Файл: Литвин Ф.Л. Проектирование механизмов и деталей приборов.pdf

16.4. У П Р У Г И Е С О Е Д И Н И Т Е Л Ь Н Ы Е МУФТЫ

Упругая муфта является компенсационной (ею соединяются несоосные валы и передается движение между ними) благодаря наличию податливого элемента, деформирующегося при смещении валов друг по отношению к другу. Деформации упругой муфты при смещении валов осуществляются внешними силами, при­ ложенными к муфте. От деформированной муфты соединяемым валам и опорам передаются дополнительные реактивные нагрузки.

В соответствии с направлением относительного смещения валов вводятся оценки жесткости муфты при относительных радиальных и осевых смещениях валов, их перекосах и закручивании. Жест­ кость муфты в заданном направлении относительного смещения валов определяется как отношение усилия деформации к величине смещения валов. Величина жесткости муфты при прочих равных

необходимо, чтобы ее крутильная жесткость была больше, чем жесткость при других направлениях смещения валов.

Выбор типа упругой муфты должен производиться с учетом назначения механизма и наиболее характерных для данной кон­ струкции относительных смещений валов. Так, в схеме привода можно применять упругие муфты с невысокой крутильной жест­ костью. Такие муфты используются для соединения электродви­ гателя с исполнительным механизмом; величина вносимой муфтой кинематической погрешности существенного значения не имеет. Муфты такого типа смягчают толчки и удары, возникающие при резких колебаниях скорости ведущего вала или момента сопро­ тивления на ведомом валу; значение крутильной жесткости муфты должно быть таким, чтобы устранить опасность возникновения резонанса. Обычно в цепи привода применяются эластичные пальчиковые муфты (поз. 11, табл. 16.1).

Так как промежуточные шайбы выполняются из электроизо­ ляционного материала, эти муфты применяют также там, где соединяемые валы должны быть электрически изолированы друг от друга.

В точных механизмах недопустимы значительные колебания передаточного отношения; упругий мертвый ход должен быть ограничен по своей величине. В таких механизмах должны при­ меняться упругие муфты с относительно большим значением кру­ тильной жесткости и малыми значениями жесткостей при угло­ вых перекосах валов и при смещениях валов в радиальном и осевом направлениях. Из упругих муфт в точных механизмах нашли наибольшее распространение мембранные (поз. 12, табл. 16.1) и гофрированные (сильфонные) муфты (поз. 13).

В табл. 16.1 (поз. 12) изображена двухмембранная муфта. Упругими элементами муфты являются кольцевые пластины /,

Рис. 16.17

соединяемые с помощью заклепок 4 и распорных втулок 5 с полу­ муфтами 2 я 3 и между собой. Кольцевые пластины имеют боль­ шую крутильную жесткость и большую жесткость при радиальных смещениях, но относительно малые жесткости при осевых смеще­ ниях валов и их перекосах. Поэтому мембранные муфты целесо­ образно применять там, где соединяемые валы могут иметь зна­ чительные (до 2—3°) перекосы при малых значениях упругого мертвого хода. Жесткость при угловых перекосах у двухмембранной муфты примерно в два раза ниже, чем у муфты с одной мем­ браной.

Недостатком мембранных муфт является изменение в процессе движения жесткости при угловом перекосе валов; непостоянство жесткости объясняется тем, что закрепление мембран произво­ дится не на всей поверхности, а только на нескольких участках. Это обстоятельство приводит к появлению переменных по величине и направлению дополнительных нагрузок на валы и опоры и, как следствие этого, к колебанию передаточного отношения в те­ чение одного оборота муфты.

Влиянию механических свойств материала мембран и их геометрических параметров на компенсационные свойства мем­ бранных муфт посвящена работа [1] .

Отличительная особенность гофрированной муфты (поз. 13,

няющего шарнирного механизма (рис. 16.17, а). При абсолютно жестких звеньях и отсутствии зазоров в соединениях все точки такого механизма лежат в одной плоскости, передача движения муфтой не будет сопровождаться колебанием передаточного отно­ шения и упругим мертвым ходом. На рис. 16.17, б изображен профиль гофрированной трубки — сильфона. Упругие характери­ стики сильфона определяются механическими свойствами ма­

на цилиндрических или торцевых поверхностях полумуфт; вы­ ступы каждой из полумуфт входят во впадины другой.

Муфты такого вида подразделяются на соединительные и муфты управления. Зубчатые и кулачковые муфты управления применяются для редких включений при небольшой разнице ско­ ростей ведомого и ведущего валов. Они не допускают проскаль­ зывания, угловые скорости валов, соединенных муфтой, равны по величине. Управление включением производится извне, осе­ вым перемещением одной из полумуфт, чаще всего ведомой полу­ муфты. Это способствует уменьшению износа, так как в те пе­ риоды, когда ведомая полуму*фта не включена, исключается сколь­ жение переключающего элемента по выточке полумуфты. При большой скорости вращения ведущего вала зубчатая или кулач­ ковая муфта дополняется синхронизатором — фрикционной муф­ той, с помощью которой достигается выравнивание скоростей соединяемых валов в момент включения зубчатой (кулачковой) муфты. Сначала ведомый вал приводится в движение включением синхронизатора (фрикционной муфты), а затем ведомый и веду­ щий валы соединяются зубчатой или кулачковой муфтой. Синхро­ низатор и муфта включаются последовательно движением одной рукоятки.

Различаются следующие виды профилей выступов кулачковых муфт: треугольный (рис. 16.18, а); трапецеидальный (рис. 16.18, б);

профиля (рис. 16.18, д). Дл я облегчения включения предусматри­ ваются закругление выступов (рис. 16.18, г) и дополнительные скосы (рис. 16.18, д). Форма выступов в продольном сечении представлена на рис. 16.18, е, ж, з. Прямоугольный профиль выполняется постоянным по высоте (рис. 16.18, е). Выступы треугольного профиля обычно выполняются понижающимися по высоте, а трапецеидальные либо постоянной, либо уменьша­ ющейся высоты. В последнем случае торцевые плоскости'полу­ муфт выполняются плоскими (рис. 16.18, ж). Понижающаяся к центру высота выступов позволяет одновременно обрабатывать обе боковые поверхности впадины.

ю6)

Рис. 16.18

При всех видах профилей выступов, за исключением прямо­ угольного, передача крутящего момента сопровождается появле­ нием осевого усилия Рос. стремящегося разъединить полумуфты. Во избежание этого к ведомой полумуфте нужно приложить уси­ лие Q, величина которого в момент включения определяется вы­ ражением (рис. 16.19)

кулачков приводит к повреждению кромок и поломке выступов при включении, к износу поверхностей выступов. Значительный износ может привести к самопроизвольным выключениям муфты.

Условное контактное напряжение определяется формулой

динамической составляющей, появляющейся при включении

Здесь k = 2-нЗ, коэффициент, которым учитывается неравномер­

в табл. 16.1 (поз. 4), на рис. 16.20 — кулачковая муфта включения с тремя выступами. Втулка 3, жестко связанная с ведущей полу­ муфтой / , предусмотрена для повышения точности центрирования ведомого вала.

которая соединяется либо с ведущей полумуфтой /, либо с ведущей полумуфтой 2. Включение производится осевым перемещением ведомой полумуфты 3. Каждая из ведущих полумуфт выполнена как одно целое с зубчатым колесом, сидящим свободно на валу 4.

Такая муфта может быть использована как реверсивная, если зуб­ чатым колесам / и 2 сообщаются вращения в противоположных направлениях.

Пример зубчатой муфты приведен в табл. 16.1 (поз. 15).

16.6. Ф Р И К Ц И О Н Н Ы Е МУФТЫ ВКЛЮЧЕНИЯ

Общие сведения. Фрикционные муфты в отличие от кулачко­ вых и зубчатых могут включаться и выключаться при любой раз­ ности скоростей приводного и приводимого валов. Время вклю­ чения муфты можно регулировать изменением силы прижатия фрикционных дисков (конусов); это позволяет избежать больших динамических нагрузок при пуске. Передача крутящего момента валу осуществляется за счет сил трения между фрикционными дисками (конусами). При установившемся режиме к дискам (кону­ сам) приложены силы трения покоя, проскальзывание полу­ муфт отсутствует. Скольжение происходит: а) при п^ске; б) при нагрузках, превышающих расчетные; силы трения покоя перехо­ дят при этом в силы трения скольжения.

Различаются: дисковые фрикционные муфты (табл. 16.1, поз. 16), конусные (табл. 16.1, поз. 17). Муфты бывают сухие (тре­ бующие меньшей силы прижатия, но фрикционные элементы должны быть защищены от смазки) и масляные.

Выполнение поверхностей трения в виде конусов позволяет создать на них значительные по величине силы трения покоя при небольшом усилии Р прижатия дисков. Угол а конусов вы-