18. Муфты.

18.1. Общие сведения, назначение и классификация.

Муфтами в технике называют устройства, которые служат для соединения концов валов, стержней, труб, электрических проводов и т.д. Курс «Детали машин» рассматривает только муфты для соединения валов (рис.18.1).

Рис.18.1

Соединение валов является общим, но не единственным назначением муфт. Так, например, муфты используют для включения и выключения исполнительного механизма при непрерывно работающем двигателе (управляемые муфты); предохранения машины от перегрузки (предохранительные муфты); компенсации вредного влияния несоосности валов (компенсирующие муфты); уменьшения динамических нагрузок (упругие муфты) и т.д.

Рис.18.2

В современном машиностроении применяют большое количество муфт, различающихся по принципу действия и управлению, назначению и конструкции. Классификация муфт по этим признакам представлена на рис. 18.2. В курсе «Детали машин» изучают только механические муфты. Электрические и гидравлические муфты, указанные на рис. 18.2, изучают в специальных курсах.

Широко применяемые муфты стандартизованы. Основной паспортной характеристикой муфты является значение вращающего момента, на передачу которого она рассчитана.

89.2. Муфты глухие.

Глухие муфты образуют жёсткое и неподвижное соединение валов (глухое соединение). Они не компенсируют ошибки изготовления и монтажа, требуют точной центровки валов.

Муфта втулочная - простейший представитель глухих муфт. Скрепление втулки с валами выполняют с помощью штифтов, шпонок или шлиц (рис. 18.3).

Рис.18.3

Втулочные муфты применяют в лёгких машинах при диаметрах валов до 60 – 70 мм. Они отличаются простотой конструкции и малыми габаритами. Применение втулочных муфт в тяжёлых машинах затруднено тем, что при монтаже и демонтаже требуется смещать валы (агрегаты) в осевом направлении.

Прочность муфты определяется прочностью штифтового, шпоночного или шлицевого соединения, а также прочностью втулки.

Муфта фланцевая.

На рис.18.4 сверху и снизу от осевой линии изображены различные варианты конструкции фланцевой муфты; полумуфты 1, 2 соединяют болтами, поставленными с зазором (I вариант) или без зазора (II вариант).

Рис. 18.4

В первом случае крутящий момент передаётся силами трения, во втором случае – непосредственно болтами. Болты, поставленные без зазора, могут одновременно выполнять функцию центровки валов. При постановке болтов с зазором центровка производится выступом 3, который воспринимает также все поперечные нагрузки.

Расчёт на прочность выполняют для шпоночных или шлицевых соединений и болтов.

Установка болтов без зазора позволяет получить муфты меньших габаритов и поэтому более распространены.

Фланцевые муфты широко распространены в машиностроении. Их применяют для соединения валов диаметром до 200 мм и более.

18.3. Муфты компенсирующие жёсткие.

Виды несоосности валов.

Вследствие погрешностей и изготовления и монтажа имеется некоторая неточность взаимного расположения геометрических осей соединяемых валов. Различают три вида отклонений от нормального расположения валов (рис. 18.5):

Рис. 18.5

продольное смещение ∆_а (может быть вызвано также температурным удлинением валов); радиальное смещение ∆_r , или эксцентриситет; угловое смещение ∆_α , или перекос.

На практике чаще всего встречается комбинация указанных отклонений, которую в дальнейшем будем называть общим термином «несоосность валов».

При соединении глухими муфтами несоосные валы в месте установки муфты приходят к одной общей оси путём деформации валов и опор. Опоры и валы дополнительно нагружаются. Поэтому при соединении глухими муфтами требуется высокая точность расположения валов. Для понижения этих требований и уменьшения вредных нагрузок на валы и опоры применяют компенсирующие муфты.

Наибольшее распространение из групп компенсирующих жёстких муфт получили кулачково-дисковая и зубчатая

Муфта кулачково-дисковая.

Кулачково-дисковая муфта (рис. 18.6) состоит из двух полумуфт 1 и 2, и промежуточного диска 3. Перпендикулярное расположение выступов

Рис. 18.6

на промежуточном диске позволяет муфте компенсировать эксцентриситет. При этом выступы скользят в пазах, а центр диска описывает окружность радиусом ∆_r . Эти муфты рекомендуют применять для компенсации эксцентриситета: ∆_r до 0,04d; ∆_α до 0⁰ 30^/.

Муфта зубчатая.

Состоит из полумуфт 1 и 2 с наружными зубьями и разъёмной

Рис. 18.7

обоймы 3 с двумя рядами внутренних зубьев (рис.18.7). Наиболее распространён эвольвентный профиль зубьев с α = 20⁰, . Муфта компенсирует все виды несоосности валов (∆_α до 0⁰ 30^/). КПД муфты . Зубчатые муфты применяют для передачи больших крутящих моментов.