Типы муфт для соединения валов

Муфтами в механике называют специальные изделия, которые служат для соединения концов валов,

труб, стержней, проводов и т.п.

Классификация муфт

Разделений и классификаций муфт достаточно много.

По управляемости, классифицируют неуправляемые и управляемые муфты

Неуправляемые используют когда валы вынужденно делают составными, хотя в идеале они должны быть едиными и неразрывными, работать как одно целое.

По конструкции и принципу работы бывают глухими, упругими и компенсирующими

Самые распространенные неуправляемые муфты – глухие втулочные, обычно их изготавливают из стали.

Другая разновидность фланцевые муфты – они имеют две полумуфты в форма фланцев из углеродистой стали или чугуна, они гарантируют долговременное соединение валов, просты по конструкции, дешевы, широко распространены в машиностроении. Принцип – полумуфты насаживают на края валов с

натягом и дополнительно стягивают болтами.

Упругие муфты соединяют валы с некоторыми неточностями соосностями. Несоосность валов обычно появляется при неточном изготовлении или неточной установке при монтаже и различают: продольное, радиальное, угловое смещения, а также их комбинации.

Компенсирующие – для уменьшения (компенсации) динамических и ударных нагрузок, передаваемых соединяемыми валами.

Управляемые (сцепляемые) муфты используют в машинах или их отдельных узлах, если необходимо осуществлять частые остановы и спуски, спецление – расцепление и т.п.

Упругие муфты используют для снижения динамических нагрузок, которые передаются соединяемыми валами.

Конструкции упругих (эластичных) муфт многочисленны.
По материалу упругих элементов – бывают с металлическими (пружины, пластины) и неметаллическими упругими элементами (резиновые "звездочки")

Муфты сцепления могут быть различных видов – полностью механические, электрические (электромагнитные), гидравлические, пневматические. Разумеется, их принцип идентичен, то только

они используют различные источники энергии.

Механические сцепляемые муфты – зубчатые, кулачковые, фрикционные.

Зубчатая муфта обычно компенсирует любые смещения валов, потому, что зацепление зубцов исполняют с боковым зазором и возможностью взаимного осевого смещения сопряженных зубьев.

Также у данных муфт при прочих достоинствах компактны, выдерживают большие нагрузки. Кулачковая муфта включает в себя две полумуфты, сцепляющиеся с помощью торцевых кулачков.

Втулка служит для центрирования валов. Профили кулачков зависят от сферы использования муфты (трепецеидальный, треугольный, прямоугольный, несимметричный и т.п.).
Для соединение валов эти муфты требуют центрирования, например с помощью центрирующего кольца или втулки. Достоинства кулачковых муфт – отсутствие проскальзывания и малые габаритные размеры. Недостатки – невозможность включения на высокой скорости.

Фрикционные муфты сцепления передают вращение с помощью трения и обеспечивают плавное соединение ведущего и ведомого валов, уменьшая динамические нагрузки и шум. Фрикционные управляемые механические муфты используются для соединения (рассоединения) валовпри вращении. Силы трения обеспечивают плавное расцепление валов. Фрикционные муфты могут быть также и предохранительными и проскальзывать если механизм встречает какое-то препятствие. Но такой тип муфт отнести к самодействующим.

Многодисковые фрикционные муфты состоят из двух неподвижных полумуфт, нескольких наружных и внутренних дисков, двух упорных колец, между которыми располагаются диски, упорных гаек, регулирующих расстояние между упорными кольцами и механизма включения муфты. При включениидиски зажимаются между упорными кольцами, одно из которых упирается в гайку, другое – в рычаги механизма включения, под воздейсвитем сил трения между дисками происходит сцепление полумуфт и соединяемых валов.
Самодействующие муфты выделяют следующих типов: предохранительные, обгонные, центробежные, также предлагаемые нами электромагнитные муфты.

Предохранительные используют для защиты механизмов от перегрузок. Центробежные для автоматического сцепления или расцепления валов, когда ведущий вал достигает заданной частоты вращения.

Предохранительные муфты бывают с разрушаемым и неразрушаемым элементом. Для них рекомендуется рассчитать крутящий момент рассчитывается как

Тр=1,25Т, где Т – максимальный момент, передаваемый муфтой.

Предохранительные – защищают от поломки при перегрузках, разъединяют цепь при достижении определенных параметров. центрирование полумуфт обеспечивают цилиндрическим выступом на одной полумуфте и цилиндрической расточкой на другой

Предохранительные муфты с неразрушаемым элементом – кулачковые, шариковые/роликовые фрикционные.
В данных предохранительных муфтах первая полумуфта соединяется с валом неподвижно, а вторая полумуфта – с возможностью осевого перемещения.
В кулачковых муфтах вторая – постоянно прижата к первой с помощью нескольких пружин. Сила сжатия регулируется гайкой. Сцепление полумуфт в кулачковой муфте осуществляется торцевыми кулачками различного профиля, в шариковой – шариками, находящимися под действием пружин, во

фрикционных – силой трения, развиваемой фрикционными дисками.

Они работают и делают вал единым целым, расцепление происходит при установленной перегрузке.

Предохранительные кулачковые и шариковые муфты используют только при низких скоростях и

небольших моментах, так как при их перегрузках происходят шумные удары кулачков и шариков,
предохранительные фрикционные муфты успешно работают при частых кратковременных перегрузках,

обычно ударного действия.

Предохранительные муфты с разрушающимся элементом. Применяют если возможны внезапные сильные

перегрузки.
После каждого срабатывания разрушенный элемент (штифт) необходимо заменить и соответственно при

частых срабатывания такая муфта – не лучшее решение.

Для высокой срабатывания точности в предполагаемом месте разрушения штифта делают выточку,

Читайте также:  Как сделать компрессор из огнетушителя

также это облегчает извлечение разрушенного элемента и снижает вероятность повреждений.

Момент, при котором происходит разрушение штифтов рассчитывается как расчетный момент

Обгонная муфта следит за соотношением угловых скоростей. если скорость ведущего вала, больше

скорости ведомого, то она сцепляет валы. При меньшей скорости ведущего вала муфта расцепляет

валы, и не препятствует ведомому валу свободно обгонять ведущий.

Центробежные муфты – предназначены для для автоматического соединения / разъединения валов,

если ведущий вал достигает необходимой частоты вращения

Центробежные муфты способом сцепления напоминают фрикционные муфты, которые сцепляются и

расцепляются автоматически, под воздействием специальных грузов и пружин.
Когда ведущий вал достигает определенной угловой скорости центробежные силы, которые действуют

на грузы, связанные с одной из полумуфт преодолевают силы пружин
и прижимают или отжимают их (грузы) к другой полумуфте, в результате чего валы сцепляются (или

По способу сцепления они бывают храповые и фрикционные. Наиболее распространены фрикционные

обгонные муфты с роликами.

Пружинно-кулачковые предохранительные муфты используются при низких скоростях и передаваемых

крутящих моментах. Пружины обеспечивают точность и стабильности срабатывания муфты, однако при

высокой скорости применять их нельзя. Также существуют пружинно-шариковые предохранительные

муфты – они могут использоваться при более высоких скоростях, меньше подвержены износу,

Классификация муфт

Лекция 48. Муфты

Знать назначение, конструкции муфт основных типов, оценку муфт и области их применения; принцип подбора стандартных и нормализованных муфт и порядок проверки на прочность основных элементов.

Основные функции муфт — соединение валов и передача вращающе­го момента. Соединяя валы машин, муфты выполняют и ряд дополни­тельных функций: компенсируют перекосы и смещения валов, смяг­чают колебания и динамические нагрузки, обеспечивают при необхо­димости плавные пуски и остановки, предохраняют детали машин от перегрузок и изменения направления вращения.

Муфты подразделяют на

• постоянные (глухие, компенсирующие, упругие);

самоуправляющиеся (автоматические) по моменту (предохра­нительные), по направлению движения (обгонные), по скорости (центробежные).

1. Жесткие некомпенсирующие (глухие) муфты не допускают соеди­нение валов со смещениями или перекосами валов.

Втулочные муфты (рис. 15.1, а) требуют соосности валов. Муфты изготовляют со штифтами и шпоночным пазом. Муфты просты в изго­товлении, дешевы, но установка (монтаж) связана с необходимостью больших осевых перемещений валов. Муфты не позволяют посадки де­талей с натягом, не обеспечивают жесткость валов.

Фланцевые муфты(рис. 15.1, б) наиболее распространены, в них необходимо обеспечить перпендикулярность торцовых поверхностей А к оси вала.

2. Жесткие компенсирующие муфты допускают соединения валов с незначительным смещением осей.

Особую группу составляют шарнир­ные муфты, допускающие значительные перекосы осей валов

Широко распространена зубчатая муфта (рис. 15.1, в). Наружная поверхность зубьев втулок муфты сферическая, зубья имеют эвольвентный профиль. Вследствие большого числа зубьев муфты имеют боль­шую несущую способность и надежность. Муфты допускают смещение валов в осевом направлении до 8 мм, в радиальном — до 0,6 мм, пере­кос — до 1 0 30′. Зубчатые муфты используют в широком диапазоне моментов и скоростей вращения, они технологичны и малогабаритны. Основные недостатки — скольжение зубьев и их износ; используется смазывание зубьев.

3. Упругие компенсирующие муфты смягчают толчки и удары, переда­ваемые через соединяемые валы, предохраняют от колебаний и ком­пенсируют все виды перекосов валов. Муфты содержат неметалличе­ские упругие элементы (из резины) или металлические — пружины, па­кеты пластин.

Упругая втулонно-палъцевая муфта (МУВП) (рис. 15.1, г) состоит из двух полумуфт, соединенных через палец с надетыми на него резино­выми втулками. Муфта проста по конструкции, компактна и мала по массе, изнашивающиеся резиновые кольца легко заменяются. Муфты допускают осевые смещения до 5 мм, радиальные смещения — до 0,6 мм, перекосы — до 1°.

4. Сцепные управляемые муфты служат для соединения и рассоеди­нения вращающихся или неподвижных валов. Муфты разделяются на муфты с профильным замыканием (кулачковые и зубчатые) и фрикци­онные. Муфты с профильным замыканием применяют для передачи зна­чительных вращающих моментов, если не требуется плавность соеди­нения.

Для плавного соединения и рассоединения валов используют фрик­ционные муфты (рис. 15.1, д — ж). Работа фрикционных муфт основана на создании сил трения между элементами муфты. Силу трения можно регулировать, меняя силу сжатия трущихся поверхностей. Управление муфтой может быть механическим, гидравлическим и электромагнит­ным. По форме трущихся поверхностей муфты разделяются на диско­вые, конусные и цилиндрические. Различают сухие муфты и муфты, работающие со смазкой.

В процессе включения фрикционной муфты происходит проскаль­зывание, и разгон ведомого вала идет плавно. Муфта регулируется на передачу максимального момента, безопасного для элементов машины.

Для уменьшения габаритных размеров муфту выполняют с несколь­кими поверхностями трения — многодисковая муфта (см. рис. 15.1, д). Все диски муфты должны быть параллельными, плоскими и соосными, поэтому все диски устанавливают на одной из полумуфт — необходима абсолютная соосность валов.

Достоинствами конусных муфт (см. рис. 15.1, ё) являются малые силы включения, хорошая расцепляемость и простота конструкции. Основные недостатки — большие габаритные размеры и неуравнове­шенные осевые силы, передаваемые на валы.

Читайте также:  Размеры плуга для мотоблока своими руками

В цилиндрической шинно-пневматической муфте (см. рис. 15.1, ж) осевых усилий на вал не создается, допускаются осевые смещения, мо­мент легко регулируется.

Основные недостатки таких муфт — значительная стоимость рези­нового баллона и нестойкость резины к нефтепродуктам.

5. Сцепные самоуправляющиеся муфты предназначены для сцепления и расцепления валов при изменении заданного режима работы.

Для этого применяют обгонные муфты (свободного хода), передаю­щие момент в одном направлении, центробежные муфты для соедине­ния и рассоединения валов при достижении определенной частоты вра­щения и предохранительные муфты, выключающие механизм при пере­грузках.

По принципу работы предохранительные муфты делят на

· с ломающимся элементом.

По конструкции пру­жинно-кулачковые и фрикционные подобны сцепным управляемым муфтам.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Студент – человек, постоянно откладывающий неизбежность. 10178 – | 7216 – или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Муфтами в технике называют устройства, которые служат для соединения концов валов, трубопроводов и пр. 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 помощью муфт. Соединение валов – основное назначение муфт, но не единственное.

Муфты используют также для включения и выключения исполнительного механизма при работающем двигателе; для предохранения машины от перегрузки (предохранительные муфты); для компенсации вредного влияния несоосности валов (компенсирующие муфты); для уменьшения динамических нагрузок (упругие муфты).

В машиностроении применяют большое количество муфт, различающихся по принципу действия и управления, назначению и конструкции.

В курсе «Детали машин» рассматриваются только механические муфты.

Все муфты по назначению и принципу действия делят на следующие группы:

1) муфты постоянного действия, недопускающие рассоединения валов при работе машины;

2) муфты сцепляемые управляемые, позволяющие соединять и разъединять валы при работе машины или при её остановке;

3) муфты автоматические или самоуправляемые, соединяющие или разъединяющие валы автоматически при изменении режима работы машины (при изменении вращающего момента, частоты вращения и т.д.).

Муфты постоянного действия в свою очередь делятся на:

а) глухие, предназначенные для жёсткого соединения соосных валов;

б) компенсирующие, предназначенные для соединения валов с небольшими взаимными смещениями и перекосами валов;

в) упругие, предназначенные в основном для уменьшения динамических нагрузок, передаваемых валами.

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

Муфту подбирают по величине расчётного крутящего момента

где К – динамический коэффициент.

45) Зубчатые муфты относятся к жёстким компенсирующим муфтам. Их достоинствами являются: высокая нагрузочная способность и при сравнительно небольших габаритах; способность компенсации любых смещений осей валов и технологичность изготовления.

К недостаткам нужно отнести: сравнительно низкую стойкость из-за быстрого износа и разрушения зубьев, отсутствие упруго-демпфирующих свойств.

Зубчатая муфта состоит из двух обойм с внутренними зубьями, находящимися в зацеплении соответственно с двумя зубчатыми втулками имеющими наружные зубья. Зубья – эвольвентного профиля. В зацеплении имеет место повышенный боковой зазор. Компенсация смещения валов достигается перекосом втулок относительно обойм за счёт боковых зазоров и сферической поверхности наружных зубьев.

Радиальную силу, с которой муфта действует на вал, принимаем

где Ft – окружная сила на делительном диаметре зубьев.

Цепные муфты обладают хорошими компенсирующими свойствами. В качестве соединительного элемента полумуфт-звёздочек применяют стандартные цепи (однорядные или двухрядные); при монтаже и демонтаже этих муфт не требуется осевого смещения узлов.

Достоинствами цепной муфты являются: простота конструкции и обслуживания; надёжность в работе; технологичность изготовления; малые габариты и вес.

Недостатком является наличие угловых зазоров и мёртвого хода, вследствие чего они не могут применяться в реверсивных передачах, а также при наличии больших динамических нагрузок.

В проектируемых муфтах применяют однорядные втулочно-роликовые цепи. Для удержания смазки муфту закрывают разъёмным кожухом с встроенными уплотнениями и фиксирующим винтом или штифтом, обеспечивающим совместное вращение с муфтой и предотвращение смещения кожуха.

Радиальную силу, с которой муфта действует на вал, принимаем

где Ft – окружная сила на делительном диаметре звёздочки.

где: z – число зубьев звёздочки;

р – шаг цепи, в мм.

Муфты упругие

Муфта упругая позволяет:

1) компенсировать несоосность валов;

2) устранить резонансные колебания;

3) уменьшить динамические нагрузки;

4) снизить кратковременные перегрузки.

В машиностроении применяется большое количество упругих муфт разнообразных по конструкции. Все упругие муфты делят на две группы: муфты с неметаллическим упругим элементом и муфты с металлическим упругим элементом.

Основным материалом неметаллических элементов является резина. Металлические упругие элементы это различные пружины, пружинные стержни и прочее.

Читайте также:  Как мерить конденсаторы мультиметром

Самое широкое распространение из упругих муфт получила муфта упругая втулочно-пальцевая (МУВП), благодаря лёгкости изготовления и замены резиновых элементов, особенно в приводах от электродвигателей с малыми и средними крутящими моментами.

Она состоит из двух полумуфт, насаженных на концы валов, стальных пальцев, закреплённых в одной из полумуфт и упругих резиновых втулок. Из-за сравнительно небольшой толщины втулок муфты обладают малой податливостью и применяют в основном для компенсации несоосности валов в небольших пределах (Dа»1…5 мм, Dr »0,3…0,6 мм, Da до 1 °).

Муфту подбирают по ГОСТ по величине крутящего момента, а затем проверяют пальцы на изгиб, а втулки на смятие

,

где: Трасч – расчётный крутящий момент;

Do – диаметр окружности, проходящей через центры пальцев;

d – диаметр пальца;

l – длина втулки;

z – число пальцев.

Муфта упругая со звёздочкой

Компенсирующие способности муфты невелики. При соединении несоосных валов муфта оказывает на них значительное силовое воздействие, хотя и меньшее, чем втулочно-пальцевая муфта. Муфты со звёздочкой обладают большой радиальной, угловой и осевой жёсткостью и требуют точного монтажа узлов.

Муфта с резиновой звёздочкой состоит из одинаковых полумуфт, имеющих на фланцах торцовые кулачки и упругого элемента, выполненного в виде звёздочки. Выступы звёздочки располагаются между кулачками полумуфт и работают на сжатие через один при действии крутящего момента.

Основные параметры, габаритные и присоединительные размеры муфт, допускаемые смещения осей валов определяют по каталогам. Полумуфты изготавливают из стали 35 ГОСТ 1050-88; материал звёздочек – резина с пределом прочности при разрыве на менее 10 Н/мм 2 .

Радиальная сила, вызванная радиальным смещением, определяется по соотношению

где D r – радиальное смещение, мм (табл. К23 [2])

CDr – радиальная жёсткость муфты, Н/мм (по каталогу) зависит от диаметра посадочного места муфты.

Муфты с торообразной оболочкой применяют для соединения тихоходного вала редуктора с приводным валом. Эти муфты просты по конструкции и обладают высокой податливостью, что позволяет применять их в конструкциях, где трудно обеспечить соосность валов, при переменных ударных нагрузках, а также при значительных кратковременных перегрузках.

Упругим элементом муфты является резиновая или резино-кордная оболочка. Резино-кордный элемент сложнее в изготовлении, чем резиновый, однако срок его службы в несколько раз больше резинового. Материал упругой оболочки – резина с пределом прочности при разрыве не менее 10 Н/мм 2 .

Эти муфты отличаются высокими компенсационными свойствами, способными уменьшать динамические нагрузки благодаря малой крутильной жёсткости и высокой демпфирующей способности.

К недостаткам муфт относят их большие размеры по диаметру и появление значительных осевых нагрузок на опоры валов, вызываемых центробежными силами, действующими на упругий элемент.

При предельно допустимых для муфты смещениях радиальная сила и изгибающий момент от неё невелики, поэтому при расчёте валов и их опор этими нагрузками можно пренебречь Fм = 0 Н.

СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

Детали, составляющие машину, связаны между собой тем или иным способом. Эти связи можно разделить на подвижные (подшипники, зацепления) и неподвижные (сварные, болтовые, прессовые). Наличие подвижных

связей в машине обусловлено её кинематической схемой. Неподвижные связи обусловлены целесообразностью расчленения машины на узлы и детали для того, чтобы упростить производство и облегчить сборку.

Неподвижные связи в технике называют соединениями.

По признаку разъёмности все соединения делят на раъёмные и неразъёмные.

Разъёмные соединения позволяют разъединять детали без их повреждения. К ним относятся резьбовые, штифтовые, клеммовые, шпоночные, шлицевые и профильные соединения.

Неразъёмные соединения не позволяют разъединить детали без их повреждения. Применение неразъёмных соединений обусловлено в основном технологическими и экономическими требованиями. К этой группе относятся заклёпочные, сварные и соединения с натягом.

Соединения являются важными элементами конструкций. Многие аварии и неполадки в работе машин обусловлены неудовлетворительным качеством соединений.

Основным критерием работоспособности и расчёта соединений является прочность.

Необходимо стремиться к тому, чтобы соединение было равнопрочным с соединяемыми элементами. Желательно, чтоб соединение не искажало форму изделия, не вносило дополнительных элементов в его конструкцию.

52. Шпоночные соединения служат для закрепления деталей на валах и осях и передачи крутящего момента. Такими деталями являются зубчатые колёса, шкивы, звёздочки. Соединение нагружается в основном крутящим моментом Т.

Все основные виды шпонок делятся на клиновые и призматические. Клиновые шпонки сейчас применяют редко и только в единичном производстве.

В массовом и серийном производстве применяют призматические шпонки.

Соединение призматическими шпонками ненапряжённое. Оно требует изготовления вала и отверстия с большой точностью. Во многих случаях посадка ступицы на вал производится с натягом.

Рассматривая равновесие вала или ступицы при этих допущениях, получаем условия прочности в виде:

,

.

У стандартных шпонок размеры b и h подобраны так, что нагрузку соединения ограничивают напряжения смятия, а не напряжения среза. Поэтому при расчётах стандартные шпонки проверяют только на смятие.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector