Файловый архив студентов. Файловый архив студентов.
1306 вузов, 5174 предметов.
/ Регистрация
FAQ Обратная связь Вопросы и предложения
Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Башкирский Государственный Аграрный Университет
Предмет:
[НЕСОРТИРОВАННОЕ]
Файл:

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

.pdf
Скачиваний:
66
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
17.28 Mб
Скачать
☆

Наибольшей величины давление достигает при (sincp)m;U:

Ртах =

(sill Cp ) тах-

(2)

Решая совместно уравнения (1) и (2), получим

Ртах

Р=17Гг ■sin ср. (3)

(sin Ф) max

Изменение р в функции ср представлено на рис. 214 при большом угле обхвата и на рис. 215 — при малом.

Для вывода уравнений, определяющих основные параметры муф­ ты, напишем одно из условий равновесия колодки. Если пренебречь трением в пальце, то окажется, что колодка находится под действием сил: реактивных давлений на колодку со стороны шкива, центро­ бежных и трения.

Уравнение суммы моментов этих сил относительно оси О пово­

рота

колодки будет

 

 

Mc — M p± M t = 0,

(4)

где

Мр — момент сил давления на колодку;

Мс — момент сил

центробежных; Mt — момент сил трения.

В зависимости от направления вращения колодок относительно шкива силы трения будут либо увеличивать прижатие колодок, либо, наоборот, уменьшать его.

Более медленный (плавный) пуск привода получится, если мо­ мент сил трения М/ будет противодействовать моменту центробеж­ ных сил трения /Ис. Этому случаю соответствует направление вра­

щения колодок, указанное на рис. 216, и знак минус перед членом М/ в уравнении (4). Более жесткий пуск (и больший момент, пере­ даваемый муфтой) получится при обратном вращении колодок.

Рис. 214. Изменение удельного да-

Рис. 215. Изменение удельного да­

вления при большом угле обхвата

влення при малом угле обхвата

Крутящий момент Мкр передаваемый муфтой, должен быть равен сумме моментов сил трения относительно оси вращения муфты, т. е.

Мкр = MJ ,

(5)

где Д4К— момент сил трения, действующих на одну колодку, отно­ сительно оси вращения муфты; і — число колодок.

Рис. 216. Схема сил, действующих на колодку

Определим

связь моментов, входящих в уравнения (4) и (5),

с параметрами

муфты.

Выразим момент сил давлением М р относительно оси 0 поворота колодки.

Согласно равенству (3) и схеме на рис. 216 для элементарной площадки brd(p имеем

 

dMv

 

sin cpbrdcpa sin cp =

sm2cpdcp,

 

 

 

(sin ф ) шах ^ Р

(Sin Ф) m a x

 

где b — ширина

накладки.

получаем

 

 

 

Интегрируя

это выражение,

 

 

 

,

Ф:

a b r p .

 

 

М.

 

^

 

 

'(sin ф)

sin2 cpdcp =

X

 

 

 

 

4 ( sin

ф ) ш а х

 

 

 

Фі

X (2срз -- 2срх —

sin 2(p2+ sin 2срх) .

(6)

 

 

 

Момент сил трения M t относительно оси О для той же элементар­ ной площади (рис. 216)

dM( —pbrdyf (г —а cos ср),

где / — коэффициент трения накладки о шкив.

dM,

brfPш а х • sin cp (г — а cos cp) dcp.

 

(sin Ф)шах

Интегрируя в пределах от срх до ср2, получим

а

г (cos срх —COS Cp.,) ~{—2 (sin2 Фі - Sl’n2 Ф2 ( 7 )

'(sin ф ) ш а х

Момент центробежных сил Мс (рис. 217) для элементарной массы

 

dMc = dmpciAisin ß,

где о) — конечная

угловая скорость вращения муфты.

Элементарная

масса

 

rfm =E № v ,

 

g

где у — удельный

вес материала колодки.

Интегрируя,

находим момент

центробежных сил

относительно

оси О

2 Г'1Р=

 

 

=

(/І - г2) (cos ßx -

cos ß2). (8)

jj

jj р2ф sin ßdß =

 

r,

p,

 

 

Момент Мк сил трения, действующих на одну колодку, относи­ тельно оси муфты (рис. 217)

dMK=

b frzp

pbrdyfr = (-s7- - ^ a sin cpdtp;

ф..

b f r 2p m

К

MK= ^ dMK=

(cos cpx - cos cp2).

(9)

Подставив полученные выражения для М р, Mh Мс из формул

(6)—(8) в уравнение (4) и решив его относительно ртах, получим

4ум2 ( sin фтах) (rä — г?) (cos ßi —cos ß,)

 

3gr (2фа — 2ф] —sin 2фа + sin 2ф1 ± 4f)

X

X j -- (cos ф] —cos ф2) + у1 (sin2' ■* фі —sin2■- ф2)j

(10)

Знак плюс перед коэффициентом 4/ в знаменателе дроби соответ­ ствует направлению вращения колодок, указанному на рис. 216, знак минус — противоположному направлению.

Если принять ф2 = 180° — cplt ß3 = 180° — ßx, что соответствует симметричному расположению колодки относительно вертикальной оси (см. рис. 213 и 216), то формула (10) может быть значительно упрощена.

В этом случае

4усо2 (/•?, — rfj cos ßj

(10a)

Рта:

3gr ( n —2q>!-f-sin 2Фі ± 4/ Y

со5фі\

Соответственно изменится и формула (7)

MK= 2öfr2pmaxcos(p1.

(9а)

Общий порядок определения главных параметров колодочной центробежной муфты может быть таков:

1) по заданному моменту Мкр определяется Л4К, т. е. момент который должен передаваться одной колодкой [формула (5)1;

зоо

2)

выбрав по конструктивным

соображениям размеры г,

/у,

г2, Фі> фа, ßi, ßa, а (обычно а = 0,75

=

0,9г), находят по формуле (10)

или

(10а) величину максимального

давления р тах. Значения

/

принимают по табл. 34. Если полученное ртах превосходит допусти­ мое удельное давление для принятых материалов (табл. 37), необ­ ходимо путем изменения размеров муфты добиться уменьшения ртах ДО допустимой величины. Так же следует поступить и в том случае, если полученное значение р тах окажется значительно меньше допустимой величины по табл. 37;

3) подставив принятое значение г в формулу (9) или (9а), опре­ деляют необходимую ширину колодки Ь. Возможен, конечно, и дру­ гой порядок расчета. Однако и в этом случае он должен быть выпол­ нен по формулам (5), (9), (10) или (5), (9а), (10а) с учетом данных указанных в п. 2.

В формулах (9), (9а), (10) целесообразно принять следующие единицы измерения: линейные размеры муфты — в см, у — в кгс/см3, со — в рад/с, углы сри ср2 — в рад, g = 981 см/с2. Тогда р тах выра­ зится в кгс/см2, а Мк — в кгс -см.

Рассмотрим пример расчета двухколодочной центробежной муфты при следующих исходных данных:

М хр = 830 кгс -см; п = 970 об/мин;

По формуле (5) находим

 

 

, ,

830

, . -

 

 

 

 

MK= --g- = 415 кгс-см.

 

По конструктивным соображениям принимаем:

/•=10

см;

£ = 1 ,2 5 ;

сРі = 0,52 (30°);

Фз = 180° — Фі;

= 25°;

ß2 = 180° — ßx;

/^ = 5 см;

г2 = 9,4см.

Полагая,

что

колодки

изготовлены

из чугуна, находим у —

= 0,0073 кг/см3; / = 0,3 (накладки из

ферродо).

Давление ртах определяем по формуле (10а). Считая, что направ­ ление вращения колодок соответствует знаку плюс перед коэффи­ циентом 4/ в знаменателе дроби, найдем

4 • 0,0073 • ЮО2 (9,43 —5,03) 0,906

.

_

.

,

Р т а х — 3 . 981 . 10 ( л - 2 - 0 ,5 2 + 0,866 + 4 -0,3- 1,25-0,866)

—

,Ь

кгс/ см“»

чго вполне допустимо (табл. 37) для накладок из ферродо.

 

По формуле (9а) находим

 

 

 

 

415 = 20-0,3- 100- 1,5.0,866 = 780;

= 5,3 см.

 

3. Центробежные муфты с замедляющими устройствами

Особенности устройства муфты, изображенной на рис. 218, заключается в следующем: к ведущей ступице / муфты при помощи пластин 5 присоединены три колодки 7 с накладками 6. Опорами пальцев 9, соединяющих колодки со ступицей, являются комбини­ рованные втулки 8, 2, 5; основа 8 — резиновая, обкладки 2 и 3 — металлические.

Такая конструкция обеспечивает бесшумность работы муфты; шарниры не требуют смазки, так как поворот пластин на малые углы происходит за счет кручения резиновой основы, кроме того,

наличие резиновых втулок способствует затуханию вибрации деталей муфты, возникающих в период пуска, а также при неравномерной нагрузке.

Муфта может быть собрана так, что между накладками колодок и цилиндрической поверхностью ведомого барабана 10 будет зазор при неподвижной муфте. Можно соответствующей сборкой также обеспечить предварительный контакт между колодками и барабаном. В этом случае и в начальный период работы муфты она будет пере­ давать какой-то минимальный момент.

Назначение пружин 4 состоит в том, чтобы сцепление между накладками и ведомым барабаном происходило с некоторым замед­ лением относительно момента пуска.

Эта муфта, так же как и изображенная на рис. 212, передает различные максимальные крутящие моменты в зависимости от направления вращения. Проекция силы тяги S (рис. 219)

на горизонтальную ось равна п противоположна по направлению силе трения Т

S sin Ѳ= T.

Вертикальная составляющая сила S будет

или, так как S

Т

sin

S B= S cos 0.

ѳ ’

S B= T ctg Ѳ.

Кроме вертикальной составляющей силы тяги S, на колодку дей­ ствует центробежная сила С. Таким образом, суммарная сила, при­ жимающая колодку, будет равна

Czt Tctge,

а полное значение силы трения

T —f' (С zLT ctg 0),

где / — фактически реализуемый коэффициент трения накладки о барабан.

Произведя некоторые преобра­ зования, получим

f (С ä~ T ctg Ѳ) — Т = 0;

T f

С1 ± / ctg Ѳ■

Отношение силы трения Т к центробежной силе С обозначим че­ рез / к

f— ____ I____

'к 1 ± f ctg Ѳ

или

f

(11)

/ к 1—f ctg б

при вращении колодок относительно ведомого барабана против ча­ совой стрелки и

^к = 1 —J—/ ctg в

при вращении колодок относительно ведомого барабана по часовой стрелке.

Очевидно, что по формуле (12) величина коэффициента /к меньше, чем в формуле (11).

Величина фактически реализуемого коэффициента трения / ко­ леблется от 0,2 до предельного значения 0,6—0,7. Что же касается коэффициента /к, то его величина может достигнуть весьма высоких значений: она зависит от значений / и ctg 0. В частности,

/к равен бесконечности, если / и 0 имеют попарно следующие значения:

/ = 0 - 1

0 - 2

0 - 3 0 - 4 0 - 5

0 - 6

Q° = 5—7

11 —3

16 — 7 21 —8 26 —6

31

Если значение коэффициента / к бесконечно велико, это означает, что муфта может передать крутящий момент любой величины при самых небольших силах нажатия колодок; в этом случае величина крутящего момента должна быть ограничена соображениями проч­ ности муфты.

Приводимые ниже конструкции муфт имеют более совершенное замедляющее устройство и обеспечивают более плавное нарастание

3

\

ѵѴ ' / / 7 / / V / х Ѵ / Ѵ / 7

 

Рис. 220. Центробежная муф-

Рис. 221. Многодисковая цептро-

та с кольцевой пружиной

бежная муфта

крутящего момента, чем рассмотренные выше. Эти муфты были предложены для привода ленточных конвейеров от электро­ двигателей с короткозамкнутым ротором в условиях горных раз­ работок.

Лента этих конвейеров не допускает натяжений, превышающих номинальные более чем в 1,5 раза, которые имели бы место в момент пуска при непосредственном присоединении двигателя.

На рис. 220 представлена схема такой муфты с гидравлическим замедлителем. Муфта состоит из ведомого шкива 1 и ведущей полу­ муфты 7, в радиальных отверстиях которой помещаются колодки 5 с фрикционными накладками 4. В выключенном положении, при невращающейся муфте, колодки стягиваются к центру охватываю­ щей их пружиной 3. Колодки имеют цилиндрическую часть, в кото­ рой могут перемещаться поршни 6. В цилиндр колодки заливается масло, которое при перемещении поршня перетекает через зазоры и калиброванные отверстия в поршне из одной полости цилиндра в другую.

В начале пуска поршень и колодка удерживаются в исходном положении пружинами 2 и 3, и трения между накладками 4 и шки­ вом / не происходит. По мере возрастания угловой скорости поршень под действием центробежной силы начинает перемещаться от центра к периферии, вытесняя масло.

Включение муфты, т. е. фрикционное замыкание колодок с рабо­ чей цилиндрической поверхностью ведомого шкива, произойдет тогда, когда центробежная сила увеличится настолько, что, преодо­ левая сопротивление пружины 3, раздвинет колодки. Время пере­ мещения поршней зависит от скорости перетекания масла и может быть подобрано таким образом, что включение муфты будет проис­ ходить после того, как обороты ведущего вала достигнут номиналь­ ной величины.

На рис. 221 представлена другая схема конструкции центробеж­ ной муфты с гидравлическими замедлителями. Эта муфта является многодисковой фрикционной муфтой, включаемой под действием центробежных сил.

Муфта состоит из ведущей части 1, ведомой части 2, ведущих <5 и ведомых 4 дисков, рычагов 9 с грузами, втулки 8, включающих стержней 11 с пружинами 10, поршня замедлителя 6 со штоком 7

ипружиной 5.

Впроцессе разгона ведущей части муфты, рычаги 9, под дейст­ вием центробежных сил, стремятся повернуться и передвинуть втулку 8 в осевом направлении влево. При этом, втулка перемещает поршни гидравлического замедлителя. Таким образом осуществ­ ляется плавное включение муфты.

При остановке привода рычаги 9, втулка 8, стержни 11, поршни 6 приводятся в исходное положение под действием пружин 5 и 10.

Регулирование времени включения производится дросселем.

4. Другие разновидности центробежных муфт

На рис. 222 изображена схема двухколодочной муфты с регули­ руемыми пружинами.

При наличии пружины формула (8) примет вид

Мс =

(г! -

г*) (cos ßx -

cos ßa) - FL,

где F — усилие

пружины;

L — плечо

(рис. 222).

График включения такой муфты показан на рис. 223.

На рис. 224 показана центробежная муфта, которая может быть применена для привода двух механизмов с различными скоростями от двухскоростного двигателя.

Включение того или иного механизма производится муфтой авто­ матически, в зависимости от скорости ведущего вала. Муфта устроена следующим образом. На ведущем валу 1 при помощи шпонки закреп­ лены диски 3, 10. Шкивы 2 и 4 установлены на валу свободно и вра­ щаются на антифрикционных втулках 7 (ограничение перемещения шкивов в осевом направлении на чертеже не показано). У шкивов

11 Поляков В. С.

305

на Внутренней цилиндрической поверхности ободов имеются зубья, с которыми могут сцепляться собачки 8, 13, 15 и 17, вращающиеся на осях 5 и 11, закрепленных на диске 3. Пружины 6 и 9, собранные с различным предварительным натяжением, удерживают собачки от зацепления со шкивами при неподвижном вале.

Воздушные амортизаторы 14 и 16, соединенные с собачками штифтами, замедляют движение собачек к зубьям шкивов. Сопротив­ ление движению зависит от величины выходного отверстия для воз­ духа в крышках 12 и 18 амортизаторов.

Одновременное включение обоих шкивов невозможно из-за наличия на концах собачек блокирующих выступов (крючков).

При вращении вала с меньшей скоростью собачка 13, преодолев сопротивление амортизатора и пружины 9, войдет в сцепление со

Рис. 222. Схема двухколо-

Рис. 223. График включения двух-

дочноіі муфты с регулируе­

колодочноіі муфты с регулируемыми

мыми пружинами

пружинами

шкивом 2. Включению собачки 17 препятствует сила пружины 6, превышающая центробежную силу.

Если после остановки вал вращать с большей скоростью, то с зубьями шкива 4 сцепится собачка 17. Собачка 13 отстает от собачки 17 вследствие большого сопротивления амортизатора. Включиться позднее она не сможет из-за блокирующих выступов на концах собачек.

Недостатком муфты является то, что включение происходит с ударом и для переключения механизмов необходима остановка ведущего вала.

На рис. 225 представлена пусковая центробежная муфта с метал­ лическим порошком в качестве рабочего тела [69]. Ведущей частью муфты является состоящий из двух половин, корпус 2, жестко свя­ занный с втулкой 1, сидящей на ведущем валу. Ведомая часть выпол­ нена в виде зубчатого диска 3, ступица которого свободно сидит на втулке 1. Внутрь корпуса засыпан гранулированный металли­ ческий порошок сдобавкой графита. При отсутствии вращения поро­ шок располагается в нижней части корпуса. При разгоне ведущих

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ
Помощь Обратная связь Вопросы и предложения Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности