Муфты, входящие во многие механизмы и машины, являются ответствен­ными узлами, часто определяющими надежность и долговечность всей машины. Ос­новное их назначение — передача вращения и момента (без изменения его ве­личины и направления) с одного вала на другой или с вала на свободно сидя­щую на нем деталь (шкив, зубчатое колесо, звездочка и т. п.) и обратно.

Разнообразие задач, решаемых с помощью муфт, и требований, предъявляе­мых к ним в соответствии с условиями эксплуатации машин и агрегатов, в состав которых входят муфты, — все это вместе взятое вызвало к жизни большое коли­чество конструкций муфт различных видов. При этом нередко встречаются слож­ные комбинированные муфты, объединяющие в себе свойства нескольких типов простейших муфт. Эти обстоятельства, а также разбросанность по раз­личным источникам необходимых сведений о муфтах при решении практиче­ских вопросов их применения ставят инженерно-технических работников, свя­занных с конструи­рованием, изготовлением и эксплуатацией муфт, в затрудни­тельное положение.

Многообразие существующих конструкций муфт чрезвычайно затрудняет про­ведение строгой типизации их и приводит к созданию сложных систем класси­фикации. В данной работе принята следующая классификация муфт, упрощен­ная, но достаточно удобная для практических целей: глухие, подвижные (жест­кие и упругие); сцепные (кулачковые и фрик­ционные, в том числе пневматиче­ские и порошковые); свободного хода (обгонные); предохранительные; центро­бежные; комбинированные и специаль­ные.

При расчете муфт исходным обычно является максимальный крутящий момент, передаваемый муфтой. В тех случаях, когда этот момент может быть точно вы­явлен с учетом динамических нагрузок и возможных эксплуатационных пере­грузок, он берется в качестве расчетного момента. В остальных случаях по­следний определяется путем умножения номинального крутящего момента на коэффициент режима работы К. Этим коэффициентом учитывается влияние ряда факторов: вид двигателя, характер рабочей машины, величина разгоняе­мых масс и т. п.; как правило, он вводится в расчет при проектировании, муфт любых конструкций. Значения коэффициента режима определяются на основа­нии экспе­риментальных данных и опыта эксплуатации муфт.

Многие авторы и зарубежные фирмы реко­мендуют различные величины коэф­фициентов режима, однако до настоящего времени нет единой, общепринятой методики его определения.

1. Глухие муфты.

Глухие муфты предназначаются для постоянного жесткого соединения строго соосных валов. При использовании этих муфт допускаемая величина смещений осей валов лежит в пределах 0,002—0,05 мм]; нормами на монтаж корабель­ных валопроводов допускается радиальное смещение 0.05 мм и перекос 0.05 мм на

1 м длины (угол перекоса 5-10^-5 рад). Глухие муфты помимо крутя­щего мо­мента передают изгибающие моменты, перерезывающие и осевые усилия. С целью разгрузки муфт от действия изгибающего момента их целесообразно располагать вблизи опор.

Глухие муфты применяются преимущественно в приводах и передачах, где требуется жесткое и надежное соединение отдельных валов в длинный со­став­ной вал с тем, чтобы он работал как цельный. Применяются они также в пере­дачах, работающих с переменной скоростью в режиме частого пуска, где срав­ни­тельно небольшой маховой момент муфт является важным их достоинством.

1.1 Втулочные муфты

Втулочные муфты — наиболее простой вид глухих муфт.

На рис. 1 показаны четыре разновидности втулочных муфт по нормалям маши­ностроения: втулочная муфта со штифтами — а (МН 1067—60); втулочная муфта со шпонками (призматическими б или сегментными в, МН 1068—60); вту­лочная муфта со шлицами — г (МН 1069—60).

Рис 1. Муфты втулочные со штифтами и со шпонками

Достоинствами муфты являются простота конструкций и изготовления, малые габаритные размеры и низкая стоимость. Недостаток — сложность мон­тажа и демонтажа, связанная с необходимостью перемещения валов или муфты вдоль вала. По этой причине при гладких цилиндрических концах валов для соедине­ния их с муфтами используется только напряженная посадка.

Применение втулочных муфт ограничивается валами диаметром d <= 100 мм.

Максимальный передаваемый крутящий момент М_кр(кгс*м):

Для муфт со штифтами – 400

с призматическими шпонками – 560

со шлицами – 1250

При отсутствии ударных нагрузок частота вращения не ограничивается.

Для валов диаметром d= 4-16 мм применяются только втулочные муфты со штифтами. Материал втулок — сталь 45 (для муфт со шлицами — сталь 45 улучшенная; твердость HRC 24—30).

Соотношение между размерами муфты:

Наружный диаметр муфты D - (1,5-2) d

Длина L - (2,84-4) d

Наружный диаметр муфты может быть проверен из условия равнопрочности втулки и вала.

1.2 Фланцевые муфты (поперечно-свертные).

Фланцевая муфта является наиболее надежным и распространенным видом глухих муфт. Она состоит из двух полумуфт с фланцами, насаживаемыми на концы валов; фланцы стягиваются болтами.

Рис.2 Муфты фланцевые

На рис. 2 показаны четыре разновидности фланцевых муфт: открытые (а) от­крытые с промежуточными полукольцами (б), закрытые (в) и закрытые с про­межуточными полукольцами (г).

Для обеспечения соосности полумуфты центрируются либо выступом на одном фланце и выточкой на другом (рис.2, а, в), либо промежуточными полу­

коль­цами (рис. 2, б, г). В последнем случае при монтаже и демонтаже не тре­буется осевого смещения валов, но зато снижается точность центрирования. Для большей точности сопряжения и предотвращения изгиба валов в муфтах должна быть обеспечена строгая перпендикулярность торцовых поверхностей полумуфт к оси вала. Материал полумуфт — сталь 40 и 35Л (ГОСТ 977—75); при окружной скорости v <=35 м/с полумуфты допускается изготовлять из марки чугуна СЧ 21-40.

Для соединения полумуфт с валом (цилиндрическим) в нормалях преду­смот­рена напряженная посадка. При тяжелых условиях работы (реверсивная работа и т. п.) применяется неподвижная (легкопрессовая) посадка или посадка на конусные концы. В некоторых машинах вместо полумуфт применяются фланцы, привариваемые к валу или изготовляемые за одно целое с валом. Достоинствами муфты являются: удобный монтаж и демонтаж, особенно для муфт с промежуточ­ными полукольцами; точное, жесткое и надежное соединение ва­лов; способность передавать значительные крутящие моменты.

Допускаемая максимальная окружная скорость: для муфт из стали v <= 70 м/с, для муфт из чугуна v <= 35 м/с.

Закрытые муфты могут быть использованы в качестве тормозных барабанов или шкивов ременных передач. За исключением этих случаев, предпочтение надо отдавать открытым муфтам (они меньше по длине и более удобны для за­тяжки болтов).

На рис. 3 представлена муфта фланце­вая по ГОСТ 20761—75. Значения номиналь­ного крутя­щего момента указаны для муфт с постоян­ными по величине и на­правлению нагрузками.

Полумуфты соединяются поочередно получистыми болтами, вставленными в отвер­стия с зазором, и чистыми болтами, вставлен­ными в отверстия без зазора.

При соединении полумуфт болтами, вста­вленными в отверстия с зазором, кру­тящий момент передается за счет сил трения между торцовыми поверхностями полумуфт, и расчет сводится к определению силы затяжки одного болта по формуле

Рис. 3 Муфта фланцевая по ГОСТ 20761-75

где k – коэффициент режима; D и d₂ — диаметры, см; f - коэффициент тре­ния, f= 0,1-0,2; z – количество болтов.

При соединении полумуфт болтами, вставленными в отверстия без зазора, бо­лты рассчитывают на срез по силе.

где S – сила, срезающая один болт, кгс; D₁ – диаметр окружности расположения болтов, см.

Вышеприведенные расчеты учитывают только передачу крутящего момента.

В случаях, когда муфты дополнительно нагружаются изгибающими момен­тами и осевыми силами значительной величины, при расчете болтов следует учи­ты­вать усилие дополнительной затяжки их, необходимое для исключения рас­кры­тия стыка полумуфт.