Детали машин и основы конструирования. Страница 5


Рис. 15.10. Упругая кулачковая муфта со звездочкой
Рис. 15.9. Жесткость упругих муфт
определяет энергию, затраченную на деформацию упругих элементов муфты при нагружении, а площадь 0Ьт<$\0 — энергию, возвращенную муфтой при разгрузке. Разность указанных площадей, очерченная кривой, называется петлей гистерезиса, которая характеризует потерянную энергию, необратимо поглощенную муфтой за один цикл (нагружение — сжатие). Физически потери энергии за один цикл объясняются для неметаллических упругих элементов внутренним трением и соответственно тепловыделением. Потери энергии зависят от объема деформируемого упругого элемента. При металлических пружинах рассеивание энергии тоже определяется внутренним трением, а при наборных (типа рессор) — главным образом внешним трением пластин, но вместе с тем имеет место и внутреннее трение, величина которого мала, так как толщина пластин небольшая. При небольших и средних нагрузках применяют преимущественно муфты с неметаллическими (чаще всего резиновыми) упругими элементами, работающими на сжатие, сдвиг или более сложную деформацию. Такие муфты относительно просты и характеризуются высокой демпфирующей способностью, но имеют меньшую нагрузочную способность по сравнению с пружинными муфтами, так как неметаллические упругие элементы недолговечны и с течением времени меняют свои механические характеристики. Упругие муфты со звездочкой — разновидность кулачковых муфт, у которых рабочие поверхности кулачков разделены резиновой звездочкой (табл. 15.7 и рис. 15.10). 15.7. Упругие кулачковые муфты со звездочками (см. рис. 15.10) Номинальный вращающий момент, Н • м Угловая скорость Размеры, мм со, рад/с, не более 12; 14 16; 18 16; 18; 19 20; 22 20; 22; 24 25; 28 25; 28 30; 32; 35; 36 32; 35; 36; 38 40; 42; 45 40; 42; 45; 48 Примечания: 1. Изготовляют муфты двух исполнений: 1 — на длинные концы валов ; 2 — на короткие. 2. В пределах одного вращающего момента допускается сочетание полумуфт исполнений 1 и 2 с различными диаметрами.
Муфта имеет небольшие размеры и относительно малый маховой момент, но при соединении валов требуется достаточно высокая соосность (е < 0,01 )d. Работоспособность муфты обусловлена прочностью звездочки, которая оценивается напряжениями смятия фсм], (15-7) °см
zhDcp0,5(D-d) где Гр — расчетный момент, Н • мм; z — число пластин в звездочке; h — высота кулачков (ширина звездочки), мм; Dcp — средний диаметр, мм; гл D+d г»    I Dcp =-; D— наружный диаметр, мм; а — диаметр отверстия, мм: [асм]—допустимое значение напряжений смятия для резиновой звездочки; [осм] = 200...250 Я/мм2 = 200...250 МПа. Разновидности таких муфт — муфты с резиновыми пластинами (рис. 15.11, а) и с резиновыми шарами (рис. 15.11, б). Муфта с шаровидными упругими элементами характеризуется переменной жесткостью. Упругая втулочно-пальцевая муфта (рис. 15.12) широко распространена в приводах с электродвигателем. Полумуфты не имеют непосредственного металлического контакта. Вращающий момент передается пальцами, жестко закрепленными на одной полумуфте; на пальцы надеты резиновые втулки (или набор колец). Такие муфты допускают значительный осевой разбег (до Д = 15 мм), но относительно небольшое радиальное смещение (е = = 0,3...0,5 мм) и угол перекоса валов (а < 1°). При больших монтажных погрешностях и наличии вибраций резиновые втулки быстро изнашиваются, поэтому втулочно-пальцевые муфты применяют в приводах, смонтированных на жестких литых или сварных рамах. Поверхности площадок рамы, на которые установлены электродвигатель и редуктор, обрабатывают на строгальных или фрезерных станках. Обработке подлежат специально предусмотренные на точках крепления бобышки (на литой раме) или платики (на сварных рамах). Если механическую обработку рамы не проводят, то точность монтажа достигается прокладками. На втулочно-пальцевые муфты распространяется ГОСТ 21424—93 (табл. 15.8). Такие муфты можно использовать при значениях вращающего момента от 6,3 до 16 000 Н • м и диаметрах соединяемых валов 9... 150 мм и при окружной скорости v < 30 м/с. Стандартом предусмотрено два исполнения: тип I — с цилиндрической расточкой отверстий, тип II — с конической. В стандарте приведены значения передаваемого момента для полумуфт, изготовленных из чугуна СЧ-20. Материал пальцев — сталь 45. Упругие элементы изготовлены из резины со следующими механическими свойствами: предел прочности при разрыве — не менее 8 МПа; твердость (ГОСТ 263—93) 60...75 условных единиц. Рис. 15.11. Упругие кулачковые муфты: а — с упругими пластинами; б — с упругими шарами Рис. 15.12. Упругая втулочно-пальцевая муфта (ГОСТ 21424—93) 15.8. Упругие втулочно-пальцевые муфты (ГОСТ 21424—93) Номинальный вращающий момент Т, Н • м Число концы валов Корот концы валов концы валов Корот концы валов Примечание. В пределах одного номинального вращающего момента допускается сочетание полумуфт разных типов и исполнений с различными диаметрами посадочных отверстий. Размеры элементов муфт, указанные в стандарте, определены при достаточно большом запасе прочности, поэтому проверочный расчет обычно выполняют в случае необходимости только для пальцев и втулок. Пальцы втулочно-пальцевой муфты проверяют на изгиб: °и уу'~^а'л^’ (15.9)
где Ми — изгибающий момент, действующий на консольно закрепленный палец; Н • мм; W— момент сопротивления, мм3; [аи] — допустимые напряжения изгиба для материала, из которого изготовлены пальцы, Н/мм2. (15.10)
Втулки проверяют на давление (МПа) Р‘£-4р1 (15.10)
где Ft — окружная сила, действующая на диаметр D расположения осей пальцев; D= (2,5...3)d. Здесь d — диаметр отверстия; dn— диаметр пальца; dn = (0,3...0,5)*/; /п — длина втулки, численно равная длине пальца: /п = (0,8...0,85)/2. Упругие муфты с торообразной оболочкой (рис. 15.13) характеризуются большей компенсирующей способностью: осевым разбегом А<4 мм, радиальным смещением е< < 2 мм и угловым смещением а < 3°. Как видно из рис. 15.13, муфты допускают два исполнения — с наружным (рис. 15.13, а) и внутренним (рис. 15.13, б) исполнением частей тора. Муфта с внутренним исполнением части тора имеет меньшие габариты и маховой момент, в результате чего уменьшаются центробежные силы. Это позволяет применять муфту при большей окружной скорости. Основные размеры муфт с торообразной оболочкой приведены в табл. 15.9. Рис. 15.13. Муфта с торообразной оболочкой: а — наружное исполнение части тора; б — внутреннее исполнение части тора
Муфты данного типа применяют в конструкциях, где трудно обеспечить соосность соединяемых валов при наличии переменных нагрузок. Радиальную нагрузку, действующую на вал, определяют из выражения: Fr = 0,45 T/D. Упругие муфты с металлическими пружинами характеризуются повышенной нагрузочной способностью. Стальные пружины (витые или пластинчатые) сохраняют свои упругие свойства более длительное время по сравнению с неметаллическими упругими элементами и могут иметь постоянную или переменную жесткость. Постоянную жесткость обеспечивают витые пружины, работающие на растяжение и сжатие, или пластинчатые пружины, работающие на изгиб, или стержневые пружины (торсионы), работающие на кручение. Примером муфт постоянной жесткости могут быть муфта с витыми пружинами (рис. 15.14) или муфты, встроенные в зубчатые колеса, звездочки (рис. 15.15). 15.9. Упругие муфты с торообразной оболочкой (см. рис. 15.13) Масса, со" d (наименьший) Частота вращения Номинальный вращающий момент Т, Н • м Масса, оо"


1 A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 
А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я