9 ВЫБОР МУФТ И СПОСОБЫ ФИКСИРОВАНИЯ ПОЛУМУФТ НА ВАЛАХ

Муфты применяются практически во всех машинах и механизмах. Они служат для продольного соединения двух деталей машины, связанных общим вращательным движением (вала с валом, вала с зубчатым колесом и др.). Кроме передачи крутящего момента, они часто используются: для уменьшения динамических нагрузок путем амортизации возникающих толчков, ударов и колебаний (упругие муфты); для компенсации вредного влияния несоосности валов, вызванной неточностью изготовления и монтажа (компенсирующие муфты); для предохранения машины от перегрузок (предохранительные муфты); для быстрого сцепления и разъединения кинематически связанных деталей (управляемые муфты) и т. д. [52, 57]. Надежность и долговечность работы машины в немалой степени связаны с муфтой.

Муфты различаются: по принципу действия, по принципу управления, по назначению, по конструкции.

Тип муфты выбирают в соответствии с предъявляемыми к ней требованиями в приводном устройстве. Размеры муфты и ее деталей зависят от величины передаваемого крутящего момента. Место установки муфты непосредственно влияет на ее габариты: на быстроходных валах меньше крутящий момент, поэтому меньше будут ее габаритные размеры, масса и момент инерции.

Широко применяемые муфты стандартизованы. Их подбирают из ГОСТов или нормалей по величине расчетного крутящего момента Т_р:

Т_р = К_рТ_ном,

где К_р – коэффициент, учитывающий режим работы привода (для ленточных транспортеров К_р  1,25…1,5; для кранов подъемных – К_р  3,0…4,0;

Т_ном – номинальный крутящий момент.

Проверочный расчет наиболее важных деталей муфты, определяющих ее работоспособность, производится только в ответственных случаях при необходимости изменения их размеров или же применения других материалов. Примеры расчета приведены в учебных пособиях [26, 56].

Большинство конструкций приводных устройств имеют две муфты: одна соединяет двигатель редуктор, вторая – редуктор и исполнительный механизм. При установке двигателя и редуктора на общей раме допускаемая несоосность валов сравнительно невелика, поэтому от муфты не требуется высоких компенсирующих свойств. Но так как эта муфта соединяет сравнительно быстроходные валы, то в целях уменьшения пусковых и других динамических нагрузок, она должна обладать малым моментом инерции и упругими свойствами. Чаще всего здесь применяют муфты с резиновыми упругими элементами – муфты упругие втулочно-пальцевые (МУВП) (таблица 9.1). Они просты по конструкции, у них удобно заменять упругие элементы. Можно применять муфты с резиновой звездочкой и торообразной оболочкой [52].

Таблица 9.1 – Основные параметры, габаритные и присоединительные размеры упругих втулочно-пальцевых муфт МУВП (ГОСТ 2424-83)

Наибольший крутящий момент Т, Нм	Диаметр вала d, мм	nнаиб, об/мин	d1, мм	d1, мм	Lнаиб, мм	В, мм	t1, мм	t5, мм	t3, мм
16	12 14 16	7600	75		63 83
32	16 18	6300	90	30	84	1–4	25	22	30
55	20 22	5600	100	40	104			22	38
130	25 28	4750	120	52	125			35	44
240	30 32 35 36 38	4000	140	70	165	1–5	32	35	60
450	40 42 45	3350	170	80	226				85
700	48 50 55	3000	190	100		2–6	42	45	85
1100	60 65	2650	220	120	286				108

К муфтам, соединяющим тихоходные валы редуктора и, например, приводной вал транспортера, не предъявляют повышенных требований в отношении малого момента инерции.

При подборе стандартных муфт учитывают также диаметр концов валов, которые муфта должна соединять. Полумуфты устанавливают на цилиндрические (см. таблицу 9.1) или конусные [18, с. 404] концы валов. При больших нагрузках, работе с толчками и реверсной работе предпочтительно устанавливать полумуфты на конусные концы валов, несмотря на большую сложность их изготовления, так как в этом случае при затяжке полумуфт можно создать значительный натяг в соединении и обеспечить точное радиальное и угловое положения полумуфт относительно вала.

Полумуфта 1 насаживается на вал 2 до упора в упорные буртики выходных концов валов (рисунок 9.1). Размер упорных буртиков приведен на рисунке 6.2.

Полумуфта должна быть закреплена на конце вала или зафиксирована от осевых смещений (рисунок 9.2).

Посадку полумуфты на конусный конец вала производят с обязательным приложением осевой силы, например, с помощью болта 4 через торцовую шайбу 1 (рисунок 9.2, а). Стопорная шайба 3 фиксирует болт относительно шайбы, а цилиндрический штифт 2 фиксирует шайбу относительно вала.

Вариант II

Вариант I

Рисунок 9.2 – Способы фиксирования полумуфт на валах: а) 1 – торцовая шайба; 2 – цилиндрический штифт, 3 – стопорная шайба, 4 – болт; б) 1 – гайка, 3 – стопорная шайба; г) 1 – установочный винт, застопоренный пружинным кольцом 2; д) 1 – стопорное кольцо, 2 – компенсаторное кольцо

Надежно крепление полумуфт гайкой 1 (рисунок 9.2, б), которую после затяжки стопорят шайбой 3. Полумуфту с коротким отверстием (t_ст / d < 0,8), посаженную на гладкий или шлицевый цилиндрический конец вала, поджимают гайкой к торцу заплечика вала (рисунок 9.2, в); при длинном отверстии полумуфту фиксируют установочным винтом 1, застопоренным пружинным кольцом 2 (рисунок 9.2, г). Полумуфту можно фиксировать на валу стопорным пружинным кольцом 1 (рисунок 9.2, д, вариант I); для устранения возможного зазора между торцами полумуфты и стопорного кольца, вследствие погрешностей размеров l, b, s, между полумуфтой и кольцом ставят компенсаторное кольцо 2 (рисунок 9.2, д, вариант II).

Полумуфту, посаженную на шлицевый конец вала, фиксируют выше описанными способами, а также шлицевым кольцом 1 (рисунок 9.3), которое доводят до канавки вала, поворачивают на 1/2 углового шага зубьев и крепят одним-двумя винтами 2 к торцу полумуфты.

Рисунок 9.3 – Способ фиксирования полумуфты на шлицевом конце вала

Часто между подшипником и полумуфтой ставят распорную втулку 1 (рисунок 9.4), которая охватывается манжетным уплотнением 2. Тогда во избежание проворачивания втулки относительно вала полумуфту обязательно поджимают к торцу втулки 1 болтом 3 через концевую шайбу 4 или гайкой.

Рисунок 9.4 – Установка распорной втулки 1 между подшипником и полумуфтой

При постоянном направлении вращения и умеренно нагруженных валах (<15 МПа) полумуфты сажают на гладкие цилиндрические концы валов по переходным посадкам типа Н7 / k6, Н7 / m6. При реверсивной работе, а также при сильно нагруженных валах ( >15 МПа) применяют посадку Н7 / n6. Установку полумуфт на цилиндрические шлицевые концы валов применяют, если при расчете шпоночного соединения длина посадочного отверстия получается более 1,5 d. Посадку по центрирующему диаметру D шлицев принимают Н7 / j_s6. Установка полумуфт на цилиндрические концы валов с натягом и снятие их вызывают затруднения, которые не возникают при конусных концах

Конструкция, свойства и расчет муфт, получивших широкое распространение, изложены в работах [18, 19, 20, 22, 25, 30, 32, 52, 57].

184