17.4. Компенсирующие муфты

Кулачково-дисковая муфта (рис. 17.6, а) состоит из двух полумуфт, имеющих радиально расположенные пазы, и промежуточного плавающего диска с радиальными взаимно перпендикулярными выступами на торцах. Выступы диска входят в пазы полумуфт с зазором.

При вращении валов с радиально смещенными осями выступы диска скользят во впадинах полумуфт. Сам диск совершает плоскопараллельное движение в плоскости, перпендикулярной к осям валов. Момент передается за счет нажатия друг на друга боковых поверхностей выступов и пазов (жесткая муфта).

Полумуфты насаживают на валы на переходных посадках. Для дополнительной фиксации полумуфт применяют установочные винты. Изготовляют полумуфты и диски из стали 45. Допускается изготовление полумуфт из высокопрочного чугуна

Принимают, что давление в пазах распределено по линейному закону. Эпюра давлений показана на рис. 17.6, б.

Условие износостойкости муфты:

где — допускаемое давление при термически необработанных деталях (сталь или чугун); — допускаемое давление при тех же материалах, но хорошем смазывании

или при закаленных стальных поверхностях трения; расчетный момент, и — в миллиметрах.

В табл. 17.5 приведены параметры и основные размеры кулачково-дисковых муфт. Стандарт распространяется на муфты, предназначенные для соединения валов с радиальным смещением не более и угловым отклонением не более 30.

Рис. 17.6. Кулачково-дисковая муфта

Рис. 17.7. Зубчатая муфта

Зубчатые муфты (рис. 17.7) компенсируют все возможные смещения осей валов — осевые, радиальные и угловые (рис. 17.7, в), но они не смягчают толчков и поэтому относятся к группе

жестких компенсирующих муфт. Широко применяются в тяжелых машинах.

Муфта состоит из двух закрепленных на концах валов втулок с наружными зубьями эвольвентного профиля и охватывающей их обоймы с внутренними зубьями. Таким образом, передача вращающего момента осуществляется зубчатыми парами.

Для компенсации смещений валов в муфтах предусмотрены торцевые зазоры вершины зубьев втулок обрабатываются по сферической поверхности (см. рис. 17.7, а), зубчатое зацепление выполняют с увеличенными боковыми зазорами, а боковым поверхностям зубьев придают бочкообразную форму (см. рис. 17.7, б). В зубчатых муфтах допускается угловое смещение (см. рис. 17.7, в).

Детали зубчатых муфт изготовляют из стали 40 или из стального литья. Зубья втулок термообрабатывают до твердости не ниже а зубья обойм — не ниже Для уменьшения интенсивности изнашивания зубьев в муфту заливают смазочный материал большой вязкости.

Считают, что нагрузка распределяется равномерно между всеми зубьями и что контакт зубьев происходит в пределах всей длины и рабочей высоты (см. рис. 17.7, б), которая складывается из высот головок зуба втулки и зуба обоймы.

Условие износостойкости:

где — давление на поверхности зубьев, — длина зуба, мм; — диаметр делительной окружности, мм: — число зубьев втулки; — модуль зацепления, мм; — допускаемое давление.

Рис. 17.8. Шарнирные муфты

Зубчатые муфты изготовляют двух типов: нормальные и удлиненные с промежуточным валом. Некоторые данные по муфтам приведены в табл. 17.6.

Шарнирные муфты применяют в тех случаях, когда оси соединяемых валов расположены под значительными углами, достигающими Передача вращения под такими большими углами обеспечивается тем, что в муфте (рис. 17.8, а) имеются два шарнира с взаимно перпендикулярными осями. Сдваивая муфты

(рис. 17.8, б), можно увеличить угол между геометрическими осями соединяемых валов.

При постоянной угловой скорости ведущего вала одна шарнирная муфта дает неравномерное вращение ведомого вала. Сдвоенная муфта (или две шарнирные муфты) может обеспечить равномерное вращение ведомого вала. Для этого необходимо выдержать следующие условия:

1) оси шарниров на промежуточной втулке (или на промежуточном валике) должны быть параллельны;

2) соединяемые валы должны располагаться в одной плоскости и составлять с промежуточной втулкой (валиком) одинаковые углы

В табл. 17.7 приведены некоторые параметры шарнирных муфт.

Расчет шарнирных муфт включает проверку прочности и выносливости вилок, крестовины, цапф и расчет работоспособности шарниров.

Рис. 17.9. Муфта упругая втулочно-пальцевая

Муфты упругие втулочно-пальцевые (МУВП) общего назначения (рис. 17.9) применяются для передачи вращающих моментов со смягчением ударов с помощью упругих резиновых втулок, надеваемых на пальцы. Они получили широкое распространение, особенно в передачах от электродвигателей.

Полумуфты насаживают на концы валов с натягом с использованием призматических шпонок. В одной полумуфте на конических хвостовиках закрепляют пальцы с надетыми на них резиновыми втулками. Эти резиновые втулки входят в цилиндрические расточки другой полумуфты. Вследствие деформирования резиновых втулок при передаче момента смягчаются толчки и удары, но амортизирующая способность муфты незначительна. Муфта компенсирует смещения радиальные (0,3...0,6 мм), угловые (до 1°) и осевые.

Материал полумуфт — чугун для быстроходных муфт применяют поковки из стали 30 или стальное литье; пальцы — из нормализованной стали 45, а втулки — из специальной резины.

Пальцы проверяют на изгиб по сечению а резиновые втулки — на смятие поверхности, соприкасающиеся с пальцами.

Условие прочности пальца на изгиб:

где — наибольшее напряжение при изгибе в опасном сечении пальца, — окружная сила, передаваемая одним пальцем, Н; — диаметр окружности, на которой расположены пальцы, мм (см. рис. 17.9); — число пальцев; — длина пальца, мм; момент сопротивления сечения пальца изгибу, — диаметр пальца, мм; — допускаемое напряжение при изгибе пальцев:

Рис. 17.10. К расчету пальцев и втулок

Рис. 17.11. Муфта упругая со звездочкой

Условие прочности втулки на смятие:

где — длина втулки, мм; — допускаемое напряжение на смятие для резины:

В табл. 17.8, 17.9 приведены основные параметры и размеры втулочно-пальцевых муфт.

По стандарту предусматривается выполнение муфт с одним и тем же наружным диаметром при разных диаметрах расточек полумуфт. Поэтому с помощью втулочно-пальцевых муфт в технически обоснованных случаях допускается соединение валов разных диаметров.

При соединении валов разных диаметров муфту выбирают по наибольшему диаметру вала. Полумуфта с меньшим диаметром расточки выполняется с укороченной длиной и уменьшенным диаметром ступицы диаметра расточки).

Муфта упругая со звездочкой (рис. 17.11) состоит из двух полумуфт, снабженных торцевыми кулачками. Кулачки

в соответствующие впадины промежуточного элемента — звездочки. Эта звездочка изготовляется из резины и служит упругим элементом. Выступы звездочки работают на сжатие. Допускаемое напряжение от при до при

При передаче момента в одну сторону работает лишь половина выступов звездочки. Это позволяет после их изнашивания переставить звездочку, сдвинув ее на один выступ.

В табл. 17.10 приведены основные параметры и размеры упругих муфт со звездочкой. При их установке допускается радиальное смещение осей валов до 0,2 мм и угловое смещение до 1,5°.

Муфта упругая с торообразной оболочкой (рис. 17.12) характерна тем, что в качестве упругого элемента используется резиновая оболочка, напоминающая автомобильную шину. Для облегчения сборки иногда применяют разъемную, состоящую из двух половин, оболочку или заменяют последнюю несколькими упругими хомутами, имеющими такую же форму сечения.

Резиновая оболочка обладает большой упругостью, что придает муфте высокие компенсирующие свойства: осевое смещение мм, радиальное — мм и угловое - .

Кроме того, одна полумуфта может повернуться относительно другой на угол до

Рис. 17.12. Муфта упругая с торообразной оболочкой

Условие прочности оболочки на сдвиг в сечении около зажима:

где — окружная сила в сечении около зажима, Н; — диаметр окружности в сечении около зажима, мм; — длина окружности, 6 — толщина оболочки, мм; — допускаемое напряжение на сдвиг для материала оболочки:

В табл. 17.11 приведены основные параметры и размеры муфт с упругой торообразной оболочкой.