Лабы / лаб 9
.docЛабораторная работа №09
Изучение конструкций и проверочный расчет муфт.
Цель работы: 1. Изучить конструкции муфт.
2. Ознакомиться с расчетами муфт на прочность.
Продолжительность работы: 2 часа.
Оборудование, аппаратура, инструмент: Комплект муфт, штангенциркуль, микрокалькулятор, чертежные принадлежности (карандаши, линейка).
Теоретические сведения.
Муфты служат для соединения валов или других вращающихся деталей и передают движение без изменения скорости.
Кроме соединения валов муфты служат для включения и выключения исполнительного органа при непрерывно работающем двигателе, для предохранения рабочих органов от перегрузок, компенсации несоосности валов, снижения динамических нагрузок, передачи движения между валами только в одном направлении и др.
Основными параметрами муфт являются диаметр вала d и передаваемый крутящий момент T.
Муфты классифицируются по способам соединения ими валов. Различают два способа соединения валов с помощью муфт.
Первый – постоянное соединение, валы в процессе работы не разъединяются и работают как одно целое. Второй способ соединения валов – временное, эпизодическое или периодическое соединение и разъединение валов в процессе работы.
Постоянное соединение валов достигается с помощью соединительных муфт, которые разделяются на 2 подгруппы: а) глухие и б) компенсирующие. Муфты последней подгруппы кроме постоянного соединения осуществляют также компенсацию смещений валов.
Глухие муфты предназначены для постоянного соединения между собой в длину отдельных участков валов. На практике нашли применение глухие муфты трех основных типов: а) втулочные, б) поперечно-свертные и в) продольные-свертные. Все три типа муфт требуют соосности соединяемых валов.
Компенсирующие муфты разнообразны по конструкции. Наиболее употребляемыми в оборудовании электронной техники являются следующие муфты: эластичная поводковая, упругая, втулочно-пальцевая (МУВП), упругая со звездочкой, кулачково-дисковая.
Эластично-поводковая (ГОСТ 25021-81 см. [2], с.188-189) используется чаще всего для соединения электродвигателя с передаточным механизмом. Элементы выбранной муфты проверяют на прочность: упругий элемент (диск) по напряжениям смятия.
F 2Tk
см = = [см] , (1)
Aсм DоZlпdп
пальцы по напряжению изгиба
M Tlпk
п = = [п] , (1)
W DоZ0,1dо3
где T – передаваемый крутящий момент, Hмм; k – коэффициент режима работы (см. [1], с.15-16), при расчетах можно принять k=1,52,0; Dо – диаметр расположения пальцев на полумуфте, мм; Z – число пальцев на одной полумуфте; lп и dп – длина и диаметр пальца в местах контакта с диском, мм; dо – диаметр пальца в месте заделки его в полумуфте, при расчетах принять dо 0,6dп, мм; [см] и [п] – допускаемые напряжения, значения которых рекомендуется принимать [см] = (1,82,0) МПа, [п] = (120150) Мпа.
Муфта упругая втулочно-пальцевая (МУВП, ГОСТ 21424-75, см. [2], с. 193-194) позволяет компенсировать несоосность и передавать большие крутящие моменты, эластичная поводковая муфта работоспособна в средах с парами воды, масла и бензина. Применяют для передачи средних мощностей при небольших несоосностях: осевой l = 15 мм, радиальной r = 0,30,6 мм, угловой до 1о. Проверку элементов выбранной муфты проводят по формулам (1) и (2).
Упругая муфта со звездочком (ГОСТ 14084-76, см. [2], с.190-191) компактна и надежна в эксплуатации, допускает радиальное смещение осей r 0,2 мм и перенос осей 1о31’ способна передавать бо'льшие крутящие моменты, чем МУВП. При постоянном направлении вращения соединяемых валов работает только половина зубьев резиновой звездочки и после их износа звездочку переставляют на один угловой шаг.
Работоспособность резиновой звездочки определяется величиной напряжений смятия и может быть рассчитана по формуле
24DTk
см = [см] , (3)
Zh(D3-dk3)
где D – наружный диаметр полумуфты, мм; dk – внутренний диаметр кулачков в полумуфте, мм; Z – число кулачков в одной полумуфте; h – длина линий контакта кулачков со звездочкой, измеренная вдоль оси муфты; остальные обозначения как в формулах (1) и (2); [см] = (22,5) МПа. Муфта кулачково-дисковая (ГОСТ 20720-75, см. [2], с.195-196) относится к группе жестких компенсирующих муфт, по сравнению с упругими муфтами обладает большей нагрузочной способностью и меньшими размерами, способна компенсировать большие радиальные несоосности (до r 0,04D). Муфту преимущественно устанавливают на тихоходных валах из-за повышенного износа контактирующих поверхностей. Работоспособность муфты проверяют по формуле, в которой следует принять Z = 4 и [см] = (1520) МПа, т.е. по формуле
6DkT
см = [см] , (4)
h(D3-dо3)
где dо - внутренний диаметр выступов на диске, мм; h – длина линии контакта выступа диска с пазом полумуфты в осевом направлении, мм.
Имеется также большое число предохранительных и специальных муфт; в данной лабораторной работе они не рассматриваются.
Лабораторное задание.
Ознакомиться с контрукцией муфт и отдельными ее элементами. Определить к какому виду относятся данные муфты.
Измерить параметры для двух муфт, указанные в форме табл. 1.
Форма таблицы 1.
Параметры
|
Обозначение по [2] и табл. значения параметров |
Измеренные значения параметров муфт |
||
Муфта 1 |
Муфта 2 |
Муфта 1 |
Муфта 2 |
|
Внутренний диаметр муфт d, мм |
|
|
|
|
Наружный диаметр муфты D, мм |
|
|
|
|
Диаметр ступицы dст, мм |
|
|
|
|
Общая длина муфты L, мм |
|
|
|
|
Диаметр окружности расположения пальцев Dо, мм |
|
|
|
|
Число пальцев (кулачков) в полумуфте Z |
|
|
|
|
Диаметр пальца dп, мм |
|
|
|
|
Длина пальца lп, мм |
|
|
|
|
Внутренний диаметр кулачков dk, мм |
|
|
|
|
Длина линий контакта кулачка со звездочкой по оси муфты h, мм |
|
|
|
|
Длина линий контакта в кулачково- дисковой муфте h, мм |
|
|
|
|
3. По данным измерений проверить работоспособность муфт.
Методические указания.
Для выполнения лабораторной работы необходимо ознакомиться с рекомендованной литературой по данной теме.
Методика выполнения работы.
Рекомендуется следующий порядок работы.
1. Ознакомиться с конструкциями муфт, определить их название и основные параметры по справочной литературе, например по [2]; занести табличные значения параметров в форму табл. 1.
2. Сделать эскизы двух муфт в разрезе.
3. Измерить параметры двух муфт и занести их значения в форму табл. 1.
4. Используя данные табл.1 определить работоспособность муфт используя формулы (1)-(4).
Требования к отчету:
Отчет должен содержать :
1. Наименование и цель работы.
2. Эскизы двух муфт с обозначением основных размеров.
3. Расчет элементов муфт на прочность.
Контрольные вопросы.
1. Назовите назначение муфт, область их применения.
2. Какие муфты относятся к глухим?
3. Какие муфты относятся к компенсирующим?
4. Достоинства и недостатки изучаемых Вами муфт.
5. По каким критериям выбираются муфты.
6. Какие виды деформации являются критическими для выбранных Вами муфт.
7. Выведите формулы, используемые Вами в лабораторной работе.
Рекомедуемая литература:
1. Иванов М.Н. Детали маш. – М. : Высшая школа, 1991, с. 341-375.
2. В.З.Гребенкин, А.А. Дегтярев, Д.И. Косачева и др. Элементы механических устройств / под ред. В.З.Гребенкина и А.И.Погалова М.: МИЭТ, 1997, с.109-113, 188-192.