Рекомендации СТУДЕНТАМ по МУФТАМ со стальн_стерж (1257634)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Зябликов В.М., Гончаров С.Ю.Рекомендации студентам для расчета и проектирования муфт супругими элементами в виде стальных стержней круглого сеченияОсновное назначение муфт с упругими элементами в силовых приводах машин –снижение динамических нагрузок и уменьшение амплитуд крутильных колебаний. Дляэтой цели необходимо провести динамической расчет крутильной системы привода,рассчитать крутильную жесткость (С) выбранной муфты и встроить ее в то место привода,которое определено расчетом. Помимо основного назначения такие муфты могутсоединять несоосные валы.В программу курса «Детали машин» не входит динамический расчет приводов.Поэтому муфты рассчитывают на статическую и усталостную прочность, определяютпредельно допустимую, по условию прочности, радиальную и угловую несоосность валов.Для соединения валов агрегатов часто используются муфты с металлическимиупругими стержнями круглого сечения.

Такие муфты компактны, технологичны, просты вмонтаже, позволяют достаточно точно рассчитать основной параметр - крутильнуюжесткость, определить допустимую несоосность соединяемых валов, исходя из условияпрочности и долговечности упругих элементов.Чтобы сконструировать муфту с оптимальными размерами, необходимо обосноватьвыбор размеров каждого ее элемента. В работах [1], [2], [3] рассмотрено напряженноесостояние стержней при передаче муфтой крутящего момента, исследованы возможныетипы жесткостных характеристик, рассчитаны и построены формы изогнутых осейстержней для случая соединения как соосных валов, так и несоосных. Цель данной работы– дать рекомендации, которые позволяют пошагово рассчитывать параметры муфты иосновные конструктивные размеры ее элементов.На рис.1 представлена муфта с упругими элементами в виде стальных стержнейкруглого сечения.Рис.

1. Муфта с упругими стальными стержнями круглого сечения.Здесь:1-полумуфты; 2-стержни; 3-кольца; 4,7-винты крепления колец к полумуфтам; 5уплотнение для удержания смазки в муфте; 6-пружинные кольца для закрепленияуплотнения.Основной параметр-крутильная жесткость- определяется по формулеC3  d 4  D 2  E  n3n  EI x D 2Cили.64  l 3l3(1)Здесь: d - диаметр стержня; l - длина изгибаемого участка стержня; D - диаметрокружности, определяющей расположение стержней; Е - модуль упругости; n количество стержней; I x -осевой момент инерции сечения стержня.Порядок монтажа муфты:а) - установить полумуфты 1 вместе кольцами 3 на концах валов так, чтобы оси отверстийдля стержней в обеих полумуфтах были приближенно соосными;б) - вставить стержни 2 в соответствующие отверстия с внешней стороны одной изполумуфт так, чтобы они вошли в такие же отверстия другой полумуфты.

Для упрощениямонтажа отверстия для стержней в полумуфтах с их внутренней стороны имеют фаски,которые создают конические поверхности под определенным углом  .Следует отметить, что рассматриваемые муфты могут соединять несоосные валы,поэтому при расчете предпочтительны варианты муфт со стержнями минимального, поусловию изгибной прочности, диаметров. Такие муфты быстрее и удобнее монтировать,поскольку стержни будут более гибкими.в) – для предотвращения выпадения стержней из гнезд предусмотрены кольца 3, которыезакрепляются на полумуфтах либо болтами 4, либо винтами 5.

И те, и другие должныбыть надежно зафиксированы, поскольку при работе муфты возникают вибрации из-замикросмещений стержней. Как правило, в кольцах делают проточки, чтобы, не укорачиваястержни, обеспечить зазор между их торцами и кольцами, поскольку при работе муфтыиз-за изгиба стержней их концы скользят по поверхности отверстий и не должныупираться в кольца.1.

Исходные данные необходимые для расчета и конструирования муфты: крутящиймомент, передаваемый муфтой - Т Нм; материал стержней (например, пружиннаясталь 60С2А;  в  1770 МПа,  т  1570 МПа).2. Определение внутреннего диаметра ( d ст ) ступицы полумуфты.В большинстве случаев полумуфта устанавливается на конец вала. Если диаметрпоследнего неизвестен, его рассчитывают из условия прочности при действии крутящегомомента ( Т ) по предлагаемой в [4] зависимости: d в  3 T / (0.2   ) , где T –максимальныйкрутящий момент (например, момент перегрузки), - допускаемое касательноенапряжение при кручении для материала вала. Полученное расчетное значение диаметравала ( d в ) округляют до ближайшего стандартного.2.Наружный диаметр ступицы ( Dст ) рассчитывают исходя из ее прочностипри нагружении крутящим моментом. При этом следует принимать во вниманиеспособ передачи крутящего момента: шпоночное или шлицевое соединения.

В [5]рекомендуется Dcт  1,5...1,6 d в . Меньшие значения Dст - для стальных ступиц ишлицевых соединений, большие – для ступиц из чугуна и шпоночных соединений. Влюбом варианте минимальная толщина стенки ступицы не должна быть меньше 5 мм.4. Длина ступиц ( lст ) должна быть такой, чтобы обеспечить устойчивость полумуфт навалах при действии изгибающих моментов. Обычно - lст  (0,8  1,5)d в [5].5. Диаметр стержней, диаметр окружности их расположения в полумуфтах, а такжедлина стержней определяются исходя из их прочности на изгиб - σизг≤ [σ ]изг. изг M F  l 32.Wx2 d3(2)Здесь: F окружная сила; d - диаметр стержня; l - длина изгибаемого участка стержня;Wx момент сопротивления стержня при изгибе.Максимальное напряжение изгиба стержня - в заделке.После подстановки в формулу (1) значения окружной силы F выражение будет иметьвид max 32  2  Tmax  l 32  Tmax  l   . d 3nD  2 d 3nD(3)Здесь: Tmax – максимальный крутящий момент, передаваемый муфтой;D - диаметр окружности расположения стержней; n -количество стержней.Максимальный крутящий момент Tmax возникает в приводе в момент пуска машиныиз-за сил инерции.

Обычно в расчетах коэффициент перегрузки принимают - К П =2,2.Тогда Tmax=Kп Тн.В полумуфтах на окружности диаметра D необходимо разместить n стержней. Приэтом перемычки между отверстиями для стержней должны быть прочными. Удобнорасстояние между стержнями выразить произведением (k d), где k – коэффициент (рис. 4).В стальных полумуфтах, из условия прочности, это расстояние (2…3) d, т.е.

k=(2…3).Большие значения k рекомендуется для стержней малых диаметров.При заданном (или выбранном) значении k, число стержней равноn = π D/ (k d).(4)Отсюда D= n k d/π. Подставим это выражение в (3) max  = 32  Tmax  l   .n2  k  d 4Задавшись допускаемым напряжением [σ], определим необходимое количествостержнейn=32 4.(5)Для известного Tmax, , задавшись [σ] и k , можно построить графики функций n=f(d)для выбранных значений l (рис.2).По этим графикам для любого диаметра d стержня определяется их количество n.Рис.2. Графики зависимости количества n стержней от их диаметра d приизгибаемой длине l стержней: 40 мм, 50мм, 60 мм,70 мм, 80 мм.Длина ( l ) изгибаемого участка стержня зависит от расположения дисков ( Д ) наступице полумуфт (рис.

1), от способа закрепления полумуфт на валах (рис. 3, 4), отвеличины несоосности валов, которые муфта должна соединить.Рис. 3. Закрепление полумуфт на валах с помощью болтов и шайб.Рис.4. Закрепление полумуфт на валах гайками.В большинстве конструкций диски располагаются посредине ступиц, чтобыобеспечить равномерное распределение нагрузки на шпонки или шлицы.Диски ( Д ) обеспечиваютудобство монтажа муфты.Толщина ( s ) дискаопределяется прочностью, жесткостью и устойчивостью его при передаче крутящегомомента [6].Из курса сопротивления материалов известно выражение, позволяющее рассчитатьпрочность диска по касательным напряжениям при передаче им крутящего момента4  Т max   .2  s  Dст 2(6)В большинстве случаев толщина дисков полумуфт определяется их жесткостью иустойчивостью при нагружении крутящим моментом.Минимальная толщина s  (4…7) мм, в зависимости от передаваемого крутящегомомента.Диаметр ( D ) расположения стержней должен иметь наименьшее значение, чтобымомент инерции муфты не оказывал заметного влияния на параметры крутильнойсистемы привода.

В то же время, на окружности этого диаметра должно разместитьсятребуемое количество стержней.На рис. 5 показана конструкция муфты практически без диска Д . В этом случаедиаметр муфты будет минимальным. Поскольку кольца 3 (рис. 1) необходимы, чтобы невыпадали стержни, минимальный диаметр ( D ) расположения стержней для этойконструкции можно определить как D  Dр   4...5 d , где Dр  Dст  (2...4) - диаметррасточки под кольца.

Здесь винты расположены между стержнями.Однако, в том случае, если расстояние между стержнями таково, что не позволяетразместить между ними винты, используют, например, вариант конструкции показаннойна рис. 1. Тогда, D  DВ  (13...16) , где DВ  Dр  2d Б  2 .Рис. 5. Конструкция муфты с минимальным наружным диаметром.Покажем на примере расчет основных параметров муфты, исходя из предлагаемойрекомендации.1. Исходные данные необходимые для расчета и конструирования муфты:- номинальный крутящий момент, передаваемый муфтой - Т Н =300 Нм;- материал стержней - пружинная сталь 60С2А;  в  1770 МПа,  т  1570 МПа).Модуль упругости стали Е  2  105 МПа2. Определение внутреннего диаметра d ст . ступицы полумуфтыВозможны два варианта:- диаметры соединяемых валов заданы;- если диаметр вала неизвестен, его рассчитывают из условия прочности при действиипо зависимости: d в  3 T / (0.2   ) ,крутящего момента Тгде T –максимальныйкрутящий момент (например, момент перегрузки Т max  K П  Т Н , где К П - коэффициентперегрузки; для привода с электродвигателемК П =2,2…2,5); - допускаемоекасательное напряжение при кручении для материала вала     Т / SБ .

Здесь:  Т - пределтекучести при кручении; S Б - коэффициент безопасности. Учитывая, что валы помимокручения подвержены и изгибу, S Б =4…6. Материал вала - сталь 45 улучшенная,  Т =290МПа. Следовательно,    290 / 4  72,5МПа . Тогдаd в  3 Tmax / (0.2   ) =32,2  300  103 /  0,2  72,5  35,6 мм.Полученное расчетное значение диаметра вала ( d в ) округляют до ближайшегостандартного - d в =36 мм.3. Наружный диаметр ступицы Dcт  1,5...1,6 d в = (54…57,6) мм. Принимаем поГОСТ Dст =56 мм.4. Длина ступицlст  (0,8...1,5)d в = (0,8…1,5) 36= (28,8…54) мм.

Стандартноезначение длины ступицы принимается lст =50 мм. Затем следует рассчитатьвыбранный вариант соединения ступицы с валом: шпоночное или шлицевое.5. Диаметр стержней, диаметр окружности их расположения в полумуфтах, а такжедлина стержней определяются исходя из их прочности на изгиб (2).Поскольку известна длина ступиц, а также необходимый зазор между крепежнымиэлементами для закрепления полумуфт на валах, можно выбрать длину ( l ) изгибаемойчасти стержней. В данном случае принимаем, l  60 мм. Для определения диаметрастержней и соответствующего их количества можно воспользоваться формулой (5) илиграфиком на ее основе (рис.2).Выберем стержни диаметром d=3 мм. По формуле (5) или из графика n=100. Длязначения k=2, диаметр окружности расположения стержней будет равенD= n k d/π.=100*2*3/π=190,986 мм.Принимаем стандартное значение D=190 мм.Рассчитаем максимальные изгибные напряжения в стержне max  32  Tmax  l 32∗300∗10 3 ∗2,2∗60= ∗33 ∗100∗190 = 786 МПа ≅ = 785 МПа. d 3nDПрочность стержней муфты обеспечена.Определяем основной параметр рассчитанной муфты - крутильную жесткостьC3  d 4  D 2  E  n 3  34  1902  2  105  100 39871229 Нмм / рад  39871Нм / рад .64  l 364  603В некоторых случаях для уменьшения внешнего диаметра, при сохранениитребуемой жесткости муфты, возможно размещение стержней по окружностям внесколько рядов.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов учебной работы