Упругие муфты

В упругих муфтах вращающий момент с одной полумуфты на другую передают через упругий элемент, неметаллический (резино­вый, полиуретановый) или стальной. Упругая связь полумуфт позво­ляет компенсировать смещения валов, снизить ударные нагрузки за счет аккумулирования и рассеяния энергии упругими элементами, изменить жесткость всей механической системы в целях предот­вращения появления резонансных колебаний.

Деформирование упругого элемента происходит вследствие от­носительного упругого поворота полумуфт при передаче вращаю­щего момента, а также вследствие взаимного перемещения полу­муфт, вызываемого компенсированием смещений соединяемых валов.

Основные характеристики упругих муфт - жесткость при кручении и демпфирующая способность.

Рис. 128. Упругая муфта.

Муфты с резиновыми и резинокордными упругими элемен­тами широко применяют для передачи малых и средних вращающих моментов. Они конструктивно просты, дешевы, обладают высо­кими компенсирующими свойствами и хорошей демпфирующей спо­собностью, не требуют ухода при эксплуатации, обеспечивают шумо- и электроизоляцию узлов привода. Однако долговечность ре­зиновых элементов невысока. Резина со временем теряет свои упру­гие свойства, она неработоспособна при высоких (более 100 °С) температурах и в условиях повышенной радиации.

Муфта с резиновой конусной шайбой. Полумуфты 7 и 2 со­единены резинометаллическим упругим элементом 3 с помощью винтов (рис. 128). Резинометаллический упругий элемент образу­ют стальные конические диски с привулканизированной или приклеенной к ним резиновой шайбой. Коническая форма торцов резиновой шайбы обусловливает равномерное распределение каса­тельных напряжений в резине при действии вращающего момента и, следовательно, максимальную энергоемкость муфты.

Приняв Т = Т_р, получим расчетную формулу для вычисления касательных напря­жений τ, МПа при нагружении муфты расчетным моментом Т_р:

где T_р в Н∙м, D и d в мм.

Муфты с металлическими упругими элементами отличают высокая нагрузочная способность, постоянство упругих свойств, возможность работы при высоких и низких температурах и в ус-. ловиях повышенной радиации. Однако они сложны по конструкции, дороги, имеют высокую жесткость.

Предохранительные муфты

Предохранительные муфты предназначены для предохранения машин от разрушения при перегрузках. Муфты работают при строгой соосности валов.

По принципу работы предохранительные муфты подразделя­ют на пружинно-кулачковые, фрикционные и с разрушающимся элементом.

Пружинно-кулачковая предохранительная муфта по конст­рукции аналогична сцепной кулачковой, только под­вижную в осевом направлении полумуфту прижимают к неподвиж­ной не механизмом управления, а постоянно действующей пружи­ной с регулируемой силой прижатия. Трапецеидальные кулачки вы­полняют небольшой высоты с углом а профиля 30,40 или 60°. При перегрузке сумма осевых составляющих сил на гранях кулачков превышает прижимную силу пружины, и муфта срабатывает - от­ключает ведомый вал, многократно прощелкивает кулачками, пода­вая звуковой сигнал о перегрузке. Срабатывание муфты сопровож­дают значительные ударные нагрузки, поэтому эти муфты применя­ют для передачи небольших вращающих моментов при малых час­тотах вращения и малых маховых соединяемых массах.

Рис. 129. Кулачковая предохранительная муфта.

Фрикционные предохранительные муфты применяют при частых кратковременных перегрузках и значительных частотах вра­щения.

Предохранительные муфты с разрушающимся элементам выполняют со специальным предохранительным элементом в форме штифта или шпонки, работающим на срез. Эти муфты просты Но конструкции, имеют малые размеры и высокую несущую способ­ность. Недостатком их является останов машины для замены раз­рушившегося элемента после срабатывания муфты. Применяют в приводах, работающих с редкими случайными перегрузками.

Муфта со срезным штифтом (рис. 130, а) состоит из двух фланцевых полумуфт 1 и 2, соединенных цилиндрическим штифтом 3, расположенным во втулках 4 и 5. Закаленные втулки предотвра­щают смятие штифтом менее прочного материала полумуфт. При перегрузке штифт срезается, и муфта выключается.

Условие срабатывания муфты

Т_разр = Т_пред

Рис. 130.

Здесь расчетный разрушающий момент, Н∙м:

где d_ш - диаметр штифта, мм; z - число штифтов; k - коэффициент неравномерности распределения нагрузки (k = 1 при z = 1; k = 1,2 при z = 2); R — радиус окружности расположения осей штифтов, мм; τ_в = сσ_в, - предел прочности на срез, σ_в - временное сопротивление при растяжении материала, МПа.

По опытным данным для гладких штифтов предохранительных муфт с = 0,7... 0,8; для штифтов с проточкой с = 0,9 ... 1,0 (меньшие значения для штифтов малых диаметров, выполненных из сталей с меньшим относительным удлинением при растяжении).

Диаметр d_ш, мм, штифта вычисляют из условия его прочности на срез