II. Сцепные управляемые муфты
ЛЕКЦИЯ 11
Муфты
Назначение, классификация и конструкции муфт
Муфты - устройства служащие для соединения концов валов или для соединения валов со свободно сидящими на них деталями (зубчатые колеса звездочки и т.д.)
В приводе на рис.1 муфты соединяют электродвигатель и редуктор, а редуктор - с исполнительным механизмом.
Рис.1. Схема привода
Муфты предназначены:
· соединять соосные валы отдельных узлов и механизмов, а также разнообразные детали (зубчатые колеса, звёздочки, шкивы и т.п.) с валами с целью передачи между ними крутящего момента;
· предохранять элементы машин от недопустимых кратковременных перегрузок в машинах ударного действия;
· компенсировать вредное влияние несносности валов. Необходимость компенсирующих свойств муфт возникает в связи с тем, что при соединении валов имеет место смещение их осей, вследствие неточности изготовления, монтажа;
· уменьшать динамические нагрузки, интенсивность вибрации, устранять опасность резонансных явлений;
· управлять работой машин. В некоторых случаях управлять отдельными машинными операциями рациональнее с помощью муфт.
Основная характеристика муфты – передаваемый крутящий момент 
.
Существенные показатели – габариты, масса, момент инерции.
Муфты рассчитывают по их критериям работоспособности:
|
|
|
· прочности при циклических и ударных нагрузках;
· износостойкости;
· жёсткости.
На практике муфты подбираются по стандартам, каталогам, редко проектируют самостоятельно, например новые типы или конструкции. Критерием выбора является величина длительно действующего крутящего момента на ведущий вал:
, (1)
где 
- номинальный момент (среднее значение длительно действующего момента) обычно приближенно определяют по потребляемой мощности двигателя и по частоте вращения;
– коэффициент динамичности:
- спокойная работа, для машин с небольшими разгоняемыми массами и небольшой переменной нагрузкой (конвейеры, транспортеры, металлорежущие станки);
- переменные нагрузки, машины среднего веса (поршневые компрессоры, строгальные станки, мельницы);
ударные нагрузки, большие массы (прессы, молоты).
Классификация механических муфт
| Группа муфт | Вид муфт | Краткое описание | |||
| Неразцепляемые | Глухие | Втулочные | Представляют собой втулку, насаженную на концы валов. Применяется при передаче небольших вращающих моментов, соединяют валы диаметром до 100 мм. | ||
| Фланцевые | Состоит из двух полумуфт с фланцами, стянутыми болтами, соединяют части вала в единый. Могут передавать очень большие моменты. Широко используются в промышленности | ||||
| подвижные
компенсирующие жесткие | Шарнирные | Применяют при угловом смещении до 45 градусов | |||
| Зубчатые | Состоят из двух обойм с внутренними зубъями, которые зацепляются с зубьями втулок, насаживаемых на концы валов. Компенсируют радиальные, осевые и угловые смещения валов за счет боковых зазоров. | ||||
| Цепные | Состоят из двух полумуфт-звездочек, имеющих одинаковое число зубьев, общей цепи и защитного кожуха. Допускают небольшое угловое и радиальное смещение, в зависимости от размера муфты. | ||||
| подвижные компенсирующие упругие | Муфты с торообразной оболочкой | Состоит из двух полумуфт, упругой оболочки, по форме напоминающей автомобильную шину и двух колец, зажимающих оболочку. Обладает высокими упругими и демпфирующими свойствами. Применяется в конструкциях где трудно обеспечить соосность валов при переменных и ударных нагрузках. | |||
| Втулочно-пальцевые | Состоят из двух дисковых полумуфт, в одной из которых, в конических отверстиях закреплены соединительные пальцы, с надетыми гофрированными резиновыми втулками. Компенсирует радиальное и угловое смещения валов | ||||
| Сцепные управляемые
| Кулачковые | Состоят из двух полумуфт с кулачками на торцовых поверхностях. | |||
| Фрикционные (асинхронные) | Фрикционные муфты служат для плавного сцепления валов под нагрузкой на ходу при любых скоростях. Передача вращающего момента осуществляется силами трения между трущимися поверхностями деталей муфты. | ||||
| Сцепные самодействующие | Обгонные | Передача вращения в одном направлении | |||
| Центробежные | Предназначены для автоматического включения или выключения ведомого вала, при достижении ведущим валом заданной угловой скорости; ограничивают частоту вращения. | ||||
| Предохранительные | Предназначены для предохранения машин от перегрузок. | ||||
I. Нерасцепляемые муфты
Нерасцепляемые муфты применяют в машинах и механизмах, в которых при их эксплуатации не требуется разобщение соединяемых элементов либо подобные разобщения производятся на остановленных технических объектах с целью проведения профилактических, ремонтных и других плановых работ и при аварийных ситуациях. К этому виду относятся глухие, упругие компенсирующие и жесткие компенсирующие муфты.
|
|
|
Глухие муфты
Глухие муфты образуют жесткое и неподвижное соединение валов. Это самые простые конструкции и обычно применяются в лёгких машинах. Требуют точной соосности, затрудняют сборку-разборку, имеют малую жёсткость на изгиб. Их работоспособность определяется прочностью в местах крепления к валам. Передают вместе с крутящим моментом вибрации, толчки и удары
Виды глухих муфт
1. Втулочная муфта (рис.2) представляет собой втулку надеваемую с зазором на концы валов. Муфта отличается малыми габаритами по диаметру. Материал втулок – конструкционная сталь (ст.5, ст.3).
а) б)
Рис.2. Втулочные муфты:
а – соединение с валом с помощью штифтов; б - соединение с валом с помощью шпонок
Скрепление втулки с валами выполняют с помощью штифтов, шлицов и шпонок. Прочность муфты определяется прочностью соответствующего соединения, а также прочностью втулки. Втулочные муфты применяют для соединения валов диаметром до 70 мм.
2.Фланцевая муфта(рис.3)состоит из двух полумуфт, соединенных между собой болтами. Болты могут устанавливаться как с зазором так и без зазора. В первом варианте крутящий момент передается непосредственно болтами, поставленными без зазора. Во втором варианте при постановке болтов с зазором крутящий момент передается за счет сил трения, возникающих в стыке полумуфт от затяжки болтов.
Рис.3. Фланцевая муфта
Эти муфты допускают лёгкую сборку-разборку. Полумуфты устанавливают на концы валов с натягом. В тяжёлых машинах фланцы приваривают к валам. Материал полумуфт – стали 40 и 35Л. Возможно применение чугунов СЧ 30.
Муфты компенсирующие жесткие
Соединяемые валы при монтаже механизмов могут иметь смещения: осевые 
, радиальные 
, угловые 
. (рис.4): На практике в большинстве случаев встречаются различные комбинации этих смещений. 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 смещения валов. Следует подчеркнуть, что с ростом смещений валов ресурс самой муфты падает.
Рис.4. Погрешности расположения валов
1.Зубчатые муфты применяют в высоконагруженных конструкциях для валов диаметрами от 40 до 560 мм при скорости до 25 м/с. Зубчатым муфтам свойственна большая нагрузочная способность, компактность, технологичность, малые размеры. Пределы допустимых смещений: осевые – 0,7...10,5мм, угловые – до 1º30'.
Муфта (рис.5) состоит из двух втулок 1, и двух обойм 2 соответственно с внешними и внутренними эвольвентными зубьями. Втулки и обоймы изготовляют из стали 40 или стали 45Л. Соединение втулок с валом осуществляется шпонкой и посадкой с натягом и шлицами. Число зубьев и их размеры подобраны так, чтобы зубья втулки располагались с некоторым зазором между зубьями обоймы. Благодаря этим зазорам зубчатые муфты компенсируют радиальные, осевые и угловые смещения валов.
Рис.5. Зубчатая муфта
При работе муфты имеет место износ боковой поверхности зубьев. Для снижения интенсивности износа зубьев их термически обрабатывают, а муфту заливают маслом большой вязкости, которое заменяют через каждые три месяца.
2.Шарнирные муфты (рис.6) допускают соединение валов с повышенным взаимным смещением осей как вызванными неточностями, так и специально заданными конструктором.
Идея муфты впервые предложена Джероламо Кардано в 1570 г. и доведена до инженерного решения Робертом Гуком в 1770 г. Поэтому иногда в литературе они называются карданными муфтами, а иногда – шарнирами Гука.
Рис.6. Шарнирная муфта
Шарнирные муфты соединяют валы под углом до 45о, позволяют создавать цепные валы с передачей вращения в самые недоступные места. Всё это возможно потому, что крестовина является не одним шарниром, а сразу двумя с перпендикулярными осями.
Прочность карданной муфты ограничена прочностью крестовины, в особенности мест крепления пальцев крестовины в отверстиях вилок. Поломка крестовины – весьма частый дефект, известный, практически, каждому автовладельцу.
Муфты выбираются по каталогу. Проверочный расчёт ведётся для рабочих поверхностей шарниров на смятие, проверяется прочность вилок и крестовины.
Муфты компенсирующие упругие
Эти муфты наряду с непосредственным соединением валов выполняют функции снижения динамических нагрузок, устранения опасности резонанса крутильных колебаний и компенсации несоосности валов. Также они амортизируют вибрации, толчки и удары, при передаче крутящего момента с помощью упругих элементов - разнообразных пружин, резиновых втулок и других:
1. Муфта упругая втулочно-пальцевая (МУВП) - одна из наиболее распространенных упругих муфт (рис. 7) ГОСТ 21424-75.
Рис. 7. Муфта упругая втулочно-пальцевая (МУВП)
Муфта состоит из двух полумуфт, неподвижно закрепленных в одной полумуфте пальцев, на которых размещены резиновые втулки, через которые пальцы взаимодействуют с другой полумуфтой и передают вращающий момент. Резиновые втулки компенсируют динамические нагрузки во время запуска и торможения. Муфты стандартизованы по диаметру валов и крутящим моментам. Полумуфты изготавливают из чугуна, стали 35; Материал пальцев сталь 45; втулки резиновые. Муфта позволяет компенсировать небольшие осевые, радиальные и угловые смещения валов; муфты эластичные, обладают высокой демпфирующей и электроизоляционной способностью.
Расчет МУВП
Работоспособность МУВП определяется прочностью пальцев и резиновых втулок выполняется по условиям ограничения давления на поверхности их контакта с пальцами, а самих пальцев – по условиям прочности на изгиб.
1.Упругие элементы муфты на смятие: 
, (4)
где Do – диаметр, на котором расположены пальцы; dп – диаметр пальца; lвт – длина втулки;
z - число пальцев (обычно 4); для резиновых втулок 
.
2. Пальцы муфты на изгиб 
, (5)
где С - осевой зазор между полумуфтам; 
.
2.Муфта упругая с торообразной оболочкой (рис. 8) состоит из двух полумуфт, упругой оболочки, по форме напоминающей автомобильную шину, и двух колец, зажимающих при помощи винтов оболочку (ГОСТ 20884–75). Эта муфта обладает высокими упругими и демпфирующими свойствами, обеспечивает шумо- и электроизоляцию узлов привода, удобна и надежна в эксплуатации. Применяется в конструкциях, где трудно обеспечить соосность валов при переменных и ударных нагрузках. Муфта допускает радиальное смещение валов 1,6–5 мм, осевое – 5–11 мм и угловое – до 1º 30'.
Рис.8. Муфта упругая с торообразной оболочкой
II. Сцепные управляемые муфты
Сцепные управляемые муфты предназначены для соединения и разъединения валов или других вращающихся деталей на ходу или при остановке с помощью специальных механизмов управления. Такие муфты применяют в транспортных машинах с приводом от двигателя внутреннего сгорания, в прессах, станках с коробкой перемены скоростей вращения вала, прокатных станах и во многих других машинах. Сцепные муфты применяют при строгой соосности валов.
Муфты делятся на:
· муфты кулачковые с электромагнитным и гидравлическим (пневматическим) управлением;
· муфты фрикционные.
1. Кулачковые сцепные муфты просты в изготовлении и малогабаритны (рис. 9). Муфты применяют в механизмах, где должно быть обеспечено постоянное передаточное число (например, в металлорежущих станках), а также для передачи больших крутящих моментов, в которых переключения производят достаточно редко. В простейшем случае муфта состоит из двух полумуфт 1 и 2 (рис.9,а), на торцах которых равномерно по кругу расположены кулачки 3. Одна полумуфта закрепляется на валу неподвижно, а другая, находящаяся на другом валу, может перемещаться вдоль этого вала. Подвижную полумуфту перемещают с помощью специального устройства - механизма управления муфтой (на рис.9,а не показан). При введении в зацепление кулачков двух полумуфт осуществляется передача крутящего момента Т от одного вала к другому На рис. 9, б, показано применение кулачковой муфты в трёхступенчатой коробке перемены передач станка. В выключенном состоянии муфты передача крутящего момента происходит через промежуточный вал при соответствующем зацеплении зубчатого колеса выходного вала. При включении муфты передача крутящего момента будет происходить напрямую от ведущего вала (так называемая прямая передача).
Недостаток кулачковых муфт - невозможность включения при быстром вращении валов.
А)
Б)
Рис.9.Сцепная кулачковая муфта
а) конструкция кулачковой управляемой муфты б) - схема трёхступенчатой коробки передач: 1 - ведущий вал; 2 - ведущая шестерня; 3 - кулачковая муфта; 4 - промежуточный вал; 5 - колесо выходного вала; 6 - выходной вал
Дата добавления: 2018-05-13; просмотров: 1958; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!