3.5. Муфты

Муфты – устройства для соединения валов и передачи вращающего момента без изменения угловой скорости. Концы соединяемых валов имеют отклонения от требуемого взаимного расположения, обусловленные погрешностями монтажа, вызванные эксплуатационными нагрузками: осевое ∆, радиальноеδ_r, угловое α (рис.3.43). Муфты могут компенсировать погрешности расположения осей валов, демпфировать крутильные колебания, предохранять механизмы от перегрузок.

По принципу действия муфты делятся на механические, электрические и гидравлические. По управляемости они бывают неуправляемые, не позволяющие рассоединять валы в процессе работы, управляемые, позволяющие принудительно соединять и рассоединять ведущий и ведомый валы при работе, самоуправляемые, которые автоматически рассоединяют валы при изменении заданного режима работы.

О

Рис.3.43

граничимся рассмотрением некоторых типов неуправляемых муфт.

3.5.1. Глухие муфты

На рис.3.44а,б показаны глухие втулочные муфты, а на рис.3.44в фланцевая муфта. Глухие муфты допускают радиальное смещение осей валов не более 0,05 мм. Помимо крутящего момента они предают изгибающий момент, поперечные и осевые усилия.

В

2

тулочная муфта представляет собой втулку, соединяющую ведущий и ведомый валы. С валом она соединяется коническими штифтами, шпонками, либо посредством шлицевого соединения. Расчет элементов муфт на прочность выполняется методами, рассмотренными для соединений вала со ступицей.

Рис.3.44

d_шт

а

а)

б)

в)

D

L

d

D

D₀

L

4

3

1

Поперечно-свертная фланцевая муфта состоит из двух полумуфт 2 и 4, плоскость стыка которых перпендикулярна оси вала (рис.3.44в). Полумуфты соединяются между собой болтами. Если используются призонные болты 3, их рассчитывают на срез

где d – диаметр стержня болта;

z – число болтов;

M_p = K₁K₂M_ном,

M_p, M_ном – расчетный и номинальный крутящие моменты;

K₁ – коэффициент безопасности, K₁ = 1,0…1,8;

K₂ – коэффициент режима работы, K₂ = 1,0 – при равномерной нагрузке, K₂ = 1,8…1,5 – при ударной нагрузке.

При установке болтов в отверстия фланцев с зазором центрирование полумуфт осуществляется по специальным пояскам. Вращающий момент передается силами трения. Усилие затяжки болтов определяют с использованием зависимости

где β = 1,2…3,5 – коэффициент запаса сцепления;

d_ср – средний диаметр кольцевой поверхности трения;

f = 0,15…0,2 – коэффициент трения.

3.5.2. Компенсирующие муфты

Компенсирующие муфты предназначены для компенсации осевых, радиальных и угловых смещений валов.

Поводковая муфта состоит из двух полумуфт и пальца 1, закрепленного на плоской пружине 2, соединенной с одной из полумуфт (рис.3.45а). Палец входит в паз, выполненный во второй полумуфте. Муфта позволяет компенсировать радиальную погрешность установки валов до 5 мм. Она применяется в механизмах приборного типа.

г)

Рис.3.45

в)

б)

а)

2

2

1

1

1

1

2

Зубчатая муфта состоит из двух обойм 1 с внутренними зубьями, находящимися в зацеплении с двумя зубчатыми втулками 2 (рис.3.45б). Заготовку втулки под нарезку зубьев обтачивают по сферической поверхности. Обоймы стягиваются болтами. Смещения валов компенсируются перекосом втулок относительно обойм за счет осевых зазоров и сферической поверхности вершин зубьев втулок. Напряжения смятия в контакте зубьев сильно зависят от угла перекоса осей. При изменении его от 0 до 1°30´ они увеличиваются в 3 раза.

Кулачково-дисковая муфта позволяет соединить валы со значительным радиальным смещением, до 0,04d, где d – диаметр вала. Она допускает незначительные угловые смещения. Муфта состоит из двух полумуфт и промежуточного диска с кулачками (рис.3.45в), расположенными крестообразно и входящими в пазы полумуфт. Критерием работоспособности таких муфт является износостойкость рабочих граней.

Шарнирная муфта состоит из двух вильчатых втулок 1 и крестовины 2, шарнирно соединенной с концами вилок (рис.3.45г). Она допускает угловые смещения осей валов до 45°. Критерием работоспособности шарнирных муфт является величина давления в подшипниках скольжения. Допускаются давления до 35…40МПа.