 |
Конструкция и расчёт фрикционных муфт
|
|
|
|
Фрикционные муфты передают вращающий момент благодаря силам трения, возникающим в контакте между элементами муфты (от латинского frictio - трение). Силы трения легко регулируются изменением силы сжатия трущихся поверхностей. Поэтому фрикционные муфты допускают плавное сцепление при любой скорости, что успешно используется, например, в конструкции автомобильного сцепления.
Кроме того, фрикционная муфта не может передать через себя момент, больший, чем момент сил трения, поскольку начинается проскальзывание в контакте фрикционных элементов, Поэтому фрикционные муфты являются эффективными предохранительными устройствами, для защиты машины от динамических перегрузок.
Встречаются различные формы рабочих поверхностей фрикционных элементов:
· дисковые, в которых трение происходит по торцевым поверхностям дисков (одно- и многодисковые);
· конусные, в которых рабочие поверхности имеют коническую форму;
· цилиндрические, имеющие цилиндрическую поверхность контакта (колодочные, ленточные и т.д.).
Преимущественное распространение получили многодисковые муфты, поскольку они имеют сравнительно малые габариты, высокую
плавность включения, легко регулируются. В таких муфтах диски прикреплены через один к ведущей и ведомой полумуфтам.
Конструкция дисковых муфт с плоскими и винтовой пружинами показана на рис.2. Муфта имеет четыре наружных диска 13, закрепленных в корпусе муфты 15 с помощью шпонок 12, и четыре внутренних диска 14, закрепленных на валу 16 с помощью шлицев 11. Усилие прижатия дисков регулируется пружиной 7 с помощью гайки 6. Устройство фрикционной муфты можно наглядно изучить так же по макету, выполненному из реальной конструкции муфты, благодаря вырезу в корпусе.
|
|
|
|
| Рис. 2. Фрикционная муфта: 1, 3 – маслёнки, 2, 4 – крышки, 5 – винт, 6 – регулировочная гайка, 7 – пружина, 8 – опорная шайба, 9 – промежуточная шайба, 10 – крышка, 11 –шлиц вала, 12 – шпонка корпуса, 13 – наружный диск, 14 – внутренний диск, 15 – корпус муфты, 16 – вал, 17 – корпус подшипника, 18 –шестерня, 19 – шпонка. |
При сжатии фрикционных дисков осевым усилием Qсж согласно закону Амонтона-Кулона на плоскостях контакта возникают силы трения, равнодействующая которых
Fтр = f * Qсж,
где f -коэффициент трения материала дисков (Табл. 1).
Момент сил трения равен произведению
Mтр = Fтр * Rпр*n,
где Rпр -приведенный радиус точки приложения равнодействующей
сил трения;
n – число пар контактирующих поверхностей.
Передача момента через муфту ограничена величиной сжимающего усилия Qсж, которое нельзя увеличивать бесконечно.
Между дисками при сжатии возникает контактное давление
p = Qсж / S,
где S - площадь поверхностей контакта дисков.
Если контактное давление p больше допускаемого [ p ], то условие контактной прочности не выполняется, и фрикционные диски могут разрушиться.
В зависимости от материала дисков фрикционные муфты могут работать со смазкой и без смазки. Смазка дисков уменьшает их износ и улучшает расcцепляемость, но снижает величину передаваемого крутящего момента.
Сжатие фрикционных дисков может производиться механическими (рычажными, пружинными), электромагнитными, гидравлическими и пневматическими устройствами.
3. Порядок выполнения работы
1) Строго соблюдать правила техники безопасности;
2) Изучить данные методические указания;
3) Разобрав и собрав макет муфты изучить ее конструкцию, найти в ней фрикционные диски, определить количество поверхностей трения, продемонстрировать преподавателю своё знание конструкции муфты;
4) Получить у преподавателя 3 значения усилий сжатия пружины;
|
|
|
5) Для каждого из заданных значений усилий сжатия пружины рассчитать контактные давления на дисках и вращающие моменты, передаваемые муфтой, а так же усилия на шиберной линейке. Результаты расчетов занести в протокол.
6) По графику тарировки пружины (рис.3) определить величины перемещения торца гайки, соответствующие заданным усилиям сжатия дисков.
7) Установить гайку в первое положение, закрыть кожух, включить установку и записать показания индикатора динамометра (для устранения погрешности измерений производится три включения установки). Провести аналогичный эксперимент для двух других заданных значений сжатия пружины.
8)По графику тарировки динамометра (рис.4) определить фактические
усилия на шиберной линейке. Сравнить экспериментальные и расчет-
ные значения.
9)Оформить протокол работы, в котором указать цель работы, резуль-
таты измерений и вычислений, выводы.
10)Отчитаться по работе, для чего предъявить протокол и ответить на все контрольные вопросы.
Таблица 1. Коэффициенты трения и допускаемые контактные давления для фрикционных муфт.
| Материал фрикционной пары | Коэффициент трения f | Допускаемое давление [p], Н /мм2 |
| Со смазкой | ||
| Закалённая сталь по закалённой стали | 0.06 | 0,6 – 0,8 |
| Чугун по чугуну или по закалённой стали | 0.08 | 0,6 – 0,8 |
| Текстолит по стали | 0.12 | 0,4 – 0,6 |
| Металлокерамика по стали | 0.1 | 0,8 |
| Без смазки | ||
| Асбест по стали и чугуну | 0.3 | 0,2 – 0,3 |
| Металлокерамика по стали | 0.4 | 0,3 |
| Чугун по чугуну или по закалённой стали | 0.15 | 0,2 – 0,3 |
Тарировочные графики
| Рис. 3. Характеристика сжимающей пружины |
| Деформация пружины, мм |
| Рис. 4. Характеристика динамометра |
| Показания индикатора, мм |
4. Контрольные вопросы.
Что такое муфты?
Какие детали есть практически у любых муфт?
Для чего используются муфты?
Что является основной характеристикой муфты?
Чем отличаются расчётный и номинальный моменты?
Для каких машин применяются фрикционные муфты?
За счёт чего передают момент фрикционные муфты?
|
|
|
Почему фрикционные муфты допускают плавное сцепление и расцепление в процессе работы?
Почему фрикционные муфты могут считаться предохранительными устройствами?
От чего зависят силы трения при сжатии дисков?
Чем ограничена несущая способность муфты?
По какой величине оценивается контактная прочность дисков?
5. Литература
1. Иванов М.Н. Детали машин.- М.: Высшая школа,2002.- 390 c.
2. Проектирование приводов машин и механизмов транспортной техники: учебное пособие / А.А. Толстоногов [ и др.]: под ред. А.А. Толстоногова.- Самара: СамГУПС, 2008. – 228 с.
Приложение
ПРОТОКОЛ
выполнения лабораторной работы
| Параметры фрикционной муфты | |||||||||
| Общее количество дисков | |||||||||
| Число пар трения n= | |||||||||
| Размеры рабочих поверхностей дисков: Наружный диаметр D= мм Внутренний диаметр Dвн= мм | |||||||||
| Приведенный радиус трения Rпр=(D3- Dвн3)/3(D2- Dвн2)= мм | |||||||||
| Площадь поверхностей контакта дисков S=π(D2-Dвн2)/4= мм2 | |||||||||
| Материал фрикционных дисков: наружных – внутренних - | |||||||||
| Коэффициент трения f= | |||||||||
| Диаметр начальной окружности шиберной шестерни dшиб.= мм | |||||||||
| Передаточное отношение от фрикционной муфты до главного вала U= | |||||||||
| Опыт 1 | Опыт 2 | Опыт 3 | |||||||
| Заданная величина осевого усилия сжатия дисков Qсж, H | |||||||||
| Величина перемещения гайки, мм | |||||||||
| Расчетное значение момента трения в муфте Мтр = Qсж*f*Rпр*n, Hмм | |||||||||
| Расчетное значение усилия на шиберной линейке Ррасч=2Мтр*U /dшиб, H | |||||||||
| Показания индикатора динамометра | |||||||||
| Среднее значение показаний индикатора динамометра | |||||||||
| Фактическое значение усилия на шиберной линейке Рфакт, H | |||||||||
| Расчетное удельное давление между дисками pрасч=Qсж/S, Н/мм2 | |||||||||
| Допускаемое удельное давление для материала дисков [p] Н/мм2 | |||||||||
|
|
|
II.Типология и конструкция вопросов анкеты
III. ГРАЖДАНСКАЯ ВОЙНА И РЕКОНСТРУКЦИЯ
III. ГРАЖДАНСКАЯ ВОЙНА И РЕКОНСТРУКЦИЯ 1 страница
III. ГРАЖДАНСКАЯ ВОЙНА И РЕКОНСТРУКЦИЯ 2 страница
III. ГРАЖДАНСКАЯ ВОЙНА И РЕКОНСТРУКЦИЯ 3 страница
III. ГРАЖДАНСКАЯ ВОЙНА И РЕКОНСТРУКЦИЯ 4 страница
III. ГРАЖДАНСКАЯ ВОЙНА И РЕКОНСТРУКЦИЯ 5 страница
III. ГРАЖДАНСКАЯ ВОЙНА И РЕКОНСТРУКЦИЯ 6 страница
III. ГРАЖДАНСКАЯ ВОЙНА И РЕКОНСТРУКЦИЯ 7 страница
III. ГРАЖДАНСКАЯ ВОЙНА И РЕКОНСТРУКЦИЯ 8 страница
