Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

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

.pdf
Скачиваний:
27
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
17.28 Mб
Скачать

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

-Стальная дробь

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

309

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

 

 

 

і_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:

зю

откуда длительность периода равна

“Ѵ

S « ß m ’

(l9)

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

s Л

штУ шШмж

ІИ

/

f f

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

M = / C R = 0,007qfn2Rs.

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.