Постійні муфти

Пружина пальцьова муфта МАВП (рис. 5, а) складається з двох півмуфт, які з’єднуються пальцями з гумовими втулками або кільцями. Завдяки; гумовим пальцям пом'якшуються поштовхи і удари і компенсується деяка неспіввісність валів (до 1°). Втулково-пальцьові муфти стандартизовано, і їх підбирають відповідно до крутного моменту.

Рис. 5. Пружні муфти: а – втулково-пальцьова; б – шино-гумова.

Шинно-гумова пружна муфта (рис. 5, б) останнім часом набуває дедалі більшого поширення. Пружний елемент муфти нагадує автомобільну шину і працює на кручення. Ці муфти мають дуже добрі компенсуючі властивості, які допускають порушення співвісності валів до 6°, більш стійкі проти спрацювання і мають просту конструкцію.

Зчіпні муфти

Кулачкова муфта (рис. 6, а) використовується для включання і виключання тихохідних валів. Включати її можна тільки при нерухомому валі. Ця муфта дуже проста щодо будови і складається з ведучої півмуфти 1 (справа), яка жорстко закріплюється на валу 2% і веденої 3, яка переміщується по валу 4 на ковзній шпонці. У рухомій півмуфті є проточка для пристрою, що забезпечує відключення. Кулачкова муфта з гвинтовими кулаками працює в одному напрямі, що дає можливість використовувати її тільки для однобічної передачі. Позитивним у цих муфт у порівнянні з фрикційними зчіпними муфтами є незначне осьове зусилля.

Рис. 6. Зчіпні муфти: а – кулачкова; б – конусна.

Тільки передня за ходом грань кулаків розраховується на зминання. Кулачкові муфти виготовляються в основному з ковкого чавуну, іноді із сталі.

Конусна фрикційна муфта (рис. 6, б) складається з ведучої півмуфти 5, закріпленої на валу 6, і веденої 4, яка рухомо насаджена на вал 3. Ведена півмуфта 4 з'єднується з ведучою півмуфтою 5 по конічній поверхні з кутом нахилу робочої площини . Виключання півмуфти 4 здійснюється за допомогою важеля 1, який відводить її по ковзній шпонці, долаючи тиск натискної пружини 2.

Зчеплення конусної муфти досягається за рахунок нормального тиску на робочу поверхню:

,

де - колове зусилля, кГ;

- запас зчеплення (звичайно );

- коефіцієнт тертя.

Необхідний тиск пружини: .

Діаметр конусної частини муфти приймають звичайно в 6-10 раз більший від діаметра вала. Довжину конусів визначають за допустимим питомим тиском.

Для кращого зчеплення ведений конус муфти вкривають шкірою або феродо. Кут конуса звичайно буває в межах 8-15°.

Дискова фрикційна муфта (рис. 7) складається з ведучої півмуфти-маховика 1 і веденої півмуфти З, між якими є диск 4 з фрикційними накладками 5. Після включення ведена півмуфта 3 під тиском пружин 2 притискується до ведучої півмуфти 1. Для забезпечення співвісності валів підшипник 6 опори веденого вала 7 кріпиться в торці півмуфти 1.Для працездатності зчіпної муфти необхідно, щоб момент тертя на муфті був більший від крутного моменту, що передається, або:

Тиск пружин визначається за величиною допустимого питомого тиску фрикційних накладок. Ширина накладок визначається за формулою:

Для підвищення моменту тертя без збільшення габаритів у муфті може бути кілька дисків; такі муфти називаються багатодисковими.

За допомогою шліцьових з'єднань частина дисків у багатодискових фрикційних муфтах з'єднується з ведучим валом, а частина – з веденим, і таким чином збільшується кількість тертьових поверхонь, а відповідно і момент тертя. У дискових муфтах у порівнянні з конусними потрібний тиск значно більший. Щоб диски в разі можливих перекосів валів краще прилягали один до одного, ведені диски роблять з тонкої пружинної сталі.

Існують також електромагнітні й порошкові муфти, принцип дії яких ґрунтується на властивості суміші рідин і порошків з феромагнітними частинками змінювати структуру в магнітному полі.

Відцентрова муфта служить для автоматичного включання і виключання валів у приводах із значними інерційними масами та електродвигунами з недостатнім пусковим моментом. Відцентрова муфта також запобігає поламкам деталей при перевантаженнях, її доцільно встановлювати на швидкохідному валу (звичайно на валу електродвигуна). Зручно відцентрову муфту монтувати в маточині шківа, зірочки або шестірні.

Відцентрована муфта (рис. 8) з двома поворотними колодками складається з ведучої частини – закріпленого на валу водила 1, до шарнірів якого приєднані колодки 2. До поверхні колодок приклепані фрикційні накладки 3, якими колодки під діянням відцентрових сил притискуються до внутрішньої частини ободу веденого диска 5, створюючи тертя. Із зменшенням числа обертів відцентрові сили зменшуються, колодки стягуються пружинами 4, і муфта виключається.

Рис. 7. Дискова фрикційна зчіпна муфта

Рис. 8. Відцентрова муфта

Тиск колодки муфти на ведений диск (якщо знехтувати протидією пружин):

,

де - відцентрова сила;

- плече повороту колодки (відносно центра ваги);

- відстань від точки повороту колодки до середини накладки.

Але

,

де - вага колодки, кГ;

- відстань від осі обертання муфти до центра ваги колодки, см;

- швидкість обертання вала в момент початку зчеплення, об/хв.

Умова для початку зчеплення муфти:

,

де - кількість колодок;

- колове зусилля .

Крім колодкових відцентрованих муфт, існують такі, в яких робочим органом є стальні кулі, дріб, порошки або ртуть.

підшипники.

Підшипники служать опорами валів і осей. Розрізняють підшипники ковзання і кочення.

Підшипники ковзання. В залежності від величини і направлення навантажень, що виникають на валах, використовують підшипники радіальні, які можуть сприймати навантаження, що направлені радіально, і упорні, які сприймають зусилля, що направлені вздовж осі, так і радіальні.

Поверхня цапфи в радіальних підшипниках ковзає відносно його внутрішньої поверхні. Зменшення сил тертя між поверхнями, що труться, створюється шаром змазки. При роботі цапфа займає в підшипнику займає ексцентричне положення, і тому змазка між поверхнями підшипника і цапфи приймає форму клину (рис. а).

Цапфа, обертаючись, захоплює змазку в вузький зазор, де створюється масляна подушка, що підтримує цапфа. Шар масла, що розділяє цапфу і підшипник, створюється також, якщо в зазор подається масло при допомозі масляного насосу. На рис. а зображена епюра гідродинамічного тиску по колу підшипника.

На рис. б і в показані підшипники ковзання. Вони складаються із корпусу, вкладиша і пристрою для змазки. Корпус підшипника, що показаний на рис. б, суцільний. В нього впресований циліндричний вкладиш.

На рис. в приведений підшипник з роз’ємним корпусом і вкладишем, що складається із двох половин. Суцільні корпуси використовують для валів невеликих діаметрів. Роз’ємні корпуса полегшують монтаж валів, що дозволяють проводити регулювання діаметру. На рис. г показаний упорний підшипник.

Вкладиші звичайно роблять біметалевим. На чугунну, стальну, а в відповідальних конструкціях бронзову основу наноситься антифрикційний матеріал – бабіт, свинцева бронза і т. д.

Антифрикційні матеріали, що не наплавляються, (антифрикційні чавуни, текстоліт, пресована деревина) використовують для виготовлення суцільних вкладишів, які використовують в індивідуальному і дрібносерійному виробництві поряд з біметалічними вкладишами.

Нанесення м’яких антифрикційних матеріалів, головним чином бабіту, здійснюється заливкою. Товщина шару заливки 0,51,5 мм в залежності від діаметру вкладишу. При зменшенні товщини шару заливки збільшується стомлювальна міцність бабітового шару. Важливим розміром в підшипнику є довжина l ; її звичайно вибирають в межах 0,50,9 діаметра цапфи d.

Підшипники ковзання розраховують на допустимий питомий тиск p, величина якого повинна бути менше допустимих величин, що залежать від матеріалу заливки і її товщини:

Наприклад, для підшипників з заливкою із олов’яних бабітів [p]=20 кгс/см² (2 Мпа), а з заливкою із бронзи [p]=200 кгс/см² (20 Мпа).

При роботі температура підшипників не повинна перевищувати 60С. Підшипники ковзання вітчизняного призначення розраховують на рідинне тертя, яке засновано на тому, що масляний шар між цапфою і вкладишем сприймає все навантаження (див. рис. 1.28, а).

Підшипники ковзання установлюють для валів великої маси, коли потрібно розбирати підшипник, або коли підшипник працює в агресивних середовищах або при великому забрудненні.

Підшипники кочення (рис. 1.29, а).

Вони складаються із зовнішнього 1 і внутрішнього 2 кілець з доріжками кочення 3. Між кільцями в доріжках кочення установлюються шарики або ролики 4, які котяться по доріжках.

Щоби ролики або шарики знаходились на однаковій віддалі один від другого, в підшипниках передбачені сепаратори 5, що представляють собою штамповані кільця з отворами для роликів або шариків.

Широко використовуються роликові підшипники (при малих діаметрах роликів вони називаються голковими).

Підшипники кочення можна розділити на три типи:

1. радіальні, що сприймають радіальні навантаження і допустимі найбільші осьові навантаження;

2. радіально-упорні, що сприймають як радіальні, так і осьові навантаження, але величина останніх не повинна перевищувати 0,7 від різниці між допустимими і діючими радіальними навантаженнями;

3. упорні, що сприймають тільки осьові навантаження.

На рис. 1.29, б приведена класифікація підшипників кочення.

Кулькові підшипники використовують в передачах з малими і середніми навантаженнями. Роликові підшипники установлюють в передачах з великими навантаженнями, так як їх вантажопідйомність майже в два рази більше, ніж в шарикових.

Одначе вони гірше працюють при великих числах обертів. Максимально допустима частота обертання для них майже в два рази менше, ніж для шарикових підшипників.

Підшипники вибирають по навантаженням, що діють на них. Навантаження можуть бути постійними, перемінними, з ударами, поштовхами, з різним співвідношенням величин осьових і радіальних навантажень і т. д. Умови навантаження можуть бути також різними: може обертатися внутрішнє або зовнішнє кільце.

Розрахунок підшипників ведуть на їх довговічність. Термін служби визначають в залежності від так званої динамічної вантажопідйомності G і еквівалентного динамічного навантаження P.

Динамічна вантажопідйомність для радіального або радіально упорного підшипника є постійне радіальне навантаження, яке група подібних підшипників (з нерухомим зовнішнім кільцем) може витримати на протязі розрахункового терміну служби, що вираховується в 1 млн. обертів внутрішнього кільця.

Величина G залежить від середнього діаметра ролика або шарика D, числа роликів або шариків z в одному ряду, і – числа рядів тіл кочення в підшипнику і від середнього діаметра d₀.

Для радіальних і радіально-упорних підшипників (шарикових)

де f_G – коефіцієнт динамічної вантажопідйомності, що залежить від геометрії деталей підшипника, точності виготовлення і матеріалу;  – кут між лінією дії навантаження на шарик або ролик і площиною, що перпендикулярна до осі підшипника.

Еквівалентне навантаження Р, що сприймається радіальним або радіально-упорним підшипником, – це постійне радіальне навантаження, при якому довговічність підшипника з внутрішнім кільцем, що обертається, і нерухомим зовнішнім кільцем така ж, що і при фактичних умовах навантаження і обертання. Еквівалентне динамічне навантаження визначають по формулі

де F_r F₀ – відповідно радіальне і осьове навантаження: V – коефіцієнт, що враховує, яке із кілець (внутрішнє чи зовнішнє) обертається; x, y – коефіцієнти, що враховують вплив радіального і осьового навантаження і залежать від типу підшипника; k_r k_t – коефіцієнти, що враховують вплив динамічних навантажень і температурного режиму.

Розрахунок номінальної довговічності підшипників (млн.. об/хв) проводиться по наступних формулах:

для шарикових підшипників

для роликових підшипників

Довговічність підшипників

де n – частота обертання підшипника, об/хв.

Для експлуатації підшипників важливо встановити їх без перекосів, щоби температурні деформації валів не викликали додаткових навантажень. Крім того, їх необхідно змащувати і охороняти від забруднення.

Радіально-упорні підшипники установлюють так, щоби можна було проводити осьове регулювання, що здійснюється звичайно переміщенням одного кільця відносно другого.

Змазка підшипників може бути консистентною або рідкою. При роботі на консистентній змазці температура не повинна перевищувати 100С. Рідку змазку використовують там, де ККД повинен бути значним. Допустима температура в цьому випадку може досягати 120 і навіть 150С. Щоби підшипники не забруднювались і масло не витікало із корпусів, установлюють манжети.

В підшипниках кочення в порівнянні з підшипниками ковзання сила тертя в 5 – 10 раз менше.