяемых валов, а также в тех случаях, когда муфта должна обладать упругими и демпфирующими свой­ ствами.

За последние годы появились конструкции зубчатых муфт, в которых отдельные металлические зубчатые элементы заменены пластмассовыми с целью придания этим муфтам наряду с компен­ сационными свойствами определенных упругих и демпфирующих свойств [71; 74; 75; 791.

Муфты с пластмассовыми деталями, по сравнению с чисто метал­ лическими зубчатыми муфтами, обладают повышенной износостой­ костью (за счет более равномерного распределения нагрузки и подбора соответствующей пары трения), хорошей работоспособно­ стью при недостаточной смазке млн даже при ее отсутствии и элект­ роизоляционными свойствами. Работа этих муфт в условиях сме­ щенных осей соединяемых валов будет сопровождаться менее интен­ сивным силовым воздействием на валы и подшипники (за счет мень­ шего коэффициента трения и более равномерного распределения нагрузки между зубьями).

Кроме того, такие муфты будут иметь и ряд технологических преимуществ, в частности — уменьшение требований к точности изготовления.

2. Крестово-кулисные муфты

Муфта этого типа состоит из трех основных частей: двух полумуфт, устанавливаемых на концы соединяемых валов, и средней, промежуточной крестообразной части, входящей выступающими гребнями в соответствующие им пазы полумуфт (рис. 12).

Вместо гребней средняя часть может иметь две впадины или гребень на одной стороне и впадину на другой.

В литературе встречаются следующие названия этой муфты: крестовая, крестово-кулисная, муфта Ольдгема, плавающая, урав­ нительная.

Муфта может быть названа также планетарной, так как ее средняя часть является сателлитом, центр которого совершает два полных оборота за один оборот вала [21. /

Крестово-кулисные муфты применяются для соединения не­ соосных валов, причем теоретически эта несоосность может дости­ гать весьма больших величин, но обычно не превышает етах æ 0,047),