Кулачковой предохранительной муфты

Задание. Подобрать кулачковую предохранительную муфту по следующим данным: номинальный вращающий момент T = 140 Н×м; диаметр вала d_в = 28 мм; коэффициент перегрузки β = 1,8.

Порядок расчета

1. По номинальному моменту подбираем муфту с T = 160 Н×м, диаметром вала d = 28 мм, исполнения 1 ([10, с. 231, табл. 23, с. 209 табл. 13 и с. 232, табл. 24] и в настоящем издании табл. 15.1), внутренний диаметр подвижной полумуфты d = 75 мм. У выбранной муфты наружный диаметр D = 125 мм; высота кулачков h = 8 мм, число кулачков Z = 3, угол α = 30°.

Диаметр окружности, проходящий через середину кулачков:

где b – ширина кулачков (размер в радиальном направлении):

Рис. 15.1. Элементы кулачковых муфт

Таблица 15.1

Элементы кулачковых предохранительных муфт

(см. рис. 15.1), размеры в мм

D	Вращающий момент Т, Н×м	d	d1	h	h1	c	c1	k	f
						10,35 11,22 12,09 13,39 14,66 16,83 19,00 21,17 22,44 24,62 28,95 32,38 36,73	6,55 7,44 8,33 9,66 8,93 11,17 13,38 15,50 14,89 17,11 21,52 23,05 27,46	14,73 16,03 17,33 18,63 22,09 24,70 27,30 29,90 34,67 37,36 41,16 47,23 52,43	0,5 0,5 0,5 0,5 0,8 0,8 0,8 0,8 1,2 1,2 1,2 1,5 1,5

Примечание.

1. Число кулачков z = 3. Т рассчитан для кулачков из стали 20Х с твердостью 58–62 НRС или из стали 45 с твердостью 48–52 НRС. Грань кулачка, расположенная под углом 30°, является рабочей.

2. Направление вращения валов – в одну сторону согласно расположению граней.

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

3. Окружное усилие при передаче номинального момента

4. Окружное усилие при перегрузке

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

6. Усилие, необходимое для выключения муфты при перегрузке:

2259,82 Н.

Здесь принято, что трущиеся поверхности муфты будут смазываться, и поэтому ρ = 2°, f = 0,05.

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

1982,97 Н.

Неравенства Q₂ > Q₃ и Q₂ > Q₁ обеспечены, следовательно, муфта будет выключаться при перегрузках (Q₂ > Q₁) и включаться после снятия перегрузки (Q₂ > Q₁).

8. Подсчитываем напряжения смятия при действии Т_р:

где F_n – сила нормального давления на кулачки:

5819,69 Н.

b = 25 мм – ширина кулачка;

r = 2 мм – радиус закругления рабочих граней кулачков;

Z = 3 – число кулачков;

Допускаемое [σ_см] ≈ 30 МПа.

9. Контактные напряжения на кромке кулачков в момент выключения

где – приведенный модуль нормальной упругости. Для стали Е = 2 · 10⁵ МПа, поэтому и E_пр = 2 · 10⁵ МПа;

ρ – приведенный радиус контактирующих в момент выключения кромок кулачков. Если у ведущей и ведомой полумуфт эти радиусы равны ρ₁ = ρ₂ = 2 мм, то

σ_к = 0,418 МПа.

[σ_к] = 25 HRC; если принять 62 HRC, то

[σ_к] = 25 · 62 = 1550 МПa,

то есть перегрузка будет достигать

Допускается перенапряжение до 10 %.

СТАНДАРТНЫЕ КУЛАЧКОВЫЕ

И ФРИКЦИОННЫЕ МУФТЫ

Кулачковые и фрикционные муфты (рис. 16.1) предназначены для предохранения привода при передаче крутящего момента от 4 до 400 Н×м в любом пространственном положении. Допускаемое отношение моментов срабатывания Т_мах / Т_ном = 1,2.

Рис. 16.1. Фрикционная дисковая предохранительная муфта

Муфты изготовляют трех исполнений: 1 – с цилиндрическим посадочным отверстием и шпоночным пазом по ГОСТ 8788–79; 2 – со шлицевым посадочным отверстием, соответствующим соединению средней серии по ГОСТ 1139–80; 3 – с эвольвентным шлицевым отверстием по ГОСТ 6033–80.

Параметры кулачковых и фрикционных муфт представлены в табл. 16.1.

Таблица 16.1

Параметры кулачковых (рис. 16.1) и фрикционных муфт

Номинальный крутящий момент Т, Н×м

Общие размеры

Кулачковая муфта (рис. 13.1)

Фрикционная муфта (рис. 16.1)

d

l

l1, не более

b

h

t, не более

Допускаемая частота вращения, об/мин

Масса, кг, не более

d1

D

L

d1

D

L

t

Допус-каемая частота вращения, об/мин

Масса, кг, не более

Исполнение

2 и 3

1,8

0,32

6, 3

2,5

0,50

0,64

3,0

0,86

0,68

3,0

0,90

0,75

3,5

1,6

Окончание табл. 16.1

									3,5		1,8
											2,5
											7,5

Примечание.

1. Государственные стандарты предусматривают 2-й ряд для исполнения 1 как менее предпочтительный.

2. Пример обозначения предохранительной кулачковой муфты с номинальным крутящим моментом 63 Н×м, диаметром посадочного отверстия 25 мм, исполнения 1, климатического исполнения У3:

Муфта 63-25-У3 ГОСТ 15620–77.

То же исполнения 2 Муфта 63-6 21 25-У3 ГОСТ 15620–77.

То же исполнения 3 Муфта 63-Эв. 25 1,5 16-У3 ГОСТ 15620–77.