Расчет муфты со скользящим вкладышем и зубчатой муфты

Износ является основным критерием работоспособности зубчатых муфт. Для уменьшения износа в обойму заливают жидкую смазку.

Определение истинных контактных напряжений в муфте усложняется неопределенностью условий контакта зубьев. Эта неопределен­ность обусловлена рассеиванием ошибок изготовления муфты и рассеиванием несоосности валов (ошибки монтажа). При несоосности нагрузка распределяется неравномерно между зубьями, а поверхности соприкасания отдельных пар зубьев различны. Так, например, зубья обоймы и полумуфты, расположенные в плоскости перекоса валов, параллельны и имеют более благоприятные условия соприкасания, а зубья, расположенные в перпендикулярной плоскости, наклонены друг к другу под углом, равным углу перекоса, и соприкасаются только кромкой. Остальные зубья также располагаются под углом, но угол их наклона меньше. Для ослабления вредного влияния кромочного контакта применяют зубья бочкообразной формы (б, вид В). Приработка зубьев выравнивает распределение нагрузки и улучшает условия контакта.

Отмеченное выше позволяет предложить лишь условный метод расчета зубчатых муфт, неточности которого компенсируют выбором допускаемых напряжений на основе практики. В условном расчете допускают, что нагрузка распределяется равномерно между всеми зубьями, а зубья соприкасаются по всей длине и высоте. При этот получаем:

, (1)

где z — число зубьев полумуфты; D0=zm — делительный диаметр зубьев; т — модуль зацепления; A=bh — проекция рабочей поверхности зуба на его среднюю диаметральную плоскость; b — длина зуба; h - рабочая высота зуба.

Для наиболее распространенного в практике зацепления (см. б) можно принять h@1,8т. После подстановки в формулу (1) и преобразования найдем

. (2)

Для стандартных муфт допускают [sсм]=12…15 МПа.

Детали зубчатых муфт изготовляют из углеродистых сталей типа 45, 40Х, 45Л коваными или литыми. Для повышения износостойкости зубья полумуфт подвергают термической обработке до твердости не ниже HRC 40, а зубья обойм — не ниже HRC 35. Тихоходные муфты (v<5 м/с) можно изготовлять с твердостью зубьев HRC<35.

Для проектного расчета формулу (2) можно преобразовать, обозначив , тогда .

Значения коэффициента ширины зубчатого венца в существующих конструкциях муфт находятся в пределах y=0,12...0,16. Увеличение ширины зубчатого венца b затрудняет приработку зубьев и увеличивает неравномерность распределения нагрузки между ними.

По диаметру муфты, задавшись числом зубьев, можно определить модуль, который округляют до стандартных значений. Практически выполняют z=30…80 (большие значения — для тяжелонагруженных муфт). При этом обеспечивается достаточный запас прочности зубьев по напряжениям изгиба.

Зубчатые муфты обладают компактностью и хорошими компенсирующими свойствами. Их применяют для передачи больших крутящих моментов.

Аналитическое определение сил, действующих на валы, и потерь в зубчатой муфте при наличии несоосности значительно сложней, чем в описанном выше случае. На основе опытов приближенно принимают

hМ= 0,985... 0,995; FМ=(0,15... 0,2) Ft, где Ft определяют по диаметру D0.