МУФТЫ
(2 часа)
Муфты - это устройства для соединения валов и передачи между ними вращающего момента [34].
Муфты могут передавать вращающий момент и валам, и другим деталям (колёсам, шкивам и т.д.). Соединяют соосные и несоосные валы. Муфты существуют потому, что всегда есть некоторая несоосность, перекосы, взаимная подвижность валов. Конструкции муфт весьма разнообразны. Простейшая муфта сделана из куска ниппельной трубочки и соединяет вал электромоторчика с крыльчаткой автомобильного омывателя стекла. Муфты турбокомпрессоров реактивных двигателей состоят из сотен деталей и являются сложнейшими саморегулирующимися системами.
Группы муфт различают по их физической природе:
- муфты механического действия;
- муфты электрического (электромагнитного) действия;
- муфты гидравлического или пневматического действия.
Классы муфт различают по режиму соединения валов:
- нерасцепляемые (постоянные, соединительные) – соединяют валы постоянно, образуют длинные валы;
|
|
- управляемые – соединяют и разъединяют валы в процессе работы, например, широко известная автомобильная муфта сцепления;
- самодействующие – срабатывают автоматически при заданном режиме работы;
- прочие.
Основная характеристика муфты – передаваемый вращающий момент.
Существенные показатели – габариты, масса, момент инерции.
Муфта, рассчитанная на передачу определённого вращающего момента, выполняется в нескольких модификациях для разных диаметров валов. Муфты – автономные узлы, поэтому они легко стандартизируются.
Муфты рассчитывают по их критериям работоспособности:
- прочности при циклических и ударных нагрузках,
- износостойкости,
- жёсткости.
На практике муфты подбираются из каталога по величине передаваемого момента:
M = M вала ∙ K,
где М вала – номинальный момент, определённый расчётом динамики механизма, К – коэффициент режима работы: К = 1…1,5 спокойная работа, лёгкие машины; К = 1,5…2 переменные нагрузки, машины среднего веса (поршневые компрессоры); К = 2…6 ударные нагрузки, большие массы (прессы, молоты). Для двигателей транспортных машин К завышают на 20…40 % в зависимости от числа цилиндров.
ЖЁСТКИЕ МУФТЫ
Жесткие муфты могут быть втулочными или фланцевыми.
Втулочные иногда называются глухими. Это самые простые конструкции и обычно применяются в лёгких машинах на валах диаметром до 70 мм. Требуют точной соосности, затрудняют сборку-разборку, имеют малую жёсткость на изгиб. Их работоспособность определяется прочностью в местах крепления к валам.
Чаще применяются фланцевые жёсткие муфты, т.к. они допускают лёгкую сборку-разборку. Такие конструкции имеют две полумуфты в виде фланцев, устанавливаемых на концах валов с натягом и стянутых болтами. Вращающий момент передаётся за счёт сил трения между фланцами, а когда болты вставлены без зазора, то также и болтами. Фланцевые муфты стандартизованы в диапазоне диаметров 12…250 мм и передают моменты 0,8…4500 кГм. В тяжёлых машинах фланцы приваривают к валам.
|
|
Иногда называют самоустанавливающимися. Они соединяют валы с небольшими смещениями осей.
Наиболее популярна конструкция зубчатой муфты. Она компенсирует осевые, радиальные и угловые смещения валов. Состоит из двух втулок (полумуфт с зубьями) и надетой на них обоймы с внутренними зубьями. Зубчатые зацепления выполняют с боковым зазором; зубьям придают бочкообразную форму; венцы полумуфт располагают на некотором расстоянии друг от друга. Зубчатые муфты малы и легки, весьма грузоподъёмны (до 100000 кГм), высокооборотны.
Однако эти муфты чувствительны к перекосам. Кроме того, при перекосах валов вследствие трения в зубьях муфта нагружает валы изгибающим моментом примерно 10% от вращающего. Несущая способность муфт резко падает с ростом перекоса валов.
Размеры муфт подбирают по таблицам в зависимости от вращающего момента, который находят по наибольшему длительно действующему моменту на ведущем валу.