МЕХАНИЧЕСКИЕ МУФТЫ (946568), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

и жесткость муфты C _φ = dT / dφ = Gd⁴r²z / (8D³i ).

Угол закручивания при колебаниях крутящего момента должен находиться в пределах 0 <φ <φ _max. Несоблюдение этого условия приводит к ударам ограничителей в обеих крайних точках или в одной из них. Размеры пружины (D, d, i), соответствующие данной характеристике, определяют обычно методом подбора по формулам с учетом конструктивных размеров муфты. Условие прочности пружины: τ = k_в8DT _max / (π d³r z)≤[τ], где T_max - момент, соответствующий упору ограничителей.

М уфта зубчато-пружинная, или муфта со змеевидными пружинами. Полумуфты 1 и 2 (см. рис.) имеют зубья 3 специального профиля, между которыми размещается змеевидная пружина 4. Кожух 5 удерживает пружину в рабочем положении, защищает муфту от пыли и служит резервуаром для смазки.

Неметаллические упругие элементы муфт. Основным материалом неметаллических упругих элементов является резина. Она обладает следующими положительными качествами: 1) высокой эластичностью; в пределах упругости резина допускает относительные деформации ε≈0,7...0,8, а сталь - только ε≈0,001...0,002; при таких деформациях единица массы резины может аккумулировать большое количество энергии (в 10 раз больше, чем сталь); 2) высокой демпфирующей способностью вследствие внутреннего трения; относительное рассеяние энергии в муфтах с резиновыми элементами достигает 0,3...0,5; 3) электроизоляционной способностью. Муфты с резиновыми упругими элементами проще и дешевле, чем со стальными.

Н едостатки резиновых элементов: 1) меньшая долговечность, чем стальных; вследствие структурных изменений, ускоряемых внешними воздействиями и нагреванием при переменных деформациях, резина постепенно теряет свою прочность и упругие свойства; 2) меньшая прочность, которая приводит к увеличению габаритов муфт; для передачи больших крутящих моментов такие муфты становятся нерациональными.

Муфты с резиновыми упругими элементами широко распространены во всех областях машиностроения для передачи малых и средних крутящих моментов. Основные типы резиновых упругих элементов муфт и схемы их нагружения изображены на рис., а - и. При выборе типа упругого элемента учитывают следующее: упругие элементы с равномерным напряженным состоянием по объему обладают большей энергоемкостью; кручение и сдвиг дают большую энергоемкость, чем изгиб и сжатие; выгодно, чтобы упругий элемент занимал большую долю объема муфты. Этим условиям в большей степени удовлетворяют типы упругих элементов, показанные на рис. 17.22, ж, з, и.

Типичные конструкции муфт рассмотрены ниже.

Муфта с резиновой звездочкой (см. рис.). Состоит из двух полумуфт с торцовыми выступами и резиновой звездочки, зубья к оторой расположены между выступами. Зубья звездочки работают на сжатие. При передаче момента в каждую сторону работает половина зубьев. Муфта стандартизована и широко применяется для соединения быстроходных валов (п до 3000...6000 мин^-1 при T до 3...120 Н · м и диаметрах валов d до 12...45 мм соответственно). Муфта компактна и надежна в эксплуатации, допускает радиальное смещение осей (Δ_r≤0,2 мм); перекос осей Δ_α≤1°30'. Соотношение основных размеров: D≈2,5d; d₁≈(0,55...0,5)D; h≈(0,3...0,22)D; L=3d. Недостатки - при разборке и сборке необходимо смещение валов в осевом направлении.

Работоспособность резиновой звездочки определяется напряжением смятия и может быть рассчитана по формуле

σ _см≈24DKT / [zh(D³ - d³₁)]≤[ σ _см],

где z - число зубьев звездочки. Принимают [ σ _см] =2...2,5 МПа.

М уфта упругая втулочно-пальцевая (МУВП).Благодаря легкости изготовления и замены резиновых элементов эта муфта (см.рис.) получила распространение, особенно в приводах от электродвигателей с малыми и средними крутящими моментами. Муфты нормализованы для диаметров валов до 150 мм и соответственно крутящих моментов до 15000 Н·м. Упругими элементами здесь служат гофрированные резиновые втулки (I вариант) или кольца трапецеидального сечения (II вариант). Из-за сравнительно небольшой толщины втулок муфты обладают малой податливостью и применяются в основном для компенсации несоосности валов в небольших пределах (Δ_a ≈1...5 мм; Δ_r ≈0,3...0,6 мм; Δ_α ≈ до 1°).

Для проверки прочности рассчитывают пальцы на изгиб, резину - по напряжениям смятия на поверхности соприкасания втулок с пальцами. При этом полагают, что все пальцы нагружены одинаково, а напряжения смятия распределены равномерно по длине втулки: σ _см = 2TK / (d ₁l z D₁)≤ [σ _см], где z - число пальцев. Рекомендуют принимать [σ _см] = 1,8...2 МПа.

М уфта с упругой оболочкой. Упругий элемент муфты (см. рис.), напоминающий автомобильную шину, работает на кручение. Это придает муфте большую энергоемкость, высокие упругие и компенсирующие свойства (Δ_r ≈2...6 мм, Δ_α ≈2...6°, угол закручивания до 5...30°). Муфта стандартизована и получила широкое распространение. Нагрузочная способность муфты ограничивается потерей устойчивости и усталостью резиновой оболочки. В первом приближении можно рекомендовать расчет прочности оболочки по напряжениям сдвига в сечении около зажима (по D₁): τ = 2TK / (πD²₁δ)≤[τ]. По экспериментальным данным, [τ] ≈ 0,4 МПа.

Муфты управляемые

У правляемые муфты позволяют соединять или разъединять валы с помощью механизма управления. По принципу работы все эти муфты можно разделить на две группы: 1. муфты, основанные на зацеплении (кулачковые или зубчатые);

2. муфты, основанные на трении (фрикционные).

Муфты кулачковые. На торцах полумуфт 1 и 2 (см. рис.) имеются выступы (кулачки) 3. В рабочем положении выступы одной полумуфты входят во впадины другой. Для включения и выключения муфты одну из полумуфт 2 устанавливают на валу подвижно в осевом направлении. Подвижную полумуфту перемещают с помощью специального устройства - отводки. Вилку отводки располагают в пазу 4. Па чертеже штриховой линией показано выключенное положение полумуфты 2. Кольцо 5 служит для центровки валов. Несоосность валов резко снижает работоспособность кулачковых муфт. Чаще всего кулачковые и зубчатые сцепные муфты располагают на одном валу и используют для переключения скоростей.

Р аспространенные формы кулачков изображены на рис. (сечение цилиндрической поверхностью). Прямоугольный профиль (рис., а) требует точного взаимного расположения полумуфт в момент включения. Кроме того, в таких муфтах неизбежны технологические боковые зазоры и связанные с этим удары при изменении направления вращения. Зазоры увеличиваются при износе кулачков. Трапецеидальный профиль (рис., б, в) не требует точного взаимного расположения полумуфт в момент включения, а боковые зазоры компенсируются изменением глубины посадки кулачков. Симметричные профили кулачков - реверсивные, несимметричные - нереверсивные. В муфтах с трапецеидальными кулачками возникают осевые силы. F_a (рис., б), которые стремятся раздвинуть полумуфты и затрудняют включение; в этом отношении муфты с прямоугольными кулачками обладают преимуществом. Значение угла α трапецеидального профиля выбирают таким (обычно 2...5°), чтобы обеспечивалось самоторможение или чтобы не создавать большой постоянной нагрузки на механизм отводки. Включение кулачковых муфт при относительном вращении валов всегда сопровождается ударами, которые могут вызвать разрушение кулачков. Поэтому такие муфты не рекомендуют применять для включения механизма под нагрузкой и при больших скоростях относительного вращения (υ ≥ l м/с).

Работоспособность кулачковых муфт определяется в основном износом кулачков, который зависит от напряжений смятия на поверхности соприкасания и напряжений изгиба у основания кулачка :

σ _см = 2KT / (zD₁bh) ≤ [σ _см ],

σ _и = 12·10³Tξb/ (D₁hа² ) ≤ [σ_и ],

где z - число кулачков полумуфты; ξ – коэфф., учитывающий неравномерность распределения нагрузки по кулачкам.

Для уменьшения износа поверхность кулачков должна быть твердой. Этого достигают с помощью объемной закалки или цементации. Применение цементации предпочтительней, так как при этом сохраняется вязкость сердцевины, что повышает сопротивление кулачка хрупким разрушениям от ударов. Муфты с цементированными кулачками изготовляют из сталей 15Х, 20Х, с объемной закалкой - из сталей 40Х, ЗОХН и т. п.

При этом допускают: [σ _см] = 90-120 МПа - включение без относительного вращения; [σ _см] = 50...70 МПа - включение на тихом ходу; [σ _см] = 35...45 МПа - включение на повышенных скоростях ; [σ _и] = (0,25...0,5)σ _т.

М уфты зубчатые сцепные. По устройству и методике расчета эта муфта (рис.) подобна зубчатой компенсирующей муфте с той разницей, что здесь обойма 2 изготовляется подвижной и управляется с помощью отводки. На рис. обойма расположена в положении "Включено". Диски 1 и 3 являются ограничителями, а втулка 4 центрирует валы и одновременно выполняет функцию подшипника при их относительном вращении (когда муфта выключена). Допускаемые напряжения смятия при расчетах прочности зубьев принимают такими же, как и для кулачковых муфт. Преимущества зубчатой муфты по сравнению с кулачковой - возможность изготовления на широко распространенном зуборезном оборудовании. При этом получают более высокую точность изготовления.

Для устранения ударов при включении в зубчатых муфтах широко применяют синхронизаторы (например, в коробках скоростей автомобилей). Синхронизаторы выравнивают скорости валов перед их соединением. Принцип работы синхронизатора поясним с помощью рис. Конструкция зубчатой муфты, предназначенной для переключения скоростей в коробке передач, здесь дополнена двусторонней конической фрикционной муфтой 1, которая и является синхронизатором. При перемещении обоймы 2 с внутренними зубьями вправо или влево она через шарик передает осевую силу конусной полумуфте синхронизатора и сцепляет ее с конусной полумуфтой одной из шестерен (рис. 17.29, а). Проскальзывание, которое наблюдается при включении фрикционных муфт, позволяет плавно разгонять ведомые элементы. Также и здесь при включении синхронизатора происходит выравнивание угловых скоростей ведущего вала и ведомой шестерни. Дальнейшим перемещением обоймы включается зубчатая муфта (рис. 17.29, б). Разгон ведомых элементов производят, как правило, на холостом ходу. Поэтому фрикционные муфты синхронизаторов рассчитывают на передачу момента, необходимого для преодоления инерционных нагрузок, возникающих при разгоне.

Характеристики

Список файлов книги