частей порошок разбрасывается по периферии корпуса и увлекает во вращение зубчатый диск. При достижении определенной угловой скорости образуется кольцеобразный слой уплотненного порошка, связывающий ведущую и ведомую части в одно целое так, что передача заданного крутящего момента осуществляется без заметного скольжения. Последнее имеет место только в период раз гона. Оно может вновь начаться при достижении передаваемым моментом значений, превосходящих на 20—100% пусковой момент муфты. В силу этого муфту можно рассматривать как предохра нительную, защищающую приводимый агрегат от перегрузок.
Передаваемый муфтой момент в значительной степени зависит от количества порошка и величины его зерен.
В муфте, показанной на рис. 226, в качестве рабочего тела используется хорошо обработанная шарообразная стальная дробь. Здесь передача крутящего момента от ведущей полумуфты (ко жуха) 1 к ведомой (ротору) 2 осуществляется за счет сил трения, возникающих между дробью и ротором.
Длительность пускового периода и величина передаваемого крутящего момента определяется количеством дроби, помещаемой
Рис. 225. Муфта с металлическим порошком
Рис. 226. Муфта со стальной дробью
в кожухе. Как и в предыдущей конструкции, при перегрузке на 20—100% ротор будет пробуксовывать относительно кожуха. Муфта предназначена для реверсивных приводов с большими инерцион ными и ударными нагрузками.
Роль порошка или дроби в рассмотренных конструкциях муфт в значительной мере аналогична роли жидкости в гидромуфтах, но в данном случае не требуется такой плотности соединений, как в последних, и, кроме того, такие муфты могут применяться при высоких температурах.
5. Процесс сцепления муфты
Введем следующие обозначения:
Мд — крутящий момент двигателя, приведенный к муфте; Мс — момент сил сопротивления, приведенный к муфте;
Мт — суммарный момент сил трения между колодками и бара
|
|
|
|
|
|
|
|
|
баном муфты; |
момент инерции |
ведущей |
части |
системы, |
Уі — приведенный |
включая |
половину муфты; |
|
ведомой |
части |
системы, |
J 2 — приведенный |
момент инерции |
включая другую |
половину |
муфты; |
|
|
со2 — угловая |
скорость |
ведущей |
части муфты; |
|
|
сщ — угловая |
скорость |
ведомой |
части |
муфты. |
|
|
Процесс сцепления |
муфты состоит |
из |
нескольких |
периодов. |
1. От начала пуска двигателя до начала касания колодок с по верхностью ведомой части (только для муфт с замедляющими устрой ствами). Момент сил трения колодок в общем случае может быть представлен формулой
уѴі т = /сісо; — /е2, |
( 1 3 ) |
где І!г и ko — постоянные зависящие от конструкции, фрикционных свойств и размеров муфты. В частном случае может быть ko = 0.
Начало касания колодок определяется из уравнения (13)
—] k%—0,
откуда угловая скорость, при которой происходит первоначальное касание колодок, равна
До достижения угловой скорости со1_1 происходит лишь уско рение ведущей части, определяемое уравнением
Отсюда время от начала пуска до указанного момента равно
1* с іщ
(14)
.) 'Мд-
Ч
2. От начала касания колодок до достижения |
равенства Аіт = |
= Мс. В течение этого периода ведомая половина |
муфты остается |
неподвижной. Имеет место лишь ускорение двигателя и ведущей части муфты. Совершаемая при этом на поверхности контакта муфты работа сил трения переходит в тепло.
Уравнение движения ведущей части имеет вид |
|
/И д -М т = л 5 . |
(15) |
Длительность этого периода определяется выражением |
|
|
=Л ГягЭнТ' |
<16> |
где |
__ |
<0 1 - 1 |
_____ |
|
« ! - ! = ] / |
Г і ; |
ü,1- 3 = |/ |
|
3. От начала движения ведомой части муфты до достижения ею скорости ведущей части.
Момент M-t становится больше, чем Мс и продолжает возрастать, оставаясь все время больше М с. Ведомая часть муфты получает разгон. К концу периода скорость ведомой половины муфты стано вится равной скорости ведущей. В течение всего периода продол
жается выделение тепла на трущихся поверхностях муфты. |
|
Для ведомой части имеем |
|
|
|
|
Д/1Т— М с= / 2 |
■ |
(17) |
Интегрируя |
уравнения (15) и (17), получаем |
|
|
|
CÜі_3 |
0І2_ |
|
|
|
|
О |
|
Приняв |
t3 = |
t3, из этих уравнений |
найдем (аналитически |
или |
графически) |
значение сог_3 = со.,_3 угловой скорости муфты |
при |
сцеплении. По найденному значению Ü),_3 определяем длительность третьего периода (я.
4. От момента полного сцепления муфты до начала установив шегося движения системы.
В течение. этого периода движение всей системы продолжает ускоряться. В конце периода наступает равенство движущего момен та и момента сил сопротивления (Л4Д= Мс), и угловая скорость полу чает постоянное значение.
Для этого периода имеем следующее уравнение движения:
откуда длительность периода равна
“Ѵ
где (Oy — угловая скорость установившегося движения. Общее время сцепления муфты равно
I — ~Ь і і Н - “h ^4-
Вследствие сложности зависимостей, входящих в уравнения движения, решение уравнений (14), (16), (18) и (19) аналитическим путем в большинстве случаев представляет большие трудности,
Рис. 227. График моментов в центробежных муфтах
а получающиеся формулы имеют громоздкий вид и неудобны для вычислений *. Наиболее простым методом решения этих уравнений являются графическое интегрирование. При решении этим методом уравнений (18) следует иметь в виду, что значение со^з = со2_3 соответствует точке пересечения графиков, изображаемых указан ными выражениями. Полученные зависимости вида t = / (со) позво лят решить ряд других задач, связанных с работой муфты. Так, если для привода применяется электродвигатель, интересно установить зависимость между током і двигателя и временем. Если известна зависимость і — cp (coj, то при помощи полученного указанным выше
путем графика t = / (со) может быть построен график і = ф (/)
и
и графически взят интеграл \Pdt, служащий для расчета эквивалент-
о
ного тока, допустимого по условиям нагрева двигателя.
* Аналитическое решение указанных уравнений для отдельных случаев приведено в работах Е. М. Гутьяра 116] и Ashcraft и Bhoft [70J.
Зависимости (16) и (18) позволят получить в виде графиков или формул зависимости cot = fl (t) и со., = /., (t), при помощи кото рых на основе формулы (13) может быть найдена зависимость Мт = = ф(/). Зная эти три функции, можно найти работу, затраченную на трение колодок
|
|
|
/о -Из |
|
|
|
Л т= |
\ |
Мт (С0і — a2) d t= |
— |
|
|
|
ô |
ô |
ГЛ Лт |
|
и определить |
количество выделившегося тепла |
|
0. = ^2 |
Т |
Изложенная методика позволяет также в случае необходимости произвести анализ нескольких муфт с различными параметрами /е( и и выбрать для применения наиболее подходящую для данных условий работы. Однако в большинстве случаев при выборе целе сообразной конструкции муфты можно ограничиться указаниями, приведенными в начале настоящей главы. При этом следует допол нительно учесть полученные на основании специальных исследова ний [701 сведения о выборе кривой моментов сил трения Мт = f (со) (рис. 227). Установлено, что эта кривая должна быть образована таким образом, чтобы точка ее пересечения с кривой моментов двигателя Мд находилась бы сразу же после максимального значе ния момента Мд (точка А, рис. 227). Указанное необходимо учесть при расчете муфт по методике, изложенной в предыдущих парагра фах. Момент МКр = М кр/ и расчетная угловая скорость ш должны соответствовать точке А на кривой моментов МА.
Глава V il
КОМБИНИРОВАННЫЕ И СПЕЦИАЛЬНЫЕ МУФТЫ
1. Упругая зубчатая муфта УЗТМ [14]
На рис. 228 показана упругая зубчатая муфта инж. П. К. Гедыка (УЗТМ). Она представляет собой сочетание зубчатой муфты с упру гой втулочно-пальцевой. Таким образом, эта муфта наряду с нечув ствительностью к смещениям осей соединяемых валов осуществляет плавную передачу крутящего момента.
А-А
ч
)
____________
7 1
Рис. 228. Упругая зубчатая муфта П. К. Гедыка
Муфта состоит из втулок 1 и 8, зубья которых находятся в посто янном зацеплении с зубьями охватывающих обойм 2 н 7, скреплен ных вместе с пальцами 6.
Обойма 2 имеет во фланце внутреннюю кольцевую проточку, в которую входит диск а обоймы 7. Бурт б обоймы 2 имеет форму звездочки с внутренними зубьями, в центре которых расположены отверстия для резиновых колец 5.
Диск а имеет форму звездочки с наружными зубьями, в центре которых расположены отверстия под пальцы 6.
При сборке центровка осуществляется при помощи буртика обоймы 7, при этом зубья диска а необходимо расположить между зубьями бурта б, ввести диск в кольцевую проточку фланца и, по вернув его, совместить отверстия.
Через отверстия в резиновых кольцах 5 и диска а заводятся пальцы 6 и затягиваются гайками 4. При такой конструкции пальцы работают на изгиб, как балка на двух опорах, поэтому распределе ние сил, действующих на пальцы, здесь несколько выгоднее, чем в муфтах по нормали МН 2096—64, где пальцы работают на изгиб как балка, заделанная одним концом.
Кольцов из маслостойкой резины служит для удержания смазки от вытекания в местах разъема обойм.
2. Упругая центробежная муфта инж. Т. Г. Рыбчевского [211
Эта муфта (рис. 229) состоит из двух чашеобразных полумуфт 2 и 3, из которых полумуфта 2 является ведущей, и резиновой ленты /, свободно облегающей внутреннюю поверхность муфты. Если вес 1 пог. м ленты шириной b (поме щающейся в одной полумуфте) q кг, то при вращении полумуфты 2 с лентой длиной 2лR, с частотой вращения п об/мин лента будет прижиматься к внутренней поверх
ности полумуфты с силой
Рис. 229. Упругая центробежная муфта Т. Г. Рыбчевского
ç |
__ 'ііѵ |
і/ |
л/г Y |
|
|
|
|
30 ) |
R 2n’ |
|
где g — ускорение |
силы тяжести |
в м/с2; |
R — радиус |
средней |
ци |
линдрической |
поверхности |
рези |
новой ленты в |
м. |
|
|
|
Подставляя числовые значения, получим
С я« 0,007qn2R2.
При прижатии ленты к полумуфтам возникает сила трения [С, которая должна быть не меньше окружного усилия Р, т. е.
: С,
где f — коэффициент трения.
Предельный момент, передаваемый муфтой в кгс -м
С другой стороны, имеем
М кр =716,2 — 1,36,
где N — мощность в кВт.
Приравнивая правые части обоих равенств, будем иметь 0,007(?/'/г2/?3 = 716,2 • 1,36 N
Средний диаметр резиновой ленты D = 2R, тогда из полученного равенства можно найти величину D
104
п
Для пары резина — чугун / = 0,6. Для определения q конструк тивно задаются размером b (рис. 229). В табл. 59 приведены основ ные параметры муфты ннж. Т. Г. Рыбчевского при f — 0,6.
Рис. 230. Упругая центробежная муфта с двумя рези новыми лентами
Рассматриваемая муфта проста по конструкции, дешева в изго товлении и обладает способностью компенсировать погрешности монтажа соединяемых валов.
Укажем на способ увеличения момента передаваемого полумуф той путем применения двух резиновых лент, облегающих полумуфты
|
|
|
|
|
по |
двум различным |
диаметрам (рис. 230). В |
этом случае мощ |
ность, |
передаваемая |
муфтой, может быть найдена из табл. 59 |
как |
сумма мощностей, передаваемых каждой |
лентой в отдель |
ности. |
|
|
|