Меню Рубрики

Установки для растяжения муфт

Анализ мирового опыта механического соединения стержневой арматуры встык опрессовкой муфты

Анализ мирового опыта механического соединения стержневой арматуры встык опрессовкой муфты (Repair Splicing System). ЗАО «Энерпром», г. Иркутск.

При быстрорастущих объемах применения монолитного железобетона в строительстве (гражданском, промышленном, специальном, объектов атомной энергетики, мостостроении) приоритетом при выборе технологии возведения арматурных каркасов является не стоимость изготовления, а эксплуатационная безопасность сооружения в течение всего проектного срока службы.

«Из мировой практики известно, что один доллар, вложенный в повышение долговечности сооружения дает более ста долларов отдачи в эксплуатации».

Известно, что арматурные работы составляют по трудозатратам и продолжительности по времени основную часть стоимости сооружения по сравнению с бетонными и опалубочными работами.

Мировым опытом общепризнано, что сварные соединения, как способ равнопрочного стыкования строительной арматуры, не имеют перспектив.Опыт возведения арматурных каркасов монолитных сооружений однозначно определяет как наиболее рациональные, экономически целесообразные и гарантирующие эксплуатационную надежность технологии, — муфтовые механические соединения стержневой арматуры: обжимные;резьбовые, винтовые с стопорными гайками и болтовые. Муфтовые механические соединения, обеспечивая стык с прочностью на растяжение, превышающей фактическое усилие временного сопротивления соединяемого проката и с гарантией выносливости, не имеют ограничений, присущих сварным соединениям, и позволяют решить строительную задачу любой сложности.

Мировой опыт (7,8,9,10,11,14) рекомендует для обеспечения арматурных работ при новом строительстве, ремонте и реконструкции сооружений применение разнообразных муфтовых соединений арматуры: обжимных, резьбовых, болтовых.

Таким образом,обжимные соединения, муфты с конической и/или параллельной резьбой, и болтовые муфты образуют функционально полный набор способов стыкования строительной арматуры, позволяющий решить любую конструкторскую и строительную задачу независимо от сложности и размеров возводимого, или реконструируемого объекта.Продолжается дальнейшее технологическое совершенствование муфтовых механических соединений, например, обжимные муфтовые соединения развились в комбинированные муфтовые, т.е в обжимные с резьбовой вставкой, изготавливаемые на высокопроизводительном оборудовании непосредственно на стройплощадке.

Механические соединения стержневой арматуры встык опрессовкой муфты (Repair Splicing System) представляют на мировом рынке ряд ведущих фирм: Bar Splice Products, Inc; Dextra Manufacturing Co., Ltd.; CASTLMBA (BSG coupler system).Эти бренды представлены в десятках стран мира и остаются ведущими способами механического соединения арматуры периодического профиля встык, как одинакового, так и различного диаметра. Метод применим для соединения арматуры в диапазоне диаметров от 10 до 57 мм. Применяемые переносные прессы представлены в номенклатурном ряде, используются и стационарные прессы.

Обжимные соединения арматуры получают многократным последовательным, либо однократным обжатием переносным гидравлическим прессом арматуры в стальной муфте. С целью повышения эффективности технологии применяют стационарные прессы (расположенные на строительной площадке) для предварительной опрессовки однократным обжатием соединительных муфт с двух сторон арматуры диаметром из ряда Ø 10-57 мм на ½ длины соединительной муфты. Возможно также получение соединения деформированием муфты посредством ее протяжки (технология «FLIMU», DYWIDAG).

Экспертные оценки (4,10,11, 14) характеристик различных способов механических соединений строительной арматуры по основным параметрам: габариты стандартного соединения; стоимость; прочность; возможность укрупнения стержней арматуры; квалификация персонала; скорость подготовки соединения; объем контроля; вариативность исполнения; стойкость соединения к динамическим нагрузкам; необходимость вспомогательного оборудования; зависимость от параметров арматуры; наличие ограничений (среднее значение по 10-бальной шкале): обжимные муфты-7,75; болтовые муфты,-7,67; винтовые муфты с стопорными гайками,-8,42; резьбовые муфты с конусной резьбой,-8,66-9; резьбовые муфты с параллельной резьбой,-9,17; комбинированные муфты (предварительно обжатые с резьбовой вставкой) ,-8,5.

По совокупности существенных признаков обжимные муфтовые соединения находятся в одном ряду с резьбовыми муфтовыми соединениями различного типа.

В российских условиях актуально продолжить развитие технологии производства обжимных муфтовых соединений арматуры.Эта технология конкурентоспособна с резьбовыми соединениями за счет применения стационарных прессов предварительной заготовки стержней с однократным обжатием муфт на половину их длины с двух концов арматурных стержней илитехнологической линии для предварительной разметки стержневой арматуры и серийной опрессовки соединительных муфт с двух сторон арматуры;совершенствования номенклатурного ряда мобильных прессов, снижения их веса, улучшения конструкции пресса в части удобства пользования и управления, надежности, обеспечения автоматического цикла обжима, обеспечения работы при часто расположенной арматуре, удешевления процесса производства муфт с полной заводской готовностью к применению, оптимизации процесса маркировки муфт и арматуры для упрощения методов контроля; применения мобильной испытательной установки опрессованных соединений на прочность при растяжении в условиях строительной площадки. Предстоит развить опыт ОАО «Мостотрест» (17) по применению механического стыкования стержневой арматуры обжимными муфтами с соединительными элементами на резьбе.

Из механических соединений наибольшее применение в России нашли только обжимные муфтовые соединения.Также, представлены и сертифицированы в России соединения муфтами с параллельной и конусной резьбой; соединения арматуры винтового профиля винтовыми муфтами со стопорными гайками; болтовые муфты, которые не нашли широкого применения вследствие ограниченности российского оборудования в этой области и высокой стоимости импортного оборудования и муфт.Кроме того, разнообразие отечественных арматурных сталей по способам заводского изготовления и виду периодического профиля определяет особый подход к использованию муфтовых резьбовых соединений (15,16). Известна прямая зависимость прочностных и деформационных показателей резьбового соединения от длины свинчивания и механических характеристик соединяемых элементов; поставлена задача создания унифицированного типа муфт при использовании для всех широко распространенных классов арматуры периодического профиля (15). При производстве резьбовых муфтовых соединений должна быть обеспечена защита резьбы на подготовленных к стыкованию элементах соединений и собранных соединений от влаги (коррозии). Зарубежные резьбовые соединения разрабатывались применительно к арматурным стержням выпускаемым в этих странах с специфическим периодическим профилем, особенностями технологии выплавки и проката, для своих климатических условий. Непосредственный перенос разработанных за рубежом конструкций резьбовых стыков на отечественную арматурную сталь и для конструкций, работающих в наших температурно-климатических условиях исключен, их применение должно быть в соответствии с конкретными Техническими условиями.

Применение муфтовых обжимных соединений арматуры по опыту российских (18) и зарубежных производителей (7,8,9,10,11) позволило увеличить производительность труда в 10-15 раз по сравнению с сварными соединениями, значительно уменьшить себестоимость работ.

Российские стандарты (1,2,3) на применение механических соединений стержневой арматурыраспространяются на опрессованные соединения металлической стержневой арматуры с периодическим профилем железобетонных конструкций зданий и сооружений различного назначения и любой степени ответственности, воспринимающих постоянные, временные и особые нагрузки (взрывные, сейсмические и др.) в климатических районах с расчетной температурой до минус 55 °C, в районах с сейсмичностью до 9 баллов.

Правильный выбор соответствующих способов изготовления механических муфтовых соединений арматуры,-гарантия эксплуатационной безопасности в течение проектного срока службы объекта.

Одно из ведущих российских предприятий в области обжимных муфтовых технологий, уже более семи лет, ЗАО «Энерпром» (г. Иркутск).

Выполненные проекты с применением гидравлического оборудования «Энерпром» для механического соединения стержневой арматуры встык опрессовкой муфт:

1. Строительство стадиона «Фишт» в г. Сочи

2. Строительство моста через бухту Золотой Рог

3. Строительство нового вокзала в г.Адлер

4 Строительство моста через Москву реку, г. Москва, Зарядье

5 Около 43 объектов в России и Р. Казахстан.

Библиография

1 СТО НОСТРОЙ 143-2014. «Соединения металлической стержневой арматуры методом механической опрессовки. Правила и контроль выполнения, требования к результатам работ».

2 СТО СРО-С 60542960 00011-2012. «Требования к механическим соединениям арматуры железобетонных конструкций, предусмотренных рабочей документацией, при выполнении работ по строительству, реконструкции и капитальному ремонту ОИАЭ».

3 ГОСТ 10922-2012 «Арматурные и закладные изделия, их сварные, вязаные и механические соединения для железобетонных конструкций. Общие технические условия».

4 Рябов А.Б.Опыт применения механических муфтовых соединений арматуры и обоснование эффективности их применения. Санкт-Петербург. 2008.

5 ТУ 4842-026-77625325-2009, с изм. № 1 от 2011 г. Соединения механические опрессованные арматурного проката для железобетонных конструкций. Держатель подлинника ЗАО «Энерпром»

6 Протокол испытаний № 21 от 27 июля 2009 г «ЦНИИС-ТЕСТ». Испытания на выносливость при растяжении соединений арматуры периодического профиля (Ø 25 и 32 мм), опрессованных с гарантией выносливости (соединения ЗАО «Энерпром»).

8 Dextra Manufacturing Co., Ltd.

9 CASTL- MBA (BSG coupler system).

10 RESEARCH REPORT: R 25011 (CS1 #03 21 00). BASED UPON ICC EVALUATION SERVICE. REPORT NO. ESR—2299. REEVALUATION DUE DATE: August 1, 2018 Issued Date: August 1, 2016 Code: 2014 LABC.BarSplice Products, Inc.

11 ICC-ES Evalution Report ESR-2299, July 2015. www. icc-es.org. Report Holder BarSplice Products, Inc.

12Толеугали Н. Д.Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. Оценка технологий возведения арматурных каркасов высотных монолитных конструкций // Молодой ученый. — 2015. — № 24. — С. 223-227.

13 Клименов В.А., Овчинников А.А., Осипов С.П., Устинов А.М., Штейн А.М., Данильсон А.И. Исследование и неразрушающий контроль при разработке новых строительных конструкций. Томский государственный архитектурно-строительный университет. Национальный исследовательский Томский политехнический университет. 2015.

14 INVESTIGATION OF THE BEHAVIOR OF OFFSET MECHANICAL SPLICES. UniversityofSouthCarolina, 2005

15Клочанов И.Е. ВЛИЯНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ МУФТОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ АРМАТУРЫ // Современные проблемы науки и образования. — 2014. — № 2. 16 Дъячков В.В. Свойства и особенности применения в железобетонных конструкциях резьбовых и опрессованных механических соединений: Автореф. дис. канд. техн. наук. — Загорские Дали, 2009. -76 с

17ОАО «Мостотрест». «Федеральный строительный рынок» № 91. Рубрика: Транспортное строительство.30.04.2011

18 Российские производители обжимных муфтовых соединений стержневой арматуры: ЗАО «Энерпром», ОАО «Мостотрест», ГК «Промстройконтракт», ООО «Спрут», ООО «Следящие тест-системы», ООО «УК «Уралэнергострой».

источник

Лекция № 16. Механические муфты

Вопросы, изложенные в лекции:

1. Муфты постоянного соединения.

3. Методика подбора стандартных муфт.

Муфты постоянного соединения

Большинство машин компонуется из механизмов, каждый из которых выполнен в виде агрегата, обеспечивающего возможность полной взаимозаменяемости. Кроме того, при передаче движения от двигателя к исполнительному механизму возникает необходимость включать и выключать работу исполнительного механизма, не прекращая работу двигателя. Эти задачи и ряд других решаются посредством применения муфт.

Муфта (от немецкого die Muffe) – устройство для соединения валов, тяг, труб, канатов, кабелей. Следует различать муфты соединительные и муфты приводовмашин. Именно последние рассматриваются в курсе деталей машин. Поэтому далее понятием муфтаобъединяются устройства, предназначенные для передачи вращательного движения между валами или между валом и свободно сидящей на нём деталью (шкивом, звёздочкой, зубчатым колесом и т.п.) без изменения параметров движения. Современное машиностроение располагает большим арсеналом муфт, различающихся по функциональному назначению, принципу действия и конструктивному исполнению.

Назначение муфт:

компенсация неточности сопряжения соединяемых концов валов;

смягчение крутильных ударов и гашение колебаний;

предохранение механизмов от разрушения при действии нештатных нагрузок;

периодическое сцепление и расцепление валов в процессе движения или во время остановки;

передача однонаправленного движения или предотвращение передачи обратного движения от ведомого вала к ведущему;

ограничение параметров передаваемого движения – скорости (частоты вращения ведомого вала) или крутящего момента.

Классификация муфт:

по виду энергии, участвующей в передаче движения механические, гидравлические, электромагнитные;

по постоянству сцепления соединяемых валов муфты постоянного соединения (неуправляемые), муфты сцепные, управляемые (соединение и разъединение валов по команде оператора), и автоматические (либо соединение, либо разъединение автоматическое по достижении управляю­щим параметром заданного значения);

по способности демпфирования динамических нагрузок жёсткие, не способные снижать динамические нагрузки и гасить крутильные колебания, и упругие, сглаживающие вибрации, толчки и удары благодаря наличию упругих элементов и элементов, поглощающих энергию колебаний;

по степени связи валов неподвижная (глухая), подвижная (компенсирующая), сцепная, свободного хода, предохранительная;

по принципу действия втулочная, продольно-разъёмная, поперечно-разъёмная, компенсирующая, шарнирная, упругая, фрикционная, кулачковая, зубчатая, с разрушаемым элементом (срезная), с зацеплением (кулачковые и шариковые);

по конструктивным признакам — поперечно-компенсирующая, продольно-компенсирующая, универсально-компенсирующая, шарнирная, упругая (постоянной и переменной жёсткости), конусная, цилиндрическая, дисковая, фрикционная свободного хода, храповая свободного хода.

Муфты постоянного соединения позволяют разъединить ведущий и ведомый валы только после разборки соединения. Наиболее простыми из муфт постоянного соединения являются глухие муфты. Глухой называют такую муфту, которая обеспечивает при соединении валов полное совпадение их геометрических осей. Глухими являются втулочные, продольно-разъёмные и поперечно-разъёмные или фланцевые муфты.

Рис. 16.1. Втулочная муфта.

Втулочнаямуфта (рис. 16.1) наиболее проста по конструкции и представляет собой втулку, одетую на концы соединяемых валов. Вращающий момент от ведущего вала к ведомому передаётся втулкой через штифты, установленные в отверстия, просверленные диаметрально сквозь втулку и концы валов, через шпонки (как на рис. 16.1), или через шлицы.

Недостатком этой муфты является невозможность разъединения валов без смещения хотя бы одного из них.

Продольно-разъёмная муфта (рис. 16.2) состоит из двух полумуфт, стягиваемых при сборке винтами или болтами с гайкой. Разъём между полумуфтами расположен в плоскости, проходящей через общую геометрическую ось обоих соединяемых валов. Усилие затяжки винтов выбирается таким, чтобы обеспечить передачу вращающего момента силами трения, действующими между контактирующими поверхностями валов и полумуфт. Такая муфта позволяет разъединять концы валов, не смещая последние со своего места, и облегчает центровку валов при установке агрегатов на общую раму или фундамент.

Внутренний диаметр резьбовой части болтов продольно-разъёмной муфты, необходимых для передачи заданного момента, можно вычислить по формуле

; (16.1)

где T – передаваемый муфтой крутящий момент; d – диаметр соединяемых концов валов; z – количество болтов; k – коэффициент режима работы муфты, учитывающий возможные кратковременные перегрузки (в машиностроении 1 £ k £ 6); f – коэффициент трения между полумуфтами и поверхностью валов (для сухих поверхностей из чугуна и стали принимают f = 0,2, при наличии смазки f = 0,08…0,1); [s]р – допускаемые напряжения растяжения для материала болтов.

Недостатком продольно-разъёмной муфты является возможность смещения её центра масс с оси вращения валов при неодинаковой затяжке винтов на противоположных сторонах, что может вызывать вибрацию валов, особенно опасную при больших скоростях вращения.

Рис. 16.3. Муфта фланцевая: а)для закрытой установки; б)для открытой установки;I –призонные болты;II –обычные болты в отверстиях с зазором.

Поперечно-разъёмнаяилифланцевая муфта (рис. 16.3) также состоит из двух полумуфт, но каждая из её полумуфт насаживается на соединяемый конец своего из валов – одна на ведущий вал, другая на ведомый. Каждая из них снабжена фланцем. При сборке соединения полумуфты устанавливаются так, чтобы фланцы встали друг против друга с минимальным зазором. В отверстия фланцев вставляются болты, стягивающие полумуфты. При точном изготовлении болтовых отверстий (например, из-под развёртки) применяют призонные болты (рис. 16.3, I), поперечное сечение которых во время передачи вращающего момента работает на срез. При отверстиях малой точности болты устанавливаются с зазором (рис. 16.3, II), и в этом случае тело болтов работает на растяжение, а вращающий момент передаётся за счёт сил трения между торцевыми поверхностями фланцев. Муфты, предназначенные для открытой установки, снабжаются в целях обеспечения безопасности обслуживающего персонала выступами, закрывающими головки болтов и гайки (рис. 16.3, б).

При установке во фланцевую муфту призонных болтов (рис. 16.3, I) диаметр их призонной части, работающей на срез, рассчитывается по формуле

; (16.2)

где D1 – диаметр муфты, на котором расположены отверстия для установки болтов (см. рис. 16.3, а, б, I); [t] – допускаемые касательные напряжения для материала болта; остальные обозначения представлены выше. Для удобства сборки диаметр резьбовой части болта обычно выбирается нес­колько меньше диаметра его призонной части.

Если болты в отверстиях полумуфт устанавливаются с зазором (рис. 16.3, II), то вращающий момент передаётся за счёт сил трения, возникающих на торцевых поверхностях фланцев полумуфт и инициированных силами затяжки болтов. В этом случае внутренний диаметр резьбовой части болтов может быть найден по выражению

; (16.3)

где DНар – максимальный диаметр поверхности трения фланцев муф­ты, равный наружному диаметру муфты, а — отношение диа­метров внутреннего и наружного этой поверхности (см. рис. 16.3, а II).

Глухие муфты изготавливают обычно из углеродистых сталей или из чугунов различных марок.

Глухие муфты, жёстко соединяя концы валов, не позволяют им деформироваться под действием рабочих усилий, возникающих на элементах механизмов, передающих вращательное движение, таких, как шестерни, звёздочки, шкивы. Это ограничение деформации валов способствует повышению изгибных напряжений в них и, в конечном итоге, сокращает срок их службы.

Рис. 16.4. Виды возможного относительного смещения соединяемых валов: а) радиальное (поперечное);б)осевое (продольное);в)угловое.

Исключения этой неприятности добиваются посредством применения подвижных муфт – муфт, конструкция которых позволяет отдельным элементам перемещаться в небольших пределах друг относительно друга вместе с концами соединяемых валов. Такие муфты называют иначе компенсирующими. Компенсирующие муфты допускают некоторое несовпадение геометрических осей соединяемых валов. Величину такого несовпадения принято называть величиной смещения (рис. 16.4). Взаимное смещение валов относительно номинального положения может происходить в процессе работы механизмов вследствие самых различных причин: деформации валов под рабочей нагрузкой, температурной деформации, износа подшипников, осадки фундамента и т.п. Нетрудно установить, что при соединении валов возможно 3 вида элементарного смещения: радиальное (поперечное рис. 16.4, а), осевое (продольное рис. 16.4,б) и угловое (рис. 16.4, в). Практически, наиболее часто наблюдается комплексное смещение, включающее сразу несколько из названных элементарных смещений.

Все подвижные компенсирующие муфты можно разделить на две группы: 1) жесткие муфты и 2) упругие муфты.

В жёстких муфтах подвижность частей обеспечивается конструктивными особенностями их элементов (расположение частей, величины зазоров, форма поверхностей и т.п.). Поэтому жёсткие муфты практически не способны гасить крутильные колебания, возникающие в механизмах.

В упругих муфтах подвижность частей достигается за счёт деформации упругого элемента муфты (разного рода пружины, детали из эластомера, например резины). Деформация такого упругого элемента происходит, как правило, с достаточно большим поглощением энергии, последнее способствует интенсивному гашению крутильных колебаний и более спокойной работе привода в целом.

В бронетанковой технике находят применение жёсткие компенсирующие зубчатые муфты, способные компенсировать все три вышеназванных вида относительного смещения соединяемых валов. Зубчатые муфты передают движение от планетарных механизмов поворота бортовым редукторам машины БМП-2, в трансмиссии танка Т-72 — соединяют вал двигателя с повышающим редуктором, установлены в приводе стартера-генератора, передают движение от повышающего редуктора планетарным бортовым коробкам передач, и используются в ряде других машин.

Зубчатые муфты общемашиностроительного применения стандартизованы (ГОСТ 5006-83) для валов диаметром от 40 до 200 мм и передаваемых моментов от 1000 до 63000 Нм. Такие муфты выпускаются двух типов: муфты МЗ – для непосредственного соединения валов и муфты МЗП – для соединения валов через промежуточный вал.

Рис. 16.5. Муфта зубчатая МЗ.

Муфта МЗ (рис. 16.5) состоит из двух втулок 1, насаживаемых на соединяемые валы и несущих на своей наружной поверхности зубчатый венец 3, и двух полуобойм 2, каждая из которых снабжена внутренними зубьями и фланцем. В рабочем состоянии зубья втулок входят во впадины между зубьями полуобойм, а фланцы последних стягиваются между собой болтами. В некоторых вариантах исполнения обойма муфты может быть выполнена в виде единой детали, в этом случае необходимость фланцев отпадает. Торцы обоймы закрываются крышками, а зазор между отверстием каждой крышки и втулкой уплотняется манжетой 4. Внутреннее пространство муфты заполняется консистентной или жидкой смазкой высокой вязкости для уменьшения износа зубьев и повышения КПД муфты.

С целью обеспечения возможности смещения втулок относительно обоймы вершины зубьев втулки выполнены сферическими с центром сферы на оси вращения валов, боковым поверхностям этих зубьев придана овальная форма, а впадины между зубьями обоймы сделаны несколько шире по сравнению с толщиной зубьев втулок.

Зубчатое сопряжение стандартных муфт имеет эвольвентный профиль с углом зацепления a = 20°, при этом высота зубьев на втулках составляет 2,25m, а высота контактной поверхности зубьев — 1,8m.

При проектном расчёте нестандартных зубчатых муфт делительный диаметр зубьев можно вычислить по формуле

; (16.4)

где [s]см – допускаемые напряжения смятия рабочих поверхностей зубьев; y = b/D – коэффициент ширины зубчатого венца (b – ширина зубчатого венца втулок); остальные параметры определены выше. Для существующих конструкций муфт y = 0,12…0,16.

Далее, задавшись числом зубьев z (обычно выбирают 30 £ z £ 80, для более тяжёлых условий работы большее число зубьев), определяют модуль m = D/z, который округляют до ближайшего большего стандартного значения. По выбранному модулю уточняют все геометрические параметры муфты.

Детали стандартных зубчатых муфт изготавливают коваными из углеродистых сталей типа 45, 40Х или литыми из стали 45Л. Зубья втулок с целью повышения износостойкости подвергают улучшающей термообработке до твёрдости ³ 40HRC, а зубья обоймы – ³ 35HRC. Для этих материалов принимают допускаемые напряжения [s]см = 12…15 МПа.

Стандартные зубчатые муфты допускают угловое смещение осей валов до 1,5° и максимальное поперечное (радиальное) их смещение

; (16.5)

где d – диаметр соединяемых валов. При этом, чем больше угловое смещение валов, тем должно быть меньше радиальное смещение, и наоборот – большому радиальному смещению должно соответствовать минимальное угловое.

Главными достоинствами зубчатых муфт являются высокая нагрузочная способность при минимальных габаритах и возможность изготовления на высокопроизводительном зуборезном оборудовании.

Коэффициент полезного действия зубчатых муфт hм = 0,985…0,995, а поперечное усилие, создаваемое на концах соединяемых валов из-за их относительного смещения F » (0,15…0,20)×Ft, где Ft – тангенциальное усилие в муфте, действующее на диаметре D.

Рис. 16.6. Муфта крестово-кулисная (кулачково-дисковая): а)в сборе; б)подетальная аксонометрическая проекция.

Для компенсации радиального смещения валов широко применяется крестово-кулисная (кулачково-дисковая) муфта (рис. 16.6), содержащая три главных части: устанавливаемые на соединяемые валы две полумуфты 1 и 2, каждая из которых может быть как ведущей, так и ведомой, и между ними кулиса (диск) 3, снабжённая прямоугольными гребнями на торцевых поверхностях, идущими вдоль взаимно перпендикулярных диаметров. Гребни кулисы при сборке муфты вводятся в пазы, выполненные на обращённых друг к другу торцевых поверхностях полумуфт. Часто с целью облегчения кулисы у неё удаляют центральную часть.

Детали крестово-кулисной муфты изготавливаются, как правило, из углеродистых или легированных сталей (стали 45, 50, 40Х, 15Х, 20Х и др.). Контактные поверхности гребней кулисы и пазов полумуфт подвергают химикотермической или термической обработке с целью достижения высокой твёрдости и контактной прочности.

Крестово-кулисная муфта позволяет соединять валы, относительное смещение осей которых d £ 0,04×d, где d –диаметр меньшего из соединяемых валов. Кроме того, эта муфта допускает и некоторое угловое смещение валов g £ 0°40¢.

При работе крестово-кулисной муфты на несоосных валах гребни кулисы скользят в пазах полумуфт, а центр кулисы (совпадающий, как правило, с её центром масс) движется по окружности, диаметр которой равен величине относительного смещения d геометрических осей валов, с угловой скоростью равной удвоенной скорости вращения валов.

Несовпадение центра масс кулисы с её осью вращения приводит к тому, что на кулису действует центробежная сила

; (16.6)

где mк – масса кулисы; aц – центростремительное ускорение, действующее на кулису; n – частота вращения соединяемых валов, мин -1 .

Полагая диск кулисы сплошным и пренебрегая массой гребней последнее выражение можно записать

; (16.7)

где s – толщина диска кулисы, а r — плотность материала, из которого он изготовлен.

Сведя все численные величины в один общий коэффициент и приняв, что d = K×D, получим

. (16.8)

Из (16.8) следует, что центробежная сила, действующая в муфте, пропорциональна кубу её диаметра и квадрату частоты вращения соединяемых валов. Следовательно, с целью сокращения вредных сил, способствующих увеличению потерь энергии в муфте и ускоряющих её износ, следует максимально возможно сокращать внешний диаметр крестово-кулисной муфты и не применять её для соединения валов, вращающихся с высокими скоростями.

Диаметр крестово-кулисной муфты можно вычислить по соотношению

; (16.9)

где h – высота гребней кулисы; b = dвн/D – отношение диаметра отверстия в диске к наружному диаметру муфты; [s]см – допускаемые напряжения смятия на контактных поверхностях элементов муфты. Для перечисленных выше сталей принимают допускаемые напряжения [s]см = 15…20МПа.

Радиальное относительное смещение валов и поперечное движение кулисы стимулируют возникновение поперечной нагрузки на концах соединяемых валов

; (16.10)

где f = (0,12…0,25) – коэффициент трения между боковыми поверхностями гребней кулисы и пазов полумуфт.

Потери энергии в муфте характеризуются её КПД

Рис. 16.7 Муфта крестово-кулисная с неметаллическим промежуточным элементом

. (16.11)

При практических расчётах обычно принимают hм»0,985…0,995.

Для соединения быстроходных валов применяется другая разновидность крестово-кулисной муфты (рис. 16.7). В этой муфте дисковая кулиса заменена сухарём, имеющим квадратное поперечное сечение, а пазы на торцах полумуфт расширены до поперечных размеров сухаря. Сам сухарь изготавливается обычно из неметаллических материалов (текстолит, фенольно-формальдегидные пластики, капролон и т.п.). В силу малой плотности материала сухаря, а также меньших его размеров по сравнению с дисковой кулисой, центробежные силы в этой разновидности муфты значительно меньше по сравнению с муфтой, имеющей дисковую кулису.

Вместе с тем контактные напряжения на опорной площади боковых граней сухаря изменяются от нуля на одном ребре грани до максимума на другом её ребре. Обозначив отношение толщины сухаря b к длине боковой грани a как b, длину боковой грани сухаря можно вычислить по формуле

Читайте также:  Установка 406 крепление на уаз 469

. (16.12)

Обычно относительная толщина сухаря b = 0,25…0,75, а диаметр муфты D = (1,5…1,8)×a. Для муфт с текстолитовым сухарём допускаемые напряжения [s]см = 10…12МПа, при использовании для изготовления сухаря стеклотекстолитов конструкционных марок значения допускаемых напряжений смятия могут быть увеличены в (1,25…1,5) раза.

Рис. 16.8. Кинематическая схема шарнирной муфты Кардана — а) и сдвоенной муфты Кардана — б).

При больших относительных смещениях валов, когда расстояние d (см. рис. 16.4) между их геометрическими осями соизмеримо с диаметром самих валов или угол g достаточно велик (может достигать до 45°), и особенно при передаче вращения между валами, которые способны наряду с вращением перемещаться друг относительно друга в радиальном или в угловом направлении, применяют шарнирные муфты. В настоящее время разработано несколько конструкций таких муфт, имеющих постоянное или переменное передаточное число.

Рис. 16.9. Конструкция шарнирной муфты Кардана

Наибольшее распространение в промышленности и на транспорте получили шарнирные муфты (муфты Кардана) с крестовым шарниром (шарниром Гука) (схема рис. 16.8, конс­трукция рис. 16.9). Муфта Кардана (рис. 16.8, а) состоит из двух полумуфт, каждая из которых выполнена в форме вилки. Перья вилки каждой из полумуфт A и B расположены под углом 90° друг к другу, а между ними установлена крестовина, концы которой посредством вращательных кинематических пар соединены с перьями вилки.

При равномерном вращении входного вала 1 с угловой скоростью w1 угловая скорость выходного вала w2 не будет постоянной, а мгновенное передаточное число периодически меняется в течение каждого оборота и составляет

; (16.13)

где g — острый угол между геометрическими осями валов; j — угол поворота ведущего вала, отсчитываемый от положения ведущей полумуфты, при котором её вилка лежит в плоскости, проходящей через геометрические оси соединяемых валов.

Коэффициент неравномерности вращения ведомого вала в этом случае

. (16.14)

При g = 45° , а при g » 52° коэффициент неравномерности превышает единицу, поэтому применение муфт с шарниром Гука для углов свыше 45°нежелательно.

Для выравнивания скорости выходного вала применяют муфту со сдвоенным шарниром Гука (рис. 16.8, б). В этом случае, если вилки промежуточного вала лежат в одной плоскости и g1=g2=g (геометрические оси входного и выходного валов параллельны), либо g1=g3=g, при любом значении g угловые скорости входного (ведущего) w1 и выходного (ведомого) w2 валов равны и, следовательно, u=1.

Коэффициент полезного действия единичной шарнирной муфты может быть вычислен по соотношению

; (16.15)

где d — диаметр цапфы крестовины; D – диаметр, на котором расположены цапфы крестовины (расстояние между серединами цапф, имеющих общую геометрическую ось); r — угол трения для подшипников крестовины.

Для гашения крутильных колебаний (колебаний угловой скорости), вызванных силами инерции в механических приводах широкое применение находятупругие муфты. Главной особенностью этих муфт является наличие упругого элемента (резиновые втулки, торообразная оболочка, эластичная крестовина, различного рода пружины и т.п.), который при резком возрастании нагрузки (момента сопротивления) способен деформироваться, возвращаясь в исходное состояние при уменьшении нагрузки до нормальной рабочей величины. Упругие муфты, кроме того, допускают радиальное смещение валов до 0,4…0,6 мм и угловое смещение осей валов до 1,5°. Кроме упругого элемента муфты ещё снабжаются, как правило, поглощающим устройством, предназначенным для диссипации колебательной энергии и предотвращения резонансных колебаний в элементах привода при неравномерном вращении его валов. Довольно часто упругий и поглощающий элементы совмещаются в одной детали.

Демпфирующая способность муфты характеризуется величиной механической энергии, поглощаемой муфтой необратимо при деформации её упругого элемента. Поглощение энергии в муфте происходит либо за счёт трения её деталей друг о друга (пружинные муфты различной конструкции), либо за счёт внутреннего трения в неметаллическом упругом элементе. Так, например, многие резиновые упругие изделия способны обратить в тепло до 25% энергии затраченной на их деформацию.

В качестве примера из большого числа известных конструкций рассмотрим две наиболее распространённые и простые по устройству упругие муфты.

Рис. 16.10. Муфта упругая втулочно-пальцевая

Муфта упругая втулочно-пальцевая(МУВП; рис. 16.10) состоит из двух полумуфт, каждая из которых выполнена в виде ступицы с фланцем на одном конце. На фланце одной из полумуфт (обычно ведущей) крепятся пальцы с надетыми на их свободные концы резиновыми кольцами трапецеидального сечения или гофрированными резиновыми втулками. При монтаже на соединяемые концы валов полумуфты устанавливаются фланцами друг к другу, а концы пальцев с надетыми на них упругими элементами входят в отверстия второй (обычно ведомой полумуфты). Муфты МУВП стандартизованы для валов диаметром от 9 до 160 мм и передаваемых крутящих моментов от 6,3 до 16×10 3 Нм (ГОСТ 21424-93).

Полумуфты могут быть изготовлены из чугуна марки не ниже СЧ 21-40 или стали Ст. 3. Для изготовления пальцев используется сталь 45 или более прочная. Кольца и втулки изготавливаются из резины, имеющей прочность на растяжение не ниже 6 МПа и твёрдость 55…75 единиц по Шору.

Расчёт нестандартных муфт МУВП ведётся по двум основным параметрам: пальцы муфты рассчитываются на изгиб, а резиновые кольца или втулки на смятие по цилиндрической поверхности. При этом допускаемые напряжения смятия [s]см = 1,8…2 МПа. Напряжения смятия для колец и втулок

; (16.16)

где Tк – вращающий момент; dп – диаметр пальца; Dп — диаметр полумуфт, на котором расположены отверстия для установки пальцев; l – длина упругого элемента (набора колец или втулки); z – число пальцев.

Напряжения изгиба в пальцах муфты

; (16.17)

где С – зазор между полумуфтами, составляющий для большинства муфт 2…5 мм. Допускаемые напряжения изгиба [s]и =(0,4…0,5)×sт, где sт – предел текучести материала пальцев.

Муфты данного типа обладают большой радиальной и угловой жёсткостью, поэтому и механизмы, валы которых соединяют посредством такой муфты, должны устанавливаться на плитах или рамах большой жёсткости с максимально возможной точностью центровки сопрягаемых валов.

Втулочно-пальцевая муфта требует достаточно точного центрирования (осевое смещение l £ 5 мм; радиальное — d £ 0,6 мм; угловое — g £ 1°).

Следствием высокой радиальной жёсткости муфты являются большие поперечные нагрузки на концах соединяемых валов. В расчётах радиальную жёсткость муфты принимают приблизительно линейной. В этом случае радиальные усилия на валах могут быть вычислены по приближённому эмпирическому соотношению

; (16.18)

в котором диаметр большего из соединяемых валов d и величина их относительного радиального смещения d должны подставляться в мм, тогда результат будет получен в кН.

Стандартные муфты МУВП выбираются по величине вращающего момента и диаметру соединяемых валов, как это показано ниже.

Рис. 15.11. Муфта упругая с неразрезной торообразной оболочкой: а)выпуклого профиля; б)вогнутого профиля.

Муфты упругие с торообразной оболочкой обладают большой крутильной, радиальной и угловой податливостью и в соответствии с ГОСТ Р 50892-96 изготавливаются с оболочкой выпуклого или вогнутого профиля. В свою очередь, муфты с оболочкой выпуклого профиля могут быть с разрезной или неразрезной (ГОСТ 20884-93) оболочкой.

Конструкция муфт с неразрезной оболочкой представлена на рис. 16.11. Муфта состоит из двух полумуфт, снабжённых фланцами, и торообразной оболочки, прикреплённой своей периферической частью к фланцам с помощью прижимных дисков и винтов, стягивающих эти диски с фланцами полумуфт. Прижимные диски для неразрезной торообразной оболочки разрезные (выполняются из двух или большего числа деталей, соединяемых посредством винтов), для разрезной – неразрезные.

Металлические детали муфты изготавливаются из стали Ст. 3 (ГОСТ 380-71) или более прочной. Торообразная оболочка прессуется из резины с сопротивлением разрыву не менее 10МПа и модулем упругости при 100% удлинении не ниже 5МПа. Торообразные оболочки муфт, диаметр которых превышает 300 мм, армируются кордовыми нитями с целью увеличения несущей способности и срока службы.

Положительным качеством муфт с торообразной оболочкой является высокая демпфирующая способность при больших радиальных и угловых несоосностях соединяемых валов (осевое смещение l £ 5 мм; радиальное —

d £ 6 мм; угловое — g £ 6°) при высокой частоте их вращения (до 2500 мин -1 и выше).

Муфты с выпуклой торообразной оболочкой по сравнению с муфтами, имеющими вогнутую оболочку, имеют несколько меньшую массу, способны передавать примерно на 20 % меньший момент и выдерживают примерно в 1,5 раза меньшие обороты, но при этом имеют существенно большую податливость.

При вращении с достаточно большими угловыми скоростями на полумуфтах появляются постоянно действующие осевые усилия, что требует жёсткого осевого закрепления полумуфт на концах соединяемых валов.

Однако, даже при предельных смещениях валов, возникающие радиальные и осевые силы, а также изгибающие моменты невелики и при расчёте валов могут не учитываться.

Подбор муфт с торообразной оболочкой ведётся по передаваемому вращающему моменту и диаметру соединяемых валов.

Сцепными называют муфты, основным назна­чением которых является соединение или разъединение валов при движении или во время остановки.

Основные требования к сцепным муфтам:

1. быстрота и лёгкость включения (соединения валов) и выключения (разъединения валов);

3. надёжность сцепления валов после включения муфты;

4. высокий КПД, малый износ и нагрев муфты;

5. простота регулирования и настройки;

6. незначительные усилия на органах управления при ручном управлении;

7. минимальные габариты при заданных несущей способности, и сроке эксплуатации.

В качестве сцепных в машиностроении наиболее широкое распространение получили кулачковые, зубчатые и фрикционные муфты.

Рис. 16.12. Муфты сцепные: а) кулачковая; б)зубчатая. Форма кулачков в тангенциальном сечении: в)прямоугольная; г)трапецеидальнаясимметричная;д)треугольная; е)трапецеидальная.несимметричная.

Кулачковые и зубчатыемуфты (рис. 16.12, а, б) имеют подобную конструктивную схему. Оба вида муфт состоят из двух полумуфт, каждая из которых снабжена фланцевой частью. Одна из полумуфт крепится на одном из соединяемых валов неподвижно, другая, закреплённая на втором из этих валов, имеет возможность осевого перемещения или снабжается подвижной в осевом направлении втулкой.

Различие этих муфт заключается в том, что в полумуфтах кулачковой муфты зубья, которые принято называть кулачками, выполнены на торцовой поверхности фланцев (рис. 16.12, а), а в полумуфтах зубчатой муфты зубья расположены на цилиндрической поверхности, причём на одной из полумуфт делаются наружные зубья (правая полумуфта на рис. 16.12, б), на другой – внутренние (левая полумуфта на рис.16. 12, б).

Обе разновидности муфт находят широкое применение в коробках передач колёсных и гусеничных машин, а также металлорежущего оборудования.

При сближении полумуфт посредством осевого перемещения подвижной полумуфты кулачки или зубья одной полумуфты входят во впадины другой, и вращающий момент передаётся за счёт силового контактного взаимодействия кулачков или зубьев боковыми сторонами.

При включении таких муфт на ходу, когда либо валы вращаются с разными скоростями, либо один из них вращается, а другой вообще неподвижен, процесс включения произойдёт с ударом между боковыми поверхностями зубьев, что весьма нежелательно из-за воздействия на зубья чрезмерных ударных нагрузок, приводящих к быстрому износу рабочих поверхностей и в некоторых случаях даже способных вызвать поломку зубьев. По этой причине кулачковые и зубчатые муфты часто применяются совместно с дополнительными устройствами, обеспечивающими синхронизацию скорости вращения соединяемых валов перед включением муфты.

В зубчатых муфтах боковые поверхности зубьев обычно выполняются по эвольвентному профилю, поскольку зубья с таким профилем легко нарезаются на широко распространённом зуборезном оборудовании, предназначенном для изготовления зубчатых колёс. Кулачки кулачковых муфт могут иметь самый различный профиль: прямоугольный (рис. 16.12, в), симметричный трапецеидальный (рис. 16.12, г), треугольный (рис. 16.12, д) или несимметричный трапецеидальный (рис. 16.12, е) и некоторые другие. Выбор профиля кулачков определяется многими условиями, как конструктивного, так и технологического характера. Так, например, прямоугольный профиль кулачков хорошо обеспечивает передачу вращающего момента, не создавая при этом осевого выключающего усилия, но при таком профиле кулачков велика вероятность взаимного утыкания кулачков сопряжённых полумуфт при попытке их соединения, что особенно неприятно при включении муфты на ходу. Полумуфты с трапецеидальными кулачками гораздо легче входят во взаимное зацепление, поскольку в начальный момент соединения ширина впадин между кулачками существенно превышает толщину входящих в них вершин кулачков. Наиболее благоприятны с точки зрения лёгкости включения кулачки треугольной формы, но вследствие относительно больших углов наклона рабочих граней кулачков в муфтах с такими кулачками действуют максимальные выключающие силы.

Читайте также:  Установка кондиционеров daikin сплит систем

Кулачковые и зубчатые муфты изготавливаются обычно из углеродистых или легированных сталей (сталь 45, 50, 40ХН, 38ХМЮА и др.). Рабочие поверхности кулачков подвергаются химической или химико-термической обработке для достижения высокой твёрдости контактной поверхности (HRC 56…62).

Кулачки кулачковых муфт обычно рассчитываются на контактную прочность и, если длина кулачка по серединной окружности не превышает его высоты, на изгиб. При этом предполагается, что нагрузка между кулачками распределена равномерно и давление по площадке контакта также распределено равномерно. В этом случае

напряжения смятия ; (16.19)

а напряжения изгиба ; (16.20)

где Tк – расчётный момент, определяемый как сумма рабочего и инерционного (возможно пускового) моментов; dср – средний диаметр муфты по кулачкам; z – число кулачков в одной из полумуфт; F и h – площадь проекции контактной поверхности кулачка на диаметральную плоскость и высота кулачка, соответственно;Wи – осевой момент сопротивления основания кулачка.

При увеличении степени рассинхронизации скорости соединяемых валов в момент включения допускаемые контактные напряжения уменьшают в 1,5…3 раза.

На наклонных рабочих гранях кулачков в работающей муфте возникает осевая сила, стремящаяся развести полумуфты, то есть произвести её выключение. Эта сила

; (15.21)

где f1 – коэффициент трения подвижной полумуфты относительно вала; d – диаметр вала; a – угол наклона рабочей грани кулачка по отношению к диаметральной плоскости; r – угол трения между гранями сопряжённых кулачков (tgr = f, где f– коэффициент трения для тех же поверхностей). Для исключения выключающей силы, гарантирующего невозможность самопроизвольного расцепления полумуфт, необходимо, чтобы выражение в квадратных скобках не превышало по величине нуля. Если принять f1 = f, что достаточно часто соответствует действительности, то условие невыключаемости муфты самопроизвольно запишется, как

; (15.22)

Для принудительного включения муфты под нагрузкой требуется приложить включающее осевое усилие к подвижной полумуфте

. (15.23)

При расчёте кулачковых муфт обычно принимают f1 = f = 0,15…0,2.

Фрикционные муфтыпередают вращающий момент посредством сил трения, возникающих на поверхностях сцепляющихся элементов (рис. 16.13).

Фрикционные муфты нашли широкое применение в подвижных машинах, как колёсных, так и гусеничных (в автомобилях это муфта сцепления, в танках, БМП и других гусеничных машинах — главный фрикцион).

Рис. 15.13. Некоторые разновидности фрикционных муфт

Широкое распространение фрикционных муфт обусловлено их несомненными достоинствами:

1. допускают включение при любом различии угловых скоростей соединяемых валов (не нужно их предварительно синхронизировать);

2. обеспечивают плавный разгон ведомого вала;

3. позволяют плавно регулировать скорость вращения ведомого вала и время его разгона;

4. выполняют предохранительную функцию, ограничивая величину нагрузочного момента, передаваемого от ведомого вала ведущему.

Основным недостатком фрикционных муфт является неспособность обеспечить полную синхронность вращения ведущего и ведомого валов вследствие проскальзывания.

Классификация фрикционных муфт:

1. по направлению действия замыкающего усилия – осевые и радиальные;

2. по форме и конструкции элементов трения —

осевые: а) конусные;
б) дисковые;
радиальные: в) колодочные;
г) ленточные;
д) с разжимным кольцом;

3. по наличию смазки на поверхностях трения — сухие и масляные.

В сухих муфтах поверхности трения работают без смазки, в масляных тела трения погружены в масляную ванну.

Качество фрикционных муфт (жесткость и стабильность сцепления, срок службы, частота включений-выключений) определяются главным образом качеством использованных для их изготовления фрикционных материалов. Эти материалы должны отвечать следующим требованиям:

1. обеспечивать высокий и постоянный во времени коэффициент трения;

2. обладать высокой износоустойчивостью;

3. иметь достаточную прочность при одновременной способности хорошо прирабатываться;

4. иметь высокую теплопроводность для теплоотвода от поверхности

5. иметь высокую теплоустойчивость и химическую стойкость против продуктов разложения и окисления смазочных материалов при высокой температуре;

6. иметь хорошую обрабатываемость, малую стоимость и недефицитность.

Расчёт прочности и работоспособности фрикционных муфт выполняется по удельному давлению на поверхностях трения, а расчёт несущей способности по удельному давлению и коэффициенту трения на рабочих поверхностях (табл. 16.1)

Таблица 16.1

Допустимые удельные давления [p]
и коэффициенты трения f для некоторых фрикционных пар.

Фрикционная пара Условия смазки
масляные сухие С попаданием смазки
[p], МПа f [p], МПа f f
Сталь — сталь 0,6…0,8 0,05…0,08 0,18 0,1
Чугун — чугун или сталь 0,6…0,8 0,08…0,1 0,2…0,3 0,15…0,18 0,12
Сталь — бронза 0,4…0,6 0,08 0,18 0,11
Металлокерамика -сталь 0,8 0,08 0,3 0,25…0,45
Текстолит — сталь 0,4…0,6 0,1 0,12
Феродо — сталь 0,08 0,2…0,3 0,3

Данные таблицы соответствуют скорости скольжения при включении vs £ 2,5 м/с и частоте включений не выше 100 в час. При скоростях скольжения фрикционных элементов в момент включения, превышающих указанную величину рабочее удельное давление следует уменьшить. Для этих условий работы удельное давление может быть вычислено по эмпирической формуле

; (16.24)

где vs — скорость скольжения, м/с; [p] — допустимые удельные давления из табл. 16.1.

Расчётный рабочий момент муфты зависит от величины передаваемого момента (от момента сопротивления на ведомом валу):

; (16.25)

где b — коэффициент запаса сцепления (1,2 £ b £ 3,5,для колёсных транспортных машин принимают b = 1,2…1,5, для гусеничных —
b = 1,5…2,0); km — коэффициент, учитывающий частоту включения муфты (при nвкл £ 100 km =1, в остальных случаях ); kvкоэффициент, учитывающий скорость скольжения vs ( , где vs — м/с).

Рабочий момент конусной муфты (рис. 16.13, в) и осевое усилие, необходимое для обеспечения контакта фрикционных поверхностей в процессе её работы, связаны с конструктивными параметрами муфты соотношениями

. (16.26)

В этих выражениях Dт — средний диаметр поверхности трения; b — ширина поверхности трения; p — удельное давление; f — коэффициент трения; a — угол между образующей конуса и осью вала.

Задавшись коэффициентом ширины поверхности трения
y = 0,15…0,25 (y = b / Dт) и выбрав значение угла a конусной муфты (для трения металла по металлу a = 8°…10°, для дерева по металлу — a ³ 20°, для кожи и феродо по металлу — a ³ 12,5°) можно определить средний диаметр поверхности трения (проектный расчёт).

Дисковая муфта может иметь одну (рис. 16.13, а) или несколько пар трения (рис. 16.13, б). При этом наружный D и внутренний d диаметры поверхностей трения для всех контактных пар практически одинаковы. Тогда для всех этих поверхностей ширина , а средний диаметр . В этом случае рабочий момент муфты и осевое усилие, необходимое для обеспечения необходимого сжатия дисков, связаны с кон­структивными параметрами муфты соотношениями

(16.27)

и . (16.28)

В последних выражениях z — количество пар поверхностей трения, остальные обозначения определены выше.

Достаточно часто с целью уменьшения диаметра дисковой муфты увеличивают количество поверхностей трения за счёт увеличения числа дисков, связанных с ведущей и ведомой полумуфтами. При этом, как правило, число дисков ведущей полумуфты n1 берут на один меньше числа дисков ведомой полумуфты n2. Общее число дисков не может быть более 30, поскольку при большом числе дисков из-за их перекоса либо коробления муфта плохо выключается (говорят: «муфта ведёт»).

При проектном расчёте фрикционных муфт удобным является в первую очередь вычислить приведённый диаметр муфты Dm (см. рис. 16.13), удовлетворяющий соотношению , в котором Ff — полная тангенциальная сила трения по всем фрикционным поверхностям. Приведённый диаметр муфты связан с наружным и внутренним диаметрами поверхностей трения выражением

; (16.29)

где . (16.30)

Относительный внутренний диаметр поверхности трения d и коэффициент её ширины y для конических и дисковых муфт связаны соотношением

. (16.31)

Однако более удобным для вычисления относительного внутреннего диаметра d поверхности трения по заданному её коэффициенту ширины является приближённое эмпирическое выражение

. (16.32)

С учётом использования нескольких пар поверхностей трения, как в многодисковой муфте, приведённый диаметр муфты может быть вычислен по соотношению

; (16.33)

где z – число взаимодействующих пар поверхностей трения, остальные обозначения определены выше.

При использовании сегментных накладок или отдельных колодок необходимо учесть потери площади трения на промежутки между отдельными накладками или колодками.

Методика подбора стандартных муфт

Муфты, нашедшие в промышленности наибольшее применение, стандартизованы (например, шарнирные, с упругой торообразной оболочкой, втулочно-пальцевые и ряд других). Главной паспортной характеристикой стандартной муфты является величина максимального момента [T] (указывается в стандарте), который она способна передать. Поэтому стандартизованные муфты подбираются в соответствии с величиной передаваемого вращающего момента по условию

; (16.34)

где T – рабочий момент, передаваемый муфтой, K – коэффициент ответственности и условий работы привода, учитывающий возможное возрастание нагрузки при случайных нештатных ситуациях. Обычно в машиностроении 1,0 £ K £ 6,0. В свою очередь коэффициент K состоит из произведения нескольких частных коэффициентов. Наиболее употребимыми являются два из них, что позволяет записать

; (16.35)

где kот – коэффициент ответственности (если отказ муфты вызывает просто остановку машины, то kот=1, аварию машины — kот=1,2, аварию нескольких машин — kот=1,5, аварию с человеческими жертвами, катастрофу — kот=1,8); kур – коэффициент условий работы машины (спокойная работа без реверсированияkур=1, неравномерная нагрузка — kур=(1,1…1,3), тяжёлая работа с ударами и реверсированием — kур=(1,3…1,5)). Особые условия работы могут быть учтены посредством введения дополнительных повышающих коэффициентов.

После выбора муфты с соответствующим максимальным передаваемым моментом проверяется возможность установки элементов муфты на соединяемые валы уже известного диаметра. При этом следует учесть, что, во-первых, стандартами допускается изготовление одинаковых элементов муфты на несколько вариантов посадочных диаметров, а во-вторых, большинство муфт допускает расточку посадочных отверстий в достаточно широком диапазоне, и такая расточка, если она необходима, должна быть указана в заказной спецификации.

В лекции рассмотрена только незначительная часть из огромной номенклатуры муфт, используемых в промышленности. Расширить свои знания в этой области можно с помощью многочисленных учебников и специальной технической литературы.

1. Что в технике называют муфтой? Какие устройства подразумеваются под этим названием в курсе «детали машин»?

2. Какие функции выполняют муфты в механизмах и агрегатах?

3. Назовите основные классификационные признаки муфт.

4. Назовите основные разновидности глухих муфт. Перечислите их главные достоинства и недостатки.

5. В чём разница продольно-разъёмных и поперечно-разъёмных муфт?

6. Что и на какие виды напряжений рассчитывается во втулочной муфте?

7. Что и на какие виды напряжений рассчитывается в продольно-разъёмной муфте?

8. Что и на какие виды напряжений рассчитывается в поперечно-разъёмной муфте?

9. Какие муфты можно назвать подвижными?

10. Что компенсируют компенсирующие муфты? Назовите возможные виды относительного смещения валов, соединяемых муфтой.

11. Назовите принципиальные различия между жёсткими и упругими муфтами.

12. Объясните конструктивную схему и особенности зубчатых муфт. Для какой цели они применяются?

13. Назовите основной принцип проектного расчёта нестандартных зубчатых муфт.

14. Объясните конструктивную схему и особенности крестово-кулисной муфты. Для какой цели она применяется?

15. Какие процессы идут в крестово-кулисной муфте при соединении вращающихся несоосных валов? Как можно бороться с нежелательными эффектами работы крестово-кулисной муфты?

16. назовите основной принцип проектного расчёта крестово-кулисной муфты.

17. Как можно сократить нежелательные центробежные силы при установке кресто­во-кулисной муфты на высокоскоростные валы?

18. Объясните конструктивную схему и особенности шарнирной муфты. Для какой цели она применяется?

19. В чём заключается главный недостаток шарнирной муфты? Каким способом его исключают при использовании таких муфт в машинах?

20. Какое устройство называют упругой муфтой? Для чего оно предназначено?

21. Объясните конструктивную схему втулочно-пальцевой муфты? Как она рассчитывается?

22. Объясните конструктивную схему муфты с торообразной упругой оболочкой? Как она рассчитывается?

23. Какие муфты называют сцепными? Какие требования к ним предъявляются?

24. Объясните конструктивную схему и особенности кулачковых и зубчатых сцепных муфт. Для какой цели она применяется?

25. Какие отрицательные эффекты могут наблюдаться при работе кулачковых и зуб­чатых сцепных муфт?

26. Объясните основные принципы расчёта кулачковых и зубчатых сцепных муфт.

27. Объясните конструктивную схему и особенности работы фрикционной муфты. Для какой цели она применяется?

28. Перечислите основные достоинства и недостатки фрикционных муфт.

29. назовите основные виды фрикционных муфт.

30. Назовите основные фрикционные материалы, используемые во фрикционных му­фтах, и требования к ним.

31. Объясните основные принципы проектного и проверочного расчёта фрикционных муфт.

32. Объясните основной принцип подбора стандартных муфт.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Студент — человек, постоянно откладывающий неизбежность. 11275 — | 7577 — или читать все.

источник