2. Визначення сил, що діють в кулачках та кутів повороту півмуфт

При закручуванні гайки з крутним моментом в кулачках півмуфт 1 і 2 (рис. 2) виникають:

• колова сила :

• осьова сила :

де – кут нахилу бокових поверхонь кулачків.

Масу півмуфти m, і її зовнішній діаметр d_з вибирають конструктивно, в залежності від максимального крутного моменту М_мах, , згідно табл. 1.

Таблиц1.

Залежність маси та зовнішнього діаметра півмуфт від крутного моменту

Ммах	400…600
m, кг	0.8…1.0
dз, мм	60…70

Визначимо силу інерції , яка виникає при вході півмуфти в зачеплення (переміщенні на величину, яка дорівнює висоті кулачка ведучої півмуфти) під дією сили реакції , яка виникає від осьової сили , припустивши, що прискорення півмуфти рівномірне

.

Середнє прискорення півмуфти

де – час, за який відбувається вхід півмуфти в зачеплення і який дорівнює

Рис. 2 Взаємодія кулачків півмуфт

часу повороту півмуфти на кут :

де – кутова швидкість ведучої півмуфти,

Визначимо кут повороту півмуфти (кут входу кулачків в зачеплення):

де,

Кут повороту півмуфти (кут входу кулачків в зачеплення):

де і – кути профілю відповідно кулачка і западини в площині круга, що ділить висоту кулачка і западини навпіл.

Кут повороту півмуфти (кут ковзання торців ведучої півмуфти по торцях веденої – нейтральний хід):

Позначимо геометричні параметри кулачкової пів муфти (рис. 3): –зовнішній діаметр півмуфти; – середній радіус кулачка; і – висота і ширина кулачка; і – кути профілю кулачка і западини; – кут між боковими поверхнями кулачків.

Геометричні параметри пів муфт вибирають конструктивно, виходячи з наступних рекомендацій: число кулачків півмуфти . Кут профілю кулачка в площині круга, що ділить висоту кулачка навпіл . Кут профілю западини в тій же площині . Висота кулачка . Ширина кулачка . Зовнішній діаметр півмуфти . Кут нахилу бокових поверхонь кулачків в площині, що проходить через їх середину . Ступінь нерівномірності частоти обертання ведучого вала . Маса ведучої півмуфти .

Залежність між числом кулачків муфти z, кутами профілю кулачка φ_к і профілю западин φ_з

Рис. 3. Кулачкова півмуфта

3. Визначення необхідного зусилля пружини.

Визначимо необхідне осьове зусилля пружини (при найбільшій її деформації):

Знаючи деформацію пружини, яка дорівнює висоті кулачка , та задавшись попереднім її натягом, можна визначити жорсткість пружини. Середнє зусилля пружини повинно створити таке прискорення ведучої півмуфти, яке забезпечить входження кулачків у повне зачеплення за час, що відповідає повороту ведучої півмуфти на кут .

Приймемо зусилля попереднього натягу пружини:

.

Середнє зусилля пружини:

4. Визначення необхідного часу для входження кулачків в повне зачеплення під дією сили пружини

Визначимо необхідний час , для входу кулачків в повне зачеплення під дією сили пружини:

Визначимо прискорення ведучої півмуфти, яке створює пружина:

де – маса ведучої півмуфти.

5. Визначення часу, з який ведуча пів муфта повернеться на кут входження кулачків в повне зачеплення.

Визначимо час , за який ведуча півмуфта повернеться на кут входу кулачків в повне зачеплення:

6. Порівняння часу входження кулачків в повне зачеплення під дією сили пружини з часом, за який ведуча пів муфта повернеться на кут входження кулачків в повне зачеплення і надання висновків.

Оскільки , то зусилля пружини достатнє для того, щоб забезпечити повне замикання півмуфт до моменту контакту бокових поверхонь кулачків.

7. Визначення динамічного моменту інерції маховика.

Визначимо необхідний динамічний момент інерції маховика, який дозволить підтримувати частоту обертання ведучого валу з заданим ступенем нерівномірності . Для цього використовуємо відому із курсу ТММ формулу:

де – надлишкова робота крутного моменту, тобто робота моменту, що перевищує середню за цикл.

Залежність крутного моменту на вихідному валу від кута повороту ве­дучої півмуфти в процесі затяжки гайки показана на рис. 4.

Для визначення величини надлишкової роботи крутного моменту спочатку визначимо середню за цикл роботу.

Для цього площу, яка знаходиться під графіком зміни крутного моменту, приведемо до середньої за цикл. Будемо вважати, що площа повної роботи крутного моменту за цикл виражається прямокутним трикутником з висотою та основою . Площа цього трикутника виражає повну роботу за цикл

Р ис. 4 Зміна крутного моменту при затяжці гайки Середній за цикл рушійний момент:

Надлишкова робота крутного моменту визначається як площа трикутника, який розташований над лінією рушійного моменту. Висота цього трикутника , а основу визначимо із пропорції:

Тоді надлишкова робота із цього трикутника рівна:

Враховуючи значення та із попереднього остаточно динамічний момент інерції маховика буде: