Конструкции, классификация и назначение приводных муфт

Цель работы: изучить назначение, классификацию, принцип действия и конструкцию приводных муфт.

Общие сведения

Муфты приводов являются соединительными устройствами в основном для валов, концы которых подходят один к другому вплотную или удалены на небольшое расстояние, причем соединение валов муфтами выполняется таким образом, чтобы оно допускало передачу вращающего момента от одного вала к другому без изменения его величины и направления. Валы чаще располагаются так, что геометрическая ось одного составляет продолжение геометрической оси другого вала. Реже геометрические оси валов располагаются под некоторым углом или параллельно друг другу.

Необходимость применения муфт вызвана различными обстоятельствами, в том числе: получение длинных валов, изготавливаемых из отдельных частей; компенсация вредного влияния несоосности валов, связанной с неточностью изготовления или монтажа; придание одному из валов некоторой подвижности; уменьшение динамических нагрузок; соединение и разъединение валов при их вращении или в покое и некоторыми другими. Муфты применяют также для соединения валов с зубчатыми колесами, шкивами ременных передач и другими деталями. Например, отдельные узлы привода – двигатель, редуктор, исполнительный механизм имеют входные и выходные валы (рис. 1.1).

Рис. 1.1

Кинематическая и силовая связь между валами двигателя и редуктора, редуктора и исполнительного механизма осуществляется с помощью муфт. Высокопроизводительная работа, надежность и продолжительность службы машин, состоящих из сложных агрегатов, соединенных в одну кинематическую цепь, в значительной мере зависит от правильно выбранной муфты, от её конструкции. Существует ряд общих факторов, определяющих выбор того или иного типа муфты. К важнейшим из них относятся режим работы машин, род двигателя, скорость вращения, взаимное расположение осей соединяемых валов при сборке, возможные его нарушения в процессе эксплуатации и т.д. Разнообразие предъявляемых к муфтам требований, трудность объективной их оценки, различные условия работы муфт – все это, вместе взятое, привело к созданию большого количества различных конструкций муфт. Во многих современных установках применяются сложные комбинированные муфты, сочетающие в себе свойства простейших муфт различных типов. Эти обстоятельства затрудняют проведение строгой типизации всех существующих муфт и приводят к созданию довольно сложных систем классификации.

Муфты приводов подразделяются на четыре класса (см. схему классификации механических муфт).

 

 

 

В курсе «Детали машин» изучают только механические муфты. В данной лабораторной работе рассматривают муфты, которые имеют наибольшее распространение.

Некоторые из муфт нормализованы ГОСТами, некоторые нестандартные муфты изготавливают по нормалям заводов и проектных организаций. Основной характеристикой при подборе муфт по ГОСТу по каталогу или справочнику муфт является передаваемый муфтой момент, учитывающий наиболее тяжелые условия нагружения, называемый расчетным моментом.

где Т – вращающий момент, передаваемый муфтой при установившемся режиме работы (номинальный момент), К – коэффициент динамичности или режима работы, учитывающий дополнительные динамические нагрузки на муфту. Его значения зависят в основном от рода приводного двигателя и назначения рабочей машины и колеблются в пределах К =1…6. Расчёт муфт, подобранных по ГОСТу или нормалям, производится как проверочный.

2. Виды несоосностей валов

Рис. 2.1. Виды отклонений (смещений) валов

При соединении валов вследствие неточностей изготовления и монтажа могут возникнуть отклонения от правильного взаимного расположения геометрических осей валов.

Различают три вида отклонений (смещений) от правильного взаимного расположения валов (см. рис. 2.1).

При соединении глухими муфтами несоосность приводит к появлению деформаций и дополнительных нагрузок валов и опор.

3. Класс I

Неуправляемые постояннодействующие (нерасцепляемые)

Группа 1.1

Некомпенсирующие (жесткие) муфты

Жесткие муфты могут быть неразъемными (глухими) 1.1.1 и разъемными 1.1.2. Самой простой из неразъемных жестких муфт является втулочная муфта ГОСТ 24246-80 (рис. 3.1), представляющая собой цельную втулку, надеваемую на концы валов и закрепляемую на них штифтами (рис. 3.1, а), шпонками (рис. 3.1, б) или шлицами.

Так как втулочные муфты весьма просты по конструкции и дешевы, то они нашли довольно широкое применение в легких машинах для соединения валов диаметром до 100 мм. Но применение этих муфт ограничено, так как они требуют очень точного совмещения осей валов (не компенсируют несоосностей), а также значительных осевых смещений в осевом направлении при сборке и разборке механизмов, иначе валы и опоры испытывают дополнительные нагрузки и деформации.

Рис. 3.1(а). Втулочная муфта

Рис. 3.1(б). Втулочная муфта

 

Рис. 3.2(а). Фланцевая муфта

Рис. 3.2(б). Фланцевая муфта

Наиболее распространенной из жестких муфт, разъемных в плоскости стыка, перпендикулярной оси валов, является фланцевая (поперечно-свертная) муфта ГОСТ 20761-80 (рис. 3.2 а, б) с центрированием полумуфт центрирующим бортиком (а) и центрирующими полукольцами (б).

Взаимное центрирование полумуфт возможно также болтами, поставленными без зазора под развертку. В случае, когда для центрирования используются полукольца или болты, сборка и разборка не требуют осевого смещения полумуфт. При сборке полумуфт болтами, поставленными с зазором, вращающий момент передается за счет сил трения, возникающих в стыке полумуфт.

Клеммовая (продольно-свертная) муфта ГОСТ 23106-78 (рис. 3.3) представляет собой разрезанную плоскостью, параллельной оси вала, втулку.

Половинки втулки накладываются на концы валов и стягиваются болтами. Вращающий момент передается за счет сил трения, возникающих на поверхности валов от затяжки болтов или за счет шпонок, если велики передаваемые вращающие моменты. Основным достоинством этих муфт является то, что при монтаже и демонтаже не требуется сдвигать валы в осевом направлении. Основной недостаток клеммовых продольно-свертных муфт – малая надежность передачи вращающего момента за счет сил трения.

Рис. 3.3. Клеммовая (продольно-свертная) муфта

Поэтому эти муфты в настоящее время имеют ограниченное применение. Общий недостаток жестких муфт – это высокие требования к точности взаимного расположения.

Группа 1.2.

Компенсирующие муфты

Для понижения требований к точности взаимного расположения валов и уменьшения вредных нагрузок на валы и опоры применяются компенсирующие муфты. Компенсация вредного влияния несоосности валов достигается за счёт:

а) подвижности жестких деталей (в компенсирующих жестких муфтах);

б) деформации упругих деталей (в упругих муфтах).

Наибольшее распространение из группы компенсирующих жестких муфт получили крестовая муфта, зубчатая муфта, муфта со скользящим вкладышем (сухарем) и цепная муфта.

Подгруппа 1.2.1