Муфты глухие

МУФТЫ

Рис.5.21

Рис.5.19

Рис.5.18

Рис.5.17

подшипников враспор (схема в). Во избежание защемления вала при его температурном удлинении между крышкой подшипника и одним из наружных колец оставляется небольшой зазор (0,1—0,2 мм). Этот зазор регулирует­ся изменением толщины набора прокладок под крышку подшипника. При установке подшипников по этой схеме перепад температур вала и корпуса не должен превышать 20° С.

Защемление вала в связи с его температурным удлинением невоз­можно при установке подшипников врастяжку (схема г); ее применяют при относительно коротких валах. Недостаток схемы — неудобство регу­лировки подшипников перемещением их внутренних колец, установлен­ных на вал посадкой с натягом.

Для уменьшения потерь в результате трения, отвода теплоты, защиты от коррозии, уменьшения шума при работе применяют смазывание под­шипников качения, причем используют жидкие и пластичные смазочные материалы.

Заметим, что роликовые подшипники более требовательны к качест­ву смазки, чем шарикоподшипники.

При выборе смазочного материала необходимо учитывать следую­щие факторы: размеры подшипника и частоту его вращения, величину нагрузки, рабочую температуру узла и состояние окружающей среды. Для подшипников, работающих с окружной скоростью до 4...5 м/с, можно применять и жидкие, и пластичные смазочные материалы, при больших скоростях рекомендуется жидкая смазка. Чем выше нагрузка на подшипник, тем вязкость масла или консистентность пластичного смазочного материала должна быть больше, так как при этом прочность его гранич­ного слоя увеличивается, Следует учитывать, что с повышением рабочей температуры вязкость и консистентность смазочного материала понижа­ются. При загрязненной окружающей среде рекомендуются пластичные смазочные материалы.

Для предотвращения вытекания смазочного материала и защиты подшипников от попадания извне пыли, грязи и влаги применяются уплотнительные устройства. По принципу действия эти устройст­ва подразделяют на контактные, щелевые, лабиринтные, центробежные и комбинированные.

Контактные уплотнения стандартизованы и имеют широкое распространение. На рис. 5.17, а показано уплотнение войлочным кольцом прямоугольного сечения, помещаемого в канавку трапецеи­дальной формы. Этот вид уплотнения рекомендуется главным образом при пластичном смазочном материале и окружной скорости вала до 5 м/с. Его не рекомендуется применять в ответственных конструкциях, при из­быточном давлении с одной стороны, повышенной загрязненности среды и при температуре свыше 90° С.

На рис. 5.17, б показано контактное уплотнение в виде резино­вой манжеты с поджимной пружиной; манжета армирована метал­лическим каркасом и допускает скорость 20 м/с. Манжеты применяют при любом смазочном материале.

На рис. 5.17, в показано бесконтактное щелевое уплотнение с кон­центричными канавками, заполняемыми пластичным смазочным материалом. Применяется при окружной скорости вала до 5 м/с. При большой частоте вращения вала (скорость свыше 5 м/с) канавки можно сделать винтообразны­ми, в этом случае они будут играть роль маслооткачивающих канавок.

На рис. 5.17, г показано бесконтактное лабиринтное уп­лотнение, пригодное для любого смазочного материала и при любой частоте вращения вала. Зазор в лабиринте заполняется пластич­ным смазочным материалом.

Центробежные уп­лотнения применяют главным образом при жидком смазочном материале и окружной скорости вала более 7 м/с. В качестве примеров можно привести маслосбрасывающее и отражатель­ное кольца (рис. 5.18).

В ответственных конструкциях и при тяжелых условиях эксплуатации применяют комбиниро­ванные уплотнения (см. рис.5.17, д.).

На рис.5.19 показаны современные весьма эффективные торцо­вые уплотнения: а — уплотнение, в котором кольцо 1 из антифрикци­онного материала поджимается пружиной 3 к закаленному стальному кольцу 2, а резиновое кольцо 4 осуществляет статическое уплотнение; б — уплотнение эластичной стальной шайбой.

На рис.5.20 показана конструкция подшипникового узла ведущего вала цилиндрической косозубой передачи, установленного на радиальных шарикоподшипниках, с левой — плавающей и правой — фиксирующей опорой. Смазывание подшипников — пластичным смазочным материа­лом. Уплотнение канавочное с мазеудерживающими кольцами.

Рис.5.20

На рис.5.21 показан ведущий вал цилиндрической косозубой пере­дачи,

смонтированный на радиально-упорных конических роликопод­шипниках. Смазывание подшипников — разбрызгиванием масла шестер­ней. Уплотнение — резиновая армированная манжета. На рис.5.22 представлен вал-шестерня конической передачи, смон­тированный на радиально-упорных конических шарикоподшипниках двумя способами: широкими торцами наружных колец внутрь (а) и на­оборот (б). При первом способе опорная база вала больше, реакции опор и нагрузка на подшипники меньше, поэтому такое расположение под­шипников предпочтительно.

Рис.5.23.

На рис.5.23 показан конический редуктор, у которого вал-шестерня смонтирован на подшипниках по первому способу, а ведомый—по второму.

6. 1. Общие сведения, назначение и классификация

Муфтами в технике называют устройства, которые служат для соединения концов валов, стержней, труб, электрических проводов и т. д. Рассмотрим только муфты для соединения валов. Потребность в соединении валов связана с тем, что большинство машин компонуют из ряда отдельных частей с входными и выходными валами, которые соединяют с по-мощью муфт (рис.6.1). Соединение валов является общим, но не единственным назначением муфт. Так, например, муфты ис­пользуют для включения и вы­ключения исполнительного меха­низма при непрерывно работа­ющем двигателе (управляемые муфты); предохранения машины от перегрузки (предохранитель­ные муфты); компенсации вредного влияния несоосности валов (компенсирующие муфты); уменьшения динамических нагрузок (упругие муфты) ит.д..

В современном машиностроении применяют большое коли­чество муфт, различающихся по принципу действия и управле­ния, назначению иконструкции. Классификация муфт по этим признакам представлена ниже в виде схемы Рис.6.2.

В электрических и гидравлических муфтах, указанных на этой схеме, используют принципы сцепления за счет электромагнитных и гидродина­мических сил. Эти муфты изучают в специальных курсах. В курсе «Детали машин и ОК» изучают только механические муфты.

Широко применяемые муфты стандартизованы. Основной паспортной характеристикой муфты является значение враща­ющего момента, на передачу которого она рассчитана.

Ниже рассмотрены только наиболее распространенные в общем машиностроении типовые конструкции стандартных муфт, принцип действия

и расчет этих муфт.

Myфты (для соединения валов)

Муфты гидравлического действия (гидравлические)

Муфты электрического деистВия (электрические)

Муфты механического действия (механические)

My фты самоуправляемые автоматические

Муфты неуправляемые (постоянно действующие)

Муфты управляемые

My фты компенсирую-щие, жесткие

Муфты центробеж ные (самоуправляе-мые по частоте Вращения)

Муфты фрикцион-ные

Муфты глухие

Муфты предохрани тельные (самоуправ-ляемые по значе - нию момента)

Муфты компенсирующие, упругие

Муфты кулачковые

Муфты свободного кода (самоуправляемые)

Рис.6.2

Глухие муфты образуют жесткое и неподвижное соединение валов (глухое соединение). Они не компенсируют ошибки изготовления и монтажа, требуют точной центровки валов.

Муфта втулочная (Рис.6.3 ) — простейший представитель глухих муфт.

Соединение втулки с валами выполняют с помощью штифтов (Исп.1) шпонок (Исп.2 и 3)или зубьев (шлицов) (Исп.4). Они отличаются простотой

конструкции и ма­лыми габаритами. Применение втулочных муфт в тяжелых машинах затруднено тем, что при монтаже и демонтаже требуется смещать валы (агрегаты) в осевом направлении. Прочность муфты определяется прочностью штифтового, шпо­ночного или шлицевого соединения, а также прочностью самой втулки, работающей на кручение.

Муфты стандартизованы по ГОСТ 24246 – 96 в диапазоне передаваемых моментов с 1 по 12500 Н^. м и диаметров валов от 6 до 105 мм.

Рис.6.4. Фланцевая муфта

Фланцевые муфты. Их из­готовляют по ГОСТ 20761—96 из чугуна и стали (Рис.6.4.). Предназначены они для соединения соосных цилинд­рических валов и передачи вращающе­го момента: от 16 до 40000 Н^.м, при окружной скорости на наружном диаметре муфты до 70 м/с — стальные муфты; от 8 до 20 000 Н • м при окруж­ной скорости до 35 м/с — чугунные.

Значения номинальных вращающих моментов приведены в ГОСТах. Для муфт, изготов­ленных из стали 40 (ГОСТ 1050—88) или 35Л (ГОСТ. 977-88) и чугуна СЧ20 (ГОСТ 1412—85).

Из общего количества болтов, стя­гивающих обе полумуфты и, полови­ну ставят в отверстия без зазора — в слу­чае необходимости их надо проверять на срез и смятие; а болты, входящие в от­верстия с зазором, вообще проверять не надо, так как момент от сил сцепления, возникающий при затяжке этих болтов, в расчет не принимается.

Полумуфты изготавливают в двух исполнениях: 1 — с цилиндрическими отверстиями для длинных концов ва­лов; 2 — с цилиндрическими отверсти­ями для коротких концов валов.

Компенсирующие жесткие муфты. Они могут быть зубчатые, цепные, ку­лачковые, карданные и др.

Зубчатые муфты. Это уни­версальная разновидность компенсиру­ющих жестких муфт. Зубчатая муфта

способна компенсировать любые по­грешности в соосности валов в достаточ­но большом диапазоне и состоит из двух зубчатых полумуфт, жестко закрепленных на валах, и составного цилиндрического корпуса (рис.6.5).

На зубчатых полумуфтах нарезаны наружные эвольвентные зубья, а внутри корпуса — внутренние, во впадины которых входят зу­бья внешнего зацепления полумуфт. Для придания наружным и внутренним зубьям равно-прочности применяют коррекцию. Что­бы увеличить угол смешения осей соеди­няемых валов, внешние зубья колес вы­полняют сферическими и бочкообраз­ными.

Все детали изготовляют из сталей 45. 40ХН, 45Л коваными, а при диаметрах более 150 мм — литыми. Зубья подвер­гают термической обработке — у быст­роходных муфт (v > 6 м/с) до твердо­сти HRC 45...50. У тихоходных муфт (v > 5 м/с) твердость зубьев понижен­ная (НВ 300). Для повышения долго­вечности и уменьшения потерь на тре­ние зубчатое зацепление работает в масле, которое заливают в барабан че­рез отверстие, закрываемое пробкой до нижней кромки уплотнений, установ­ленных на торцах. Благодаря универ­сальной компенсирующей и высокой нагрузочной способности, а также сравнительно малым габаритам зубча­тые муфты широко распространены.

Основные параметры их стандартизи­рованы ГОСТ 5005—80 для диаметров валов d = 40...560 мм и значений пере­даваемых вращающих моментов Т= 40... 10⁴ H•м. Основные параметры зацепления показаны на рис.6.5.

Если необходимо компенсировать большое смещение осей валов (е>> 0,02d), то увеличивают расстояния между зубчатыми венцами. В этом слу­чае используют зубчатую муфту с про­межуточным валом.

Шарнирные муфты компенсируют неточность монтажа узлов, де­формации рамы и рессор в транспортных машинах, поэтому их можно отнести к подгруппе компенсирующих муфт.