3.37. Жесткие компенсирующие муфты, назначение, область применения. Какие ошибки изготовления и сборки и каким образом компенсируют эти муфты? Пример конструкции жесткой компенсирующей муфты.

По экономическим и технологическим соображениям машины обычно выполняют из отдельных узлов (агрегатов), которые соединяют муфтами. Однако точная установка валов таких агре­гатов невозможна из-за ошибок изготовления и монтажа, уста­новки агрегатов на деформируемом (нежестком) основании, расцентровки валов в результате тепловых деформаций корпусов агрегатов при их работе, а также из-за упругих деформаций валов под нагрузкой.

Возможные виды смещений валов и возникающие вследст­вие этого дополнительные нагрузки на концах валов представле­ны на рис., где Δr– радиальное смещение,

Δ a – осевое смещение, Δφ – угловое смещение.

Для соединения валов с несовпадающими осями приме­няют компенсирующие муфты. Благодаря своей конструкции эти муфты обеспечивают работоспо­собность машины даже при взаим­ных смещениях валов. Однако необ­ходимо помнить, что валы и опоры при этом дополнительно нагружаются радиальными и осевыми силами и изгибающими моментами, зависящи­ми от величины и вида расцентровки валов. Следует под­черкнуть, что с ростом смещений ва­лов ресурс самой муфты снижается.

Зубчатые муфты.

Сдвоенная зубчатая муфта (рис. 19.4) состоит из двух одинаковых ступиц 2 (втулок), имеющих внешние зубчатые венцы, и двух одинаковых обойм 4 с внутрен­ними зубчатыми венцами. Обоймы стянуты болтами 1, равномерно рас­положенными по окружности. В крышках 3, закрывающих внутрен­нюю полость муфты, расположены специальные резиновые уплотнения, удерживающие жидкую смазку внутри муфты. Пробка 5 служит для заливки в муфту мас­ла. Пояски 6 на втулках предназначены для контроля соосности валов, а резьбовые отверстия — для крепления стоек индикатора. Число зубьев и их размеры подобраны так, чтобы зубья венца втулки располагались с некоторым зазором между зубьями обоймы, образуя зубчатые соединения. Зубья втулок и обойм имеют эвольвентный профиль с углом профиля α=20° и высотой зуба 1,8т (!в лекциях 2,5т!). Центрирование обоймы обычно осуществляют по вершинам зубьев втулок. Предусмотрено два исполнения зубьев вту­лок: бочкообразные (рис. 19.4, б) и прямолинейные (рис. 19.4, в).

Т_max=1000Нм, m=2-10 мм

Материалы: сталь 35, 40Х, 45ХМ, 40ХН

М_изг=0,1Т_кр

Допускает значительные осевые смещения, менее значительные радиальные (зависит от бокового и радиального зазоров), угловой от 30’ до 1º.

Другие жёсткие компенсирующие муфты.

Также применяются крестовые муфты. Ставятся на быстроходных валах. Момент ограничивается 200 Нм, угловое смещение до 30’, осевое и радиальное смещения (0,02-0,04)d_вала

Шарнирные муфты. В шарнирных муфтах использован принцип действия шарнира Гука. Они служат для передачи вращающего момента между валами с большими углами переко­са γ < 40-45°, изменяющимися во время работы.

Конструкция малогабаритной стандартизованной одинар­ной шарнирной муфты представлена на рис. 19.8, у которой две одинаковые полумуфты 1 и 4 с вилками соединены крестовиной, состоящей из сухаря 3, двух осей 5 и б и двух одинаковых вту­лок 7. Сопряжения с зазором оси 5 и втулок 7 с вилками 2 и 8 полумуфт образуют шарниры скольжения.

Пальцевые муфты с металлическими дис­ками. Такая муфта (рис. 19.9) состоит из одинаковых полумуфт / и 3 и пакета плоских металлических дисков 2, которые присое­диняются к полумуфтам болтами б, установленными во фланцах полумуфт. Закаленные втулки 5 и гайки 4 (рис. 19.9, б) позволяют надежно зажимать пакеты дисков с их торцов. Муфта проста по конструкции и не требует ухода в процессе эксплуатации. Одна муфта компенсирует только угловое смещение валов. При этом пакет упругих дисков изгибается из своей плоскости. Чем мень­ше пальцев на полумуфтах, тем податливее свободные участки дисков на изгиб и, следовательно, выше компенсирующая спо­собность муфты. Однако несущая способность муфты при этом снижается.

Рис. 19.9. Пальцевая муфта с металлическими дисками (а); способ крепления пакета дисков к полумуфте (б)

Комбинация двух муфт с промежуточным валом позволяет компенсировать как угловые, так и радиальные смещения валов.

3.38. Упругие муфты, назначение, область применения. Типы упругих элементов. Характеристики упругих муфт. Каким образом упругие муфты компенсируют несоосность валов? Пример конструкции упругой муфты, методика расчета.

Эти муфты отли­чаются наличием упругого элемента и являются универсальными, поскольку обладая некоторой крутильной податливостью, они компенсируют взаимные смещения валов. Передают момент за счёт резиновых или ме элементов. Делят на упругие и демпфирующие.

Упругие муфты способствуют:

1. смягчению толчков и ударов вращающего момента, вы­званных технологическим процессом или выбором зазора при пусках и остановках машины. При этом кинетическая энергия удара аккумулируется муфтой во время деформации упругого элемента, превращаясь в потенциальную энергию деформации;

2. з ащите привода машины от вредных крутильных коле­баний;

3. соединению валов, имеющих взаимные смещения. В этом случае деформируется упругий элемент муфты и муфта функ­ционирует как компенсирующая.

Рис. 19.10. Характерис­тики крутильной жест­кости упругих муфт: 1 — линейная; 2 — нелинейная

Рассмотрим основные характери­стики упругих муфт.

1. Жесткость с при кручении пред­ставляет отношение вращающего мо­мента Т к углу ф поворота полумуфт (рис. 19.10). В зависимости от конст­рукции муфты эта характеристика мо­жет быть линейной (прямая 1) или не­линейной (кривая 2).

Для муфты с линейной характери­стикой жесткости Т = сф . Для муфты с нелинейной характеристикой, жесткость различна в каждой точке кривой 2 и определяется как с = dT/dφ, т. е. является касательной к кривой жесткости в данной точке характеристики.

2. Демпфирующая способность, т. е. способность необратимо поглощать часть энергии деформации упругого элемента муфты при действии циклически изменяющегося вращающего момента с амплитудой ΔТ, наложенного на постоянный вращающий момент Т_Н (рис. 19.11, а). Количественно демпфирующая способность может оцениваться коэффициентом относительного рассеивания , где А_D — работа, поглощенная за один цикл нагружения муфты переменным моментом (рис. 19.11,6) (площадь петли гистерезиса); А_упр — работа сил упругой деформации муф­ты за четверть периода полного колебания.

Муфты с неметаллическими (резиновыми) упругими элементами. Широко распространены благода­ря простоте конструкций, дешевизне изготовления, простоте экс­плуатации (не требуют ухода), высокой податливости при круче­нии и хорошей демпфирующей способности. Два последних свойства определяются свойствами резины, из которой изготовлен упругий элемент муфты. Однако из-за невысокой прочности по сравнению с металлом эти муфты имеют большие размеры.

Муфты с упругим элементом в виде резиновой тороидальной оболочки имеют два исполнения по форме упругого элемента: с упругим элементом в виде внешнего тора, в виде внутреннего тора.

Две одинаковые полумуфты 1 соединены то­роидальным упругим элементом 2, края которого прижаты к по­лумуфтам нажимными полукольцами 3 и винтами 5, равномерно расположенными по окружности. Нажимные кольца разделены на два полукольца 3 для удобства монтажа и притянуты винтами 6 к кольцам 4. Тороидальный упругий элемент 2 изготовлен из резины, армированной нитями корда, которые уложены слоями.

Две одинаковые полумуфты 1 соединены тороидальным упругим элементом 2, края которого прижаты к полумуфтам нажимными кольцами 3 и винтами 4, равномерно расположенными по окружности. Обладая такими- же компенси­рующими способностями, эта муфта лишена недостатков муфты на рис. 19.14. При одинаковой несущей способности муфта имеет меньший наружный диаметр, а потому меньше подвержена влия­нию центробежных сил, т. е. допускает большие частоты враще­ния. Центробежные силы, действующие на оболочку, восприни­мают нажимные кольца.

Муфта с резиновой конической шайбой. По сравнению с муфтами с тороидальными оболочками эта муфта не обладает высокими компенсирующими свой­ствами. Однако ее с успехом применяют в приводах машин для гашения вредных крутильных колебаний. Положительной особенностью муфты является равномерное распределение основных касательных напряжений т по объему резины при действии вращающего момента Т.

Резинометаллический упругий элемент 4 крепят к полумуфтам 1 и б винтами, равномерно расположенными по окружности. Современные способы привулканизации резины к металлу позволяют получить прочность соединения не ниже прочности самой резины.

Муфты с металлическими упругими эле­ментами. Обладают меньшими габаритными размерами, хоро­шо работают при изменениях температуры в большом диапазоне. Однако они сложны по конструкции, дороже, требуют ухода при эксплуатации.

Полумуфты 7 и 7 соединены цилиндриче­скими стальными стержнями (пружинами) 5, равномерно расположенными по окружности диаметром D. Крышка 3 и кожух 4 удерживают стержни от выпадания и смазку в муфте благодаря уплотнениям 2 и 5. Для уменьшения износа пружин и их гнезд муфта заполняется маслом с антизадирными присадками через масленку 6.