МУФТА С РЕЗИНОВОЙ ЗВЕЗДОЧКОЙ

ПО ГОСТ 14064–93

Муфта (рис. 11.1) состоит из двух полумуфт с торцевыми выступами и резиновой звездочки, зубья которой расположены между выступами. Муфта стандартизована и широко применяется для соединения быстроходных валов.

Работоспособность резиновой звездочки определяется величиной напряжения смятия и может быть рассчитана по формуле

 

 

где Т – номинальный вращающий момент;

k – коэффициент режима нагрузки;

D – наружный диаметр звездочки;

Z – число зубьев звездочки (при выводе расчетных формул принимается, что вращающий момент передает только половина от общего числа зубьев звездочки);

H – рабочая высота выступов;

d₂ – диаметр, определяющий границу контакта выступа и звездочки.

Муфта предназначена для соединения соосных цилиндрических валов при передаче вращающего момента Т от 2, 5 до 400 Н× м и уменьшения динамических нагрузок.

Муфты изготавливают двух исполнений: 1 – на длинные концы валов; 2 – на короткие концы валов по ГОСТ 12080–66. Допускается уменьшать длину посадочной части полумуфт в соответствии с ГОСТ 12080–66.

Материал полумуфт – сталь 35. Допускается изготавливать полумуфты из других материалов с механическими свойствами не ниже, чем у стали 35.

Размеры шпоночных пазов для полумуфт принимаются по ГОСТ 8790–79 и ГОСТ 10748–79. Параметры упругой муфты даны в табл. 11.1.

 

 

 

Рис. 11.1. Муфта с резиновой звездочкой

Таблица 11.1

Параметры упругой муфты со звездочкой (по ГОСТ 14084–93), размеры в мм (см. рис. 11.1)

Номинальный вращающий момент Т, Н× м	d	d1	D	D1	L	l	l1	C	d2	d3	B+0, 2	H	r	l2	Частота вращения nmax, мин-1
Исполнение
2, 5					45, 5						1, 5			8, 5	10, 5	1, 25
6, 3					59, 5	53, 5					1, 5			10, 5	10, 5	1, 6
				73, 5	63, 5					1, 5			10, 5	10, 5	1, 6
														12, 5		1, 6
											12, 5		1, 6
					73, 5	63, 5								12, 5		1, 6
31, 5														12, 5		1, 6

 

Окончание табл. 11.1

 

														14, 5
														16, 5
														18, 5
														20, 5

 

 

Допускается сочетание полумуфт исполнений 1 и 2 с различными диаметрами d в пределах одного номинального момента.

При соединении муфтами валов, не имеющих заплечиков, необходимо стопорить полумуфты с помощью винтов по ГОСТ 1476–93 и кольца по ГОСТ 2833–77.

Звездочки должны изготовляться из резин, соответствующих условиям работы муфты и имеющих следующие физико-механические свойства:

– предел прочности при разрыве – не ниже 10 МПа;

– относительное удлинение при разрыве по ГОСТ 270–75 – не менее 300 %.

Пример обозначения упругой муфты со звездочкой с номинальным вращающим моментом Т = 125 Н× м, диаметром посадочных отверстий в полумуфтах под валы d = 32 мм, с полумуфтами исполнения 1: климатического исполнения УЗ:

Муфта упругая со звездочкой 125-32-1 ГОСТ 14084–93.

 

То же с полумуфтами исполнения 2:

 

Муфта упругая со звездочкой 125-32-2 ГОСТ 14084–93.

КУЛАЧКОВАЯ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ МУФТА

 

Кулачковые предохранительные муфты (рис. 12.1) используют при небольших скоростях, малых вращающих моментах и маховых массах соединяемых частей. Действие муфт этого типа основано на замыкании с помощью пружин, поставленных с предварительным натяжением, полумуфт, снабженных на торцах кулачками. При перегрузках происходит срабатывание муфты, которое сопровождается значительными нагрузками и характерным звуком, поэтому кулачковые муфты называют сигнальными.

 

 

Рис. 12.1. Кулачковая предохранительная муфта

 

В конструкциях с малым трением пружинно-кулачковые муфты обеспечивают высокую точность срабатывания, так как упругие свойства пружин достаточно стабильны. Существенное влияние на точность срабатывания оказывает состояние рабочих поверхностей кулачков: твердость, шероховатость и точность изготовления.

Рабочие поверхности кулачков должны обладать достаточной твердостью, износостойкостью и способностью сопротивляться ударным нагрузкам. Кулачки изготавливают из стали 20Х с последующей цементацией и закалкой до твердости 56–57 HRC_э или из стали 40Х с закалкой до той же твердости. Число кулачков рекомендуется делать нечетным. Это позволяет упростить процесс изготовления и повысить точность расположения кулачков. Число кулачков принимают равным 3–15.

РАСЧЕТ КУЛАЧКОВОЙ

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЙ МУФТЫ

 

Задание. Рассчитать муфту (рис. 13.1) при следующих данных:

1. Номинальный вращающий момент Т = 100 Н× м.

2. Диаметр вала d = 28 мм.

3. Коэффициент запаса (перегрузки) β = 1, 45.

 

 

Рис. 13.1. К расчету предохранительной кулачковой муфты

 

Расчет

 

1. Определяем расчетный момент, при котором муфта будет выключаться (предельный момент срабатывания):

 

2. Определяем диаметр окружности, проходящей через середины кулачков:

 

D_c = 2d = 2 · 28 = 56 мм.

 

3. Окружное усилие при передаче номинального момента

 

 

4. Окружное усилие при передаче максимального момента (при перегрузке)

 

5. Усилие, необходимое для удержания муфты во включенном состоянии при передаче номинального момента:

 

 

где – угол наклона боковой поверхности кулачков; определение этого угла путем расчета приведено ниже.

6. Усилие, необходимое для выключения муфты при перегрузке, то есть при передаче расчетного момента:

 

.

 

7. Усилие, необходимое для включения муфты при возвращении к номинальному режиму работы, то есть после снятия перегрузки:

 

.

 

8. Принимая условие Q₂ ≥ Q₃, получаем

 

 

9. При ρ = 2°; f = 0, 05; D_с = 56 мм; d = 28 мм; β = 1, 45 получаем

 

–0, 0803tg²α + 0, 4505tgα – 0, 3305 = 0

 

и α = 40°57'30''.

10. Принимаем α = 42°, тогда

 

Q₁ = F_t tg = 3571, 3·0, 9 = 3214, 17 H;

 

Q₂ = 5178, 57 [tg(42º – 2º ) – 0, 05 ] = 3827, 48 H;

 

Q₃ = 3571, 3 [tg(42º + 2º ) + 0, 05 ] = 3805, 9 H.

 

Таким образом, получено

 

,

 

что и необходимо для работы муфты.

11. Предварительно определим размеры элементов муфты. Ширина кулачков (размер в радиальном направлении)

 

b ≈ (0, 13–0, 16) D_c = (0, 13–0, 16) · 56 = 7, 3–9 мм.

 

Принимаем b = 10 мм. Наружный диаметр кулачков

 

.

 

Высота кулачков h ≈ (0, 5–0, 6) b = (0, 5–0, 6) · 10; принимаем h = = 6 мм.

Наружный диаметр подвижной втулки

D_вт = (1, 5–1, 8) · d = (1, 5–1, 8) · 28 = 42–50 мм.

 

Принимаем D_вт = 42 мм.

Длина подвижной втулки

 

L(0, 8–1, 8) · d = (0, 8–1, 8) · 28 = 22–50 мм.

 

Принимаем L = 35мм.

Число кулачков Z, радиус фаски r установим при расчете кулачков по контактным напряжения σ _к.

12. Сила нормального давления на кулачки

 

 

13. Необходимый по условиям контактной прочности радиус r передней кромки кулачков и их число Z могут быть подсчитаны из выражения

или

.

В этой формуле ρ – приведенный радиус контактирующих в момент включения (выключения) передних кромок кулачков.

Если у ведущей и ведомой полумуфт эти радиусы равны, то

 

r₁ = r₂ = 2ρ, а

 

где r₁, r₂ – радиусы кромок кулачков ведущей и ведомой полумуфт соответственно;

Z – число кулачков, которое определяют расчетом;

Е_пр – приведенный модуль нормальной упругости. Модуль упругости для стали Е = 2, 1·10⁵ МПа. Если кулачки ведомой и ведущей полумуфт стальные, то

 

 

При твердости кулачков 60 HRC допускаемое контактное напряжение

 

Принимаем r₁ = r₂ = 2 мм, тогда

 

и

 

Принимаем Z = 10.

Длина кулачков k на среднем радиусе муфты, который равен D_с = 56 мм, будет определяться как

 

(рис.13.2).

 

14. Подсчитываем напряжение смятия при действии T_p:

 

5178, 57

 

Допускаемое [σ _см] ≈ 30 МПа.

15. Напряжение изгиба подсчитывают, если число кулачков Z > 11. При этом в расчет принимают 1/3; 1/2 от общего числа кулачков.

В качестве примера приведем расчет кулачков на изгиб при Z = 11.

Напряжения изгиба в сечении у основания кулачков

 

 

Изгибающий момент

Момент сопротивления изгибу одного кулачка

 

W_и = = = 299, 27 мм³.

Тогда

σ _и =

 

Для кулачков из цементированной стали 20Х

 

 

Расчет пружины

 

1. Диаметр проволоки для пружины (см. рис. 13.1)

 

где – индекс пружины;

D₀ – средний диаметр пружины.

Рассчитывая параметры муфты, мы определили наружный диаметр подвижной втулки D_вт = 42–50 мм. Так как пружина должна охватывать подвижную втулку, то внутренний диаметр пружины D_в = D₀ – d должен быть больше D_вт: D_вт ≥ d. Таким образом,

 

.

Индекс

Диаметр проволоки d ≥ 6 мм предварительно определен исходя из выборочных значений σ _в [12, с. 488].

Принимаем С = 8.

– поправочный коэффициент, учитывающий влияние кривизны витков пружины на напряжение.

Если С = 8, то

 

 

[τ ] – допускаемое напряжение для пружинной стали:

 

 

Здесь принят предел прочности при растяжении σ _р = 1450 МПа для проволоки 1-го либо 2-го классов с диаметром проволоки d ≥ 6 мм [11, с. 99; 12, с. 488].

 

.

 

При С = 8 D₀ = 12, 55 · 8 = 100 мм, что значительно больше необходимого размера D_вт, так как D_в = 100 – 12, 55 ≈ 87 мм. Назначаем С = 6, тогда

 

 

 

При С = 6 · D₀ = 11, 19 × 6 = 67, 14 мм.

 

 

Принимаем проволоку со стандартным значением d = 11 мм, тогда средний диаметр пружины D₀ = 11 · 6 = 66 мм, внутренний диаметр пружины D_в = 66 – 11 = 55 мм, что больше принятого значения наружного диаметра подвижной втулки D_вт = 42 мм. Наружный диаметр пружины

 

 

2. Для выключения муфты при перегрузке необходимо обес-печить рабочую деформацию F_p пружины на величину высоты кулачков h:

F_p = h.

 

Известно, что

 

где F₂ – максимальная деформация (осадка) пружины при действии силы Q₂;

F₁ – минимальная (предварительная) деформация пружины под действием силы Q₁.

 

 

где n – число рабочих витков пружины;

G – модуль сдвига; для стали в среднем G = 8 ·10⁴ МПа.

Принимая F_p = h, получаем

 

,

поэтому

.

 

Подставляя значения h, Q₂, Q₁, полученные при расчете муфты, находим

 

 

Принимаем число рабочих витков n = 5.

3. Тогда предварительная деформация пружины, которая достигается во время монтажа муфты:

 

F₁= мм.

 

 

Максимальная деформация, обеспечивающая выключение кулачков при перегрузке муфты:

 

F₂= мм.

 

 

4. Полное число витков пружины

 

n₁ = n + (1, 5–2) = 5 +2 = 7 витков.

 

Высота пружины при полном сжатии (при посадке витка на виток)

 

^.

Зазор между витками пружины в ненагруженном состоянии

 

 

Шаг пружины в свободном состоянии

 

 

Высота пружины H₀ в свободном состоянии

 

 

Длина заготовки проволоки для пружины

 

Предыдущая234567891011121314151617Следующая

Поделиться:

Популярное:

1. Construction of the Automobile
2. I. Основные физические явления и процессы в электрических аппаратах
3. IУ. Первые подступы к функционализму
4. READ THE TEXT TO CHECK YOURSELF
5. XII. ЗЛОКАЧЕСТВЕННАЯ АГРЕССИЯ: НЕКРОФИЛИЯ
6. А как насчет того, чтобы формировать свое поведение?
7. А. Чертеж кинематической схемы электромеханического привода
8. АДП (Агрегат депарафинизации)
9. Б. Чертёж общего вида цепной однорядной муфты
10. Болезни и повреждения картофеля.
11. Броневая защита. Корпус и башня
12. В окислительно – восстановительной реакции