Краткие сведения о выборе и расчете муфт

Таблица 12.3. Значения [р] и f для фрикционных муфт

12.17. Расчет на прочность жестких (глухих) муфт.

Втулочные, фланцевые и продольно-свертные муфты выбирают по норма­лям (рис. 12.2).

Прочность втулки проверяют по основному условию прочности на кру­чение

(12.2)

где [τ]_к — допускаемое напряжение на кручение (для стали 45[τ]_к = = 22 ÷ 25 МПа);

(12.3)

τ_к — расчетное напряжение на кручение; Т_р — расчетный момент; d и D — размеры муфты (см. рис. 12.2).

Шпоночные или шлицевые (зубчатые) соединения вала с жесткой муф­той проверяют по формулам (9.1)—(9.3), болтовые соединения на растяже­ние и срез — по (13.6)—(13.9). Болты и стенки полумуфт на смятие прове­ряют по формуле

(12.4)

где F_t — сила, срезающая один болт; А_см — площадь смятия; d_б — диаметр болта; К— толщина фланца полумуфты (см. рис. 12.4, а); [σ]_см — допускае­мое напряжение на смятие материала болтов или полумуфт.

Проверочный расчет втулочной муфты по данным предыдущего примера (см. шаг 12.16).

Проверочный расчет втулочных муфт проводят по формулам (12.2) и (12.3).

Прочность втулки

Проверяем шпоночное соединение. По табл. 9.1 выбираем размеры шпонки: Ъ х h = 8 х 7; длину шпонки принимаем /_р = 70 мм; Г, = 3 мм. Условие прочности шпоночного соединения (9.1):

12.18. Расчет на прочность компенсирующих муфт. Эти муфты выбира­ют по нормалям или стандартам (см. рис. 12.5).

Проверочный расчет на прочность (износостойкость) кулачково-диско-вых муфт производят по формуле

(12.5)

где р — максимальное давление, возникающее на рабочей поверхности со­пряженных деталей муфты; D, d, h — размеры муфты (см. рис. 12.5); [р] — допускаемое давление (для муфт с закаленными поверхностями трения [р] = 15 ÷ 30 МПа).

Проверочный расчет зубчатых муфт не производят. Их выбирают по стандарту. Для зубчатых муфт расчетный момент

Т_р=К_бК_рТ, (12.6)

где К_б и К_р — коэффициенты безопасности и режима работы (табл. 12.4); Т — номинальный вращающий момент.

Таблица 12.4. Муфты втулочные со шпонками (см. рис. 12.2, а), размеры, мм

Примечание. Значения, указанные в скобках, по возможности не применять.

Для упругих втулочно-пальцевых муфт проверочный расчет для пальцев производят на изгиб по формуле (12.7), для втулок — на смятие по форму­ле (12.8):

(12.7)

(12.8)

где М_р — расчетный момент; d_n, l _п, l _в, D₁, — размеры пальца втулки и полу­муфты (см. рис. 12.8); z — число пальцев; [σ]_ип — допускаемое напряжение изгиба (для пальцев из стали 45 [а]_ип = 80 -ь 90 МПа); [ст]_смв — допускаемое напряжение смятия втулки (для резины [а]_ш = 2 МПа).

12.19. Расчет сцепных муфт. Расчет наиболее распространенных в ма­шиностроении сцепных многодисковых фрикционных муфт производят на отсутствие проскальзывания полумуфт (дисков) и на износостойкость ра­бочих поверхностей дисков. Для передачи вращательного движения от по­лумуфты 1 к полумуфте 2 (см. рис. 12.10) без относительного проскальзы-, вания дисков момент сил трения должен быть не меньше вращающего мо­мента, создаваемого на ведущем валу.

Фрикционные дисковые муфты выбирают по нормалям.

За счет чего можно увеличить расчетный момент многодисковой фрик­ционной муфты, не изменяя ее диаметра?

12.20. Расчет самоуправляемых и предохранительных муфт. Самоуправ­ляемые роликовые муфты свободного хода выбирают по нормалям. На контактную прочность проверяют только ролики и рабочие поверхности полумуфт (см. рис. 12.12):

(12.13)

где Т_р — расчетный момент; Е_пр — приведенный модуль упругости; d и l — диаметр и длина роликов; α ≈ 7^o — угол заклинивания роликов; D — диа­метр рабочей поверхности обоймы; z — число роликов; [α]_к — допускаемое контактное напряжение (для стали ШХ15, 20Х и 40Х [α]_к = 1500 МПа).

Размеры центробежных муфт принимают конструктивно. Рабочие по­верхности трения грузов проверяют на износостойкость аналогично фрик­ционным муфтам. Массу груза подбирают по создаваемой им центробеж­ной силе.

Фрикционные предохранительные муфты выбирают по стандарту. Их расчетная проверка аналогична расчету сцепных фрикционных муфт.

Предохранительные муфты с разрушающимся элементом выбирают по нормалям станкостроения, после чего штифт проверяют на срез (см. рис. 12.14):

(12.14)

где T_пред — предельный момент, при котором происходит разрушение штифтов; D₁ — диаметр расположения штифтов (см. рис. 12.14); τ_ср — пре­дел прочности на срез (для стали 45 τ_ср = 420 МПа); Т_р — расчетный мо­мент; d_m — диаметр штифта; z = 1 ÷ 2 — число штифтов.

12.21. Ответить на вопросы контрольной карточки 12.2.

Контрольная карточка 12.2

Ответы на вопросы

12.1. Муфтой называют устройство, служащее для соединения концов валов или для соединения валов со свободно сидящими на них деталями (зубчатыми колесами, звездочками и т. п.), а также для передачи вращаю­щего момента без изменения его величины и направления.

12.2. Жесткие муфты в большей степени передают вибрации, толчки и удары; упругие — смягчают вибрации, толчки и удары за счет упругих эле­ментов.

12.3. Основной характеристикой муфт является значение передаваемо­го вращающего момента.

12.4. На рис. 12.2, а — вращающий момент от вала 1 к валу 2 передает­ся через шпонку, втулку (муфту), шпонку, на рис. 12.2, б — через штифт, втулку, штифт. Радиальное смещение валов на рис. 12.3, б — 5; угловое на рис. 12.3, в — р.

12.5. Центрующее кольцо на рис. 12.4 показано поз. 3. Оно необходимо для лучшей центровки полумуфт.

12.7. На рис. 12.6 показана кулачковая муфта.

12.8. Компенсация осевого, радиального и углового смещения при ра­боте зубчатой муфты осуществляется за счет относительных смещений зубьев.

12.9. На рис. 12.9 показана упругая муфта. Полумуфты 1 и 2 соединены упругим элементом 3, изготовленным из резины или другого эластичного материала.

12.10. Кулачковая муфта (рис. 12.6) служит для соединения и разъеди­нения валов. При включении кулачки полумуфты 1 входят во впадины по­лумуфты 2, создавая жесткое сцепление. Вращающий момент передается кулачками полумуфт.

12.11. В дисковых муфтах рабочими поверхностями РП (см. рис. 12.10, а) служат плоские торцовые поверхности дисков, в конусных — конусные (см. рис. 12.10, б), в цилиндрических — цилиндрические (рис. 12.10, в).