Назначение и динамические свойства муфт.

Конструкция одной из упругих муфт изображена на рисунке 6.8. Эту конструкцию можно рассматривать как принципиальную схему, общую для всех упругих муфт. Здесь полумуфты 1 и 2 связаны упругим элементом 3 (например, склеены или привулканизированы). Упругая связь полумуфт позволяет: компенсировать несоосность валов; изменить жесткость системы в целях устранения резонансных колебаний при периодически изменяющейся нагрузке; снизить ударные пе­регрузки.

Рисунок 6.8 – Упругая муфта (втулочно-пальцевая)

Переменной жесткостью обладают муфты с неметаллическими упругими элементами, материалы которых (резина, кожа и т. д.) не подчиняются закону Гука, а также муфты с металлическими упругими элементами, условия деформирования которых задаются конструкцией. От характеристики жесткости упругой муфты в значительной степени зависит способность машины переносить резкие изменения нагрузки (удары) и работать без резонанса колебаний.

Демпфирующая способность упругих муфт способствует снижению динамических нагрузок и затуханию колебаний.

Конструкция и расчет упругих муфт

В машиностроении применяют большое количество разно­образных по конструкции упругих муфт. По материалу упругих элементов эти муфты делят на две группы: с металлическими и неметаллическими упругими элементами. В методике расчета муфт каждой из этих групп много общего, что позволяет ограничиться подробным изучением только некоторых типич­ных конструкций.

Неметалличес­кие упругие эле­менты муфт. Ос­новным материалом неметаллических упру­гих элементов является резина. Она обладает следующими положительными качествами: 1) высокой эластичностью; в пределах упругости резина допускает относительные дефор­мации 0,7...0,8, а сталь - только 0,001...0,002; при таких деформациях единица массы резины может аккумулировать большое количество энергии (в 10 раз больше, чем сталь); 2) высокой демпфирующей способностью вследствие внутрен­него трения; относительное рассеяние энергии в муфтах с резиновыми элементами достигает 0,3...0,5; 3) электроизоляци­онной способностью. Муфты с резиновыми упругими элемен­тами (рисунок 6.9) проще и дешевле, чем со стальными.

Недостатки резиновых элементов:

1) меньшая долговеч­ность, чем стальных; вследствие структурных изменений, уско­ряемых внешними воздействиями и нагреванием при перемен­ных деформациях, резина постепенно теряет свою прочность и упругие свойства;

2) меньшая прочность, которая приводит к увеличению габаритов муфт; для передачи больших крутящих моментов такие муфты становятся нерациональными.

Муфты с резиновыми упругими элементами широко рас­пространены во всех областях машиностроения для передачи малых и средних крутящих моментов.

Основные типы резиновых упругих элементов муфт и схемы их нагружения изображены на рисунке 6.9.

Рисунок 6.9 – Схемы упругих резиновых элементов

При выборе типа упругого элемента учитывают следующее: упругие элемен­ты с равномерным напряженным состоянием по объему обладают большей энергоемкостью; кручение и сдвиг дают большую энергоемкость, чем изгиб и сжатие; выгодно, чтобы упругий элемент занимал большую долю объема муфты.

Сцепные (управляемые) муфты

К синхронным муфтам относятся кулачковые и зубчатые муфты. В этих муфтах момент от ведущего к ведомому валу передается взаимным зацеплением муфт посредством кулачков (торцовых выступов) или зубьев. Кулачковые и зубчатые муфты дешевле фрикционных, недостаток заключается в том, что их включение при вращении валов сопровождается ударами, которые могут вызвать поломки деталей привода или машины. Поэтому кулачковые и зубчатые муфты применяют при отсутствии требования к плавности включения, редких включениях и малой относительной угловой скорости, а также в условиях стесненных габаритов.

Муфты кулачковые.

На торцах полумуфт(рисунок 6.10) имеются выступы (кулачки). В рабочем положении выступы одной полумуфты входят во впадины другой. Для включения и выключения муфты одну из полумуфтустанавливают на валу подвижно в осевом направлении. Подвижную полумуфту перемещают с помощью специального устройства - отводки. Вилку отводки располагают в пазу.

Рисунок 6.10 – Муфта кулачковая

Кольцо служит для центровки валов. Несоосность валов резко снижает работоспособность кулачковых муфт.

Рисунок 6.11 – Муфта кулачковая

Расчет кулачковых муфт заключается в проверочном расчете на износостойкость и прочность кулачков в предложении их равномерной нагрузки. На износостойкость – по давлению на рабочих поверхностях:

;

на прочность (изгиб):

.

где k=2...3 – коэффициент неравномерности работы кулачков, зависящий от точности изготовления; - расчетный крутящий момент муфты; z –число кулачков полумуфты; - диаметр средней окружности кулачков; b – ширина кулачка; h – высота кулачка; - момент сопротивления сечения кулачка при изгибе; p – расчетное давление рабочей поверхности кулачков; – допускаемое давление кулачков; - расчетное напряжение на изгиб кулачков; - допускаемое напряжение на изгиб кулачков.