🗊Презентация Детали машин. Муфты

Санкт-Петербургский Политехнический Университет Петра Великого Институт металлургии, машиностроения и транспорта Кафедра «Машиноведение и основы конструирования» Е.А. Тарасенко Лекция МУФТЫ Детали машин Слайды видеолекций для бакалавров технических направлений Санкт-Петербургский государственный политехнический университет 2015 Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, 2015 ©

Функции муфт обеспечение взаимной неподвижности соединяемых деталей (жесткие или глухие муф­ты); обеспечение возможности работы при соосном или угловом смещении осей валов (компенсирующие и подвижные муфты); улучшение динамических характеристик привода (упругие муфты); ограничение передаваемого момента (предохранительные муфты); возможность соединения или разъединения валов и других деталей на ходу или в не­подвижном состоянии (сцепные управляемые муфты); регулирование передаваемого момента в зависимости от угловой скорости (центробежные, гидродинамические и др. муфты); передача момента только в одном направлении (обгонные муфты) и пр

Виды смещения соединяемых валов

Муфты подбирают по величине вращающего момента - расчетный момент, - коэффициент, учитывающий режим работы, - наибольший длительно действующий момент, - допустимый момент, определяемый по таблицам для данного размера муфты Коэффициент k определяют на основании данных о характере нагрузки. При отсутствии таких данных пользуются приближенными рекомендациями: - коэффициент безопасности, учитывающий характер последствий при выходе муфты из строя. ; - коэффициент, учитывающий условия работы муфты: удары, толчки, реверсы. . Меньшие значения – при спокойной нагрузке, большие - при работе с ударами, реверсами.

Глухие муфты Глухие муфты создают взаимную неподвижность соединяемых деталей. Их применение определяется в основном условиями монтажа и целесообразностью ограничения размеров. Валы, соединенные глухой муфтой, работают как одно целое, поэтому наряду с крутящим моментом муфта может воспринимать изгибающий момент, поперечные и осевые нагрузки.

Втулочные муфты Во втулочной муфте усилие между валами передается работающими на срез штифтами или шлицевыми соединениями.

Втулочные муфты

Расчет втулочных муфт

Фланцевые муфты Фланцевые муфты состоят из двух полумуфт, соеди­няемых болтами, поставленными без зазора.

Фланцевые муфты

Расчет фланцевых муфт

Компенсирующие муфты Из-за погрешностей изготовления, упругих и температурных деформаций, радиальных зазоров в опорах, неточного монтажа и других причин возникают смещения осей соединяемых валов. Для понижения дополнительных усилий на валы и повышения надежности работы привода в этих условиях применяют компенсирующие муфты, которые могут выполняться зубчатыми, цепными и др.

Зубчатые муфты Зубчатые муфты состоят из двух втулок с внешними зубьями и скрепленных болтами двух обойм с внутренними зубьями.

Зубчатые муфты

Достоинства зубчатых муфт Высокая нагрузочная способность. Компактность. Технологичность. Возможность использования в практически неограниченных диапазонах угловых скоростей.

Для снижения массы и габаритов при высокой надежности работы муфты изготавливают из качественных сталей марок 40, 45, 40Х и др. с поверхностной закалкой и химико-термической обработкой (цементация, азотирование). Зубчатые муфты работают в смазке. Для снижения массы и габаритов при высокой надежности работы муфты изготавливают из качественных сталей марок 40, 45, 40Х и др. с поверхностной закалкой и химико-термической обработкой (цементация, азотирование). Зубчатые муфты работают в смазке.

Расчет зубчатых муфт

Цепные муфты Цепная муфта состоит из двух полумуфт-звездочек с одинаковым числом зубьев и охва­тывающей их однорядной или двухрядной цепи роликовой цепи. Цепные муфты позволяют компенсировать угловые смещения валов до 1°. При использовании цепей с бочкообразными роликами - до 3... 5°.

Цепные муфты

Подвижные муфты При значительных смещениях соединяемых валов применяют подвижные муфты, среди которых наибольшее распространение получили шарнирные муфты.

Шарнирные асинхронные муфты часто выполняют в виде двух вилок и крестовины между ними. В этих муфтах диаметр отверстий для валов колеблется от 8 до 40 мм, а переда­ваемый момент - до 1280 Нм. Шарнирные асинхронные муфты часто выполняют в виде двух вилок и крестовины между ними. В этих муфтах диаметр отверстий для валов колеблется от 8 до 40 мм, а переда­ваемый момент - до 1280 Нм.

В синхронных шарнирных муфтах для передачи вращающих моментов часто используют шарики, расположенные в меридианных проточках сферических полумуфт. Синхронность вра­щения, т.е. постоянство передаточного отношения обеспечивается благодаря расположению центров шариков в плоскости, проходящей через центр под углом, делящим  - пополам. В синхронных шарнирных муфтах для передачи вращающих моментов часто используют шарики, расположенные в меридианных проточках сферических полумуфт. Синхронность вра­щения, т.е. постоянство передаточного отношения обеспечивается благодаря расположению центров шариков в плоскости, проходящей через центр под углом, делящим  - пополам.

Упругие муфты В упругих муфтах усилие между полумуфтами передается через упругие элементы, кото­рые предназначены для амортизации толчков и ударов, демпфирования колебаний и предупреждения резонанса, разгрузки отдельных элементов привода от периодически изменяю­щихся вращающих моментов. Кроме того, упругие муфты в некоторой степени выполняют и роль компенсирующих муфт.

Демпфирующие свойства муфты зависят от материала и конструкции упругих элементов. Упругие элементы могут быть металлическими (различного рода пружины) и неметаллическими (в основном из резины). Демпфирующие свойства муфты зависят от материала и конструкции упругих элементов. Упругие элементы могут быть металлическими (различного рода пружины) и неметаллическими (в основном из резины).

Упругие резиновые муфты выполняются с упругими элементами, работающими на сжатие, изгиб, сдвиг и кручение. Упругие резиновые муфты выполняются с упругими элементами, работающими на сжатие, изгиб, сдвиг и кручение.

Упругая втулочно-пальцевые муфта (МУВП)

Упругая муфта со звездочкой

Упругая муфта с торообразной оболочкой

Сцепные управляемые муфты Сцепные управляемые муфты предназначены для соединения или разъединения валов, а также валов и установленных на них деталей, на ходу или в неподвижном состоянии с помо­щью специальных механизмов управления. Эти муфты широко используют при частых пусках и остановках, при изменении режима работы с минимальной затратой времени, что характер­но для транспортных машин, металлорежущих станков и др. Передача момента осуществляется зацеплением (кулачковые и зубчатые муфты) или си­лами трения (сцепные фрикционные муфты).

Сцепные кулачковые и зубчатые муфты имеют значительно меньшие габариты и массу, чем фрикционные, однако плавность включения на ходу при использовании этих муфт воз­можна только благодаря применению специальных синхронизаторов при ограниченных разгоняемых массах. Фрикционные муфты позволяют осуществлять плавное включение без ограничений скорости и передаваемого момента. Сцепные кулачковые и зубчатые муфты имеют значительно меньшие габариты и массу, чем фрикционные, однако плавность включения на ходу при использовании этих муфт воз­можна только благодаря применению специальных синхронизаторов при ограниченных разгоняемых массах. Фрикционные муфты позволяют осуществлять плавное включение без ограничений скорости и передаваемого момента.

Кулачковые и зубчатые сцепные муфты состоят из двух полумуфт, которые имеют торцовые выступы - кулачки - или внешние и внутренние эвольвентные зубья. Кулачковые и зубчатые сцепные муфты состоят из двух полумуфт, которые имеют торцовые выступы - кулачки - или внешние и внутренние эвольвентные зубья.

Основными критериями рабо­тоспособности фрикционных муфт являются надежность сцепления, износостойкость и теплостойкость трущихся деталей. Основными критериями рабо­тоспособности фрикционных муфт являются надежность сцепления, износостойкость и теплостойкость трущихся деталей.

Допускаемый крутящий момент, который может передавать фрикционная муфта Допускаемый крутящий момент, который может передавать фрикционная муфта

Площадь поверхности трения, Площадь поверхности трения, где - ширина поверхности трения. Обозначим . Подставим выражения для и в выражение для момента [7] и решив его относительно , получим формулу для проверочного расчета муфты трения:

Самодействующие муфты Самодействующими и самоуправляющимися называются муфты, автоматически выполняющие одну из следующих функций:

Предохранительные муфты Предохранительные муфты срабатывают, когда крутящий момент превышает некоторую установленную величину Тщ- Основными типами предохранительных муфт являются фрикционные, пружинно-кулачковые, пружинно-шариковые и муфты с разрушающимися элементами.

Предохранительная со срезным штифтом муфта

Фрикционные муфты Фрикционные предохранительные муфты отличаются от фрикционных сцепных отсутствием механизма управления. Нормальное усилие на поверхностях трения осуществляется постоянно замкнутыми пружинами. Наибольшее распространение получили многодисковые предохранительные муфты. При срабатывании муфта не полностью прекращает передачу мо­мента и автоматически включается в передачу нагрузки после снятия перегрузки. Фрикцион­ные муфты используют только при кратковременных перегрузках, т.к. при продолжительном скольжении за счет трения выделяется большая тепловая энергия.

Предохранительная фрикционная дисковая муфта

Предохранительная фрикционная конусная муфта

Предохранительная фрикционная дисковая со звездочкой муфта

Упруго-предохранительная фрикционная муфта

Упруго-предохранительная фрикционная муфта

Пружинно-кулачковые муфты Пружинно-кулачковые предохранительные муфты по конструкции подобны кулачковым муфтам сцепления, но в этом случае отсутствует механизм управления и полумуфты замыка­ются постоянно действующей пружиной. При перегрузках зацепление кулачков нарушается в результате осевого смещения подвижной полумуфты, вызванного наклонным расположением сопряженных поверхностей. Пружинно-кулачковые муфты используют при небольших кру­тящих моментах и малых угловых скоростях. Они выпускаются для диаметров валов 8-48 мм и крутящих моментов 4-400 Нм.

Предохранительная кулачковая муфта

Пружинно-шариковые муфты Пружинно-шариковые муфты по принципу действия подобны пружинно-кулачковым муфтам, в которых роль кулачков выполняют шарики. По сравнению с пружинно кулачковы­ми муфтами эти муфты более технологичны и имеют меньший разброс в моментах срабаты­вания. Они выпускаются для диаметров валов 8-^48 мм и крутящих моментов 4-400 Нм.

Предохранительная шариковая муфта

Обгонные муфты Обгонные муфты (муфты свободного хода) передают крутящий момент только в одном направлении. Если угловая скорость ведомого вала больше, чем ведущего, то происходит ав­томатическое разрывание кинематической цепи привода. Обгонные муфты бывают кулачко­вые и фрикционные.

Кулачковые обгонные муфты Кулачковые обгонные муфты имеют форму кулачков, обеспечивающих передачу момента лишь в одну сторону. Их недостатки - большой шум при срабатывании и значительные люф­ты, поэтому эти муфты используются при угловых скоростях w < 10... 15 c-1

Кулачково-дисковая муфта

Фрикционные обгонные Фрикционные обгонные муфты передают крутящий момент в результате заклинивания между полумуфтами промежуточных деталей, чаще всего роликов. Эти муфты бесшумны, мо­гут работать при высоких скоростях и имеют очень малый люфт.

Роликовая фрикционная муфта Роликовая фрикционная муфта (роликовая обгонная муфта) свободного хода состоит из звездочки, обоймы, роликов и прижимных устройств.

В зависимости от направления движения ведущим звеном может быть либо обойма, либо звездочка. В зависимости от направления движения ведущим звеном может быть либо обойма, либо звездочка.

Центробежные муфты Центробежные муфты служат для автоматического соединения и разъединения валов при достижении определенной скорости вращения. Они представляют собой сцепные фрикционные муфты, источником нормального усилия в которых являются центробежные силы инерции.