Методическое пособие 760

dn – диаметр;

[ζ]u = 80 … 90 Н/мм2.

Проверяют также допускаемое давление между пальцами и упругими муфтами:

Управляемые (сцепные) муфты предназначены для со-

единения и разъединения валов при малой частоте вращения и на ходу. Различают кулачковые и зубчатые муфты, включаемые без вращения и при низкой частоте вращения и фрикционные, включаемые и выключаемые под нагрузкой.

Для передачи значительных моментов при несчастных включениях, невысоких требованиях к плавности включения применяют и при необходимости осуществления жесткой кинематической связи применяют кулачковые и зубчатые муфты.

Для плавного соединения и разъединения валов под нагрузкой применяют фрикционные муфты.

Кулачковые муфты состоят их двух полумуфт с торцевыми кулачками (выступами), входящими во впадины, между кулачками сопряженной полумуфты.

Включение и выключение осуществляется осевым перемещением одной полумуфты или с помощью скользящей шпонки.

Рис. 25.9. Кулачковая муфта

269

Обычно для уменьшения износа кулачков перемещают ведомую полумуфту.

Кулачковые муфты требуют весьма точного центрирования валов, что обычно достигают устраивая опору для ведомого вала в расточке ведущего.

Для кулачковых муфт характерно полное отсутствие проскальзывания и небольшие габариты, но их можно включать только при низкой частоте вращения (окружная скорость менее 1 м/с). Включение муфты сопровождается ударами.

На практике применяют следующие основные профили кулачков:

1)треугольный применяется при малых скоростях и моментах. Легко включается, но при передаче больших моментов возможно самовыключение;

2)прямоугольный применяется при высоких моментах, не требует осевого поджатия, но не обеспечивает сцепление без зазора и поэтому плохо работает при реверсивной нагрузке;

3)трапециидальный применяется при высоких моментах

искоростях, занимает промежуточное положение между треугольным и прямоугольным профилем.

В большинстве случаев рабочие (боковые) поверхности кулачков выполняют плоскими, однако в условиях крупносерийного производства кулачки нарезают высокопроизводительным методом огибания на зуборезных станках. При этом боковая поверхность кулачков становится дуговой.

Для удовлетворительной работы кулачковых муфт необходимо обеспечивать высокую твердость кулачков и посадочной поверхности подвижной полумуфты.

Муфты изготавливают из сталей 20Х, 12ХН3А (цементация и закалка до твердости HR С 54-60) или из сталей 40Х, 40ХН, 35 ХГСА с закалкой до HRС 40-45.

Критериями работоспособности кулачковых муфт является прочность и долговечность кулачков по контактным напряжениям и по изгибу.

Условное контактное напряжение в предложении равномерной работы всех кулачков равно:

270

где Д0 – средний диаметр окружности кулачков; Z – число кулачков;

в – ширина кулачка, измеряемая по радиусу; h – высота кулачка, измеряемая по оси муфты.

[p] = 800 … 1200 МПа – для муфт не включенных на ходу; [p] = 300 … 400 МПа- для муфт включенных на ходу. Номинальное напряжение изгиба у основания кулачков в

предположении, что сила приложена к вершине кулачка (неполное включение) равна:

где W – момент сопротивления кулачка изгибу;

k – коэффициент неравномерности кулачков (R = 2 … 5); n – коэффициент безопасности, n 1,5.

Работа фрикционных муфт (рис. 26.10) основана на использовании сил трения между элементами муфты. Основным достоинством фрикционных муфт является возможность их плавного включения под нагрузкой. Фрикционные муфты очень широко применяются в транспортных машинах, кузнеч- но-прессовом оборудовании, землеройных машинах.

По форме рабочих поверхностей муфты делят на: а) дисковые (с плоской рабочей поверхностью); б) конусные (с конической рабочей поверхностью);

в) цилиндрические шинно-пневматические (с цилиндрической рабочей поверхностью).

По условиям смазки трущихся поверхностей различают сухие и масляные фрикционные муфты. Сухие фрикционные муфты имеют меньшее усилие нажатия поверхностей трения, а муфты, работающие в масле обеспечивают более стабильную величину передаваемого момента.

Основными критериями работоспособности фрикционных муфт являются:

271

а) прочность сцепления, т.е. способность передавать требуемый момент;

б) износостойкость поверхностей трения; в) теплостойкость.

Рис. 25.10. Конструкция управляемых фрикционных муфт а) многодисковая муфта; б) пневмошинная муфта;

в) конусная муфта

Практические расчеты фрикционных муфт ведут на прочность сцепления и на стойкость рабочих поверхностей по допускаемому давлению.

За расчетный для фрикционной муфты принимают мо-

Крутящий момент, который может передавать дисковая муфта, равен:

где Q – осевая сила сжатия дисков;

β – коэффициент запаса сцепления;

R, r – наружный и внутренний радиусы кольцевой поверхности;

272

[p] – допускаемое давление;

i – число пар поверхностей трения (равное сумме чисел наружных и внутренних дисков вместе с крайними фланцами минус 1).

Потребляемая сила сжатия дисков:

Конусные муфты имеют меньшее усилие сжатия фрикционных элементов и хорошо расцепляются (выключаются).

Включение и выключение конусной муфты осуществляется осевым перемещением одной из полумуфт. Конические поверхности трения позволяют реализовать значительные нормальные давления на поверхности трения, что снижает потребное усилие включения.

Для облегчения расцепления муфты угол наклона образующей конуса α назначается меньше угла трения покоя и составляет 10 … 15º.

Момент, передаваемый конусной муфтой, равен:

Потребное усилие включения муфты:

Цилиндрические шинно-пневматические муфты. В этих муфтах трение создается между колодками резинового баллона, связанного с одной полумуфтой и цилиндрическим ободом второй полумуфты. Для включения такой муфты в камеру баллона подается сжатый воздух, прижимающий колодки к цилиндрическому барабану.

Шинно-пневматические муфты обладают рядом достоинств: 1) удобство управления;

273

2)возможность регулирования предельного момента и скорости включения;

3)компенсация осевых, радиальных и угловых смещений (на практике наблюдаются радиальные смещения 2–3 мм);

4)самокомпенсация износа и отсутствие необходимости периодической регулировки;

5)хорошая демифирующая способность (смягчение толчков, гашение крутильных колебаний).

К недостаткам муфты относят высокую стоимость баллона, старение резины, чувствительность муфты к попаданию на резину масла, кислот и щелочей.

Шинно-пневматические муфты принимают в основном в тяжелом машиностроении: в буровых лебедках, в экскаваторах и т.д.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В учебном пособии «Основы расчѐта и конструирования передач» представлены разделы соответствующие требованиям к минимуму содержания дисциплины «Детали машин и основы конструирования» для подготовки инженера направления 150100 «Металлургия» специальности 150104 «Литейное производство черных и цветных металлов».

Теоретические зависимости и алгоритмы для расчѐта, представленные в пособии, позволяют более глубоко освоить материал курса и вырабатывают умения студентов использовать его при решении конкретных технических задач.

Учебное пособие призвано помочь формированию целостного представления о дисциплине «Детали машин и основы конструирования» и дать начальные сведения для изучения специальных технических дисциплин.

274

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Решетов Д.Н. Детали машин: Учебник для студентов машиностроительных и механических специальностей вузов. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1989. 472 с.

2.Чернин И.М., Кузьмин А.В., Ицкович Г.М. Расчеты деталей машин. Минск: Вышэйш. шк., 1978. 472 с.

3.Курмаз Л.В., Скойбеда А.Т. Детали машин. Проектирование: Учеб. пособие. Минск: УП «Технопринт», 2001. 290 с.

4.Колпаков А.П., Карнаухов И.Е. Проектирование и расчѐт механических передач. М.: Колос, 2000. 328 с.

5.Иванов М.Н., Финогенов В.А. Детали машин: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов. М.:

Высш. шк. 2002. 408 с.

275