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

Эти муфты относятся к наиболее совершенным конструкциям упругих муфт с металлическими упругими звеньями. Они надежны в работе при любых скоростях вращения. Благодаря рациональ­ ному использованию материала упругих звеньев такие муфты, по сравнению с другими типами муфт, имеют меньшие габаритные размеры и массу. Они допускают смещения осей соединяемых валов: осевое 4—20 мм, параллельное от 0,5—3 мм, угловое — до 1° 15'.

Габаритные размеры и параметры муфт, выполненных по рис. 37, даны в табл. 12.

Таблица 12

Муфты этого типа могут быть линейными (постоянной жесткости) и нелинейными (переменной жесткости).

Зубья муфт постоянной жесткости чаще всего имеют прямоли­ нейное угловое очертание (рис. 38); благодаря чему сохраняется

крутящий момент отличается сравнительным постоянством (паровые турбины в стационарных установках, мотор-генераторные установки и т. п.).

Зубья муфт переменной жесткости, применяемых в машинах с широким диапазоном регулирования скоростей и нагрузок, имеют

криволинейное очертание боковой (рабочей) поверхности зубьев (рис. 39). Радиус этой поверхности выбирается таким, чтобы при увеличении крутящего момента происходило смещение места кон­ такта зуба с пружиной к плоскости разъема муфты. Это обуслов-

Рис. 39. Характерные стадии деформации пружины муфты переменной жесткости в процессе работы:

увеличивается вместе с ростом крутящего момента.

Нелинейность характеристики муфты позволяет при небольших габаритах передавать значительные по величине крутящие моменты.

Наряду с отмеченными положительными свойствами муфта, показанная на рис. 37, имеет и существенный недостаток, заключаю­ щийся в том, что установка змеевидной пружины в пазы полумуфт возможна только через расширяющиеся к пери­ ферии зубья (в направлении, отмечен­ ном стрелкой на рис. 40), а это вынуж­ дает деформировать пружину в момент сборки. Возникающие при этом напря­ жения в упругом элементе достигают значительной величины. В некоторых

у которых для облегчения сборки зубья срезаны через один (рис. 41). Кафедрой «Детали машин» ЛПИ им. М. И. Калинина совместно с Невским машиностроительным заводом им. В. И, Ленина разра­

Рис. 43. Варианты муфт со змеевидными пружинами

Рис. 44. Расчетные схемы пружины линейной муфты

О — О. В этих сечениях пружины существуют только перерезы­ вающие и сжимающие (растягивающие) силы.

Таким образом, отдельный полувиток будем рассматривать как арку, шарнирно укрепленную у основания и нагруженную давле­ нием от опорных граней зуба (рис. 44, б).

На рис. 44, в изображены силы, действующие на виток. Нормальные силы Q найдем из условия равновесия сил относи­

Прогиб уа связан с углом закручивания муфты ср соотношением

~ф ' а2 (24/— 16а -|-3я/) '

По мере увеличения нагрузки прогиб пружины растет и при некотором значении Р пружина коснется внутренней грани зуба в точке b (рис. 44, б). С этого момента муфта практически становится

Расчет линейных муфт по рис. 37 с уменьшенным числом зубьев (см. рис. 41. а, б), а также муфт по рис. 42 выполнен в работе [65].

Расчет нелинейных муфт. В этих муфтах расстояние а от пло­ скости разъема муфты до линии контакта пружины и зуба умень­ шается по мере роста Р.

Соответствующий угол поворота определится по формуле (50') заменой а = s и М — М л.

Для получения зависимости ср от М на криволинейном участке задаемся М, по /И находим Р, затем по формуле (49) определяем а и по формуле (50) или (50') определяем ф. Выкладки получаются проще, если сначала задаваться а и по формуле (47) определять Р.

Жесткость муфты на линейном участке определяется из соотно­

шения С = — или по формуле (44) при а= s.

Фл

Жесткость на криволинейном участке определяется как тангенс угла наклона касательной к кривой М = М (ф):

Нагрузка, при которой нарушается линейность муфты

Е£

РSPl'

Соответствующий этой нагрузке крутящий момент найдем по формуле (36).

Соответствующий угол поворота найдем подстановкой в формулу (51):

т — 1-\~-g,

s (24/— 16s-f-3ft/) Фл - 6PlDcp

Подставив в формулу (50) tri = l H— g и a по формуле (52),

получим формулу для угла закручивания муфты на криволинейном участке

Жесткость муфты на криволинейном участке определится по формуле (39).

Напряжения для этого случая также определяются по формуле (35), причем на всем участке максимальный изгибающий момент

остается постоянным и равным

п EJ Ра = — .

Рі

В наших рассуждениях мы считали, что пружина при изгибе не защемляется между двумя соседними зубьями. При т = тпр это положение всегда верно, а при т < шпр для предотвращения защем­ ления необходимо обеспечить достаточный зазор ё между зубьями муфты и пружиной. Этот зазор ё (рис. 45) определяется по формуле

ё > е = ]/рп — [(рп — pi) sin ф + т —s)2 —

— V PÎ — (т - s)2 — (Рп — Pi) COS ф,

Чтобы дать возможность пружине свободно деформироваться без

работу муфты при наличии смещений осей соединяемых валов.

Втаких случаях приходится зазоры делать минимальными, но при этом головные части полувитка пружины в момент защемления не участвуют в работе.

Втабл. 13 приводятся данные ЭНИМС [67] для нелинейных муфт

со змеевидными пружинами; размеры даны по рис. 46.