книги из ГПНТБ / Зиновьев, Владимир Андреевич. Детали машин учебник для немеханических специальностей высших технических учебных заведений

стоящая из двух полумуфт, каждая из которых представляет собой втулку с фланцем. Фланцы стягиваются болтами, вставленными

вотверстия с зазором пли точно пригнанными к отверстиям, т. е.

снатягом. В первом случае крутящий момент передается при по­ мощи сил трения на поверхности соприкосновения фланцев, во втором при помощи работающих на срез и смятие болтов.

Впервом случае изготовление и монтаж получаются более про­ стыми, но при вставленных с натягом болтах необходимое число их

получается меньшим или при том же числе болтов получается мень­ ший их диаметр. Соосность соединяемых валов достигается цептри»

Фиг. 75. Фиг. 76.

рующим цилиндрическим выступом у одной полумуфты и соответ­ ствующим ему цилиндрическим углублением у другой.

Поперечно-свертной муфте, изображенной на фиг. 75, а, присущ, хотя и в меньшей мере, недостаток втулочной муфты: при разборке,

после удаления болтов один из валов должен отодвигаться в осевом

направлении на расстояние, равное высоте центрирующей цилин­ дрической поверхности. В случае необходимости устранения этого

недостатка применяется немного усложненная конструкция муфты

(фиг. 75, б), в которой соосность достигается при помощи состоя­

щего из двух половин кольца, входящего в цилиндрические углу­ бления обеих полумуфт. После снятия болтов каждое из полуколец может быть удалено в радиальном направлении при помощи ввин­ чиваемого в него стержня небольшого диаметра. Посадка полумуфт на валы осуществляется под прессом или в нагретом состоянии.

Для передачи больших крутящих моментов муфты изготовля­ ются заодно с валами. Муфты этого типа обеспечивают точное и

прочное соединение валов, поэтому в ответственных случаях (на­ пример, в турбогенераторах, гидротурбинах) соединение валов производится такими муфтами.

Для устранения или по крайней мере ослабления последствий внезапно возникающих перегрузок ведомых валов, а также послед­ ствий незначительного смещения или перекоса осей валов приме­ няются многочисленные конструкции муфт с упругими элементами

в виде пружин или деталей из эластичного материала (резины). Одной из наиболее распространенных упругих муфт является стан­ дартная муфта МУВП (муфта упругая втулочно-пальцевая), пока­ занная на фиг. 76.

ГОСТом 2229-55 установлено 18 разных размеров такой муфты

для валов диаметрами от 28 до 150 мм для передачи крутящих мо­ ментов от 670 до 153 800 кГ см. Муфта состоит из двух полумуфт,

в одной из которых в конических отверстиях закреплены пальцы 1,

несущие эластичные резиновые кольца 2, входящие в цилиндриче­ ские отверстия другой полумуфты. Будучи в высокой степени эла­

стичной, такая муфта обладает и другим немаловажным достоин­ ством; она не требует особенно тщательного монтажа, так как не­ значительное несовпадение осей валов не имеет здесь такого значения, как в глухих муфтах.

Разъединить валы, соединенные какой-либо глухой или упругой муфтой, возможно только при разборке соединения. Поэтому такие муфты применяются в тех случаях, когда разъединение валов дол­

жно производиться редко, например при капитальном ремонте устройства, в состав которого муфта входит. Но в очень многих механических устройствах (станки, автомобили) требуется часто и быстро разъединять и вновь соединять валы при непрерывном вращении ведущего вала. В таких случаях применяются разнооб­ разные конструкции сцепных муфт.

Для возможности быстрого соединения и разъединения валов

одна из полумуфт сцепной муфты должна быть, разумеется, подвиж­ ной в осевом направлении.

Сила на поверхности соприкосновения обеих полумуфт должна

быть достаточно большой для передачи необходимого крутящего

момента, а сила, прижимающая ведущую полумуфту к ведомой в осевом направлении, должна быть возможно меньшей. Это требо­ вание к сцепной муфте наиболее просто удовлетворяется кулачковой муфтой, схема которой приведена на фиг. 77. В одной полумуфте — левой, расположены впадины, на другой — кулачки-выступы соот­ ветствующей впадинам формы. В изображенном положении полу­ муфты разобщены. Ведомый вал приводится во вращение после продвижения ведущей полумуфты по направлению к ведомой и

Недостаток этот не имеет значения лишь в тех случаях, когда сое­

динение валов производится во время прекращения работы устрой­ ства, в состав которого муфта входит.

От этого недостатка свободны фрикционные сцепные муфты,

в которых соединение полумуфт производится при помощи сил трения. В таких муфтах угловая скорость вращения ведомой полу­ муфты становится равной угловой скорости ведущей после некото­

102 Детали для передачи вращательного движения

рого непродолжительного промежутка времени, в течение которого происходит проскальзывание ведущей полумуфты относительно ве­ домой. Получение большой силы трения на поверхности соприко­ сновения полумуфт при небольшой силе нажатия ведущей полумуфты на ведомую в осевом направлении разрешается по-разному в муфтах конических и дисковых.

Коническая фрикционная муфта (фиг. 78, а) состоит из двух

конических барабанов, один из которых жестко соединен с ведомым

валом, а другой скользит по ведущему валу на направляющей шпонке. Под действием осевого усилия, приложенного к ведущему

барабану, на поверхности соприкосновения барабанов возникает сила трения, равная

Q sin а

где Q — осевое усилие;

При незначительном угле а (порядка 10°) сила трения на поверх­ ности соприкосновения получается приблизительно в 6 раз больше осевого усилия. Уменьшая угол а, можно получить силу трения еще большей, но при слишком малых углах а становится затруд­ нительным разъединение полумуфт. На фиг. 78, б приведен тре­

угольник сил для ведущей полумуфты.

На фиг. 79 приведена схема дисковой фрикционной муфты, получившей широкое применение в разнообразных конструктивных оформлениях. Один ряд дисков 2 сцепляется с деталью 1, жестко связанней с ведомым (левым на фиг. 79, а) валом. Диски 2, входя выступами в пазы детали 1, как показано на фиг. 79, б, могут свободно передвигаться в пазах в осевом направлении. Диски 3 аналогичным

не сжаты, ведущий вал, вращаясь вместе с дисками 3, не увлекает ведомый вал во вращение. При нажатии силой Q на крайний пра­ вый диск 3, что может быть осуществлено разными способами в разных конструкциях муфт, все диски 2и5 сдвигаются влево и прижимаются одни к другим, а деталь 4, двигаясь вместе с дисками, прижимается

Фиг. 79.

Для увеличения коэффициента трения металлические диски об­ шиваются специальными фрикционными материалами, чаще всего феродо (асбесто-проволочная ткань, пропитанная бакелитовым ла­ ком).

Для улучшения плавности сцепления металлические диски

в некоторых муфтах работают в масле, т. е. при значительно пони­

женном коэффициенте трения. Число пар дисков определяется рас­ четом в зависимости от величины крутящего момента, который дол­ жен передаваться муфтой.

Назначение предохранительных муфт состоит в том, чтобы во избежание повреждения связанных с ведомым валом механизмов разобщать полумуфты в случае возникновения на ведомом валу не­ допустимо больших перегрузок. Разобщение полумуфт достигается

включением между ведущим и ведомым элементами муфты деталей,

разрушающихся при крутящих моментах, больших определенной величины. Во фрикционных предохранительных муфтах при боль­

шом сопротивлении ведомого вала вращению диски ведущей полу­ муфты скользят по дискам ведомой, не приводя ее во вращение. Применяются также кулачковые предохранительные муфты, в ко­ торых сцепление осуществляется кулачками, проскальзывающими

104 Детали для передачи вращательного движения

один по другому при возникновении чрезмерно больших нагрузок на ведомом валу.

Муфты свободного хода, называемые также муфтами обгона или обгонными муфтами, могут передавать крутящий момент с ведущего вала на ведомый только в одном направлении. При прекращении вращения ведущего вала ведомый вал может продолжать вращаться. Такие муфты применяются в транспортных машинах (автомобилях, велосипедах), металлорежущих станках и в разного рода пусковых приспособлениях.

ГЛАВА III

ПЕРЕДАЧИ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ

§ И. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Передача от вала двигателя, вращающегося с равномерной угло­ вой скоростью, к рабочему органу исполнительного механизма может осуществляться разнообразными способами в зависимости от харак­ тера движения рабочего органа, потребляемой им мощности и осо­ бенностей выполняемой им работы. Лишь в редких сравнительно случаях ось вала, несущего рабочий орган, оказывается возможным»

расположить на одной прямой с осью вала двигателя, жестко соеди­ нив оба вала, и обойтись таким образом без всяких промежуточных, передаточных механизмов. Так, например, можно поступить при передаче энергии от паровой турбины к генератору электрического тока, от электродвигателя к центробежному насосу или вентиля­ тору и в некоторых других случаях. Но очень часто передача от двигателя к рабочему органу бывает, наоборот, сложной и осуще­ ствляется при помощи многих последовательно расположенных передаточных механизмов с изменением сил, моментов, скоростей и видов движения.

В разного рода механических устройствах, кроме механических передач, применяются передачи гидравлические, пневматические и электрические. В настоящей главе рассматриваются только меха­ нические передачи вращательного движения.

Все виды одноступенчатых механических передач вращательного движения, т. е. передач от ведущего вала к ведомому без промежу­ точных валов, можно разделить на две группы: передачи трением и передачи зацеплением. К первой группе относятся фрикционная' и ременные передачи, ко второй — зубчатая, червячная и цепная. Эти же передачи можно разделить и на другие две группы: передачи с непосредственным контактом деталей, сидящих на ведущем и ве­ домом валах, и передачи с гибкой связью. К первой из этих групп относятся передачи фрикционная, зубчатая и червячная, ко вто­

рой — ременные передачи и цепная.

Области применения и характерные особенности каждой из упомянутых передач определяются передаваемой мощностью, окруж­

ной скоростью, передаточным числом, к. п. д. и расстоянием между

осями ведущего и ведомого валов, а также габаритами и весом де—

106 Передачи вращательного движения

талей, осуществляющих передачу, стоимостью и эксплуатацион­ ными расходами.

Наибольшая мощность передается зубчатой передачей: в пере­

дачах от судовых турбин мощность, передаваемая парой зубчатых

колес, выражается десятками тысяч лошадиных сил. В червячных передачах наибольшая практически возможная мощность не пре­ восходит 700—800 л. с. из-за большого количества тепла, выделяе­ мого в зацеплении.

Мощность фрикционной передачи ограничивается контактным давлением, т. е. силой, приходящейся на единицу длины образую­ щей фрикционного колеса (катка). При значительной силе, с кото­ рой колеса должны быть прижаты одно к другому (в 8—10 раз боль­

шей окружного усилия), контактное давление получается значи­ тельным, а уменьшение величины его путем увеличения длины

колес является затруднительным, так как с увеличением длины возрастает трудность достижения равномерного распределения дав­ ления по длине. Наибольшую возможную мощность фрикционной передачи можно считать равной приблизительно 200 л. с., но обык­ новенно эта передача применяется при мощностях, не превышаю­ щих 20—30 л. с.

Наибольшая известная мощность цепной передачи 5000 л. с.

Наибольшую возможную мощность плоскоременной передачи

можно считать равной 2500—3000 л. с. Такие уникальные уста­ новки существовали раньше, в настоящее время плоскоременные передачи редко применяются при мощностях, превышающих 100л. с.

Мощность клиноременной передачи ограничивается наиболь­

шим возможным тяговым усилием ремня с наибольшим стандартным поперечным сечением (сечение Е) и возможным числом параллельно

работающих ремней. При весьма тщательном монтаже передачи наибольшее практически целесообразное число ремней считается равным 18. При всех благоприятных условиях работы наибольшая передаваемая одним ремнем мощность в соответствии с ГОСТом 1284-57 равна 44,5 кет — 60 л. с. Следовательно, предельную мощ­ ность для клиноременной передачи можно считать равной 1000 л. с.

Окружные скорости в зубчатых передачах достигают до 140 м/сек и даже более, разумеется, при весьма тщательном изготовлении передачи. В обыкновенных передачах, изготовляемых по 1-му классу точности, окружные скорости не превышают 25 м/сек. До такого же предела доходят скорости и в остальных упомянутых выше пере­ дачах за исключением червячной, в которой окружная скорость червяка не превышает 15 м/сек.

Передаточное число червячной передачи в точных приборах доходит до 1000 (например, в делительных механизмах), но при крайне низком к. п. д., что, впрочем, в такого рода устройствах и не имеет значения. В силовых передачах передаточное число не превышает 8—50.

Зубчатую цилиндрическую передачу можно осуществить с любым передаточным числом (в передаче колесо — рейка передаточное число

является бесконечно большим), но при передаточном числе, пре­

вышающем 10, диаметр большего колеса получается слишком боль­ шим, и одноступенчатые зубчатые передачи с такими передаточ­ ными числами не изготовляются.

В конических зубчатых передачах передаточное число не прини­ мается большим 5. Для цилиндрической и конической фрикцион­ ных передач предельные передаточные числа можно считать такими

же, как и для зубчатых передач.

В передачах с гибкой связью наибольшие пределы передаточных

чисел можно считать следующими: в цепной и клиноременной 15, в плоскоременной с натяжным роликом 10, а без натяжного ролика

5. Указанные пределы относятся к понижающим (замедлительным) передачам. В повышающих (ускорительных) передачах предельные

величины передаточных чисел принимаются меньшими, так как такие передачи работают при прочих равных условиях хуже пони­ жающих. Повышающие передачи встречаются на практике реже.

Каждая из упомянутых выше передач за исключением чер­ вячной может быть выполнена с большим к. п. д.: зубчатая до 99%, цепная до 98%, плоскоременная до 97—98%, фрикционная клино­ ременная до 96%. К. п. д. червячной передачи получается равным около 90% лишь при сравнительно малых передаточных числах (при многозаходных червяках). При больших передаточных числах (однозаходных червяках) к. п. д. составляет 75—85%. В самотормозящих червячных передачах к. п. д. получается меньшим 50%.

Габариты и веса деталей передач трением получаются большими,

чем передач зацеплением, так как окружная сила при равных диа­ метрах колес и при прочих равных условиях в передачах зацепле­ нием получается большей, чем в передачах трением.

Межосевое расстояние в цилиндрических передачах зацеплением и цилиндрических фрикционных передачах равно сумме радиусов колес, в передачах с гибкой связью может быть в зависимости от разных условий довольно значительным за исключением клиноременной передачи, для которой во избежание вибрации ремней не рекомен­ дуется принимать межосевое расстояние большим двойной суммы диаметров колес.

§ 12. ФРИКЦИОННЫЕ ПЕРЕДАЧИ

Цилиндрическая передача

На фиг. 80 д1^дставлена схема простейшей цилиндрической

скорости г>1ви vin , вращаются с угловой скоростью и числом оборотов

(Oj и пг в минуту, а ведомый вал и каток имеют соответствующие