Какие муфты применяют для защиты ответственных деталей от выхода из строя при перегрузках

Обновлено: 30.06.2024

Вопросы для самопроверки Валы, муфты и упругие элементы

Критериями работоспособности быстроходного вала редуктора являются. прочность, жёсткость, виброустойчивость

Типы подпятников, допускающих значительные перекосы оси вала. сферические

Под нагрузкой в валах возникают напряжения. изгиба и кручения

Главными критериями работоспособности валов являются . прочность, жёсткость

Для того чтобы вал мог передавать больший вращающий момент, необходимо. увеличивать диаметр

Расчёт на прочность вала выполняют для . мест концентрации напряжений и наибольших нагрузок

Правильная последовательность действий при разработке конструкции вала:- проектный расчет на прочность, конструирование, проверочный расчет на прочность и жесткость

Валя и оси в конструкциях применяют для. размещения и поддержания вращающихся деталей

Валы соосны и имеют одинаковые скорости вращения. Для их соединения следует выбрать. муфту.

В основном расчете вала на прочность определяют. запас сопротивления усталости

Валы делают ступенчатыми для . закрепления вала и деталей на нем в осевом направлении, и удобства монтажа деталей

Для соединения валов при достижении определенной угловой скорости применяют муфты. центробежные

Применение в упругих муфтах материала с переменной жесткостью (резина, кожа и т.п.) позволяет. снижать амплитуды колебаний в зоне резонанса

Для обеспечения плавности разгона применяют муфту. фрикционную

Муфта, нагрузочную способность которой можно увеличить, увеличивая число рабочих поверхностей трения, является муфтой. дисковой

Для снижения переменных динамических нагрузок при соединении валов агрегатов применяют муфты. компенсирующие с резиновыми упругими элементами

Муфты для работы которых необходимы материалы с наибольшим коэффициентом трения, являются муфтами. дисковыми конусными

Вал редуктора, нагруженный наибольшим вращающим моментом, это … тихоходный, выходной

Для защиты ответственных деталей от выхода из строя при перегрузках применяют муфты…

Для снижения переменных динамических нагрузок при соединении валов агрегатов применяют муфты…

компенсирующие с резиновыми упругими элементами

Для соединения быстроходных, несоосных валов и повышенных требованиях к бесшумности рациональнее применять муфту … компенсирующую упругую

Для соединения несоосных валов используют муфты … компенсирующие

Конструируемый привод будет работать с частыми перегрузками. Для защиты его деталей от выхода из строя следует применить … предохранительную муфту

Материал вала (оси) должен быть… прочным

Наиболее распространенным материалом упругих элементов муфт, увеличивающим их демпфирующую (снижающую вибрации) способность, является … резина

Чем принципиально отличается вал и ось?- вал передает вращающий момент, а ось нет.

Какие основные деформации испытывает ось? — изгиб

Какие основные деформации испытывает вал? — кручение и изгиб

Что определяется для валов в проектировочном расчете?- диаметры ступеней

Что определяют для валов в проверочном расчете вала на сопротивление усталости?-запас прочности

Вал от оси отличается тем, что… передаёт вращающий момент

Главными критериями работоспособности валов являются… прочность, жёсткость

Под нагрузкой в валах возникают напряжения… изгиба и кручения

Для того чтобы вал мог передавать больший вращающий момент, необходимо… увеличивать диаметр

Критериями работоспособности быстроходного вала редуктора являются… прочность, жёсткость, виброустойчивость.

В проверочном расчете вала на прочность определяют. запас сопротивления усталости.

Расчёт на прочность вала выполняют для… мест концентрации напряжений и наибольших нагрузок

Расчёт на жёсткость вала выполняют для … защиты подшипников от опасных переносов колец

Для соединения несоосных валов используют муфты… компенсирующие

Для соединения быстроходных, несоосных валов и повышенных требованиях к бесшумности рациональнее применить муфту… компенсирующую упругую

Для соединения тихоходных несоосных валов рациональнее применить муфту… компенсирующую жёсткую

Для снижения переменных динамических нагрузок при соединении валов агрегатов применяют муфты… компенсирующие с резиновыми упругими элементами

Для передачи вращающего момента только в одном направлении применяют муфты… свободного хода.

Для соединения валов при достижении определённой угловой скорости применяют муфты…сцепные

Для редких включений и небольшой разнице угловых скоростей валов рациональнее применить муфту…

Для обеспечения плавности разгона применяют муфту… фрикционную

Какое условие прочности проверяется в проверочных расчетах валов на прочность?-

В зависимости от чего определяется диаметр вала в проектировочном расчете? — по вращающему моменту Т

Вал редуктора имеет ступенчатую форму. Эпюра изгибающего момента М изображена на рисунке. Укажите место вероятного усталостного разрушения вала …2-2

Зависимость для расчета вращающего момента T_p и подбора муфты, при номинальном моменте на валу Т, и коэффициенте К определяется как …Т_р = КТ

Муфта для соединения валов

Для соединения отдельных элементов устройства применяются специальные механизмы. В последнее время распространены именно соединительные муфты. Они могут обладать самыми различными свойствами, классификация проводится по области применения и другим критериям. Неправильный выбор муфты приводит к повышенному износу конструкции.

Как соединить валы механизмов?

Для передачи осевого вращения применяются валы, на котором могут крепится различные шестерни и звездочки. Соединение проводится при применении различных методов, к примеру, используются муфты для соединения валов. К их особенностям относятся нижеприведенные моменты:

1. Есть возможность выполнять демонтаж.
2. Существенно упрощается сбор и производство конечного изделия.
3. Многие типы изделий позволяют компенсировать различного рода смещения, которые могут возникать при работе устройства.
4. Устройство может выдерживать существенную нагрузку.

Сегодня детали соединяются между собой при применении технологи сварки крайне редко. Это связано с тем, что вибрация и другое воздействие может стать причиной появления трещин и других дефектов.

Неправильная фиксация может привести к поломке устройства. Изделие выбирается в зависимости от эксплуатационных условий. К примеру, валы могут смещаться в самых различных направлениях.

Самодельная соединительная муфта

Для существенного снижения затрат рассматривается возможность использования самодельной конструкции. Среди особенностей выделим следующие моменты:

1. Для создания самодельной конструкции требуется звездочка, которая может быть снята с коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания.
2. Передача вращения осуществляется при помощи цепи. За счет применения стали при изготовлении этого изделия существенно повышается прочность.
3. Подключение осуществляется за счет двух полумуфт. При этом звездочка должна распиливаться пополам. На каждую полумуфту будет навариваться обрезанная часть звездочки.
4. Крепление полумуфты осуществляется при помощи болтов. Однако, подобный способ соединения не рекомендуется в случае, если оказываемая нагрузка существенная. Фиксация разъемных элементов обеспечвается за счет шпонки при передаче большого усилия.

Приведенная выше информация указывает на то, что подобное изделие может быть изготовлена при применении подручных материалов. При этом полученное устройство устанавливается для передачи высокого крутящего момента.

Классификация муфт

Выделяют много различных подобных изделий, при помощи которых проводится передача вращения. Классификация по предназначению выглядит следующим образом:

1. Постоянные или соединительные.
2. Сцепные и управляемые.

Приводные модели устанавливаются в самых различных конструкциях. Ни требуются для непосредственной передачи усилия.

Изделия соединительные для валов применяются для постоянной передачи вращения. Делятся они на несколько основных групп:

1. Жесткие.
2. Глухие.
3. Соединительные.
4. Подвижные или гибкие.

Самым простым вариантом исполнения можно назвать глухие муфты. При изготовлении втулок и других элементов могут применяться самые различные материалы, большая часть которых характеризуется высокой степенью защиты от воздействия окружающей среды.

Довольно большое распространение получили конусные переходные муфты, так как они просты в изготовлении и могут прослужить в течение длительного периода. Могут устанавливаться и шлицевые варианты исполнения, которые могут передавать большое усилие в случае эксплуатации.

Классификация гибких вариантов исполнения также проводится по большому количеству различных признаков. Большое распространение получили следующие:

1. Расширительные. Они характеризуются тем, что могут компенсировать осевое смещение деталей относительно друг друга.
2. Крестовые. Подобные механизмы устанавливаются в случае, когда есть вероятность радиального смещения.
3. Мембранные и поводковые, которые рассчитаны на радиальное и осевое смещение. Поводковые имеют специальный элемент, который обеспечивает фиксацию положения обоих элементов.

Выбор наиболее подходящего соединительного элемента проводится по диаметральным размерам. Полумуфты компенсируют смещение оси, однако для повышения показателя КПД проводится добавление масла. В большинстве случаев при изготовлении применяется сталь, которая характеризуется повышенной устойчивостью к износу. При необходимости защиты механизма от воздействия электричества применяются специальные материалы, обладающие определенными свойствами.

Не стоит забывать о том, что крестовые изделия характеризуются существенным недостатком – увеличение мертвого хода из-за сильного износа выступов.

В некоторых случаях применяется поводковый вариант исполнения, который также характеризуется определенными достоинствами и недостатками.

Жесткое соединение валов

Применяется довольно большое количество различных способов соединения валов, все они характеризуются определенными качествами. Жесткий метод подключения используется тогда, когда соединение проводится с учетом отсутствия вероятности смещения узлов относительно друг друга на момент эксплуатации. Классический способ соединения характеризуется следующими особенностями:

1. В большинстве случаев соединение проводится при помощи фланцев, которые являются частью различных механизмов. Также проводится монтаж жестких муфт, их насаживание проводится методом прессования.
2. Довольно большое распространение получил одноопорный вариант исполнения вала. В этом случае в качестве второй опоры применяется само соединение.
3. Также для фиксации могут применяться болты. При этом они должны плотно входить в отверстие, так как в противном случае могут возникнуть серьезные проблемы.
4. В рассматриваемом случае часто применяется зубчатая или поперечно-свернутая муфта.

Поперечно-свернутый вариант исполнения применяется для соединения различных деталей, которые устанавливаются в электрических машинах и других различных агрегатах. Подобная конструкция состоит з следующих элементов:

1. Две полумуфты. Они насаживаются на концы валов, которые соединяются в одну систему.
2. Обе части рассматриваемой конструкции имеют центрирующие выступы и специальную выточку, соединение обеспечивается за счет прочных болтов.
3. Предохранительные муфты не могут проворачиваться за счет специального шпоночного отверстия.
4. Осевое смещение исключается за счет стопорных винтов, которые вворачиваются на торцах.

Более сложным вариантом исполнения можно назвать зубчатую муфту, которая также состоит из двух отдельных частей. Внешняя поверхность представлена зубьями, которые входят в зацепление для обеспечения надежного соединения. Осевое смещение исключается за счет применения болтов.

Полужесткое соединение валов

Определенными особенностями характеризуется полужесткий тип соединения. Примером можно назвать случай соединения вала турбогенератора с паровой турбиной. В большинстве случаев на вал электродвигателя надевается полужесткая зубчато-пружинная муфта.

Рассматриваемый вариант исполнения соединительного элемента характеризуется следующими особенностями:

1. Конструкция состоит из двух полумуфт, которые фиксируются на обоих деталях. Подобным образом проводится монтаж устройства.
2. Фиксация одного элемента относительно другого проводится за счет упругой волнообразной ленточной пружины, который зачастую называется компенсатором.

Для обеспечения требуемого уровня защиты используется кожух, который изготавливается из самых различных материалов, устойчивых к воздействию окружающей среды. Несущественное изменение положения двух соединяемых элементов компенсируется за счет специального элемента.

Эластичное соединение валов

На момент эксплуатации устройства есть вероятность смещения двух элементов относительно друг друга. Решить подобную проблему можно за счет применения специальных элементов. Эластичные устройства могут устанавливаться в самых различных случаях, они характеризуются следующими особенностями:

1. Установка возможна в случае бокового или углового смещения валов в месте сопряжения.
2. Довольно большое распространение получили втулочно-пальцевые детали.

Классическое устройство представлено двумя полумуфтами, которые соединяются за счет специальных пальцев-болтов.

На поверхность надеваются специальные кожаные шайбы и манжеты, фиксация которых проводится за счет резиновых манжет.

Монтаж фрикционной муфты на быстроходный вал

При необходимости провести монтаж фрикционной муфты можно самостоятельно при наличии небольшого комплекта инструмента. Для получения качественного результата нужно соблюдать распространенные рекомендации:

1. Перед началом проведения работы следует удостовериться, что конструкция не имеет существенных дефектов. Даже незначительные дефекты становятся причиной снижения прочности соединения.
2. Довольно большое распространение получили упругие муфты. Их особенность заключается в наличии специального элемента, за счет которого происходит компенсация смещений. На момент монтажа нужно быть осторожным, так как слишком большое усилие может стать причиной повреждения активного элемента. Это же следует учитывать, когда устанавливаются предохранительные муфты.
3. В большинстве случаев фиксация проводится за счет запресовывания механизма. Исключить вероятность прокручивания устройства можно за счет применения шпонки.

На момент установки не рекомендуется применять кустарный метод фиксации, так как это может стать причиной повреждения конструкции. Примером можно назвать изменение формы и появление вмятин, трещин, снижение прочности и многие другие моменты.

Монтаж фрикционных и шариковых предохранительных муфт на тихоходный вал

Предохранительные устройства позволяют исключить вероятность повреждения основных элементов в случае перегрузки. В этом случае процесс монтажа практически ничем не отличается:

1. Фиксация проводится за счет шпонки. Подобный способ характеризуется весьма высокой надежностью.
2. Насадка полумуфт выполняется в натяг. Это исключает вероятность появления люфта и других проблем.
3. При насадке нельзя прикладывать большое усилие, так как может возникнуть серьезный дефект.

В продаже встречаются специальные инструменты, которые существенно упрощают работу по монтажу.

Монтаж фрикцонных муфт на тихоходный вал выходного редуктора

Часто установка изделия проводится на редуктор для его соединения с электрическим двигателем. Это можно связать с тем, что редуктор может заклинивать, это приводит к перегреву двигателя. Фрикционная муфта исключает вероятность возникновения подобной проблемы. Среди особенностей монтажа отметим:

1. Нельзя прикладывать ударную нагрузку, так как она может повредить само изделие.
2. Для упрощения захода обоймы может применяться смазка.
3. Нарушение правил монтажа может стать причиной повреждения основной части.

Самостоятельный монтаж должен проводиться исключительно с учетом рекомендаций, так как даже несущественный дефект становится причиной уменьшения эксплуатационного срока.

В продаже встречается просто огромное количество различных деталей, за счет чего не возникает существенных проблем при выборе. Основными критериями можно назвать тип применяемого материала при изготовлении, а также диаметральный размер. При выборе уделяется внимание тому, каким образом может проходить смещение соединяемых элементов.

Предохранительные (перегрузочные) муфты или муфты предельного момента применяют в машинах ударного действия; в машинах, которые обрабатывают неоднородную среду; в автоматических машинах для защиты от перегрузок. Часто предохранительные муфты комбинируют с компенсирующими муфтами, т.к. они не могут устранить возникающие несоосности валов.

По принципу действия предохранительные муфты разделяют на:

муфты с разрушающимся элементом (не рассматриваются);
фрикционные (рис. 1, а);
пружинно-кулачковые (рис. 1, б);
магнитные (рис. 1, в).

Фрикционные муфты (рис. 1, а) обладают самой простой конструкцией. Такеи муфты используют при частых кратковременных перегрузках ударного действия.

Фрикционная муфта показана на рис. 2. имеет следующую конструкцию:

ступица 1,
подвижный нажимной диск 2,
фрикционные накладки 3 (не содержат асбест!),
регулировочная гайка 4, стопорный винт 5,
тарельчатые пружины 6,
подшипник скольжения (втулки) 7,
датчик вращения 8 (опционально),
стопорный винт 9.

Принцип работы муфты: тарельчатые пружины с помощью нажимного кольца создают осевое усилие и прижимают фрикционные накладки к ступице и фланцу (звездочке). Когда действующий момент превышает момент трения, то фланец (звездочка) прокручивается по втулке, которая является подшипником скольжения. Производители получают муфты с различным передаваемым моментом при изменении количества и взаимного расположения тарельчатых пружин.

Пружинно-кулачковые предохранительные муфты (рис. 1, б) отличаются от фрикционных муфт повышенной точностью срабатывания. Преимущество: отсутствие мертвого хода и высокая крутильная жесткость.

Пружинно-кулачковые муфты делятся на:

кулачковые (рис. 4, а)
шариковые (рис. 4, б)
кулачково-роликовые (рис. 4, в).

Кулачковые муфты имеют рабочие поверхности кулачков, выполненные по винтовой линии, поэтому обрабатывать такие поверхности достаточно сложно. Шариковые муфты более распространены т.к. их легче всего изготавливать. В таких муфтах кулачки заменены шариками, трение скольжения частично заменено трением качения. В кулачково-роликовых муфтах применяют радиально установленные ролики, которые сопряжены ответными пазами.

Состав пружинно-шариковой муфты (рис. 5):

ступица 1,
подвижный нажимной диск 2,
обойма с шариками 3,
регулировочная гайка 4,
тарельчатые пружины 5,
упорный игольчатый подшипник 6,
подшипник скольжения 7,
выходной фланец 8.

Принцип работы: тарельчатые пружины создают осевое усилие при помощи нажимного кольца, прижимают шарики к гнездам в ступице и фланцу (рис. 4, б). Когда действующий момент превышает допустимую величину, то шарики выходят из гнезд и прекращают дальнейшее вращение.

Отличие от фрикционных пружинно-шариковые муфт состоит в том, что они имеют различные варианты восстановления соединения валов (рис. 6). При срабатывании муфты, показанной на рис. 5, прекращается вращение выходного вала, но при этом на него передается остаточный крутящий момент (рис. 6, а). Муфта включается автоматически после прекращения действия перегрузки и поворота полумуфт на целое число угловых шагов шариков.

При добавлении в конструкцию муфты запорного механизма между подвижным диском и пружинным блоком (рис. 7), восстановить вращение можно только вручную или внешним исполнительным механизмом. На рис. 6, б. показана диаграмма муфты.

В конструкциях, когда прерывание передачи крутящего момента является недопустимым, то при перегрузке необходима сигнализация. Поэтому в базовую конструкцию муфты (рис. 5) вводят ограничитель хода подвижного диска (рис. 8, а). Бесконтактный или контактный датчик (рис. 8, б) срабатывает при перемещении. Диаграмма работы й муфты показана на рис 6, в.

По признаку взаимного углового положения валов муфты разделяют на храповые (на рис. 5) и синхронные.

В муфтах храпового исполнения после прекращения действия перегрузки шарики занимают следующую свободную позицию, а значит взаимное положение валов произвольное.

Кулачково-роликовая пружинная муфта (рис. 9) восстанавливает соединение только при повороте полумуфт на 360° (45°, 60°, 90° или 180°) и является муфтой синхронного действия. Принцип работы аналогичен принципу работы пружинно-шариковой муфты. Определенное взаимное расположение валов достигается при неравномерном угловом положением кулачков и ответных роликов (рис. 4, в). Синхронным исполнением обладают и пружинно-шариковые муфты (рис. 11, б, 12, б, 13, б).

Широкое распространение имеют системы с датчиком обратной связи (сервоприводы). Датчик обратной связи устанавливают на двигателе (серводвигателе), а перемещения приводимого механизма отслеживают по числу оборотов двигателя. Если элементы в кинематической цепи расположены после двигателя (муфты, редукторы), то они имеют малую крутильную жесткость и (или) мертвый ход, поэтому при реверсе нагрузки в системе подсчета перемещения возникает несоответствие между числом оборотов вала двигателя (с учетом передаточных отношений) и реальным значениями.

Поэтому производители предлагают предохранительные муфты с отсутствием мертвого хода (рис. 11, 12, 13). Отсутствие люфта возникает за счет повышения точности изготовления элементов муфты и узла передачи момента. На рис. 10, а показана сравнительная зависимость между крутящим моментом и углом закручивания стандартной муфты и муфты с отсутствием люфта.

Для прецизионных муфт подбирают тарельчатую пружину, при которой рабочий диапазон хода приходится на нисходящую ветвь диаграммы усилий пружины (рис. 10, б), что позволяет увеличить скорость и точность срабатывания муфты.

По конструкции и принципу работы муфты с отсутствием мертвого хода аналогичны пружинно-шариковым муфтам. На рис. 11 – 13 представлены муфты, которые обладают храповым и синхронным исполнением; исполнением с запорным механизмом; а также исполнением без прерывания передачи момента с генераций электрического сигнала и могут быть оборудованы датчиком срабатывания.

Помимо требований к точности и отсутствию люфта в сервоприводах необходимо стремится уменьшить массовый момент инерции (массу) приводимых частей, что позволит снизить требования к мощности дорогостоящего серводвигателя. В конструкции муфты Syntex фирмы KTR (рис. 12) крутящий момент передается через специальную тарельчатую пружину, которая имеет посадочные места для шариков. При совмещении функций нажимной пружины и подвижного фланца снижается масса узла передачи момента, при этом усложняя технологию изготовления тарельчатой пружины.

Для повышения точности хода выходного фланца, а также уменьшения общих габаритов узла, подшипник скольжения заменяют на подшипник качения. В конструкции муфт фирмы R+W, изображенной на (рис. 13) применены интегрированные подшипники, уменьшающие массу подшипникового узла и размеры выходного фланца.

Также в муфтах широко используются фрикционные зажимные ступицы (рис. 11 – 13), применение которых облегчает сборку при отсутствии зазоров в соединении муфта – вал.

Для того, чтобы компенсировать несоосность валов существуют компенсирующие муфты. В механизме двух типов муфт можно приобрести комбинированную муфту (рис. 14). В компенсирующей части такой муфты применяют: упругие муфты с эластомерной звездочкой (рис. 14, а, б), сильфонные муфты (рис. 14, в), зубчатые и дисковые.

В случаях необходимости длительного скольжения применяют муфты, которые основаны на использовании в качестве передаточного звена жидкости или сил магнитного взаимодействия. На рис. 1, в показана магнитная муфта на постоянных магнитах , которая состоит из:

ступицы с постоянными магнитами;
выходного фланца, опирающегося на подшипник качения;
гильзы с магнитом, навинченной на выходной фланец, стопорного винта.

Изменение передаваемого момента достигают при помощи ввинчивания или вывинчивания гильзы. При этом в муфте отсутствуют трущиеся элементы.

Диаграмма работы муфты изображена на рис. 15. при этом, на выходной вал действует постоянный момент и обороты его падают при перегрузке. При проскальзывании муфты выделяется тепло, а допустимое время и скорость скольжения зависят от теплового режима муфты.

При установке предохранительную муфту рекомендуют располагать на вале, приводящем в действие исполнительный механизм (рис. 16), в таком случае все механизмы в цепи защищены от перегрузок.

При альтернативном размещении муфты (рис. 16, б) редуктор должен выдержать пиковые перегрузки.

Часто предохранительные муфты комбинируются шкивом (звездочкой) ременных (цепных) передач или компенсирующей муфтой. На рис. 17, а показана установка предохранительной муфты на выходном валу электродвигателя со шкивом ременной передачи, установленным на отдельный подшипник качения. На рис. 17, б показана предохранительная муфта с длинной ступицей для установки пары подшипников звездочки трехрядной цепи.

В случае комбинированной муфты (рис. 17, в) ведущую полумуфту компенсирующей части устанавливают на игольчатый подшипник. Муфты, изображенные на рис. 2 и 17, г позволяют установить звездочку или шкив зубчатой ременной передачи без дополнительных опор.

На рис. 18. 1 изображен график действующего момента в произвольном механизме. Цифрой 2 показывает границу максимального значения этого момента. Номинальный момент муфты TN, Нм необходимо принимать на 30…50% больше, чем максимальный момент (цифра 3).

Применение предохранительных муфт позволяет снизить стоимость машины (за счет уменьшения размеров) и стоимость эксплуатации (за счет повышения надежности).

Конструкции муфт очень разнообразны и удовлетворяют любые требования.

Наша компания осуществляет поставку всех типов муфт (стальных муфт, предохранительных муфт, упругих муфт, зубчатых муфт, фрикционных муфт, эластичных муфт, муфт с тормозом) для решений промышленного производства. Ассортимент поставляемых муфт на сегодняшний день включает более десятка брендов (KTR, STROMAG, PSP POHONY, ORTLINGHAUS, FLENDER, STIEBER, WARNER, BINDER, HEID, FUMO, EATON и др.) и постоянно расширяется.

Подобрать интересующую Вас продукцию Вам помогут квалифицированные специалисты нашей компании.

Если Вы хотите сделать заказ, можете связаться с нами через форму обратной связи либо по телефону:

Муфта – устройство, предназначенное для соединения концов валов или для соединения валов с расположенными на них деталями.

Основное назначение: передача вращающего момента без изменения его модуля и направления.
Функции, выполняемые муфтами: предохранение механизма от перегрузок, компенсирование несоосности валов, разъединение или соединение валов во время работы и др.

Классификация муфт

В зависимости от конструкции муфты различаются по функциональному назначению и принципу действу. Различают следующие виды муфт: механические, гидравлические, электрические и др. Широко применяемые муфты стандартизованы.
Основная паспортная характеристика муфты - значение вращающего момента, на передачу которого она рассчитана. Ниже рассматриваются только наиболее распространенные в машиностроении механические муфты.

По характеру соединения валов муфты подразделяют на неуправляемые (постоянные), управляемые и самоуправляемые (автоматические).

Виды муфт

Муфта глухая образует жесткое и неподвижное соединение валов. Они не компенсируют ошибки изготовления и монтажа, требуют точной центровки валов. Применяются обычно глухие муфты для тихоходных валов.

Втулочная муфта – самая простая из глухих муфт, состоит из соединительной втулки со штифтами (рис. 7.1, а) или шпонками (рис. 7.1, б). Основное их достоинство – простота конструкции. Применяют их при относительно небольших нагрузках на валах диаметрами до 60…70 мм.

а) б)
Рuс. 7.1. Втулочные муфты со:
а – штифтами; б – шпонками

Муфта фланцевая – наиболее распространенная (рис. 7.2), состоит из двух полумуфт 2, соединенных болтами 1. Болты ставят через один: с зазором (вариант I) и без зазора под развертку (вариант II). Центрирование полумуфт в этом случае осуществляют болтами, установленными без зазора, которые рассчитывают на срез. Установка болтов без зазора позволяет получить муфты меньших габаритов и поэтому более распространена.

Рис. 7.2. Фланцевая муфтa

Фланцевые муфты применяют для соединения валов диаметром до 200 мм и более. Достоинствами таких муфт являются простота конструкции и сравнительно небольшие габариты.

Жесткая компенсирующая муфта. За счет подвижности деталей такие муфты компенсируют радиальные, угловые и осевые смещения валов, вызванные неточностями их изготовления, монтажа и упругими деформациями. Это позволяет уменьшить нагрузки на валы и подшипники.

Недостаток жестких компенсирующих муфт – отсутствие упругодемпфирующих элементов, смягчающих толчки и удары. Наибольшее распространение получили кулачково-дисковая и зубчатая.

Кулачково-дисковая муфта (рис. 7.3) состоит из двух полумуфт 1 и 3, соединенных промежуточным диском 2. При работе диск перемещается по пазам полyмуфт, и тем самым компенсируются несоосность соединяемых валов (радиальные смещения – до 0,04d, угловые – до 30').

Скольжение выступов в пазах сопровождается их износом. Интенсивность износа возрастает с увеличением несоосности и частоты вращения. Для уменьшения износа поверхности трения муфты периодически смазывают и не допускают на них больших напряжений смятия.

Рис. 7.3. Кулачково-дисковая муфтa

Из условия износостойкости кулачково-дисковых мyфт рассчитывают давление на боковых поверхностях выступов и пазов:
, (7.1)
где Тр – расчетный вращающий момент;
h – рабочая высота выступа;
D, d – соответственно наружный и внутренний диаметры;
[p] – допускаемое давление: при термически необработанных, хорошо смазываемых поверхностях или при закаленных поверхностях трения [p] = 15…30 МПа.

Детали кулачково-дисковых муфт изготовляют из сталей Ст5 (поковка) или 25Л (литье). Для тяжелонагруженных муфт применяют легированные стали типа 15Х, 20Х с цементацией рабочих поверхностей.

Зубчатая муфта (рис. 7.4, а) состоит из двух полумуфт 1 и 3 с наружными зубьями эвольвентного профиля и разъемной обоймы 2 с внутренними зубьями. Передача вращающего момента осуществляется большим числом одновременно работающих зубьев, что обеспечивает высокую нагрузочную способность и малые габариты муфты.

Рuс. 7.4. Зубчатая муфта

Для компенсации смещений деталей предусматривают торцевой зазор δ. Для ослабления вредного влияния кромочного контакта применяют зубья бочкообразной формы (рис. 7.4, б), а соединение выполнено с увеличенными зазорами. Зубчатые муфты допускают угловое смещение валов (рис. 7.4, в) Δα max = 1,5°, радиальное Δr = 0,2…0,6 мм, осевое (на рисунке не показано) – 1…8 мм.

Детали зубчатых муфт изготовляют из углеродистых сталей типа 45, 40Х, 45Л коваными или литыми. Для повышения износостойкости зубья полумуфт подвергают термической обработке до твердости не ниже 40НRC, а зубья обойм – не ниже 35HRC.

Упругие компенсирующие муфты применяются не только для компенсации смещения валов, но и для снижения динамичности нагрузок и амортизации колебаний, возникающих при работе передач машин.

Муфта упругая втулочно-пальцевая (рис. 7.5) состоит из двух полумуфт 1, соединенных пальцами 2, на которые для смягчения ударов надеты гофрированные резиновые втулки. Такие муфты в силу простоты конструкции получили широкое применение в приводах от электродвигателей для валов диаметрами 9…160 мм при вращающих моментах 6,3…16000 Нм.

Рuс. 7.5. Упругая втулочно-пальцевая муфтa

Толщина резиновых втулок невелика, и поэтому амортизирующая способность муфты незначительна. Они допускают радиальное смещение валов до 0,6 мм, продольное – до 5 мм, угловое – до 1°.
Для ограничения износа среднее контактное давление пальца на втулку находят по формуле:
, (7.2)
где z = 6 – число пальцев;
Dm – диаметр окружности расположения осей пальцев;
dп – диаметр пальцев;
l – длина упругого элемента;
[p] ≈ 2 МПа – допускаемое давление для резиновых втулок.

Муфта со змеевидными пружинами (рис. 7.6) состоит из двух полyмуфт 1 с зубьями специальной формы, между которыми свободно расположены секции змеевидной пружины 3 прямоугольного сечения. Кожух 2, состоящий из двух половин, служит резервуаром для пластичного смазочного материала и предохраняет пружину от выпадения.

Рuс. 7.6. Муфтa со змеевидными пружинами

Муфта используется для передачи больших вращающих моментов, обладает хорошими эксплуатационными качествами, имеет небольшие габариты, но сравнительно дорогостоящая.
В зависимости от размеров муфты могут компенсировать радиальные смещения валов 0,5…3 мм, осевые – 4…20 мм и угловые до 1°15'.
Материалы полумуфт – сталь 45, стальное литье 45Л; пружин – пружинные стали 65Г, 60С2.
Расчет муфты предусматривает проверку прочности пружины при изгибе методами сопротивления материалов.

Управляемые (сцепные) муфты
Позволяют соединять и разъединять валы без остановки двигателя. По конструкции управляемые муфты можно разделить на кулачковые, зубчатые, основанные на зацеплении, и фрикционные, основанные на трении.
Кулачковые и зубчатые муфты имеют весьма небольшие габариты и массу, не допускают проскальзывания. Однако их включение на ходу сопровождается ударами. Фрикционные муфты позволяют плавно соединять ведущий и ведомые валы под нагрузкой при любой скорости их вращения, предохраняют механизмы от внезапных перегрузок.
Управляемые муфты требуют точной соосности соединяемых вaлов.

Кулачковая муфта (рис. 7.7) состоит из двух полумуфт 1 и 2, имеющих на сцепляемых торцах выступы – кулачки. При включении муфты кулачки одной полумуфты входят во впадины другой, создавая жесткое соединение.

Рис. 7.7. Кулачковая муфтa

Включение кулачковой муфты во избежание ударов производят при остановленном двигателе или с малыми скоростями (до 1 м/с).
Полумуфты чаще всего располагают на одном валу, что обеспечивает хорошую их соосность. При выключенной муфте зубчатое колесо свободно вращается на подшипнике скольжения 3. Если муфта включена, вращающий момент от зубчатого колеса передается через кулачки и шлицы на вал.
Для устранения ударов и шума при включении муфты применяют специальные соединительные устройства – синхронизаторы.
Кулачковые муфты изготовляют из сталей 20, 15Х, 20Х с последующей цементацией или сталей 40Х, 30ХН с последующей объемной закалкой. Размеры муфт принимают конструктивно, а затем выполняют проверочный расчет кулачков на износостойкость и прочность.

Фрикционные сцепные муфты передают вращающий момент между полумуфтами за счет сил трения на рабочих поверхностях (рис. 7.8).

Рuс. 7.8. Фрикционные муфты:
а – однодисковая; б – многодисковая; в – конусная

В начальный период касания полумуфт происходит относительное проскальзывание их рабочих поверхностей (смазанных или сухих), и тем самым обеспечивается плавность включения муфты. При установившемся движении проскальзывание не происходит, а при перегрузке муфта пробуксовывает, что предохраняет машину от поломок.
Фрикционные муфты должны обладать надежностью сцепления, высокой износостойкостью и теплостойкостью контактирующих поверхностей. Материал трущихся деталей (накладок) выбирается в зависимости от среднего контактного напряжения (давления):
, (7.3)
где Fa – осевая сила;
Т – вращающий момент;
k = 1,3…1,5 – коэффициент запаса сцепления;
Dm – средний диаметр контакта;
f – коэффициент сцепления (трения покоя);
z – число пар поверхностей трения;
А = πDmb – площадь поверхности трения;
b – ширина поверхности трения;
[p] – допускаемое контактное напряжение.
По формуле (7.3) может быть рассчитан вращающий момент, который может передавать фрикционная муфта. Для увеличения передаваемого вращающего момента можно увеличить число пар поверхностей трения.
Многодисковые фрикционные муфты имеют небольшие габариты и не требуют большого усилия для их включения.

Самоуправляемые автоматические муфты выполняют автоматически одну из следующих функций: ограничение передаваемой нагрузки – предохранительные муфты; передачу нагрузки (момента) только в одном направлении – муфта обгона; включение и выключение при заданной скорости – центробежные муфты.

Предохранительную муфту срабатывают, когда вращающий момент превышает некоторую установленную величину. При достижении вращающим моментом предельной величины под действием осевых усилий, обусловленных формой впадин полумуфты, шарики смещаются в осевом направлении (преодолевая сопротивление пружины) и размыкают муфту с последующим прощелкиванием.

Муфта обгона (мyфты свободного хода) предназначены для передачи вращающего момента только в одном направлении. Наибольшее распространение получили фрикционные обгонные мyфты, передающие вращающий момент за счет заклинивания между полумуфтами промежуточных тел (в основном роликов). Такие муфты бесшумны, компактны, могут работать при высокой частоте вращения. Их изготовляют для вaлов диаметром 10…90 мм и передачи момента до 750…800 Нм.
Обгонные роликовые муфты (рис. 7.9) применяют в приводах агрегатов двигателя самолета (например, в приводах стартер-генераторов) и в приводах несущих винтов вертолетов; при отказе одного двигателя движение винта не тормозится, так как обгонная муфта позволяет зубчатым колесам вращаться. При отказе обоих двигателей обгонные муфты не препятствуют вращению несущего винта в режиме авторотации.

Рис. 7.9. Обгонная муфтa

Пусковую (центробежную) муфту используют для плавного пуска приводов грузоподъемных машин конвейеров и т.п. Они позволяют электродвигателю легко разогнаться и по достижении им определенной скорости начать плавный разгон рабочего органа. Одновременно пусковые мyфты выполняют и предохранительные функции.
Распространены колодочные и дисковые центробежные фрикционные муфты. Центробежную муфту устанавливают на вал электродвигателя. При наличии ременной передачи от электродвигателя к рабочему органу наружную ведомую часть муфты конструируют в виде шкива.

Глава 12 МУФТЫ
§ 1. Общие сведения
12.1. Для соединения валов применяют муфты (рис. 12.1). С помощью муфт можно также передать вращение с валов на зубчатые колеса, шкивы, свободно насаженные на эти валы.

Рис. 12.1. Принципиальная схема машины
Муфты не изменяют вращающего момента и направления вращения. Не­которые типы муфт поглощают вибрации и точки, предохраняют машину от аварий при перегрузках.

Применение муфт в машиностроении вызвано необходимостью:

• получения длинных валов, изготовляемых из отдельных частей, ком­пенсации небольших неточностей монтажа в относительном распо­ложении соединяемых валов;

• придания валам некоторой относительной подвижности во время ра­боты (малые смещения и перекос геометрических осей валов);

• включения и выключения отдельных узлов;

• автоматического соединения и разъединения валов в зависимости от пройденного пути, направления передачи вращения, угловой скоро­сти, т. е. выполнения функций автоматического управления.

Что называют муфтой?

12.2. Классификация муфт.

Многообразие конструкций муфт усложняет их классификацию. Ниже приведена классификация по отдельным признакам.

По принципу действия и основному назначению различают:

• постоянные муфты, не допускающие разъединения валов в процессе работы машины;

• сцепные (управляемые) муфты, позволяющие соединять и разъеди­нять валы;

• самоуправляемые (автоматические) муфты, автоматически разъеди­няющие валы при изменении заданного режима работы;

• предохранительные муфты, разъединяющие валы при нарушении нормальных эксплуатационных условий работы.

По характеру соединения валов муфты делят на:

• жесткие (глухие) — практически не допускающие компенсации ради­альных, осевых и угловых смещений валов;

• компенсирующие — допускающие некоторую компенсацию радиаль­ных, осевых и угловых смещений валов благодаря наличию упругих элементов (резиновых втулок, пружин и др.);

• фрикционные — допускающие кратковременное проскальзывание при перегрузках;

• электромагнитные и гидравлические.

Передают ли жесткие и упругие муфты вибрации, толчки и удары?

12.3. Основные типы муфт регламентированы стандартом для некоторо­го диапазона диаметров валов и рассчитаны на передачу определенного момента. Многообразие узловых конструкций машин способствует широ­кому распространению муфт в машиностроении.

Что является основной характеристикой муфт?
§ 2. Жесткие (глухие) муфты

С помощью этих муфт осуществляется жесткое соединение валов.

12.4. Втулочная муфта является простейшей из жестких муфт. Она представляет собой втулку 3 (рис. 12.2), посаженную с помощью шпонок, штифтов или шлицев на выходные концы валов / и 2.

§ 7. Краткие сведения о выборе и расчете муфт
Применяемые в машиностроении муфты стандартизованы. Муфты каж­дого типоразмера выполняют для некоторого диапазона диаметров вала. Основным критерием при выборе стандартных муфт является передаваемый вращающий момент.

При проектировании новых муфт конструктивные размеры элементов муфты определяют расчетом. Стандартизованные или нормализованные муфты не рассчитывают. Их, как правило, выбирают, как и подшипник ка­чения, по таблицам справочников.

12.16. Выбор стандартных муфт. Основной характеристикой при выбо­ре муфт является передаваемый расчетный момент

12.17. Расчет на прочность жестких (глухих) муфт.

Втулочные, фланцевые и продольно-свертные муфты выбирают по норма­лям (рис. 12.2).

Прочность втулки проверяют по основному условию прочности на кру­чение

(12.2)

где [?]_к — допускаемое напряжение на кручение (для стали 45[?]_к = = 22 ч 25 МПа);

(12.3)

?_к — расчетное напряжение на кручение; Т_р — расчетный момент; d и D — размеры муфты (см. рис. 12.2).

Шпоночные или шлицевые (зубчатые) соединения вала с жесткой муф­той проверяют по формулам (9.1)—(9.3), болтовые соединения на растяже­ние и срез — по (13.6)—(13.9). Болты и стенки полумуфт на смятие прове­ряют по формуле

(12.4)

где F_t — сила, срезающая один болт; А_см — площадь смятия; d_б — диаметр болта; К— толщина фланца полумуфты (см. рис. 12.4, а); [?]_см — допускае­мое напряжение на смятие материала болтов или полумуфт.

Проверочный расчет втулочной муфты по данным предыдущего примера (см. шаг 12.16).

Проверочный расчет втулочных муфт проводят по формулам (12.2) и (12.3).

Проверяем шпоночное соединение. По табл. 9.1 выбираем размеры шпонки: Ъ х h = 8 х 7; длину шпонки принимаем /_р = 70 мм; Г, = 3 мм. Условие прочности шпоночного соединения (9.1):

12.18. Расчет на прочность компенсирующих муфт. Эти муфты выбира­ют по нормалям или стандартам (см. рис. 12.5).

Проверочный расчет на прочность (износостойкость) кулачково-диско-вых муфт производят по формуле

(12.5)

где р — максимальное давление, возникающее на рабочей поверхности со­пряженных деталей муфты; D, d, h — размеры муфты (см. рис. 12.5); [р] — допускаемое давление (для муфт с закаленными поверхностями трения [р] = 15 ч 30 МПа).

Проверочный расчет зубчатых муфт не производят. Их выбирают по стандарту. Для зубчатых муфт расчетный момент

Т_р=К_бК_рТ, (12.6)

(12.7)
(12.8)

где М_р — расчетный момент; d_n, l_п, l_в, D₁, — размеры пальца втулки и полу­муфты (см. рис. 12.8); z — число пальцев; [?]_ип — допускаемое напряжение изгиба (для пальцев из стали 45 [а]_ип = 80 -ь 90 МПа); [ст]_смв — допускаемое напряжение смятия втулки (для резины [а]_ш = 2 МПа).
12.19. Расчет сцепных муфт. Расчет наиболее распространенных в ма­шиностроении сцепных многодисковых фрикционных муфт производят на отсутствие проскальзывания полумуфт (дисков) и на износостойкость ра­бочих поверхностей дисков. Для передачи вращательного движения от по­лумуфты 1 к полумуфте 2 (см. рис. 12.10) без относительного проскальзы-, вания дисков момент сил трения должен быть не меньше вращающего мо­мента, создаваемого на ведущем валу.

Фрикционные дисковые муфты выбирают по нормалям.

За счет чего можно увеличить расчетный момент многодисковой фрик­ционной муфты, не изменяя ее диаметра?

12.20. Расчет самоуправляемых и предохранительных муфт. Самоуправ­ляемые роликовые муфты свободного хода выбирают по нормалям. На контактную прочность проверяют только ролики и рабочие поверхности полумуфт (см. рис. 12.12):

(12.13)

где Т_р — расчетный момент; Е_пр — приведенный модуль упругости; d и l — диаметр и длина роликов; ? ? 7 o — угол заклинивания роликов; D — диа­метр рабочей поверхности обоймы; z — число роликов; [?]_к — допускаемое контактное напряжение (для стали ШХ15, 20Х и 40Х [?]_к = 1500 МПа).

Размеры центробежных муфт принимают конструктивно. Рабочие по­верхности трения грузов проверяют на износостойкость аналогично фрик­ционным муфтам. Массу груза подбирают по создаваемой им центробеж­ной силе.

Фрикционные предохранительные муфты выбирают по стандарту. Их расчетная проверка аналогична расчету сцепных фрикционных муфт.

Предохранительные муфты с разрушающимся элементом выбирают по нормалям станкостроения, после чего штифт проверяют на срез (см. рис. 12.14):

(12.14)

где T_пред — предельный момент, при котором происходит разрушение штифтов; D₁ — диаметр расположения штифтов (см. рис. 12.14); ?_ср — пре­дел прочности на срез (для стали 45 ?_ср = 420 МПа); Т_р — расчетный мо­мент; d_m — диаметр штифта; z = 1 ч 2 — число штифтов.

Какие из перечисленных в шаге 12.20 муфт разрабатывают конструк­тивно, а затем рассчитывают на прочность (проверяют массу центробеж­ных грузов)?
12.21. Ответить на вопросы контрольной карточки 12.2.

Читайте также:

  
• Укажите на ком из субъектов лежит обязанность доказывания упк
  
• Как оплатить за содержание и ремонт жилого помещения и предоставление коммунальных услуг
  
• Можно ли поменять роспись в паспорте в 45 лет
  
• Почему в нашем обществе существует экстремизм
  
• Система аксиом является непротиворечивой если из нее нельзя вывести заведомо ложное утверждение