DM_1 / Деталі машин КЛ [Стадник В. А

Оскільки A = b × h , а h » 1,8m , то A = b × 1,8m ; z = D0 . m

Тоді, підставивши ці величини у формулу (18.6), після перетворення одержимо формулу для перевірного розрахунку зубчастих муфт

Муфта кулачково-дискова. Муфта типу Ольдгема (рис. 18.6) складається із двох півмуфт 1 і 2 з торцевими пазами і проміжного диска 3 з двома взаємно перпендикулярними виступами. Проміжний диск здійснює при наявності зміщення складний рух – обертання і ковзання відносно півмуфт, тому посадка виступів у пазах повинна бути з зазором, поверхні тертя потрібно змащувати, втрати на тертя складають ~ 3…5%.

480

Рис. 18.6. Кулачково-дискова муфта.

Кулачково-дискову муфту застосовують для компенсації радіального зміщення r до 0,04 d і перекосу валів α до 0º30´. Ці муфти вибирають за ДСТУ 2131-93 для валів діаметром d ≤100 мм при невеликій частоті обертання ( n≤250 хв-1). Це пов’язано з тим, що проміжний диск описує своїм центром коло, діаметром, рівним зміщенню осей r , що із-за великих відцентрових сил обмежує частоту обертання муфт.

Критерієм працездатності кулачково-дискових муфт є зносостійкість робочих граней, яка залежить від величини σ зм . Тиск по довжині граней розподіляється нерівномірно. При умові відсутності зазорів його приймають пропорціональним деформації зминання, тобто за трикутною епюрою (рис. 3.67, б).

Розміри вибраної муфти перевіряють за допустимим тиском [Р] на поверхні виступів. Рекомендують спрощену формулу:

481

де: D і h згідно з рис. 18.6 – відповідно діаметр і висота виступів диска;

[P]=10,0…15,0 МПа для сталевої, термічно необробленої муфти;

[P]=150…300 Мпа для загартованої муфти, працюючої з мастилом.

Звичайно, деталі кулачково-дискових муфт виготовляють із сталей Ст5 (поковка) або 25 (литво). Для важко-навантажених муфт застосовують леговані сталі типу 15Х, 20Х з цементацією робочих поверхонь.

18.5. Муфти компенсуючі пружні

Пружні муфти зменшують динамічні навантаження (пом’якшують поштовхи і удари),що передаються через з’єднувані ними вали, захищають вали від резонансних коливань, що виникають внаслідок нерівномірного обертання, і компенсують всі види зміщень валів.

Пружна муфта складається із двох півмуфт і пружних елементів, які можуть бути металевими (сталеві пружини) або неметалевими (звичайно гумовими).

При динамічних навантаженнях пружні муфти акумулюють і частково розсіюють енергію. З допомогою пружних муфт можна попередити резонансні коливання.

Пружні муфти характеризуються: а) жорсткістю або податливістю; б) демпфірувальною здатністю.

Муфти бувають постійної жорсткості і змінної жорсткості. Перші мають лінійну характеристику (залежність кута закручування ϕ від крутного моменту T - пряма лінія 1), а другі нелінійну – крива лінія 2 (рис. 18.7)

482

є функцією кута закручування. Нелінійною характеристикою володіють муфти з неметалевими пружними елементами, матеріали яких (гума, шкіра і т. д.) не підлягають закону Гука, а також муфти з металевими елементами, умови деформування яких задаються конструкцією.

Перевагою муфт з нелінійними характеристиками є вихід із області резонансних крутильних коливань системи. При співпаданні частоти збуджувальної сили і власної частоти коливань системи не відбувається великого збільшення амплітуд, так як разом зі збільшенням амплітуди змінюється жорсткість системи, а отже, і частота її власних коливань, причому система виходить із резонансу.

Під демпфірувальною здатністю муфти розуміють її здатність розсіювати, тобто, перетворювати в тепло, енергію при деформуванні: енергія у

483

муфтах розсіюється за рахунок зовнішнього тертя на поверхнях пружних елементів і внутрішнього тертя в їх матеріалах. У муфтах зі стальними пружинами вирішальне значення має зовнішнє тертя, а в муфтах з неметалічними пружними елементами превалює внутрішнє тертя.

Демпфірувальна здатність пружних муфт характеризується величиною енергії, необоротно поглинутої муфтою в процесі деформації пружних елементів, що переходить у кінцевому результаті в тепло. Цією здатністю володіють муфти, у яких характеристики жорсткості при навантаженні і розвантаженні різні.

Якщо при навантаженні муфти залежність між T і ϕ змінюється по кривій 0А1, а при розвантаженні – по кривій 1ВС (рис. 18.8), то площа 0А1φ10 визначає енергію, затрачену на деформування пружних елементів муфт при навантаженні, площа СВ1φ1С – енергію, повернутою муфтою при розвантаженні, а площа петлі гістерезису 0А1ВС0 – втрачену енергію, необоротно поглинуту муфтою.

Відношення втраченої енергії за один цикл коливання муфти до повної енергії, затраченої на деформацію за цей же період, називається коефіцієнтом демпфірування (розсіювання енергії), позначається буквою ψ і є характеристикою демпфірувальної здатності муфти. Очевидно, що ψ ˂1.

Найбільш надійний спосіб визначення жорсткості і коефіцієнта демпфірування для різних пружних муфт – натурний експеримент.

Найбільш зручно характеризувати демпфірувальні властивості величиною відносного розсіювання енергії, яке дорівнює енергії Ap ,

розсіюваної за один цикл коливань (на рис. 18.8: навантаження (0А1) і розвантаження (1ВС)), що вимірюється площею петлі гістерезису 0А1ВС, віднесеної до найбільшої енергії деформації 0А1φ1.

Пружні втулково-пальцеві муфти – МПВП – ( ДСТУ 2128-93) широко застосовують у приводах від електродвигунів для передачі малих і середніх крутних моментів. Вони прості у виготовленні, дешеві, надійні в роботі і мають

484

збільшують зношування пружних елементів і нерівномірність розподілу навантаження між пальцями муфти. Крім того, такі зміщення додатково навантажують вали у радіальному напрямі.

Пружна втулково-пальцева муфта (рис. 18.9, а) складається із двох півмуфт 1 і 4, насаджених на кінці валів з натягом і на шпонках. В одній

Рис. 18.9. Муфти з пружними елементами: а – МПВП; б – палець МПВП; в – з гумовою зірочкою; г – з торо-подібною оболонкою

півмуфті закріплюються гайками пальці 2, на які надягаються гофровані гумові втулки 3. Пальці з надітими на них гумовими втулками вводять в циліндричні росточки другої півмуфти. Під час роботи гумові втулки пом’якшують

485

поштовхи і удари та компенсують зміщення валів в невеликих границях. Між півмуфтами передбачений осьовий зазор (2 – 15 мм), внаслідок чого досягається повна електрична ізоляція з’єднуваних валів. Півмуфти виготовляють із чавуну СЧ21 (при V ≤30 м/с), сталі 30 і 35Л (при V ˃30 м/с), пальці - із сталі 45.

Критерієм працездатності муфти є стійкість гумових втулок. Муфти вибирають за ДСТУ 2128-93, а потім виконують перевірний розрахунок гумових втулок на зминання, а самих пальців – за умовою міцності на згин.

Навантаження, яке припадає на один палець, визначають за формулою

486

Якщо МПВП працює в умовах зміщення валів, то виникає додаткове їхнє радіальне навантаження. Усереднене значення цього навантаження можна визначити за співвідношенням

Fм = (0 ,5...0 ,6 )Tp D .

ККД муфти η =0,96…0,98.

Муфти пружні з гумовою зірочкою за ДСТУ 2129-93 (рис. 18.9. в) складаються із однакових півмуфт, на фланцях яких виконані торцеві кулачки, і пружного елемента, виконаного у формі зірочок. Виступи-зірочки розташовані між кулачками півмуфти і працюють на стиск через один при дії крутного моменту. Муфта дуже компактна і надійна в експлуатації, допускає радіальні

Перевірний розрахунок муфти з пружним елементом у вигляді зірочки виконують за умовою обмеження тиску на робочих поверхнях пружного елемента

навантаження при їх радіальному зміщенні Fм » (0 ,3...0 ,4)Т р D .

Муфта з торо-подібною оболонкою (рис. 12.9. г) складається із двох півмуфт 1 і 4, гумової або гумо-кордної пружної оболонки 3, яка за формою нагадує автомобільну шину, і двох затискних кілець 2, які за допомогою

487

гвинтів закріплюють оболонку на півмуфтах. Муфта стандартизована (ДСТУ 1224-93) і широко застосовується у вітчизняному машинобудуванні.

Перевагами муфт є: здатність компенсувати значні неточності розташування валів; легкість складання і заміни пружного елемента. Недолік її

– порівняно великі габаритні розміри.

Допустимі зміщення осей валів в залежності від розмірів муфти: радіальні r =1…5 мм; осьові l =2…6 мм; кутові α =1,5…2º. Максимальний кут

закручування в існуючих конструкціях ϕзакр =5…30º.

Перевірний розрахунок гумової торо-подібної оболонки виконується за умови міцності на зсув у перерізі оболонки циліндричною поверхнею

18.6. Керовані муфти

До класу керованих (зчіпних) муфт відносяться муфти, які служать

для швидкого з’єднання і роз’єднання валів при працюючому двигуні, для цього вони обладнані механізмом примусового керування (ручним або автоматичним). Застосовуються при строгій співвісності валів. За принципом роботи діляться на дві групи: кулачкові (зубчасті) і фрикційні.

Муфти кулачкові складаються із півмуфт з кулачками на торцевих поверхнях (рис. 18.10). При включенні кулачки однієї півмуфти входять в

488

Рис. 18.10. Кулачкова муфта западини другої, створюючи жорстке зчеплення (на рис. 18.10 муфта показана у

виключеному стані). Для включення і виключення муфти одна з півмуфт (на рис. 18.10 – це зубчасте колесо, на торці якого виконані кулачки) з’єднана з валом нерухомо, а інша півмуфта установлена на валу рухомою в осьовому напрямі.

Рухому муфту переміщають по шліцах або напрямній шпонці за допомогою механізму керування муфтою – відводки, вилку якої розташовують у пазу півмуфти.

Профіль кулачків (рис. 18.11) вибирають у залежності від умов роботи муфти. Найбільш розповсюджені муфти з симетричним трапецеїдальним профілем (рис. 18.11, а) і кутом скосу бокової грані 3…8º. Число кулачків

Рис. 18.11. Профілі кулачків: а – трапецеїдальний рівнобокий; б – трапецеїдальний нерівнобокий; в – трикутний; г – прямокутний

489