Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







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 HRCэ 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:

 

Dc = 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 Q2Q3, получаем

 

 

9. При ρ = 2°; f = 0,05; Dс = 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 = Ft 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) Dc = (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

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

 

Принимаем Dвт = 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 σк.

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;

Епр – 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 Dс = 56 мм, будет определяться как

 

(рис.13.2).

 

14. Подсчитываем напряжение смятия при действии Tp:

 

5178,57

 

Допускаемое [σсм] ≈ 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

 

Wи = = = 299,27 мм3.

Тогда

σи =

 

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 Dвт = 42–50 мм. Так как пружина должна охватывать подвижную втулку, то внутренний диаметр пружины Dв = D0d должен быть больше Dвт : Dвтd. Таким образом,

 

.

Индекс

Диаметр проволоки d ≥ 6 мм предварительно определен исходя из выборочных значений σв [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 σр = 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 Dвт, так как Dв = 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 Dв = 66 – 11 = 55 мм, что больше принятого значения наружного диаметра подвижной втулки Dвт = 42 мм. Наружный диаметр пружины

 

 

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

Fp = 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 Fp = 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

 









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2018 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.