3.3. Выбор муфт

В проектируемых приводах применены компенсирующие разъемные муфты в стандартном исполнении. Для соединения выходных концов двигателя и быстроходного вала редуктора, установленных, как правило, на общей раме, используют упругие втулочно-палъцевые муфты. Эти муфты обладают достаточными упругими свойствами и малым моментом инерции для уменьшения пусковых нагрузок на соединяемые валы (прил. 11). Для соединения выходных концов тихоходного вала редуктора и приводного вала рабочей машины используют цепные муфты (прил. 23). Эти муфты обладают достаточной податливостью, позволяющей компенсировать зна­чительную несоосность валов.

Применяемые муфты обеспечивают надежную работу при­вода с минимальными дополнительными нагрузками, компен­сируя неточности взаимного расположения валов вследствие неизбежных осевых (Δа), радиальных (Δr) и угловых (Δγ) смещений.

Однако при расчете опорных реакций в подшипниках следует учитывать действие со стороны муфты силы (FM), вызванной радиальным смещением валов (Δr). Угловые смещения валов незначительны и нагруз­ку, вызванную ими на валы и опоры, можно не учитывать.

Определение расчетного момента и выбор муфты

Основной характеристикой для выбора муфты является номинальный вращающий момент (Т), установленный стандартом (прил. 11, 23). Муфты выбирают по большему диаметру концов соединяемых валов и расчетному моменту (Тр), который должен быть в пределах номинального:

Тр = Кр Т1 2)  Т,

где  Кр – коэффициент  режима  нагрузки (табл. 3.20); T 1(T2) – вращающий момент на соответствующем валу редуктора, Н·м .

Таблица 3.20 Значения коэффициента режима нагрузки

Тип машины

Кр

Конвейеры ленточные

Конвейеры скребковые

Краны, лебедки,

1,25…1,50

1,50…2,00

2,00…3,00

Стандартные муфты предусмотрены двух типов: с цилиндрическим и коническим посадочным отверстием , а каждый тип – в двух исполнениях: для длинных и коротких концов валов. Рекомен­дуемые для проектируемых приводов муфты принимаются для

коротких концов валов. Стандарт допускает сочетание полумуфт с различными диаметрами посадочных отверстий (d), если эти муфты предназначены для передачи одного и того же номинального вращающего момента. В отдельных случаях для упругих втулочно-пальцевых муфт допускается диаметр одной из полумуфт уменьшить до любого значения, установленного стандартом для других номинальных моментов.

Таблица 3.21 Радиальная жесткость упругих втулочно-пальцевых муфт

d, мм

сΔr , Н/мм

d, мм

сΔr , Н/мм

16

1550

30

3920

20

2160

40

5400

25

2940

Муфты упругие втулочно-пальцевые.


Муфты получили широкое распространение благодаря простоте конструкции и удобству замены упругих элементов. Однако они имеют небольшую компенсирующую способность и при соединении несоосных валов оказывают большое силовое воздействие на валы и опоры, при этом резиновые втулки быстро выходят из строя. Основные параметры, габаритные и присоединительные размеры муфт, допускаемые смещения осей валов определяют по приложению 11. Полумуфты изготовляют из чугуна марки СЧ 20 (ГОСТ 1412 – 85) или стали ЗОЛ (ГОСТ 977 – 88); материал пальцев – сталь 45 (ГОСТ 1050 – 88); материал упругих втулок – резина с пределом прочности при разрыве не менее 8 Н/мм 2.

Радиальная сила, вызванная радиальным смещением, опре­деляется по соотношению:

FМ = сΔr Δr,

где Δr – радиальное смещение, мм (прил. 11); сΔr – радиальная жесткость муфты, Н/мм (табл. 3.21), зависит от диаметра посадочного места полумуфты.

Цепные муфты. Обладают хорошими компенсирующими свойствами. В качестве соединительного элемента полумуфт-звездочек применяют стандартные цепи; при монтаже и демонтаже этих муфт не требуется осевого смещения узлов. Так как в шарнирах самой цепи и в сопряжении ее со звездочками имеются зазоры, то эти муфты не применяют в реверсивных приводах, а также в приводах с большими динамическими нагрузками.

Основные параметры, габаритные и присоединительные размеры муфт, допускаемые смещения осей валов определяют по приложению 23. Размеры диаметров зубчатого венца полумуфт рассчитывают, как для звездочек цепной передачи роликовой цепью по шагу цепи (р) и количеству зубьев (z), выбранных по стандарту муфты. Конструирование звездочек-полумуфт выполняют по рекомендациям табл. 3.19. Полумуфты изготовляют из стали 45 (ГОСТ 1050 – 88) или стали 45Л (ГОСТ 977 – 88).

В проектируемых муфтах применяют однорядные втулочно-роликовые цепи (ГОСТ 13568 – 97). Профиль зубьев полумуфт – по ГОСТ 591 – 69. Для удержания смазки муфту закрывают разъемным кожухом с встроенными уплотнениями и фиксирующим винтом или штифтом, обеспечивающим со­вместное вращение с муфтой и предотвращение смещения кожуха.

Радиальную силу, с которой муфта действует на вал, принимают:

FМ  0,25 Ft,

где Ft – окружная сила на делительном диаметре звездочки.

Установка муфт на валах

Сопряжение с валом. Проектируемые муфты состоят из двух полумуфт, устанавливаемых на выходные концы валов на шпоночном соединении призматическими шпонками (см. табл. П27). Полумуфты соединяются между собой деталями (пальцами, цепью), передающими вращающий момент. На цилиндрические концы валов полумуфты устанавливают по следующим посадкам:

· при нереверсивной работе без толчков и ударов – H7/k6;

· при нереверсивной работе с умеренными толчками – Н7/m6;

· при реверсивной работе с большими толчками и ударами – H7/n6 .

Установка полумуфт на цилиндрические концы валов с на­тягом и снятие их вызывают затруднения, которые не воз­никают при установке полумуфт на конусные концы. Осевой затяжкой полумуфт на конусные концы валов можно создать значительный натяг в соединении и обеспечить точное радиальное и угловое положения муфты относительно вала. Поэтому при больших нагрузках, работе с толчками, ударами и при реверсивной работе предпочтительно полумуфты устанавливать на конусные концы валов, несмотря на большую сложность их изготовления. При такой установке нельзя упирать полумуфту в буртик вала, так как при этом не может быть гарантирован необходимый натяг (см. рис. 3.14).

Осевая фиксация и осевое крепление. Полумуфта должна быть закреплена на конце вала и зафиксирована от осевых смещений. Конструкция полумуфт предусматривает односто­роннюю выступающую ступицу; способы и методы закрепления и осевой фиксации полумуфт такие же, как и для элементов открытых передач с односторонней и двусторонней выступа­ющими ступицами (см. разд. 3.2). Примеры осевой фиксации и осевого крепления полумуфт:

· на цилиндрический конец вала – установочным винтом (см. рис. 3.15); концевой шайбой; круглой шлицевой гайкой и многолапчатой шайбой;

· на конический конец вала – гайкой и шайбой с носком (см. рис. 3.11;); концевой шайбой (см. рис. 3.8); круглой шлицевой гайкой и много лапчатой шайбой (см. рис. 3.14).