Реферат - Соединение деталей. Соединительные муфты - файл n1.docx

Реферат - Соединение деталей. Соединительные муфты
скачать (1075.6 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.docx1076kb.07.07.2012 01:24скачать

n1.docx

Соединения деталей в строительных машинах

Детали, входящие в машину, тем или иным способом соединены между собой. Соединения бывают разъемные и неразъемные.

Разъемные соединения - сопряжение деталей в узлах механизмов, допускающее разборку и сборку узлов без разрушения деталей. Основные виды разъемных соединений: резьбовые, шпоночные, шлицевые, клеммные, клиновые. К разъемным соединениям могут быть также отнесены некоторые прессовые и клеевые соединения, допускающие разборку без разрушения деталей (например, при нагреве).

Резьбовые соединения применяют в сборочных единицах, которые в процессе эксплуатации подвергаются периодической сборке или разборке. Резьбовые соединения надежны, недороги, технологичны, удобны в работе, однако наличие большого количества концентраторов напряжений несколько снижает их выносливость. Для получения резьбы на поверхность детали наносят винтовую канавку, один оборот которой на теле резьбы называется витком или ниткой. В зависимости от количества ниток, начинающихся с торца тела резьбы, резьба (рис. 1) бывает одно, двух или многозаходной. Резьба может быть цилиндрической и конической, наружной и внутренней, правой и левой.


Рис. 1. Элементы резьбы:

а — двухзаходной правой, б — однозаходной левой; S — шаг винта, t — шаг резьбы, а —угол подъема винтовой линии, Р - сила, перемещающая груз по винту резьбы, Q — масса груза, d — средний диаметр

Цилиндрическая резьба характеризуется числом заходов (числом ниток резьбы); шагом, т. е. расстоянием, на которое переместится винт вдоль своей оси при одном обороте в неподвижной гайке; углом подъема резьбы, образованным между винтовой линией по среднему диаметру резьбы и плоскостью, перпендикулярной оси резьбы. В многозаходной резьбе различают также шаг резьбы, равный расстоянию между соседними витками.

Наиболее распространены в строительных машинах следующие резьбы (рис. 2):



Рис. 2.

а — метрическая, б — дюймовая, в — трубная, г — трапецеидальная, д — упорная, е — круглая, ж— коническая; 11 — гайка, 2 — винт, 3 — муфта, 4—труба

Метрическая резьба, выполняемая как с крупным, так и с мелким шагом и применяемая для полых тонкостенных цилиндров, деталей, работающих в условиях динамических нагрузок, регулировочных винтов. При крупном шаге метрическую резьбу обозначают буквой М с добавлением числа, указывающего наружный диаметр резьбы (мм). Применяется в основном для крепежных деталей.

Дюймовая резьба, в которой вместо шага указывается число витков на один дюйм (25,4 мм) длины резьбы. Применяется для крепежных деталей.

Трубная резьба с профилем дюймовой резьбы, но с закругленными вершинами. Применяется в газовой и водопроводной арматуре.

Трапецеидальная резьба, применяемая для винтовых передач.

Упорная с асимметричным трапецеидальным профилем резьба, используемая для ходовых винтов с большой односторонней осевой нагрузкой.

Круглая резьба, предназначенная для винтов, работающих с большими динамическими нагрузками, и соединительных узлов гидроарматуры.

Коническая резьба, применяющаяся для уплотнительных соединений трубопроводов.

Во всех перечисленных резьбах профили, диаметры и шаги стандартизированы.

К ненормируемым резьбам относится прямоугольная, каждый виток которой в поперечном сечении имеет форму квадрата со стороной, равной половине шага резьбы. Этот вид резьбы применяется в ходовых винтах.

К резьбовым соединениям относятся болтовые и винтовые.

Болтовые соединения включают в себя болт и гайку. Болты резьбовых соединений бывают крепежными (рис. 3) и специальными (рис. 4). Фундаментными болтами крепят оборудование к фундаменту, призонными - предотвращают боковое смещение деталей; откидными - быстро крепят детали и рым-болтами облегчают захват оборудования.



Рис. 3. Формы болтов:

а—с нормальным стержнем, б— с под головком, в— с утолщенным чисто обработанным стержнем, г — со стержнем уменьшенного диаметра; 1 — головка, 2 — стержень



Рис. 4. Специальные болты: а — фундаментные, б — призонные, в — откидные, г — рым-болты-; 1 — стержень болта, 2 — нарезанная часть болта, 3 — головка болта

Гайки (рис. 5) для болтовых соединений бывают шестигранными, корончатыми с прорезями для их стопорения шплинтами и круглыми установочными со шлицами или отверстиями.



Рис. 5. Формы гаек:

а — шестигранных, б — корончатых, в — установочных; 1 — тело гайки, 2 — шлицы

Иногда вместо болтов применяют шпильки, представляющие собой болты без головки с резьбой на обоих концах.Винтовые соединения осуществляют винтами, завертываемыми в одну из деталей. Формы головок винтов показаны на рис. 6,



Рис. 6. Формы головок винтов

Для предохранения резьбовых соединений от развертывания применяют стопорение с помощью способов, показанных на рис. 7, а также используют прихватку, расклепку и кернение. Контргайки ставят и затягивают только после полной затяжки основной гайки.



Рис. 7. Стопорение с помощью:

а — контргайки, б — пружинной шайбы, в — корончатой гайки со шплинтом, г — отгибной шайбы, д — стопорной проволоки, е — круглой гайки и замковой шайбы; 1 — основная гайка, 2 — контргайка, 3 — пружинная шайба, 4 — корончатая гайка, 5 — шплинт, 6 — отгибная шайба, 7 — стопорная проволока, 8 — круглая гайка, 9 — замковая шайба

Шпоночные соединения применяют для передачи крутящего момента с вала на втулку или наоборот. Этот вид соединений не обеспечивает точную посадку деталей и не позволяет передавать большие крутящие моменты, однако в связи с низкой стоимостью и простотой изготовления широко распространен.

По конструкции различают клиновые, призматические и сегментные шпонки (рис. 8).



Рис. 8. Виды шпонок:

а — призматическая, б — сегкентная, в — клиновая обычная, г — клиновая на лыске, д — клиновая фрикционная; 1 — вал, 2 — призматическая шпонка, 3 — корпус, 4— сегментная шпонка, 5 — клиновая шпонка, 6 — клиновая шпонка на лыске, 7—клиновая фрикционная шпонка

В клиновых шпонках с уклоном 1 : 100 в качестве рабочих поверхностей использованы широкие грани. Возможность смещения соединяемых деталей в радиальном направлении сокращает область их применения.

Призматические шпонки, характеризующиеся прямоугольным сечением и закругленными концами, используют как для неподвижных, так и для подвижных соединений (скользящие и направляющие шпонки).

Сегментные шпонки используют исключительно для неподвижных соединений. Их рабочие поверхности — боковые.

Шлицевые соединения отличаются от шпоночных большей прочностью при переменных и ударных нагрузках, возможностью передачи значительных усилий и точным центрированием деталей. Несмотря на высокую стоимость, шлицевые соединения широко применяют как для неподвижных, так и для подвижных (с осевым перемещением) соединений.

Шлицевые соединения (в соответстивии с рис. 9) условно можно рассматривать как многошпоночное, у которого шпонки выполнены как одно целое с валом. Шпоночные и зубчатые соединения служат для закрепления деталей на осях и валах. Такими деталями являются шкивы, зубчатые колеса, муфты, маховики, кулачки и т. д.



Рис.9. Детали (а) и шлицевое соединение (б): 1- вал; 2 – втулка (ступица)

По форме поперечного, сечения различают три типа соединений: прямобочные ГОСТ 1139-80; эвольвентные ГОСТ6033-80; треугольные (изготовляются по отраслевым стандартам).

Соединения с прямобочными зубьями распространены в машиностроении. В зависимости от числа зубьев (z=6/20) и их высоты ГОСТ 1139-80 предусматривает три серии соединений для валов с внешним диаметром от 14 до 125 мм.



Рис. 10. Шлицевые соединения с эвольвентными (а) и треугольными (б) зубьями

При переходе от легкой к тяжелой серии при неизменном внутреннем диаметре зубьев увеличиваются их число, внешний диаметр и, как следствие, нагрузочная способность.

Центрирование, т. е. соосное положение соединяемых деталей, осуществляют: по внешнему (в соответстивии с рис. 10, а) или внутреннему (в соответстивии с рис. 10, б) диаметру зубьев, а также по боковым поверхностям зубьев.

Центрирование по внешнему диаметру зубьев технологически наиболее простое и экономичное, так как центрирующие поверхности допускают точную и производительную обработку. Такое центрирование применяют в основном для неподвижных соединений.

Центрирующие поверхности вала шлифуют, обеспечивая наиболее высокую точность центрирования. Такое центрирование используют обычно в подвижных соединениях.

Центрирование по боковым сторонам зубьев применяют сравнительно редко, лишь в соединениях, подверженных реверсивным динамическим нагрузкам. Оно не обеспечивает соосности вала и ступицы, хотя имеет высокую нагрузочную способность.

Соединения с эвольвентными шлицами более технологичны, чем прямобочные шлицевые соединения. Для обработки валов с эвольвентными шлицами требуется меньший комплект более простого инструмента и используется совершенная технология зубообработки.

Соединения имеют более высокую точность и прочность благодаря большей площади контакта, большему числу зубьев и скруглению впадин, снижающему концентрацию напряжений. В cвязи с этим области применения соединений непрерывно расширяются. Их центрирование выполняют обычно по боковым поверхностям зубьев.

При использовании прямобочных и эвольвентных соединений для направления осевого перемещения деталей, посаженных на вал (например, зубчатых колес в коробках передач), твердость поверхности зубьев повышают до 54-60 HRC для уменьшения износа.

Соединения с треугольными зубьями применяют преимущественно для неподвижных соединений при тонкостенных втулках, а также в соединениях стальных валов со ступицами из легких сплавов, в приборостроении. Они позволяют координировать положение вала и втулки в пределах малых углов.

Клеммовыми называют фрикционные соединения деталей с соосными цилиндрическими посадочными поверхностями, в которых требуемое радиальное давление (натяг) и фиксация за счет сил трения создаются путем деформации изгиба охватывающей детали затянутыми болтами (в соответстивии с рис. 11).

9,17

Рис. 11. Клеммовые соединения

Эти соединения применяют для передачи вращающего момента и осевой силы между валами, осями и призматическими деталями (рычагами, щеками сборных коленчатых валов, частями установочных колец и т. п.).

При проектировании соединения обычно требуется определить силу затяжки, обеспечивающую взаимную фиксацию деталей и передачу требуемого вращающего момента, а также оценить прочность болта (болтов) и охватывающей детали (клеммы).

В приближенном расчете можно принять, что контактные напряжения от затяжки равномерно распределены по поверхности контакта (как в соединении с натягом). Тогда средние контактные напряжения qв связаны со сдвигающей нагрузкой Q соотношением



Если соединение имеет п болтов (в одном или двух рядах, см. рис. 12, б), затянутых силой Fо, то условие равновесия клеммы (рис. 12, в) имеет вид пFо=qld.

Учитывая равенство и последнее соотношение, получим



Диаметр резьбы болта для обеспечения такой силы затяжки



где [?P] – допускаемое напряжение для материалов болта.

Оценку прочности клеммы можно выполнить путем расчета методом конечных элементов или по теории колец.



Рисунок 12

Клиновым называют разъемное соединение, затягиваемое или регулируемое с помощью клина. Типичным примером клинового соединения является соединение стержня со втулкой. Соединение обычно затягивают, забивая клин или перемещая его посредством винта.



Рисунок 13 – Клиновые соединения стержня со втулкой

Достоинства клинового соединения: 1) быстрота сборки и разборки; 2) возмжность создания больших сил затяжки и возможность восприятия больших нагрузок; 3) относительная простота конструкции.

По назначению клиновые соединения разделяют на: 1) силовые, предназначенные для прочного скрепления деталей; 2) установочные, предназначенные для установки и регулирования требуемого взаимного положения деталей.

Силовые соединения применяют для постоянного скрепления при редких разборках в машинах и при частой сборке и разборке в приспособлениях для обработки деталей на станках и в сборных литейных моделях.

Большинство силовых клиновых соединений выполняют с предварительным натягом: клином создается внутренняя сила, действующая и при отсутствии внешней нагрузки. Установочные клиновые соединения обычно выполняют без предварительного натяга с силовым замыканием, преимущественно нагрузкой от сил тяжести.

В клиновых соединениях применяют почти исключительно односкосные клинья. Рабочие поверхности клиньев выполняют цилиндрическими или плоскими с фасками. В крепежных клиновых соединениях уклоны выбирают из условия самоторможения равными 1:100, 1:50, в часто затягиваемых и установочных клиньях - 1:20, 1: 10, 1:4.

К неразъемным соединениям относятся заклепочные, сварные, клеевые.

Заклепочные соединения применяют для создания прочных швов в металлоконструкциях, герметичных швов в резервуарах и прочноплотных швов в паровых котлах, а также в случаях, затрудняющих использование сварки.

Основным элементом заклепочного соединения служит заклепка (рис. 14), представляющая собой цилиндрический стержень с расположенными по его концам головками, из которых закладную делают заранее перед постановкой заклепки.



Рис. 14. Типы заклепок:

а —с полукруглой головкой, б —с потайной головкой, в —с полупотайной головкой; 1 — стержень, 2 — замыкающая головка, 3 — обжимка, 4 — закладная головка, 5 — подставка; б, 6Ь 62 — толщина соединяемых деталей, d — диаметр стержня заклепки, а — длина части стержня, необходимая для образования головки; обычно ai=(0,7—1,3)

При клепке происходит силовое воздействие на свободный конец заклепки, формируется замыкающая головка и расклепывается стержень, плотно заполняя все отверстие. Силовое воздействие может быть как ручным, так и машинным.

Клепка бывает горячей, при которой заклепки перед постановкой в гнезда нагревают до температуры 1000—1100°С (светло-красный цвет), и холодной, применяемой для заклепок диаметром менее 12 мм. Используют также смешанную клепку, во время которой нагревают только свободный конец заклепки.

Заклепки, поставленные горячим способом, создают большую силу сжатия склепываемых листов и трения между ними, что облегчает работу заклепочного соединения. При постановке заклепок холодным способом более плотно заполняются отверстия.

В качестве материала для изготовления заклепок применяют вязкие стали, для специальных случаев — медь, латунь, алюминиевые сплавы. Заклепки из цветных металлов ставят только в холодном состоянии.

Диаметр отверстия под заклейку должен превышать диаметр заклепки на 0,5—1 мм. Отверстие выполняют путем сверления или пробивания с последующей просверловкой.

Размер и форма сплошных заклепок для прочных и плотно прочных швов определены соответствующими ГОСТами.

Заклепочные швы (рис. 15) по конструкции подразделяют на односрезные нахлесточные или с одной накладкой и двухсрезные— с двумя накладками.



Рис. 15. Виды заклепочных швов:

а — нахлесточное, б — с одной накладкой, в — с двумя накладками; 1 — заклепка, 2, 3 — соединяемые части, 4 — накладки

По расположению заклепок швы бывают одно- и многорядные. В последнем случае различают прямое и шахматное построение швов. При работе заклепочных соединений происходит сдвиг соединяемых деталей. Если силы сдвига превосходят силы трения, то тело заклепки подвергается срезу, смятию и изгибу.

В соединениях, в которых взаимный сдвиг деталей не допускается (например, в плотных швах), заклепки рассчитывают на срез.

Сварные соединения - это неразъемные соединения, основанные на использовании сил молекулярного сцепления и получаемые путем местного нагрева деталей до расплавленного состояния (сварка плавлением электродуговая, электрошлаковая и др.) или до тестообразного состояния, но с применением механической силы (контактная сварка).

Сварные соединения распространены наиболее широко, так как в большинстве случаев позволяют добиваться прочности основного металла.

Дуговая сварка металлическим электродом осуществляется электрической дугой между электродом и изделием. Выделяемое тепло оплавляет соединяемые детали и расплавляет электрод (или присадочный материал), который дает дополнительный металл для формирования шва.

Основным способом механизированной дуговой сварки, обеспечивающим ысокое качество шва, производительность и экономичность процесса, является автоматическая сварка под слоем флюса. Особенно эффективно применение автоматической сварки в серийном производстве и для конструкций с длинными швами. Для конструкций с короткими разбросанными швами применяют полуавтоматическую шланговую сварку, а при малом объеме сварочных работ ручную дуговую сварку.

Для сварки металлических деталей малой толщины, деталей из высоколегированных сталей, цветных металлов и сплавов получили распространение дуговая сварка в среде защитных газов, сварка в углекислом газе и аргонодуговая сварка.

Электрошлаковая сварка так же, как и дуговая, представляет собой сварку плавлением; при прохождении тока через шлаковую ванну от электрода к изделию выделяется теплота, расплавляющая основной и присадочный материалы. Электрошлаковая сварка предназначена для соединения деталей толщиной от30 мм до 1?2 м. Электрошлаковая сварка позволяет заменять сложные тяжелые цельнолитые и цельнокованые конструкции сварными из поковок, отливок или листов, позволяет формировать переходные поверхности (галтели), что значительно облегчает и удешевляет производство. Электрошлаковую сварку применяют, в частности, для чугунных отливок.

Контактная сварка основана на разогреве стыка теплотой, выделяющейся при пропускании через него электрического тока, и сдавливании деталей. Контактную сварку применяют преимущественно в серийном и массовом производствах.

При сварке трением используется теплота, выделяемая в процессе относительного движения свариваемых деталей, преимущественно тел вращения.

Применяют также специальные виды сварки:

1) диффузионную, позволяющую соединять разнородные материалы и обеспечивающую минимальное изменение свойств соединения по сравнению со свойствами основных материалов;

2) электронно-лучевую (весьма экономически выгодную) и лазерную, обеспечивающие узкую зону проплавления, малые деформации и позволяющие сварку закаленных деталей;

3) радиочастотную, преимущественно применяемую для тонких труб и весьма производительную;

4) ультразвуковую в приборостроении для деталей малой толщины из однородных и разнородных металлов;

5) сварку взрывом, преимущественно для покрытий.

Применение сварных конструкций обеспечивает существенную экономию металла по сравнению с клепаными и литыми.

К основным видам сварных соединений относятся стыковые, которые в зависимости от толщины свариваемых листов выполняет без или с предварительной разделкой кромок, и угловые, которые по расположению к направлению действия нагрузки бывают лобовыми, фланговыми и комбинированными и предназначаются для нахлесточных и тавровых соединений.

По технологии выполнения угловых швов различают горизонтальные (наиболее прочные), вертикальные и потолочные (наименее прочные).

Для сварки характерны высокие экономические показатели: малая трудоемкость процесса, относительно низкая стоимость оборудования, возможность автоматизации и т. д.

Сварка позволяет удешевлять и совершенствовать конструкции деталей, полученных разными заготовительными операциями, поковок, проката, отливок и деталей из разных материалов.

Широкое применение находят сварные конструкции из гнутых или штампованных элементов. Эти конструкции допускают рациональные формы при малой трудоемкости.

Общим исходным условием проектирования сварных соединений является условие равно прочности шва и соединяемых элементов.

3. Клеевые соединения

Клеевые соединения - это соединения неметаллическим веществом посредством поверхностного схватывания (адгезии) и внутренней межмолекулярной связи (когезии) в клеящем слое.

Достоинствами этих соединений являются: возможность соединения деталей из разнородных материалов, соединения тонких листов, пониженная концентрация напряжений и хорошее сопротивление усталости, возможность обеспечения герметичности, уменьшенная масса, возможность получения гладкой поверхности изделия.

Применяемые в машиностроении клеи подразделяют на термореактивные - эпоксидные, полиэфирные, фенолоформальдегидные, полиуретановые; термопластичные на основе полиэтилена, поливенилхлорида; эластомеры на основе каучуков. При нормальной температуре 18?20 °С предел прочности на сдвиг большинства клеев 10?20 МПа (предельные достигаемые значения 30?50 МПа); при 200?250 °С снижается на 30?50 %.

Клеи на основе кремнийорганических соединений и неорганических полимеров (в частности, ВК2) обладают теплостойкостью до 700?1000 °С, но меньшей прочностью и повышенной хрупкостью.

Наряду с жидкими клеями применяют клеи в виде пленок, которые вкладывают между соединяемыми деталями, а потом нагревают и сжимают.

Основным недостатком клеевых соединений является их слабая работа на неравномерный отрыв, что накладывает требования на конструкцию соединений. Наиболее широко применяют соединения внахлестку, работающие на сдвиг. Стыковые соединения для обеспечения прочности выполняют по косому срезу (на «ус») или предусматривают накладки. При увеличении толщины клеевого слоя прочность падает. Оптимальная толщина слоя 0,05?0,15 мм.

Успешно применяют клей для повышения прочности сопряжения зубчатых колес с валами и зубчатых венцов со ступицами. Клей начинают использовать при установке наружных колец подшипников качения в корпус, для уплотнения и стопорения резьбовых соединений, для присоединения пластинок режущего инструмента.

Для особопрочных соединений, испытывающих произвольную нагрузку, включая неравномерный отрыв, и вибрационную нагрузку, применяют комбинированные соединения, клеесварные и клеезаклепочные, клеерезьбовые.

Комбинированные соединения обеспечивают равнопрочность с целыми листами и широко применяются в ответственных машинах (в частности, в тяжелых самолетах соединяемые поверхности по несколько сот квадратных метров).

Клеесварные соединения выполняют обычно в виде сочетания клеевых и точечных сварных швов. Толстые листы соединяют двухрядными швами с шахматным расположением точек. Точечную сварку преимущественно производят по жидкому (эпоксидному) клею.

Клеезаклепочные соединения еще прочнее клеесварных. Их обычно выполняют по незатвержденному (фенольному БФ-1, БФ-2 и др.) клею, что исключает необходимость сдавливания соединяемых листов при склеивании.

Успешно применяют клееболтовые соединения.

Рассеяние энергии в клеевых соединениях на 20?30 % больше, чем в обычных фрикционных.

Соединительные муфты.

Муфты служат для соединения валов или валов с деталями, свободно вращающимися на них (зубчатыми колесами, шкивами и т.п.), с целью передачи вращения без изменения скорости. Известно, что большинство устройств, систем компонуют из отдельных узлов с входными и выходными валами. Такими узлами являются, например, привод в виде двигателя, передаточный и исполнительный механизмы. Кинематическая и силовая связь между этими узлами устройства осуществляется с помощью муфт (рис.16).
Рис. 16

Соединение валов является основным, но не единственным назначением муфт. Муфты применяют для включения и выключения исполнительного органа при непрерывно работающем двигателе, для предохранения рабочих органов от перегрузок и чрезмерно больших скоростей, для передачи движения между валами только в одном направлении, для остановки в качестве тормоза и других функций.

Глухие жесткие муфты используют при передаче движения между соосными валами, которые должны работать как единый вал. Компенсирующие подвижные муфты применяют при передаче движения между несоосными валами при наличии небольших радиальных, осевых, угловых или комбинированных смещений осей валов. Упругими муфтами пользуются для смягчения толчков, динамических нагрузок при передаче вращающегося момента между валами. Предохранительные муфты применяют во избежание поломок деталей механизма из-за перегрузок. Обгонные муфты используют для передачи движения только в одну сторону.

Муфты по управляемости передачей вращения между соединяемыми валами делят на три группы:

  1. муфты постоянные, осуществляющие постоянное соединение валов, – глухие, компенсирующие, упругие;

  2. муфты управляемые, обеспечивающие режим «включено-выключено» с помощью: дистанционного (электрического) управления – электромагнитные, магнитопорошковые (магнитожидкостные), пьезокристаллические; ручного (механического) управления – зубчатые, кулачковые, фрикционные;

  3. муфты самоуправляемые, осуществляющие автоматическое разъединение или соединение валов: по величине передаваемого момента – предохранительные; по скорости вращения – центробежные; по направлению вращения – обгонные.

Постоянные муфты

Эти муфты делятся на глухие и подвижные, или компенсирующие, которые допускают небольшие неточности сборки.

Глухая втулочная муфта (рис. 17) является наиболее простой и используется при высокой соосности соединяемых валов и отсутствии перекоса. Она состоит из втулки, соединенной с валами с помощью штифтов (рис. 17, а), шпонок (рис. 17, б), а при больших моментах – шлицами.





Рис. 17
Втулки изготавливают из различных материалов, но чаще из тех же марок сталей, что и валы. Рекомендуют следующие соотношения между наружным D и внутренним d диаметрами D = 1,5d. Длина посадочной части втулки на каждом валу ℓ1 = (1 … 1,5)d; общая длина муфты ℓ = (2,25 … 3)d, диаметр штифта dш = (0,2 … 0,25)d.

Поводковые муфты различных конструкций (рис. 18, 19) применяют при диаметрах валов 3 … 12 мм. Они допускают небольшие радиальные смещения осей валов. Муфты состоят из полумуфт 1 и 2, закрепленных на валах штифтами. На фланце одной из полумуфт закреплен палец (поводок) 3, входящий в паз второй полумуфты. Палец может быть цилиндрическим и сферическим, последний допускает и перекос осей. Муфта (см. рис. 18) проста по конструкции, но у нее всегда существует мертвый ход за счет зазора z между пальцем и пазом. При расстоянии r между осями вала и пальца величина мертвого хода в угловых минутах  = 3438 z/r. Чтобы уменьшить в вале радиальную изгибающую нагрузку, рекомендуют применять муфты с двумя пальцами, расположенными симметрично относительно оси валов.

В точных передачах применяют поводковые муфты (рис. 19), мертвый ход в которых выбирают плоской 4 или винтовой пружиной.


Рис.18


Рис. 19
Упругие муфты применяют для амортизации ударных и динамических нагрузок при частых пусках и реверсах механизма.

Упругая поводковая муфта представлена на рис. 20. Она состоит из двух полумуфт 4, 5, закрепленных на валах. В каждой полумуфте закреплено симметрично относительно оси по два цилиндрических пальца (поводка) 1, 2. Между полумуфтами находится упругий элемент 3 из твердой резины, кожи с четырьмя расположенными равномерно по окружности отверстиями, в которые входят пальцы полумуфт. При работе муфты упругий элемент деформируется, амортизирует динамические нагрузки и компенсирует погрешности расположения осей валов. Недостатком муфты является наличие мертвого хода из-за деформации упругого элемента и зазора между пальцем и упругим элементом.

Упругая мембранная муфта (рис. 21) позволяет передавать вращение между валами, имеющими радиальное смещение и перекос осей соответственно до 0,7 мм и 230. Вращающийся момент передается с полумуфты 1 на полумуфту 2 с помощью тонкого упругого кольца и мембраны 3. Изготавливают мембраны из стали 65Г, фосфористой бронзы, текстолита и других материалов. Мертвый ход муфты не превышает 6 … 12.

Размеры упругих поводковых и мембранных муфт для валов с диаметром 4 … 5 мм нормализованы.



Рис.20



Рис.21

Управляемые муфты


С помощью управляемых, называемых также сцепными, муфт можно в процессе работы соединять и разъединять валы.

Из управляемых сцепных муфт наиболее применимы электромагнитные фрикционные и порошковые, обладающие высоким быстродействием и возможностью регулирования передаваемого момента. Эти муфты используются дополнительно в качестве предохранительных и тормозных устройств.

Наиболее широко используются фрикционные электромагнитные муфты. Они обеспечивают плавное сцепление и расцепление валов при любых скоростях. В этих муфтах для соединения валов используются силы трения между поверхностями полумуфт. Принципиальные схемы фрикционных муфт показаны на рис. 22. Левые полумуфты закреплены на валах неподвижно, а правые являются подвижными (шлицевое, шпоночное соединение) или имеют подвижные элементы. В зависимости от формы рабочих поверхностей различают фрикционные муфты: дисковые – однодисковые (рис. 22, а) и многодисковые (рис. 22, б); конусные (рис. 22, в).

Многодисковые муфты получили наибольшее распространение благодаря плавности включения, небольшим габаритам при передаче больших моментов. Оптимальное число дисков 6 … 10.

В конусных муфтах (см. рис. 22, в) угол  не должен быть меньше угла трения для предотвращения заклинивания и облегчения расцепления, для металлических поверхностей   8 … 15.

Рис. 22
Конструкции многодисковых фрикционных муфт нормализованы. Их используют при мощностях до 250 Вт и частотах вращения до 4000 об/мин, время срабатывания 28 … 200 мс. Однодисковые муфты проще по конструкции, но габариты их сравнительно велики.

Порошковые муфты отличаются малой инерционностью, быстродействием (время срабатывания 5 … 50 мс), возможностью управлять передаваемым моментом и независимостью величины передаваемого момента от скорости.

Муфта состоит (рис. 23) из трех основных частей: неподвижного корпуса 1 и двух полумуфт 2, 3. Полумуфты свободно вращаются внутри корпуса. Пространство между полумуфтами заполнено ферромагнитной массой 4 в жидком или порошкообразном виде (смесь из мелкодисперсных частиц карбонильного железа и наполнителя в виде талька или графита). Катушка 5 электромагнита располагается в одной из полумуфт или в корпусе.


Рис. 23
Если электромагнит не включен (при нулевой напряженности магнитного поля), то вязкость ферромагнитной массы 4 небольшая и полумуфты механически не связаны. При подаче сигнала управления на катушку электромагнита и прохождении магнитного потока через рабочие зазоры ферромагнитные частицы намагничиваются и располагаются вдоль силовых линий. Вязкость ферромагнитной массы увеличивается, механически связывая полумуфты. При увеличении интенсивности магнитного поля растут вязкость массы 4 и величина передаваемого момента. Жидкостные муфты работают плавнее, чем порошковые, но требуют более совершенных уплотнений.

Конструкции порошковых муфт нормализованы (серия БПМ) и подбираются по передаваемому моменту и частоте вращения вала.

Самоуправляемые муфты



Самоуправляемые муфты служат для автоматического разъединения (соединения) валов в тех случаях, когда передаваемый валом момент или скорость превышает заданную условиями эксплуатации величину.

Обгонная муфта (рис. 24) передает движение только в одном направлении. Она состоит из ведущей 1 и ведомой 2 полумуфт, шариков (роликов) 4.

Принцип работы обгонных муфт состоит в следующем. Полумуфта 1 жестко закреплена на ведущем валу. При его вращении по часовой стрелке шарики 4 под действием сил пружин 3 и сил трения вкатываются в узкую часть клинового зазора полумуфт и, заклиниваясь, передают вращательный момент от полумуфты 1 к полумуфте 2, свободно сидящей на валу и являющейся зубчатым колесом.



Рис. 24
При вращении полумуфты 1 против часовой стрелки шарики выходят в широкую часть клиновых зазоров и полумуфты разъединяются, т.е. вращение от вала к зубчатому колесу не передается.

Такие муфты нормализованы. Они обеспечивают бесшумную работу и обладают высокой нагрузочной способностью.

Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации