Самокеровані муфти

Самокеровані муфти спрацьовують автоматично при певних умовах і застосовуються у відповідності з їх призначенням: а) при перевищенні крутного моменту – запобіжні; б) в залежності від напрямку руху – обгінні або муфти вільного ходу; в) в залежності від швидкості – відцентрові і т.д.

Запобіжні муфти призначені для захисту машин від перевантаження. Коли крутний момент, який передається муфтою, досягає певного, заздалегідь заданого значення, муфта вимикається, запобігаючи подальшому зростанню навантаження.

Рис. 3.13 – Муфта зі зрізним штифтом

До запобіжних муфт відносяться муфти з елементом, що руйнується, пружинно-кулачкові або пружинно-кулькові муфти, фрикційні запобіжні муфти.

На рис. 3.13 зображена конструкція муфти з елементом, що руйнується. Найбільш поширеними муфтами цього типу є муфти зі зрізними штифтами. Штифт 3, який з‘єднує дві напівмуфти 1, 2, встановлений у сталеві загартовані втулки 4. Конструкція запобіжного пристрою повинна забезпечувати чітке спрацювання муфти при заданому граничному моменті. Тому матеріал штифта повинен бути крихким, так як при в‘язкому матеріалі пластичні деформації призводять до порушення прийнятих розрахункових умов. Штифт встановлюється в отвір з невеликим натягом. Щоб отвори напівмуфт не розбивались штифтами, останні встановлюють у загартовані тверді втулки. Такі муфти виконуються з одним або декількома штифтами. Застосовуються при нечастих епізодичних перевантаженнях.

Розрахунковий (руйнівний) момент муфти

, (3.8)

звідки діаметр штифта в місці руйнування

, (3.9)

Рис. – 3.14

де z – число штифтів; R – радіус розміщення штифтів; t _{в зр} – границя міцності штифта на зріз.

На рис. 3.14 зображена пружинно-кулькова запобіжна муфта з індивідуальними пружинами. Напівмуфти 1 і 2 з’єднуються між собою за допомогою кульок 5, які входять у заглиблення напівмуфти 1 і притиснуті до неї пружинами 3. Регулювання сили притиснення здійснюється за допомогою гайки 4. Сила стиску пружин розраховується в залежності від крутного моменту, який передається муфтою. При перевантаженнях пружини стискаються і кульки виходять із заглиблень, причому зчеплення автоматично відновлюється після припинення дії перевантаження.

Муфти можуть бути виготовлені також з однією центральною пружиною. Крім того, муфти можуть бути як осьового, так і радіального типів.

Пружинно-кулачкові та пружинно-кулькові застосовуються при невеликих швидкостях і моментах.

Рис. 3.15 – Обгінна муфта

Обгінні муфти – це муфти, які передають момент у одному напрямку і допускають вільне відносне обертання в протилежному. Термін “обгінні муфти” виник у зв’язку з тим, що муфти допускають обгін ведучого валу веденим, якщо той отримує більш швидке обертання. Вони виготовляються: а) зубчастими і кулачковими храповими; б) фрикційними. Основне застосування мають фрикційні обгінні муфти з роликами (рис. 3.15).

Роликова обгінна муфта складається із зірочки 1, кільцевої обойми 2 та роликів 3. Зірочка і обойма утворюють між собою порожнини, які звужуються в одному напрямку. В порожнинах розміщені ролики, на кожен з яких тисне пружина 4. Коли зірочка обертається проти годинникової стрілки, ролики входять у розширену частину порожнини, не перешкоджаючи обертанню зірочки, обертаються навколо своїх осей або проковзують. Коли ж зірочка починає обертатись за годинниковою стрілкою, ролики під дією пружин заклинюються між обоймами, входячи під тиском пружин у звужену частину порожнини, і здійснюють таким чином зчеплення валів. Муфти переважно виготовляються з трьома-чотирма роликами, але при необхідності підвищеної несучої здатності можна застосовувати більше число роликів.

За характером навантаження і величиною контактного тиску умови роботи обойм та роликів обгінних муфт близькі до умов роботи елементів підшипників кочення. Тому при великих навантаженнях обойми та ролики виготовляються із сталі ШХ15, при малих навантаженнях – із сталі 20Х і 40Х. Роликові муфти працюють при частоті вмикань від декількох за добу до кількох тисяч за хвилину. Достоїнства роликових обгінних муфт: майже повна відсутність мертвого ходу і майже безшумна робота.

Відцентрові муфти призначені для автоматичного зчеплення (або розчеплення) валів при досягненні ведучим валом заданої швидкості обертання. Можуть застосовуватись як зчіпні (циліндричні) або запобіжні муфти.

Відцентрові муфти можуть застосовуватись:

а) для полегшення керування (зчеплення і розчеплення муфти відбувається автоматично при досягненні певної швидкості);

б) для розгону механізмів машин, які мають значні моменти інерції, двигунами з малими пусковими моментами (наприклад, асинхронних з короткозамкненим ротором);

Рис. 3.16

в) для підвищення плавності пуску;

г) для запобігання значного розгону (в цьому випадку муфта повинна бути нормально замкненою, тобто з’єднувати вали при відсутності обертання або при швидкості обертання, яка не перевищує деякого граничного значення).

Для розрахунку відцентрових муфт виходять з умови, щоб при заданій номінальній частоті обертання муфта передавала розрахунковий крутний момент, причому вмикання повинно починатися з деякої частоти обертання, до досягнення якої момент, що передається муфтою, дорівнює нулю.

Найпростіші конструкції відцентрових муфт показані на рис. 3.16. Ведучою частиною в цих муфтах є ступиця з колодками (рис. 3.16, а, б) або стрічками (рис. 3.16, в), що переміщуються радіально. Веденою частиною є барабан, до ободу якого колодки або стрічки притискаються відцентровими силами R.

Зазвичай колодки або стрічки утримуються пружинами при умові:

, (3.10)

де п – розрахункова частота обертання, необхідна для вмикання муфти.

У разі, коли колодки не утримуються пружинами, тобто переміщуються вільно, умовою вмикання муфти є:

, (3.11)

де – розрахунковий крутний момент; g – прискорення вільного падіння; z – кількість колодок; D – робочий діаметр муфти; f – коефіцієнт тертя; r – відстань від осі валу до центру тяжіння колодки; G – маса колодки.

Порядок розрахунку

1. Вибирають матеріал пар тертя (колодок та барабану).

2. Визначають основні розміри муфти за допомогою співвідношень:

(або з конструктивних міркувань);

– ширина колодки;

;

.

3. Визначають необхідну силу тиску колодок на поверхню муфти

.

4. Визначають необхідну масу колодки

.

5. Визначають робочу довжину колодки

, де Н/мм² – допустимий питомий тиск.

6. Визначають максимальну силу натягу пружин .

7. За знайденою силою визначають необхідні параметри пружини.

розміри пружини: робочу довжину, діаметр (або ширину пластинчастої пружини), діаметр дроту (або товщину пластини), приймаючи хід пружини (зазор між колодкою і муфтою у вихідному положенні) мм.

Крім конструкцій відцентрових муфт з радіальним колодками застосовують муфти з поворотними колодками.

Дата добавления: 2015-08-18