Упругие муфты

Как указано ранее, упругие муфты служат для уменьшения дина­мических нагрузок, передаваемых соединяемыми ими валами. Кроме того, эти муфты предохраняют соединяемые валы от резонансных колебаний и позволяют несколько компенсировать точности взаимного расположения валов. Основные характеристики упругих муфт: жест­кость или обратная ей величина — податливость и демпфирующая способность, т. е. способность превращать в теплоту энергию дефор­мирования упругих элементов муфты.

Различают упругие муфты: линейные и нелинейные, или постоян­ной и переменной жесткости. Первые имеют линейную характерис­тику, т.е. прямую пропорциональность угла закручивания муфты (угла поворота одной полумуфты относительно другой) от передавае­мого момента, а вторые — нелинейную характеристику. Достоинство муфт с нелинейными характеристиками — предотвращение резонанса крутильных колебаний при периодически изменяющихся нагрузках, воспринимаемых муфтами.

Конструкции упругих муфт разнообразны. По материалу упругих элементов они делятся на муфты с неметаллическими и металлическими упругими элементами. Основной материал неметаллических упругих элементов — резина, которая обладает следующими досто­инствами: высокими эластичностью и демпфирующей способностью, а также электроизоляционной способностью. Металлические упругие элементы муфт представляют собой различные стальные пружины или стальные пружинные стержни, пластины или пакеты пластин.

рис. 7. Упругие муфты: а) Втулочно-пальцевая; б) Со звёздочкой; в) С торообразной оболочкой. (размеры муфт приведены в приложениях)

Из муфт с неметаллическими упругими элементами широко рас­пространена втулочно-пальцевая муфта МУВП (рис. 7, а); ее раз­меры в зависимости от номинального момента нормализованы ГОСТ 21424—75 (для соединения валов диаметром 9...160 мм). Она состоит из двух полумуфт, насаженных на концы соединяемых валов; сталь­ных пальцев, закрепленных в одной из полумуфт гайками с посадкой на конус; упругих резиновых втулок. Разрешается замена упругих втулок набором колец из того же материала. Широкое применение в машиностроении этой муфты, в особенности в приводах электродви­гателей, объясняется такими ее достоинствами, как легкость изготовления, простота упругих элементов, удобство их замены и надежность. Полумуфты изготовляют из чугуна СЧ 21-40, стали 30 или стального литья 35Л. Материал пальцев — сталь 45.

Расчет муфты МУВП состоит из проверочного расчета упругих элементов на смятие:

. (6)

и проверочного расчета пальцев на изгиб: , (7)

где Т_R—расчетный' крутящий момент муфты; D₁ — диаметр окружности расположения центров пальцев; d — диа­метр пальцев под резиновыми кольцами или втулкой; l — длина втул­ки; z — число пальцев; — расчетное напряжение смятия между пальцами и втулкой; =2... 4 МПа—допускаемое напряжение смятия для резины; — расчетное напряжение на изгиб для паль­цев; =60...80 МПа — допускаемое напряжение на изгиб для пальцев.

Муфта упругая со звездочкой (рис. 7, б; ГОСТ 14084—76) со­стоит из двух полумуфт с двумя или тремя торцовыми кулачками трапецеидального сечения каждая. Кулачки входят в соответствую­щие впадины промежуточного между полумуфтами упругого элемен­та — звездочки, изготовленной из резины. Данная муфта компактна и надежна в эксплуатации. Материал полумуфт — сталь СтЗ. Размеры муфты принимают по ГОСТу в зависимости от расчетного крутящего момента T_К, вычисляемого по формуле (19.1). Лучи (зубья) звездочки проверяют расчетом на смятие. Допускаемое напряжение на смятие для звездочки

=2...10 МПа при n=1750...100 мин ^-1.

В машиностроении применяют целый ряд упругих муфт, в кото­рых упругие резиновые элементы работают на кручение и сдвиг. К таким муфтам относятся, например, муфты с упругими оболочками. Муфта с торообразной оболочкой (рис. 7, в; ГОСТ 20884—75) со­стоит из двух полумуфт, упругой оболочки, по форме напоминающей автомобильную шину, и двух колец, которые с помощью винтов закрепляют оболочку на полумуфтах. Достоинства муфты: способ­ность компенсировать значительные неточности установки соединяе­мых валов, легкость сборки, разборки и замены упругого элемента. Муфты с упругими оболочками имеют перспективы широкого приме­нения в отечественном машиностроении.

По сравнению с муфтами с неметаллическими упругими элемен­тами муфты с металлическими упругими элементами более долго­вечны, имеют меньшие габариты, но дороже. Их применяют в основ­ном для передачи больших моментов.

Из муфт с металлическими упругими элементами наиболее рас­пространена муфта со змеевидной пружиной (рис. 8). Она состоит из двух полумуфт с зубьями специальной формы, во впадинах между которыми помещается змееобразно изогнутая пружина, разделенная на несколько частей. Зубья и пружина закрываются снаружи кожу­хом, состоящим из двух половин, соединяемых между собой болтами (рис.8, а) или резьбой (рис. 8, б). Кожух служит резервуаре» для смазки и защищает муфту от пыли. Упругие муфты со змеевидной пружиной различают двух видов: линейные и нелинейные. Конструктивно муфты обоих этих видов различаются лишь очертаниями рабочих поверхностей боковых сторон зубьев. Рабочие поверхности зубьев линейных муфт очерчиваются двумя прямыми линиями, образующими тупой угол (рис. 8,в), вершина которого служит опорой для пружины. Расстояние 2а между точками контакта пружины с зубьями постоянно и не зависит от нагрузки пружины. Рабочие поверхности зубьев нелинейных муфт очерчиваются дугами окружностей, центры которых обычно располагаются в плоскости

рис. 8. Муфта со змеевидной пружиной

внешних торцов зубьев (рис. 8, г). С увеличением нагрузки пружина, изгибаясь, вступает в контакт с зубьями по всевозрастающей длине. При этом уменьшается длина 2а ее активной части и жесткость пружины увеличивается. Преимущественное применение имеют линейные муфты, как наиболее совершенные. При отсутствии колебаний применяют нелинейные муфты, так как зубья этих муфт более простые. Материал полумуфт — сталь 45 или стальное литье 45Л. Пружины изготовляют из пружинной стали 65Г, 60С2 и др. Половины кожуха отливают из чугуна СЧ 12-28, CЧ15-32.

.расчёт на прочность муфты со змеевидной пружиной заключается в проверочном расчете ее пружины на изгиб:

,(8)

где — расчетное напряжение на изгиб в пружине; Т_К — расчет­ный крутящий момент муфты; z— число зубьев полумуфты; D с — диаметр средней окружности зубьев; b — ширина сечения пружины; t — шаг пружины; h — толщина сечения пружины; =400...700 МПа—допускаемое напряжение на изгиб в пружине.

Дата добавления: 2015-08-18