pm_l_3 Прикл мех Деталi машин

Розрахунковірозміривзалежностях(18.21) і(18.22) відповідаютьпозначеннямнарис.18.14 а. Допустимінапругиприрозрахунках

беруть: [τ]=(30…40) МПа; [τ] = (40…45) МПа.

зр

Розрахункишпонковогоз' єднаннявиконуютьзгідноформулам

(16.40), (16.41), (16,42).

Фланцевамуфта(рис.18.14 в) складаєтьсяздвохвиконаниху виглядіфланцівпівмуфт, якінасадженінакінцівалівіз'єднаніміж собоюболтами. Болтимуфтиставлятьіззазором(варіантІ) абобез

зазору(варіантІІ). УпершомувипадкумоментТ передаєтьсязара-

р

хунокмоментусилтертя, щовиникаєуплощиністикупівмуфтивід затяжкиболтів, аудругомувипадку– безпосередньоболтами, які знаходятьсяпіддієюдеформаціїзрізу.

Фланцевімуфтистандартизовані(ГОСТ20761-80) длявалівді- аметром12-220 мміобертовихмоментів8-45000 н.м.

Півмуфтивиготовляютьізсталі35, сталевоголитва35Лабоз чавунноголитва. Болти, щоставлятьззазором, переважнозісталі Ст3, аболтибеззазора– зісталей40, 45.

Міцністьмуфти визначається міцністю болтового з' єднання фланців(розрахунокболтовихз' єднаньприведенийраніше).

Розглянутіглухімуфтипростізаконструкцією, маютьмалігабаритнірозміри, аленекомпенсуютьпохибокувзаємномурозміщеннівалів, щовимагаєдоситьвисокоїточностіїхцентрування.

Пружнімуфтивикористовуютьпереважнодлязменшеннядинамічнихнавантаженьуприводііможутьудеякіймірікомпенсувати неспіввісність валів. За конструкцією пружні муфти дуже різноманітні.

Муфтапружнавтулково-пальцева(МПВП) складаєтьсяздвох півмуфт(рис.18.15), нерухомозакріпленихводнійпівмуфтіпальців, наякихрозміщенігумовігофрованівтулки, щовзаємодіютьіздругою півмуфтою.

Пружністьмуфтизабезпечуєтьсязарахунокгофрованихвтулок, здатнихдеформуватисьприпередаваннімуфтоюобертовогомоменту

281

жнихелементівінерівномірністьрозподілунавантаженняміжпальцямимуфти. Крімцього, такізміщеннядодатковонавантажуютьвали урадіальномунапрямі. ПеревагамиМПВПєпростотаконструкціїта замінипружнихелементів, малігабаритнірозміритамаса.

МПВП стандартизовані(ГОСТ21424-75) длявалівдіаметром (10…160) мміобертовихмоментів6,3-16000 нм.

Рисунок18.15 - Пружнавтулково-пальцевамуфта

ПівмуфтивиготовляютьізсірогочавунуСЧ20, сталі30 або35Л. Матеріалпальців– сталь45, автулок– гумазграницеюміцностіпри розтягунеменшніж8 МПа.

Роботоздатність МПВП визначається міцністю пальців та гумовихвтулок. Перевірнийрозрахунокгумовихвтулоквиконуютьза умовиобмеженнятискунаповерхніїхньогоконтактуізпальцями, а самихпальців– заумовиміцностіназгин.

Навантаження, якеприпадаєнаодинпалець, визначаютьза формулою:

282

деD – діаметрколарозміщенняпальців(рис.18.15); z – кількістьпальцівумуфті(переважноz=4…8).

Умоваміцностівтулокмуфти

У залежностях(18.24) і(18.25): dП – діаметр пальця; lв – довжинавтулки; С– осьовийзазорміжпівмуфтами(рис.18.15).

Допустимий тиск для гуми беруть [p]=(2…2,5) МПа, а допустимунапругузгинудляпальців[σ]=(60…70) МПа.

ЯкщоМПВПпрацюєвумовахрадіальногозміщеннявалів, то виникаєдодатковеїхнєрадіальненавантаження. Усередненезначення цьогонавантаженняможнавизначитизаспіввідношенням:

виготовленнятамонтажу, атакож пружнимидеформаціямивалів. Вони підвищуютьнадійністьроботи приводів, бо призводять до незначнихдодатковихрадіальнихнавантаженьнавали.

Дожорсткихкомпенсуючихмуфтналежатькулачкові-дискові, зубчасті, ланцюгові, шарнірнітаін.

Кулачкова-дискова муфта (рис.18.16.а) складається з двох півмуфт, щовзаємодіютьміжсобоючерезпроміжнийдиск. Навнутрішніхторцяхпівмуфтєдіаметральнорозміщеніпази, апроміжний дискмаєнаобохторцяхвзаємноперпендикулярнівиступи, яківходятьупазидвохпівмуфт. Осьовийзазорδміжпроміжнимдискомі півмуфтамидозволяєкомпенсуватипоздовжнізміщеннявалів, авзаємноперпендикулярнийнапрямвиступівнаторцяхпроміжногодиску

283

α≤0,5º. РозміримуфтивибираютьзгіднозГОСТ20720-81 длядіаме- тріввалів16-150 мміобертовихмоментів16-16000 н.м.

Неспіввісністьвалівспричиняєковзаннявиступівпроміжного дискуупазахпівмуфтіїхнєспрацювання. Інтенсивністьспрацювання зростаєзізбільшеннямнеспіввісностітакутовоїшвидкостівалів.

Деталікулачково-дисковихмуфтвиготовляютьізсталейСт5 або45Л. Дляважконавантаженихмуфтзастосовуютьлегованісталі типу15Х, 20Хізцементацієюробочихповерхонь.

Роботоздатність кулачково-дискової муфти визначається стійкістю робочих поверхоньпроміжного дискаіпівмуфтпроти спрацювання. Томунавказанихповерхняхобмежуютьнапругузминанняприпередаваннімуфтоюобертовогомоменту.

При гранично малих зазорах між спряженими поверхнями деталеймуфтирозподілнапруженьзминання, наприкладнавиступах проміжногодиску, відбуваєтьсязгіднозепюрамирис.18.16.б. За умовою рівновагипроміжногодискунаближеноможназаписати:Із

Виходячиіззаписаноїрівності, можнавизначитимаксимальне напруженнязминанняіподатиумовустійкостімуфтипротиспрацюванняувигляді:

Допустиманапругазминаннядлясталевихтермооброблених деталейкулачково-дисковоїмуфтиберуть[σ]зм=(15…20) МПа.

Під час передавання муфтою обертового моменту вали

навантажуютьсярадіальноюсилоюF ≈(0,3…0,4)Т/D.

м р

Зубчастамуфта(Рис.18.16 в) складаєтьсязпівмуфт1 і2, що маютьзубчастівінці, іроз'ємніобойми3 здвомавнутрішнімизубчас-

284

тимивінцями. Двіполовинкиобоймиз'єднуютьсяміжсобоюзадопомогоюболтівабогвинтів. Зубціпівмуфтіобоймимаютьевольвентнийпрофіль, аналогічнийпрофілю зубцівзубчастихколіс, щодає змогунарізатиїхнормальнимзуборізнимінструментом.

Рисунок18.16 - Кулачкова-дискова(а,б) тазубчаста(в) муфти

Зубчастамуфтакомпенсуєосьове, радіальнеікутовезміщення валів, боїзубчастезачепленнявиготовляютьізгарантованимбоковимзазоромізможливістю вільногоосьовогозміщенняспряжених зубців, асамізубцімаютьбочкоподібнуформузісферичноюзовнішньоюповерхнею.

Компенсаційна здатність зубчастих муфт:

285

Широкевикористанняумашинобудуваннізубчастихмуфтпояснюєтьсяїхнімиперевагами: невеликоюмасоюігабаритнимирозмірами; високоюнесучоюздатністю, щовизначаєтьсявеликоюкількістюзубцівузачепленні: допускаєвисокіколовішвидкості.

Зубчастімуфтистандартизовані(ГОСТ5006-83) длядіаметрів валів40-200 мміобертовихмоментів1000-63000 н.м.

Деталізубчастихмуфтвиготовляютьізвуглецевихсталейма-

рок45, 50 або40Х.

Практикоюексплуатаціїзубчастихмуфтвиявлено, щоспрацюваннязубцівєосновноюпричиноювиходуїхізладу. Стійкістьзубців муфтипротиприскореногоспрацюванняможнаперевіритизаумовою

деDo – ділильнийдіаметрзубчастихвінців; b – ширинавінця півмуфти.

Длястандартнихзубчастихмуфтдопустиманапругазминання

[σ]зм=(12…15) МПа.

Втрати потужності в зубчастій муфті оцінюються ККД η=0,98…0,99, арадіальненавантаженнявалівприїхрадіальному зміщенніFм≈(0,2…0,3)Тр/Dо.

18.4.3 Керованімуфти До класу керованих належать муфти, за допомогою яких

з' єднуютьіроз'єднуютьвалипідчасзупинкиіроботипривода. Ці муфтиподіляютьнакулачковііфрикційні.

У найпростішому виглядікулачкова муфта (рис.18.17 а) складаєтьсяздвохпівмуфт, наторцяхякихрозміщенікулачки. Одна півмуфтазакріплюєтьсянавалунерухомо, аінша, щознаходиьсяна другому валу, може переміщатися уздовж цього вала. Рухому півмуфту переміщають за допомогою спеціального пристрою – механізму керування муфтою. Вилку механізму керування розміщуютьукільцевомупазурухомоїпівмуфти. Ізвведенням у зачеплення кулачків двох півмуфт здійснюється передавання обертовогомоментувідодноговаладодругого(нарис.18.17 амуфта показанаурозімкненомустані).

286

Рисунок18.17 - Кулачковамуфта

Вмиканнякулачковихмуфтпідчасобертаннявалівзавжди супроводжується ударами, які можуть спричинити руйнування кулачків. Томутакімуфтинерекомендуютьвикористовуватидля вмиканняприводівпіднавантаженням іпри великихшвидкостях відноснообертаннявалів(відноснаколовашвидкістькулачківV>1 м/с). Розповсюдженіформикулачківпоказанінарис.18.17 б, в.

Півмуфти кулачкових муфт виготовляють із сталей, що підлягаютьцементації, 15, 20, 15Х, 20Х, апривеликихрозмірах– із сталей45, 40Х, 40ХН. ТвердістькулачківповиннабутиН≥50…55 HRC.

Роботоздатністькулачковихмуфтоцінюєтьсявосновномустійкістю кулачківпротиспрацювання, яказалежитьвіднапругизминаннянаробочихповерхнях.

Прирівномірномурозподілінавантаженняміжусімакулачками стійкістьпроти спрацюваннязабезпечуєтьсязвиконанням умови

(рис.18.17):

Допустиму напругу зминання рекомендують брати: [σ]зм=(90…100) МПа(вмикання муфти іззупиненим приводом) і [σ]зм=(35…40) МПа(вмиканнямуфтипідчасобертаннявалів).

Фрикційнімуфти передають обертовий момент за рахунок моментусилтертянаробочихповерхняхїхніхдеталей.

287

Підчасвмиканняфрикційнихмуфтобертовиймоментнаведеномувалузростаєпоступовоіпропорційнозбільшеннюсилипритисканняповерхоньтертя. Цедозволяєз' єднувативалипіднавантаженнямізізначноюпочатковоюрізницеюїхкутовихшвидкостей. Упроцесівмиканнямуфтапробуксовує, арозгінведеноговалавідбувається плавнобезударів. Фрикційнімуфтизаформою робочихповерхонь буваютьтакихвидів: дискові, конуснііциліндричні, якімаютьциліндричнуробочуповерхню.

Рисунок18.18 - Фрикційнідисковімуфти

Дисковіфрикційнімуфтибуваютьізоднією парою поверхонь тертяізбагатьмапарамиповерхоньтертя. Нарис.18.18 апоказано прикладнайпростішоїдводисковоїмуфти, анарис.18.18 б– багатодисковоїмуфти. У першому випадку муфта складається здвох півмуфт, притиснутиходнадодругоїсвоїмиторцевимиплощинами (однапараповерхоньтертя). Вимиканнямуфтиздійснюєтьсяосьовим зміщеннямнавалуоднієїпівмуфтизадопомогоюмеханізмукерування.

Убагатодисковіймуфтієдвігрупидисків– зовнішніівнутрішні, якіз'єднанізадопомогоюшліцівізвідповіднимипівмуфтами, що розміщуютьсянадвохвалах. Вмиканняабовимиканнямуфтиздійснюєтьсяосьовимпереміщеннямнатисногодискамеханізмом керування. Використаннябагатодисковоїконструкціїдозволяєзменшити осьовусилуFa стисканнядисків, щопотрібнадляпередаванняпевногообертовогомоментуТр.

Осьовасиластисканнядисківвизначаєтьсязаумовою рівності розрахунковогообертовогомоментуТр імоментусилтертяTs накі-

288

льцевихповерхняхдисків, обмеженихдіаметрамиD1 іD2 (рис.18.18). Дляприпрацьованихповерхоньтертяможназаписати:

Ізцієїрівностідістаємопотрібнусилупритисканнядисків

деf –коефіцієнттертяковзаннянаповерхняхдисків; z – число

парповерхоньтертя(длямуфтинарис.18.18 a, z=1, адлямуфтина рис.18.18 бz=6).

Такимчином, іззастосуваннямбагатодисковихмуфтможназбільшитипередаванийобертовиймоментуz разівпорівняноздводисковоюмуфтою, якщозберігаєтьсятасамасиластисканнядисківіїхні діаметри.

Найвідповідальнішими деталями фрикційних муфтєдиски. Матеріалидисківповиннізадовольнятитісамівимоги, щоставлять доматеріалівдеталейфрикційнихпередач.

Основнимкритеріємроботоздатностіфрикційнихмуфтєстійкістьпротиспрацюванняповерхоньтертя. Стійкістьпротиспрацюваннядосягаєтьсяобмеженнямтискунаповерхняхтертязаумовою

Щобзменшитинерівномірністьспрацюваннядисківфрикційнихмуфт, слідрекомендуватиспіввідношеннярозмірівповерхоньте-

ртяD1/D2=1,5…2,0.

Деяківідомості, що потрібнідлярозрахунку фрикційних муфт, наведеніутабл.18.6.

Таблиця18.6. Коефіцієнтитертяf тадопустимітиски [p] длядисківфрикційнихмуфт

289

18.4.4 Самокерованітакомбінованімуфти Самокерованімуфтиавтоматичноз'єднуютьабороз'єднують

вали, якщопараметрироботимашининедопустимізатимичиіншими показниками. Вразіпотребиз' єднаннявалівзалежновідшвидкості обертанняодногознихзастосовуютьвідцентровімуфти; ізобмеженнямнапрямуобертанняіпередаваннянавантаженнявикористовують обгіннімуфти, аізобмеженнямробочогонавантаження– запобіжні муфти.

Відцентровімуфтиавтоматичноз'єднують(роз'єднують) вализ досягненнямпевноїкутовоїшвидкості. Такімуфтикеруютьсявідцентровоюсилою.

За конструкцією відцентровімуфти дуже різноманітні. На рис.18.19 зображенапринциповасхемавідцентровоїмуфти, щозастосовуєтьсядляз'єднаннявалівпридосягненніпевноїкутовоїшвидкості. Муфтаскладаєтьсязіз'єднаноїзведучимваломпівмуфти1, упазах якоїрозміщеніколодки 2, що утримуютьсяпружинами 3, і півмуфти4 увиглядібарабана, закріпленоїнаведеномувалу.