14. Кулачковая предохранительная муфта по гост 15620–77

Выбирая стандартную кулачковую предохранительную муфту (см. рис. 12.1), нужно предварительно определить, сможет ли муфта включаться и выключаться автоматически при угле наклона рабочих поверхностей кулачков α = 30°.

Для решения этого вопроса используем выражение

У стандартных муфт отношение D_c / d = 1,6–1,7. Если для муфт, работающих при смазке, принять f = 0,05, ρ = 2° и D_c / d ≈ 1,65, то

^;

β ≥ 1,57.

При меньших значениях муфта не будет выключаться.

Для сухих муфт (несмазываемых) f = 0,15, ρ = 8°30'.

β ≥ 7,12.

Таким образом, стандартную предохранительную муфту можно применить в случае работы со смазкой при коэффициенте перегрузки β ≥ 1,57, а при работе без смазки – при β ≥ 7,12.

15. Пример подбора и расчета кулачковой предохранительной муфты

Задание. Подобрать кулачковую предохранительную муфту по следующим данным: номинальный вращающий момент T = 140 Нм; диаметр вала d_в = 28 мм; коэффициент перегрузки β = 1,8.

Порядок расчета

1. По номинальному моменту подбираем муфту с T = 160 Нм, диаметром вала d = 28 мм, исполнения 1 ([10, с. 231, табл. 23, с. 209 табл. 13 и с. 232, табл. 24] и в настоящем издании табл. 15.1), внутренний диаметр подвижной полумуфты d = 75 мм. У выбранной муфты наружный диаметр D = 125 мм; высота кулачков h = 8 мм, число кулачков Z = 3, угол α = 30°.

Диаметр окружности, проходящий через середину кулачков:

где b – ширина кулачков (размер в радиальном направлении):

Рис. 15.1. Элементы кулачковых муфт

Таблица 15.1

Элементы кулачковых предохранительных муфт

(см. рис. 15.1), размеры в мм

D	Вращающий момент Т, Нм	d	d1	h	h1	c	c1	k	f
40 45 50 55 60 70 80 90 100 120 125 140 160	650 850 1250 1750 2600 340 510 730 1000 1330 1730 2750 4100	20 22 25 28 32 35 40 45 50 55 60 70 80	28 30 32 35 40 45 50 55 60 65 75 85 95	4 4 4 4 6 6 6 6 8 8 8 10 10	6 6 6 6 8 8 8 8 10 10 10 12 12	10,35 11,22 12,09 13,39 14,66 16,83 19,00 21,17 22,44 24,62 28,95 32,38 36,73	6,55 7,44 8,33 9,66 8,93 11,17 13,38 15,50 14,89 17,11 21,52 23,05 27,46	14,73 16,03 17,33 18,63 22,09 24,70 27,30 29,90 34,67 37,36 41,16 47,23 52,43	0,5 0,5 0,5 0,5 0,8 0,8 0,8 0,8 1,2 1,2 1,2 1,5 1,5

Примечание.

1. Число кулачков z = 3. Т рассчитан для кулачков из стали 20Х с твердостью 58–62 НRС или из стали 45 с твердостью 48–52 НRС. Грань кулачка, расположенная под углом 30°, является рабочей.

2. Направление вращения валов – в одну сторону согласно расположению граней.

2. Определяем расчетный момент, при котором муфта будет выключаться (предельный момент срабатывания муфты):

3. Окружное усилие при передаче номинального момента

4. Окружное усилие при перегрузке

5. Усилие, необходимое для удержания муфты во включенном состоянии при передаче номинального момента:

6. Усилие, необходимое для выключения муфты при перегрузке:

2259,82 Н.

Здесь принято, что трущиеся поверхности муфты будут смазываться, и поэтому ρ = 2°, f = 0,05.

7. Усилие, необходимое для включения муфты после снятия перегрузки, то есть при возвращении к номинальному моменту:

1982,97 Н.

Неравенства Q₂ > Q₃ и Q₂ > Q₁ обеспечены, следовательно, муфта будет выключаться при перегрузках (Q₂ > Q₁) и включаться после снятия перегрузки (Q₂ > Q₁).

8. Подсчитываем напряжения смятия при действии Т_р:

где F_n – сила нормального давления на кулачки:

5819,69 Н.

b = 25 мм – ширина кулачка;

r = 2 мм – радиус закругления рабочих граней кулачков;

Z = 3 – число кулачков;

Допускаемое [σ_см] ≈ 30 МПа.

9. Контактные напряжения на кромке кулачков в момент выключения

где – приведенный модуль нормальной упругости. Для сталиЕ = 2 · 10⁵ МПа, поэтому и E_пр = 2 · 10⁵ МПа;

ρ – приведенный радиус контактирующих в момент выключения кромок кулачков. Если у ведущей и ведомой полумуфт эти радиусы равны ρ₁ = ρ₂ = 2 мм, то

σ_к = 0,418 МПа.

[σ_к] = 25 HRC; если принять 62 HRC, то

[σ_к] = 25 · 62 = 1550 МПa,

то есть перегрузка будет достигать

Допускается перенапряжение до 10 %.