22. Муфти приводів

22.1. Загальні відомості, класифікація

М уфтами називають пристрої, які з’єднують кінці валів, механізмів, редукторів, машин тощо і які передають обертаючий момент без зміни його значення та напрямку. Застосування муфт пов’язане з тим, що більшість машин компонують із окремих складальних одиниць і механізмів, які мають вхідні та вихідні вали. За допомогою муфт здійснюють кінематичний та силовий зв’язок між частинами машин - двигуном, редуктором, виконавчим механізмом (рис. 22.1).

В

Рис. 22.1. Схема кінематичного та силового зв’язку між частинами машин - двигуном, редуктором, виконавчим механізмом

икористання муфт дозволяє компенсувати похибки взаємного роз­міщення валів, захистити елементи машин від перевантаження, зменшити динамічні навантаження, з’єднувати та роз’єднувати робочі органи із двигуном.

Із-за похибок виготовлення та монтажу завжди існує деяка неточність взаємного розміщення геометричних осей валів, що з’єднуються. Розрізняють три види відхилень від номінального розміщення валів (рис. 22.2): осьове відхилення Δ_а, радіальне відхилення або ексцентриситет Δ_r, кутове відхилення або перекіс Δ_α. На практиці, як правило, зустрічається комбінація вказаних відхилень, яка називається неспіввісністю валів.

У машинобудуванні використовують муфти різних конструкцій, найбільш поширені із них є стандартизованими або нормалізованими.

Основною паспортною характеристикою муфти є значення обертаючого моменту Т, на передачу якого вона розрахована. Стандартні муфти не розраховують, а підбирають за розрахунковим обертовим моментом у довідниках. Розрахунковий обертаючий момент Т_р знаходиться за формулою:

(22.1)

д

Рис. 22.2. Види відхилень від номінального розміщення валів: осьове відхилення Δ_а, радіальне відхилення або ексцентриситет Δ_r, кутове відхилення або перекіс Δ_α

е – найбільший тривало діючий обертальний момент муфти за паспортом; де Т_ном - номінальний обертаючий момент; К_п - коефіцієнт, який враховує короткочасне перевантаження або режим роботи муфти, К_п = 1 ... 1,5 - машини із невеликими приводними масами і спокійному навантаженні, К_п = 1,5 ... 2 - машини із середніми масами та змінним навантаженням (поршневі, компресори, млини, стругальні верстати, повітродувки), К_п = 2,5 ...3 - машини з великими приводними масами та ударним навантаженням (молоти, прокатні стани, щокові та роторні дробарки, кульові млини); менші значення коефіцієнту К_п вибираються для більш податливих муфт.

Класифікацію механічних муфт наведено на рис. 22.3.

Муфти виготовляються в двох виконаннях: на довгі і на короткі кінці валів з циліндричним і конічними отворами. Допускається використовувати сполучення півмуфт в різному виконанні з різними діаметрами посадочних отворів в межах одного номінального обертаючого моменту .

Рис. 22.3. Класифікація механічних муфт

22.2. Муфти некеровані. Жорсткі муфти

22.2.1. Загальні відомості. До класу некерованих муфт належать такі муфти, в яких ведуча та ведена півмуфти з’єднані між собою постійно. Роз’єднання валів, з’єднаних некерованими муфтами, можливо лише в результаті їх розбирання на зупиненій машині.

Некеровані муфти поширені в машинобудуванні. Вони діляться на: жорсткі (глухі), компенсуючи жорсткі, компенсуючи пружні.

Жорсткі (глухі) муфти використовують для жорсткого і нерухомого з’єднання валів (глухе з’єднання). Вони не компенсують похибок виготов­лен­ня і монтажу, потребують точного центруван­ня валів. Якщо ці вимоги не виконуються, то спостерігається деформування валів та опор.

22.2.2. Втул­кова муфта (ГОСТ 24246-80) являє собою втулку, яка насаджується на кінці співвісних валів (рис. 22.4). З’єднання муфти з валом здійснюється за допомогою штифтів (див. рис. 22.4), шпонок (рис. 22.5), зуб’їв (шліців).

Втулкові муфти використовуються у легких машинах при діаметрах валів d_в до 60 ... 70 мм (ГОСТ 24246 - 80). Переваги втулкових муфт: простота конструкції та експлуатації, малі габарити. Недоліки: складність у монтажі, так як при цьому необхідні осьові переміщення агрегатів.

М атеріал втулок: сталь 40, 45, при великих розмірах - чавун СЧ18, СЧ20. Штифти виготовляють із сталей 45, 50.

К

Рис. 22.4. Втул­кова муфта (ГОСТ 24246-80) З’єднання муфти з валом штифтом

ритеріями роботоздатності є міцність втулки на крутіння за дотичною напругою τ і міцність її з’єднання з валами за умовою міцності на зріз τ_зр.

М еханічні характеристики і основні конструктивні параметри втулкових муфт за ГОСТ 24246-80 приведено в табл. 22.1 (Всі таблиці приведено в кінці розділу 22).

2

Рис. 22.5. Втул­кова муфта (ГОСТ 24246-80). З’єднання муфти з валом шпонкою

2.2.3.Фланцева муфта (ГОСТ 20761-80) складається із двох півмуфт, виконаних у вигляді фланців, які насаджено на кінці співвісних валів і з’єднано між собою болтами (рис. 22.6). Болти ставляться із зазором (1-й варіант – верхня частина креслення) або без зазору (2-й варіант – нижня частина креслення).

У першому випадку обертаючий момент від одної півмуфти до іншої передається силами тертя, які виникають у площині стику півмуфт від затягування болтів; у другому випадку обертаючий момент передається безпосередньо болтами, що працюють на зріз і зминання. Болти без зазору одночасно центрують вали, у першому випадку центрування валів виконується виступом 3. Використання болтів без зазору забезпечує одержання муфт менших габаритів.

Ф

Рис. 22.6. Фланцева муфта (ГОСТ 20761-80): 1, 2 - пів муфти; 3 – виступ для центрування валів

ланцеві муфти використовують для валів діаметром d_в = 12...220 мм і обертаючих моментів Т_р = 8...45 000 Н·м (ГОСТ 20761-80). Переваги та недоліки - ті ж самі, як і у втулкових муфт.

Матеріал півмуфт: сталь 40, 35Л, чавунне лиття СЧ21, СЧ32 та ін. Болти, що ставлять з зазором, - Ст3, болти без зазору - сталь 40, 45.

Розрахунок фланцевих муфт на міцність виконується для болтів, а також для шпонкового або шліцьового з’єднання.

Механічні характеристики і основні конструктивні параметри фланцевих муфт за ГОСТ 20761-80 приведено в табл. 22.2 (Всі таблиці приведено в кінці розділу 22).