Виды несоосности валов

Вследствие погрешностей изготовления и монтажа всегда имеется некоторая неточность взаимного расположения геометрических осей соединяемых валов. Различают три вида отклонений от номинального расположения валов:

‑ продольное смещение (может быть вызвано также температурным удлинением валов);

‑ радиальное смещение или эксцентриситет;

‑ угловое смещение или перекос.

На практике чаще всего встречается комбинация указанных отклонений, которую в дальнейшем будем называть общим термином «несоосность валов».

Компенсирующие муфты жесткие

Муфта кулачково-дисковая. Кулачково-дисковая муфта состоит из двух полумуфт 1, 2 ипромежуточного диска 3. На внутреннем торце каждой полумуфты образовано по одному диаметрально расположенному пазу. На обоих торцах диска выполнено по одному выступу, которые расположены по взаимно перпендикулярным диаметрам.

У собранной муфты выступы диска располагаются в пазах полумуфт. Таким образом диск соединяет полумуфты.

Перпендикулярное расположение пазов позволяет муфте компенсировать эксцентриситет и перекос валов. При этом выступы скользят в пазах, а центр диска описывает окружность радиусом, равным эксцентриситету . Зазоры между диском и полумуфтами позволяют компенсировать также и продольные смещения валов. Вследствие того что перекос валов вызывает неблагоприятное распределение давления в пазах, кулачково-дисковую муфту рекомендуют применять в основном для компенсации эксцентриситета: до 0,04 d; до 0°30'.

Муфта зубчатая состоит из полумуфт 1 и 2 снаружными зубьями и разъемной обоймы 3 с двумя рядами внутренних зубьев.

Муфта компенсирует все виды несоосности валов. С этой целью выполняют радиальные зазоры с и увеличенные боковые зазоры в зацеплении,а зубчатые венцы полумуфт обрабатывают по сферам радиусами r, центры которых располагают на осях валов. Допускаемые зубчатой муфтой смещения валов (радиальные, угловые или их комбинация) определяют из условия, чтобы углы между осью обоймы и осью одного или другого вала были не больше 0°30'.

Для уменьшения износа в обойму заливают масло.

Компенсирующие муфты упругие

Упругая связь полумуфт позволяет: компенсировать несоосность валов; изменить жесткость системы в целях устранения резонансных колебаний при периодически изменяющейся нагрузке; снизить ударные перегрузки.

Одной из основных характеристик упругой муфты является ее жесткость:

где ‑ крутящий момент, передаваемый муфтой;

‑ угол закручивания муфты моментом Т.

В зависимости от характеристики различают упругие муфты постоянной и переменной жесткости.

Для муфт постоянной жесткости

Переменной жесткостью обладают:

‑ муфты с неметаллическими упругими элементами, материалы которых (резина, кожа и т. д.) не подчиняются закону Гука,

‑ муфты с металлическими упругими элементами, условия деформирования которых задаются конструкцией.

От характеристики жесткости упругой муфты в значительной степени зависит способность машины переносить резкие изменения нагрузки (удары) и работать без резонанса колебаний.

Важным свойством упругой муфты является ее демпфирующая способность, которая характеризуется энергией, необратимо поглощаемой муфтой за один цикл

Энергия в муфтах расходуется на внутреннее и внешнее трение при деформировании упругих элементов.

Демпфирующая способность упругих муфт способствует снижению динамических нагрузок и затуханию колебаний.

Муфта с резиновой звездочкой состоит из двух полумуфт с торцовыми выступами и резиновой звездочки, зубья которой расположены между выступами. Зубья звездочки работают на сжатие. При передаче момента в каждую сторону работает половина зубьев.

Муфта допускает радиальное смещение осей ( <0,2 мм); перекос осей = 1°30'.

Недостатки — при разборке и сборке необходимо смещение валов в осевом направлении.

Муфта упругая втулочно-пальцевая (МУВП).

Муфты стандартизованы для диаметров валов до 150 мм и соответственно крутящих моментов до 15000 Н·м.

Упругими элементами здесь служат гофрированные резиновые втулки или кольца трапецеидального сечения.

Обладают малой податливостью и применяются в основном для компенсации несоосности валов в небольших пределах ( = 1...5 мм; = 0,3…0,6 мм; до 1º).

Муфты управляемые (сцепные) и самоуправляемые. Назначение. Классификация

Управляемые муфты позволяют соединять или разъединять валы с помощью механизма управления.

По принципу работы все эти муфты можно разделить на две группы:

‑ основанные на зацеплении (кулачковые или зубчатые); муфты,

‑ основанные на трении (фрикционные).

Муфты зубчатые сцепные

По устройству и методике расчета эта муфта подобна зубчатой компенсирующей муфте с той разницей, что здесь обойма 2 изготовляется подвижной и управляется с помощью отводки. Диски 1 и 3 являются ограничителями, а втулка 4 центрирует валы и одновременно выполняет функцию подшипника, когда муфта выключена.

Допускаемые напряжения смятия при расчетах прочности зубьев принимают такими же, как и для кулачковых муфт.

Муфты фрикционные.

При включении фрикционных муфт крутящий момент возрастает постепенно по мере увеличения силы нажатия на поверхности трения. Это позволяет соединять валы под нагрузкой и с большой разностью начальных угловых скоростей. В процессе включения муфта пробуксовывает, а разгон ведомого вала происходит плавно, без удара. Отрегулированная на передачу предельного крутящего момента, безопасного для прочности машины, фрикционная муфта выполняет одновременно функции предохранительного устройства.

Все фрикционные муфты в зависимости от формы рабочей поверхности можно разделить на три группы:

‑ муфты дисковые (плоская поверхность);

‑ муфты конические (коническая поверхность);

‑ муфты колодочные, ленточные и др. (цилиндрическая поверхность).

Муфты фрикционные, так же как и кулачковые, не допускают несоосности. Соосность полумуфт достигается расположением их на одном валу или с помощью специальных центрирующих колец.

Муфты автоматические или самоуправляемые предназначаются для автоматического разъединения валов в тех случаях, когда параметры работы машины становятся недопустимыми по тем или иным показателям.

Муфты предохранительные. Здесь крутящий момент между полумуфтами 1 и 4 передается через штифт 3, который срезается при перегрузке. Для восстановления работы муфты штифт заменяют. Закаленные втулки 2 облегчают замену штифтов, предотвращают смятие более слабого материала полумуфт штифтом и тем самым приближают действительные условия среза штифта к расчетным:

,

где z ‑ число штифтов;

‑ коэффициент неравномерности распределения нагрузки по штифтам.

Жесткое соединение полумуфт штифтом не может компенсировать вредного влияния их несоосности на штифт, условия работы которого становятся неопределенными. Поэтому необходима строгая центровка полумуфт.

Допускаемое напряжение принимают равным пределу прочности материала на срез. Например, для закаленных штифтов из стали Ст5 допускают = 420 МПа.

Муфты центробежные. Эти муфты автоматически соединяют валы только тогда, когда угловая скорость превысит некоторую заданную величину. Таким образом, эти муфты являются самоуправляемыми по угловой скорости. Центробежные муфты используют для автоматического включения и выключения исполнительного механизма с помощью регулировки угловой скорости двигателя; разгона машин с большими маховыми массами при двигателе с малым пусковым моментом; повышения плавности пуска; выключения при перегрузках (бензопила), когда бензодвигатель сбавляет обороты и может заглохнуть, и т. п.

Центробежная сила F_ц прижимает колодку 3 к барабану полумуфты 2. Этому препятствует сила F, возникающая от прогиба пружины 4. Величину силы F регулируют винтом 5. Соприкасание между колодкой и барабаном возможно при условии

где ‑ масса колодки;

‑ расстояние центра тяжести колодки от оси вращения;

‑ угловая скорость полумуфты 1.

Необходимую силу пружины по заданной угловой скорости , до которой полумуфта 1 вращается свободно.

Для передачи крутящего момента необходима угловая скорость которую определяют по условию:

где z ‑ число колодок;

‑ коэффициент трения.

В диапазоне между и муфта пробуксовывает и постепенно разгоняет ведомый вал.

Работоспособность колодок рассчитывают по давлению [ р ]на поверхности трения так же, как и в других фрикционных муфтах.

Муфты свободного хода. Эти муфты передают крутящий момент только в одном заданном направлении. Их применяют в станках, автомобилях, мотоциклах, велосипедах и т. д. В велосипедах, например, они передают крутящий момент от педалей на колесо и в то же время позволяют колесу свободно катиться при неподвижных педалях.

Простейшим представителем муфт свободного хода является устройство с храповиком. Вследствие шума на холостом ходу и резкого ударного включения, муфты с храповиком применяют сравнительно мало и только при низких скоростях.

Бесшумную работу обеспечивают фрикционные роликовые или шариковые муфты. Схема одной из таких муфт, встроенных в соединение шестерни с валом. Если шестерня 1 вращается по часовой стрелке, то ролик 5 закатывается в узкую часть паза и здесь заклинивается. Образуется жесткое соединение шестерни с валом через ролик 5 и обойму 2. При вращении шестерни в противоположном направлении ролик выходит в широкую часть паза и шестерня оказывается разъединенной с валом. В этом направлении она может вращаться свободно. Толкатель 4, имеющий слабую пружину 3, выполняет вспомогательную роль. Он удерживает ролик в постоянном соприкасании с обоймой.

Дата добавления: 2015-07-15