Тема МУФТЫ 1 НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ МУФТ Муфтами

Тема: МУФТЫ 1. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ МУФТ Муфтами называют устройства, предназначенные для соединения валов, а также для соединения с валами других вращающихся деталей (зубчатых колес, шкивов и др. ). Муфты служат для пере дачи вращающего момента, в качестве предохранительных устройств, а также тормозов и имеют различное конструктивное оформление в зависимости от назначения и требований, предъявляемых к меха низмам. Муфты разделяют на постоянные и сцепные. Первые служат для постоянного соединения вращающихся деталей в процессе работы механизма, вторые позволяют без разборки соединять и разъеди нять вращающиеся детали при работе машины. 1

2. ПОСТОЯННЫЕ МУФТЫ Глухие жесткие муфты предназначены для соединения соосных валов, при этом исключаются их относительные угловые или поперечные смещения. В машиностроении используют глухие жесткие муфты следующих разновидностей: втулочные, фланцевые поперечно свертные и реже — продольно свертные. Втулочная муфта (рис. 1) представляет собой стальную или чугунную втулку, которую насаживают на соединяемые концы валов и закрепляют на них штифтами или стопорными винтами. Втулочная муфта, чрезвычайно простая по конструкции, широко применяется при небольших нагрузках, особенно в приборах. Основным ее недостатком является необходимость точного совмещения осей валов, а для их разъединения необходимы значительные смещения валов в осевом направлении. 2

l рис. 1 3

Фланцевая поперечно свертная муфта (рис. 2) состоит из двух по лумуфт, соединяемых при помощи болтов. Точная сборка двух по лумуфт достигается с помощью центрирующего буртика (рис. 2, а) или центрирующих полуколец (рис. 2, б). В послед нем случае обеспечивается разборка конструкции без сдвига валов в осевом направлении. Фланцевые муфты широко применяют в тяжелом машиностроении, когда требуется точное и жесткое соединение валов при передаче больших крутящих моментов. Фланцевые муфты передают крутящий момент либо силами трения, возникающими на торцах полумуфт от затяжки болтов, поставленных в отверстия с зазорами, либо непосредственно болтами, установленными в от верстиях полумуфт без зазора (рис. 2, б). В последнем случае муфты могут передавать большие крутящие моменты. 4

рис. 2 5

В технике применяют иногда продольно свертные муфты (рис. 3), состоящие из двух полумуфт, между которыми зажимают болтами концы соединяемых валов. Продольно свертные муфты обеспечивают монтаж и демонтаж конструкций без осевых перемещений валов. Компенсирующие жесткие муфты применяют для уменьшения вредного влияния несоосности валов на работу подшипников и других устройств. У муфт имеются элементы, обладающие относительной подвижностью. Компенсация смещений валов при использовании таких муфт достигается наличием больших зазоров в сопряжениях их деталей или скольжения деталей друг по другу. Имеются следующие разновидности жестких компенсирующих муфт. 6

рис. 3 7

Зубчатая муфта (рис. 4) состоит из двух вту локс наружными зубча тыми венцами и двух соединительных обойм с внутренними зубьями (рис. 4, а). Втулки устанавливают на соединяемых концах валов, а соединительные обоймы, внутренние зубья которых входят в зацепление с эвольвентными зубьями втулок (рис. 4, б), стягивают болтами. Головки зубьев на втулках имеют сферическую форму по длине зуба и бочкообразную форму в продольном сечении (рис. 4, б). При такой форме зубьев и предусмотренных боковых зазорах в зацеплении допускается перекос оси каждого вала до 0° 30' и некоторое радиальное смещение валов. Внутреннюю полость муфты заполняют маслом для уменьшения износа зубьев и потерь на трение между ними. 8

рис. 4 9

Крестовая муфта (рис. 5) предназначена для компенсации радиальных смещений валов. Она состоит из двух полумуфт, имеющих диаметральные пазы, и промежуточного диска с двумя выступами, выполненными крестообразно на противоположных сторонах диска. Выступы диска входят в пазы полумуфт. Несоосность соединяемых валов, а также угловых смещений до 1° компенсируется подвижностью соединительного диска в пазах полумуфт. При передаче крестовыми муфтами крутящих моментов на рабочих гранях выступов и пазов возникают неравномерно распределенные давления. Для уменьшения потерь на трение и износа сопряженных поверхностей их периодически смазывают. 10

рис. 5 11

Шарнирные муфты (рис. 6) применяют для соедине ния валов, оси которых рас положены под большим углом друг к другу, причем в про цессеработы величина угла наклона может изменяться. Шарнирная муфта состоит из двух вилок 1 (рис. 6, а) и крестовины 2, шарнирно соединенной с вилками. Недостатком шар нирной муфты является неравномерность вращения ведомого вала при равномерном вращении ведущего, если валы установлены несоосно. Для устранения этого недостатка применяют сдвоенные шар нирные муфты, содержащие промежуточный элемент 2 (рис. 6, б), однако для равномерного вращения ведомого вала необходимо со блюдение параллельности соединяемых валов 1 и 3. 12

рис. 6 13

Упругие постоянные муфты применяют для уменьшения динамических нагрузок, а также некоторой компенсации неточностей взаимного расположения соединяемых валов. Эти муфты влияют на общую динамическую характеристику системы и могут изменять ее в нужном направлении. Кроме того, упругие муфты способствуют гашению колебаний и являются поэтому виброизолирующими эле ментами машин. Втулочно пальцевые муфты типа МУВП (рис. 7), выпускаемые по нормали машиностроения, получили наибольшее распространение. Муфта состоит из двух фланцевых полумуфт, в одной из которых закреплены коническими хвостовиками стальные пальцы, армированные резиновыми втулками или набором резиновых колец. Муфты типа МУВП допускают перекос валов от 0° 30' до 1 радиальное смещение валов от 0, 2 до 0, 6 мм и осевое смещение до 1— 2 мм. 14

рис. 7 15

Муфты с упругими оболочками (рис. 8, а, б) также состоят из двух полумуфт, насаживаемых на соединяемые концы валов. Полумуфты соединяют резиновой (или резинокордной) оболочкой, закрепляемой с помощью прижимных колец и болтов. Преимуществами муфт с упругими оболочками являются компенсация неточностей взаимного расположения соединяемых валов, а также простота монтажа и демонтажа упругого элемента. Недостатком этих муфт является увеличение габаритов по сравнению с другими конструкциями муфт. 16

рис. 8 17

На рис. 9 показана муфта переменной жесткости с радиальным расположением пакетов упругих пластин. Пластины соединяют наружную и внутреннюю полумуфты. Пакеты пластин закреплены в пазах внутренней полумуфты, а их свободные концы изгибаются под нагрузкой. Муфта работает как упругая с переменной жест костью только в определенном диапазоне изменения нагрузки. При максимальной нагрузке муфта работает как жесткая. рис. 9 18

3. Сцепные муфты 1. Сцепные управляемые муфты передают крутящий момент от ведущего вала к ведомому через зацепления полумуфт, имеющих на внутренних торцах выступы (кулачки) или зубья (кулачковые и зубчатые муфты), или силами трения, возникающими на рабочих поверхностях полумуфт (фрикционные муфты). Общим требованием для всех типов сцепных муфт является строгая соосность соединяе мыхвалов. По сравнению с кулачковыми и зубчатыми фрикционные муфты обладают рядом преимуществ: плавная передача движения от ведущего вала к ведомому, возможность включения при любой разности скоростей и предохранение механизмов от поломок деталей в случае внезапной перегрузки. В этой связи фрикционные муфты получили наиболее широкое распространение. 19

Однако эти муфты можно применять только в тех случаях, когда не требуется строгого соблюдения равенства угловых скоростей соединяемых валов. Принципиальные схемы фрикционных муфт показаны на рис. 10. Полумуфты 1 закреплены на валах неподвижно, а полумуфты 2 являются подвижными или имеют подвижные элементы. В зависимо сти от формы рабочих поверхностей различают следующие разно видности фрикционных муфт: дисковые (рис. 10, а, б), конусные (рис. 10, в) и цилиндрические (рис. 10, г), рис. 10 20

Многодисковые муфты получили наибольшее распространение среди фрикционных муфт благодаря плавности включения, неболь шим габаритам и несложной регулировке при износе дисков. Муфта (рис. 11) состоит из двух неподвижных полумуфт 1 и 2 и пакета дисков, один из которых 3 соединен с помощью наружных зубьев или шлицев с полумуфтой 2, а внутренние диски 4 скреплены с по лумуфтой 1. При включении муфты диски сжимаются между упор ными кольцами 5 и 6 при помощи рычажного механизма включения 7. В выключенной муфте между дисками появляются зазоры, момент трения практически исчезает и движение ведомому валу не пере дается. 21

22

2. Сцепные самоуправляемые муфты характерны тем, что валы у таких муфт соединяются и разъединяются автоматически в зави симости от изменения одного из следующих параметров: крутящего момента, скорости или направ ления вращения. Различают пре дохранительные, обгонные и цен тробежные сцепные самоуправ ляемые муфты. Предохранительные муфты или муфты предельного момен таслужат для защиты механиз мовот перегрузки, когда пере даваемый крутящий момент до стигает предельной величины. В основном применяют предо хранительныемуфты двух ви дов. Предохранительные муфты с разрушающимся элементом имеют наиболее простую конст рукцию. Чаще всего применяют муфты со срезными штифтами (рис. 12). Такая муфта состоит из двух дисковых полумуфт 1 и 2, соединяемых металлическим штифтом 3, вставленным в термически обработанную втулку 4. При возникновении перегрузки штифт срезается и муфта разъединяет валы. 23

рис. 12 24

Фрикционные предохранительные муфты применяют в машинах, подвергающихся действию ударных нагрузок или частым кратко временным перегрузкам. На ибольшее распространение по лучили многодисковые фрик ционные муфты. На рис. 13 показана одна из конструк цийтакой муфты. Она от личаетсяот фрикционной уп равляемоймуфты тем, что у нее диски 1 постоянно сжаты пружиной 2, при этом сила нажатия пружины регули руетсягайкой 3. В случае перегрузки возникает проскальзывание дисков вплоть до останова ведомого вала. рис. 13 25

Обгонные муфты (или муфты свободного хода) автоматически соединяют или разъединяют валы в зависимости от соотношения их угловых скоростей. Если скорость ведущего вала больше, чем у ве домого, муфта соединяет валы. Когда скорость ведомого вала пре высит скорость ведущего, муфта разъединяет валы, не препятствуя ведомому валу обгонять ведущий. Применяют две разновидности таких муфт. Обгонная фрикционная муфта (рис. 14) состоит из двух полу муфт — наружной 1 и внутренней 2, насаженных на соединяемые валы. Внутренняя полумуфта (зве здочка)образует с наружной обой мой клиновидные пазы, в которых расположены ролики 3, поджимае мые пружинами 4. Если ведущей является внутренняя полумуфта, то сцепление валов возможно толь копри вращении звездочки по ча совойстрелке, когда ролик затя гиваетсясилами трения в суживаю щийсяпаз и заклинивается между полумуфтами. 26

Если внутренняя по лумуфтавращается относительно наружной против часовой стрелки, ролики не препятствуют дви жению полумуфт и валы не соединяются. Храповые обгонные муфты применяют реже фрикционных, так как при их работе появляются в механизме шумы. Центробежные муфты служат для автоматического соединения или разъединения валов при достижении ими заданных уг ловых скоростей, при которых полумуфты сцепляются или рас цепляются под действием сил инерции грузов и пружин. По этому процесс пуска машины при использовании этих муфт протекает плавно, без перегруз ки двигателя, который разго няется вхолостую. 27

Наибольшее распространение получила конструкция фрик ционной центробежной муфты радиального действия. В приве денной на рис. 15, а схеме ве дущим является вал 4, на сту пице 2 которого свободно уста новленыколодки 3 или ленты. Ведомым звеном является барабан 1, к ободу которого центробеж ными силами прижимаются колодки или ленты. К центробежным муфтам относятся также шариковые и порош ковыемуфты. У шариковой муфты (рис. 15, б) ведущим звеном является лопастное колесо, а ведомым — барабан, закрытый тор цовыми крышками. Образовавшиеся камеры заполняют шариками со смазкой. При вращении лопастного колеса шарики под действием центробежных сил прижимаются к ободу барабана, увлекая его за собой силами трения. 28

рис. 15 29

У порошковой муфты (рис. 15, в) ведущим звеном является наружный корпус 1 с гладкой внутренней поверхностью, а ведомым звеном — гофрированный диск 2. Внутреннюю полость муфты заполняют чугунной дробью, мелкими стальными шариками или металлическими опилками. При вращении корпуса наполнитель муфты смещается центробежными силами к внешнему контуру и зажимает гофрированный диск; тем самым он приводит в движение ведомый вал. 30