Глухі і жорсткі компенсуючі муфти
глухі муфти
Глухими (жорсткими) називають муфти, призначені для жорсткого постійного з'єднання співвісних валів. Це найбільш прості за конструкцією пристрої для з'єднання валів, і, відповідно, найбільш дешеві у виготовленні. Однак глухі муфти мають істотний недолік - з'єднуються вали повинні бути у високому ступені співісними, без перекосів і кутових зсувів, інакше ресурс муфти, а також деталей, що з'єднуються вузлів і механізмів, в тому числі опор, значно зменшується, а з'єднання починає передавати вібрації, поштовхи і удари.
З різних видів глухих муфт найбільше поширення отримали втулкові і фланцеві.
муфта втулкова
Муфта втулкова (рис. 1) являє собою звичайну втулку, насаджують на циліндричні кінці з'єднуються валів. Такі муфти мають просту конструкцію, малі габаритні розміри по діаметру і низьку вартість.
Втулкові муфти застосовують для передачі обертаючих моментів від 32 до 12500 Нм. для валів діаметром від 18 до 105 мм.
Найчастіше в якості матеріалу втулки використовують сталь Ст45.
фланцева муфта
Фланцеві муфти складаються з двох напівмуфт з фланцями, що стягують болтами, одна половина яких для забезпечення співвісності полумуфт встановлена без зазору в отвори фланця (рис. 2, а), а друга (рис. 2, б) - з зазором. Фланцевими муфтами часто з'єднують окремі частини валопровода в один вал, що працює як цілий.
Щоб такої складової вал залишався прямолінійним, необхідна сувора співвісність його частин і перпендикулярність торцевих поверхонь напівмуфт до осей валів. В іншому випадку неминучий вигин вала, його биття і поява додаткових навантажень на опори. При монтажі фланцевих полумуфт радіальна несосность валів не повинна перевищувати 0,05 мм.
Напівмуфти мають два виконання - для з'єднання валів з циліндричними і конічними кінцями.
Фланцеві муфти прості за конструкцією, полегшують монтаж вузлів і механізмів. Їх застосовують при передачі обертаючих моментів від 8 до 40000 Нм при діаметрах валів від 11 до 250 мм.
Матеріал напівмуфт - стали марок 40 або 35Л. чавун марки СЧ20 і ін.
Допустима окружна швидкість чавунних муфт - до 35 м / с. сталевих - до 70 м / с.
Фланцеві муфти підбираються за стандартом. При конструюванні фланцевого муфтового з'єднання виконують розрахунок болтів на міцність.
Жорсткі компенсуючі муфти
Жорсткі компенсуючі муфти при з'єднанні валів здатні компенсувати незначні радіальні (рис. 1, а), осьові (рис. 1, б) і кутові (рис. 1, в) зміщення, обумовлені неточністю виготовлення, монтажу, особливостями конструкції вузлів і деформаціями валів при роботі. Шарнірні муфти, на відміну від інших типів компенсуючих муфт, здатні передавати крутний момент при значних кутових зсувах валів (до 45 ˚).
З великої кількості конструкцій жорстких компенсуючих муфт найбільш поширені зубчасті, ланцюгові та з'єднувальні вали.
зубчаста муфта
Зубчаста муфта (рис. 2) складається з двох обойм 1 з внутрішніми зубами евольвентного профілю, зачіпляються з зовнішніми зубами втулок 2, встановлених на кінці з'єднуються валів. Обойми з'єднують між собою болтами, поставленими без зазору в отвори «з-під розгортки». Обойми центрируют по вершинах зубів втулок. Втулки виготовляють з отворами для циліндричних і конічних кінців валів.
Зазвичай в якості матеріалу для втулок і обойм використовують стали марок 40, 45, 45Л і ін.
Зубчасті муфти стандартизовані.
Зубчасті муфти компенсують радіальні осьові і кутові зміщення валів за рахунок бокових зазорів в зачепленні, обточування зубів втулок по сферичному або діжкоподібним профілем (див. Перетин А-А на рис. 2).
Компенсацію зсувів валів супроводжує відносний перекіс осей втулок і обойм, а отже, ковзання зубів. Кут перекосу кожної втулки відносно осі обойми допускають до 1 ˚30 '.
Основним критерієм працездатності зубчастої муфти є зносостійкість зубів. Для підвищення зносостійкості зуби гартують до твердості 42 ... 51 HRC.
Зубчасте зачеплення працює в масляній ванні. Масло марки І-Г-С-68 заливають через отвір в обоймі. Для герметизації муфт застосовують ущільнення - гумові армовані манжети (сальники).
Зубчасті муфти мають відносно невеликі розміри, їх застосовують для передачі крутного моменту від 1000 до 63000 Нм між горизонтальними валами діаметром 40 ... 200 мм при окружних швидкостях до 25 м / с.
Зубчасті муфти підбирають по розрахунковому моменту, що визначається за формулою:
де Тн - номінальний крутний момент, переданий муфтою;
К1 - коефіцієнт відповідальності, який може набувати таких значень:
- якщо поломка муфти може викликати зупинку машини, то К1 = 1;
- якщо пломка муфти може привести до аварії машини, то К1 = 1,2;
- якщо поломка машини може призвести до людських жертв або серйозних наслідків, то К1 = 1,8.
К2 - коефіцієнт умов роботи машини:
- при спокійній роботі без динамічних навантажень - К2 = 1;
- при змінної роботі - К2 = 1,2;
- при важкій роботі з поштовхами і ударами - К2 = 1,5.
К3 - коефіцієнт кутового зміщення:
К3 = 1 при куті перекосу валів до 0,25 ˚;
К3 = 1,25 при куті перекосу валів від 0,25 ˚ до 0,5 ˚;
К3 = 1,5 при куті перекосу валів від 0,5 ˚ до 1 ˚;
К3 = 1,75 при куті перекосу валів від 1 ˚ до 1,5 ˚.
При компенсації муфтою зсувів на кінці валів діє радіальна сила:
де Тр - розрахунковий момент муфти, Нм;
dм - ділильний діаметр зубчастого зачеплення муфти (див. рис. 2).
ланцюгова муфта
Ланцюгова муфта (рис. 3) складається з двох напівмуфт, виконаних у вигляді зірочок з однаковою кількістю зубів, які охоплюються загальною ланцюгом. Ланцюгова муфта, як правило, закривається захисним роз'ємним кожухом, що заповнюється пластичним мастильним матеріалом (літол-24, солідол і т. П.). Застосовують стандартні роликові ланцюги однорядні і дворядні.
Ланцюгова муфта компенсує радіальні і кутові зміщення валів за рахунок взаємних переміщень деталей муфти і зазорів в шарнірах ланцюга і в сполученні її із зірочками. Через наявність зазорів ці муфти не застосовуються в реверсивних приводах (при зміні напрямку передачі навантаження відбуваються удари, що знижують ресурс муфти). Перевагами ланцюгових муфт є простота конструкції, монтажу, обслуговування. а також відносно невеликі розміри. При демонтажі і монтажі муфтового з'єднання не потрібно осьового зсуву вузлів.
Ланцюгові муфти застосовують для передачі крутного моменту від 63 до 8000 Нм для валів діаметром від 20 до 140 мм. Такі муфти допускають зміщення валів: кутові - до 1 ˚ і радіальне від 0,16 до 0,8 мм в залежності від розміру муфти.
Як матеріал напівмуфт використовують сталь марок 45 або 45Л. кожух виготовляється з алюмінієвого сплаву, наприклад, АЛ3В.
Ланцюгові муфти стандартизовані.
При роботі ланцюгової муфти через несоосности з'єднуються валів з боку напівмуфти на кінці валів діє радіальна сила:
де Тр - розрахунковий момент муфти, Нм;
dм - ділильний діаметр зірочки напівмуфти.
Шарнирная муфта
Шарнирная муфта (рис .4) застосовується для з'єднання валів, осі яких при роботі перетинаються під значними кутами (до 45 ˚).
Складається шарнірна муфта з двох вилок і хрестовини. При постійній частоті обертання ведучого вала одинарна шарнірна муфта передає обертання веденого валу зі змінною частотою обертання протягом одного обороту, причому зі збільшенням кута перекосу валів нерівномірність обертання веденого вала зростає (див. Шарнір неоднакових кутових швидкостей).
Для компенсації осьового зміщення валів під час роботи застосовують телескопічний проміжний вал змінюється довжини (зі змінним шліцьовим з'єднанням).
Вилки і хрестовину муфти виготовляють з хромистих сталей марок 20Х и 40Х з загартуванням труться шарнірів. Муфту змащують консистентним мастилом.
Шарнірні муфти широко застосовують у машинобудуванні для передачі руху між вузлами і агрегатами машин, що мають значну відносну рухливість (в автомобілях, сільськогосподарських і дорожніх машинах, в верстатах і т. П.).
Малогабаритні шарнірні муфти стандартизовані для валів діаметром від 10 до 40 мм. Підбір муфт виробляють по розрахунковому обертального моменту Тр. Перевірочний розрахунок виконують методами опору матеріалів. ККД однієї одинарної муфти η = 0,9.
Здвоєну шарнірну муфту зазвичай називають карданної передачею (по імені італійського вченого і інженера Джироламо Кардано).