§ 30.4. Муфти
Пристрої, призначені для з'єднання двох валів між собою або із деталями, насадженими на вал, з метою передавання обертального моменту, називають муфтами. Функціональне призначення муфт різне.
Деякі трансмісії (з'єднання валів) потребують регульованих або запобіжних муфт, а також муфт, які можуть легко з'єднувати або роз'єднувати вали, з'єднувати вали різного діаметра або віддалені кінці валів.
У машинобудуванні механічні муфти (електричні, гідравлічні та
568
інші муфти не розглядаються) умовно можна поділити на чотири класи:
1. Муфти нерозчіпні (постійно діючі) з'єднують вали так, що їх роз'єднати можна тільки демонтажем муфти після зупинки машини.
Муфти цього класу поділяють на жорсткі, компенсуючі і пружні.
2. Муфти керовані призначені для з'єднання або роз'єднання валів навіть під час роботи машини. До цього класу входять синхронні і фрикційні (асинхронні) муфти.
3. Муфти самодіючі. Ці муфти автоматично виконують включення і виключення при заданій швидкості (відцентрові муфти), передавання моменту тільки в одному напрямі (обгінні муфти), обмеження обертального моменту (запобіжні муфти).
4. Інші муфти являють собою конструктивне поєднання різних муфт.
Розглянемо основні типи нерозчіпних муфт.
Існує три основні види жорстких муфт, що потребують точної співвісності з'єднуваних валів. Найпростішою із них є втулкова муфта,
яку закріплюють на валах за допомогою конічних шрифтів (рис. 6.55, а) або призматичних клинових (рідше) шпонок (рис. 6.55, б).
Рис. 6.55
569
Втулкові муфти застосовують порівняно рідко, оскільки крім загального недоліку, характерного для жорстких муфт, – вимоги точної співвісності осей з'єднуваних валів – вони незручні при складанні і розбиранні.
Фланцева муфта складається з двох півмуфт (рис. 6.56), що мають форму фланців з коловим виступом на одній із півмуфт і западиною
(виточкою) на другій, які забезпечують співвісність фланців при складанні.
Фланцеві муфти надійно з'єднують співвісні вали і можуть передавати великі моменти; вони прості за конструкцією, дешеві і можуть з'єднувати вали різних діаметрів. Півмуфти з'єднані між собою болтами, які працюють на зріз. Такі муфти застосовують там, де потрібна максимальна жорсткість з'єднання або відповідне фазове співвідношення ведучого і веденого валів.
Рис. 6.56
Поздовжньо – рознімна муфта складається із двох половин з внутрішніми напівциліндричними поверхнями (рис. 6.57), які охоплюють консольні частини з'єднуваних валів і стягнуті болтами. Болти, що
570стягують півмуфти, працюють на розтяг, тобто їх
треба затягти так, щоб створити між поверхнями півмуфт і охоплюваних валів сили тертя, які забезпечують передачу заданого моменту.
Як і всі жорсткі муфти, поздовжньо – рознімна потребує точної співвісності з'єднуваних валів та, як і втулкова муфта, призначена звичайно для з'єднання валів однакового діаметра.
Рис. 6.57
Компенсуючі самоустановні муфти застосовують для компенсації помилок відносного положення з'єднуваних валів – радіального зміщення центрів, неспіввісності (взаємний нахил осей валів), осьового зміщення та
інших похибок, які можуть бути наслідком неточності обробки і монтажу, виникнення деформацій і зміни температури.
До компенсуючих самоустановних муфт належать:
1) кулачково – розширювальна муфта (рис. 6.58, а), яка компенсує незначні осьові переміщення;
2) кулачково – дискова муфта, що складається з двох півмуфт (рис.
6.58 б), насаджених з натягом на кінці валів, і середнього диска з двома взаємно перпендикулярними виступами (кулачками). Тертьові поверхні цієї муфти змащують, і вона компенсує радіальні і кутові зміщення осей валів;
571
Рис. 6.58 3) зубчаста муфта (рис. 6.59, а) також компенсує радіальне і кутове зміщення осей валів і застосовується для передавання великих моментів без ударів і різких поштовхів;
4) ланцюгова муфта, яка має таке саме призначення, що і зубчаста, але передає менші моменти;
Рис. 6.59
5725) хрестово – шарнірна муфта (універсальна муфта Кардана – Гука
(рис. 6.59, б), що дуже поширена в автомобільній та авіаційній промисловості і в приладобудуванні. Складається з двох вилок і хрестовини. Вилки насаджують на з'єднувані кінці валів, а хрестовина шарнірно з'єднує вилки. Компенсує значні кути нахилу осей валів (до
30°).
Дві послідовно з'єднувані муфти компенсують великі зміщення осей валів.
Пружні муфти застосовують у машинах, які працюють зі змінним навантаженням і частими включеннями, а також там, де неможливо досягти точної співвісності з'єднуваних валів. Пружні елементи муфт роблять із пружинної сталі, гуми, пластмас. Вони пом'якшують поштовхи і удари при роботі муфти. Пружні муфти встановлюють на швидкохідні вали і застосовують у механізмах, які працюють у режимі динамічних навантажень. В якості пружніх елементів в різних конструкціях пружніх муфт застосовують гуму, шкіру, пружини різних форм і жорсткості.
Розглянемо керовані муфти.
Розрізняють синхронні
кулачкові (рис. 6.60, а) і асинхронні
фрикційні (рис. 6.60, б) керовані муфти.
Найпоширеними є фрикційні муфти, які
використовуються в транспортних машинах, верстатах і т. ін. Вони забезпечують плавне зчеплення веденого і ведучого валів за рахунок сил тертя при будь – якій різниці кутових швидкостей з'єднуваних валів. При виникненні різких перевантажень півмуфти пробуксовують, захищаючи механізм від руйнування. Залежно від форми та кількості активних поверхонь тертя фрикційні муфти поділяють на дискові (рис. 6.60, б), багатодискові, конусні, циліндричні, барабанні (з колодками, розтискними кільцями або обтяжними стрічками). Найчастіше застосовують багатодискові фрикційні муфти, що мають малі габарити й потребують для включення невеликих зусиль.
573
Рис. 6.60
Розглянемо самодіючі муфти. Ці муфти забезпечують автоматичне з'єднання і роз'єднання валів при зміні заданого режиму роботи машини.
Відцентрова муфта (рис. 6.61, а) призначена для автоматичного зчеплення (розчеплення) валів при певних кутових швидкостях внаслідок дії відцентрових сил, при збільшенні кутової швидкості фрикційні колодки відтискуються і муфта замикається.
Рис. 6.61
574
Обгінна муфта (муфта вільного ходу) забезпечує автоматичне з'єднання валів. Обгінні муфти бувають зубчасті, кулачкові і фрикційні. На рис. 6.61, б показано фрикційну обгінну муфту, що набула найбільшого поширення. При передаванні обертального моменту ролики обгінної муфти внаслідок тертя заклинюються між поверхнями обойми і зірочки муфти. При зворотному обертанні ролики викочуються в широкі ділянки обойми і муфта розмикається.
Запобіжні фрикційні муфти найбільше застосовуються при порівняно частих перевантаженнях. Вони відрізняються від керованих в основному тим, що в них немає механізму включення, тобто запобіжні муфти постійно замкнуті, тертьові поверхні притиснуті одна до одної пружинами. Менш поширені кулачкові і кулькові запобіжні муфти, в яких при перевантаженнях кулачки або кульки однієї півмуфти видавлюються з западин другої і муфта розмикається.
Коли перевантаження виникають рідко, застосовують запобіжні
муфти з руйнівною ланкою – зрізним штифтом 1 (рис. 6.62). При перевантаженні стальні штифти, вставлені в отвори загартованих втулок 2,
зрізуються і муфта розмикається. Запобіжні муфти встановлюють якомога ближче до місця виникнення перевантаження; вони працездатні при точній співвісності валів.
Рис. 6.62
575
До інших муфт відносяться такі, що складаються із комбінацій окремих муфт (найчастіше пружно – або жорсткокомпенсуючі муфти із запобіжними муфтами). Їх застосовують, коли немає можливості забезпечити потрібний характер з'єднання валів однією муфтою.
Вхідним параметром для розрахунку муфт є обертальний момент на з’єднаних валах.
§ 30.5. Редуктори
Редуктором називається зубчастий, черв'ячний або зубчасто – черв'ячний передавальний механізм, виконаний і у закритому корпусі і призначений для зниження кутової швидкості, а отже, підвищення обертального моменту.
На відміну від редуктора, механізм, призначений для підвищення кутової швидкості (відповідно до зниження обертального моменту), називають мультиплікатором (прискорювачем).
Закритий корпус редуктора захищає механізм передачі від пороху і бруду, а також грає роль масляної ванни. Крім цього розміщення опор валів редуктора в одному жорсткому корпусі забезпечує стале відносне розташування осей валів, що дозволяє використовувати широкі колеса із малим модулем. А застосування малих модулів, в свою чергу, приводить до збільшення точності, тихохідності передачі і до зменшення її вартості.
Добре змащування сприяє збільшенню зносостійкості і ККД передачі.
Наявність корпуса надає також безпеку в роботі редукторів.
Ці безперечні переваги редукторів поясняють їх широке застосування на відміну від відкритих передач, які використовують тільки в окремих специфічних випадках, коли застосування редукторів недоцільно або неможливо.
576
Рис. 6.63
577
Редуктори класифікують:
– за видом передач — на циліндричні з паралельними осями валів
(рис. 6.63, а), конічні з пересічними осями валів (рис. 6.63, б), черв'ячні з перехресними осями валів (рис. 6.63, в), комбіновані конічно – циліндричні, зубчасто – черв'ячні та ін.;
– за кількістю пар передач — на одноступінчасті циліндричні з прямозубими колесами при
7
u
, з косозубими або шевронними колесами при
10
u
і
КВт
000
50
N
, одноступінчасті конічні з прямими, косими і криволінійними зубами при
5
u
і
КВт
100
N
, одноступінчасті
черв'ячні при
80
...
8
u
і
КВт
50
N
, багатоступінчасті (найчастіше дво – і триступінчасті).
Для двоступінчастих циліндричних редукторів
50
u
, для триступінчастих
160
u
. Треба нагадати, що загальне передаточне число багатоступінчастих передачдорівнює добуткові передаточних чисел окремих ступенів.
Тихохідний ступінь циліндричних двоступінчастих редукторів виконують прямозубим і косозубим, а швидкохідний – косозубим. При оптимальному розподілі загального передаточного числа між ступенями циліндричного редуктора рекомендується передаточне число наступного тихохідного ступеня брати на 20...40 % меншим, ніж попереднього швидкохідного. Цим досягають найменшої маси і розміру коліс усіх ступенів редуктора; поліпшуються умови мащення зачеплень і забезпечується повніше заповнення колесами внутрішнього об'єму корпуса редуктора.
Мащення зубчастих і черв'ячних редукторів зменшує втрати потужності на тертя в зачепленні і підшипниках, значно знижує спрацювання тертьових поверхонь, зменшує нагрівання передачі, знижує
578шум і захищає від корозії.
Мащення зубчастих і черв'ячних зачеплень в редукторах, які передають порівняно невеликі потужності при колових швидкостях, що не перевищують
12 м/с, здійснюють зануренням зубчастих або черв'ячних коліс (черв'яків) у масло, яке заливають у картер редуктора (для черв'ячних передач
с/м12s
).
У черв'ячних редукторах при коловій швидкості черв'яка
с/м5...41
рекомендується черв'як розміщувати над колесом. При нижньому розміщенні черв'яка (під колесом) і
с/м51
черв'як
інтенсивно збовтує масло, що призводить до швидкого його старіння і погіршення мащення.
Достатній такий рівень масла в корпусі редуктора, при якому забезпечено занурення циліндричного колеса на висоту зуба, а конічного – на всю довжину і висоту зуба. Звичайно глибина занурення для циліндричних зубчастих коліс дорівнює
nm5...1, а для конічних –
b1...5,0. Об'єм масляної ванни приймають
0,4...0,8 л масла на
1 кВт потужності редуктора.
В багатоступінчастих редукторах діаметри коліс не однакові, тому нормальне занурення у масло зубів коліс меншого діаметра
приводить до глибшого, ніж зазначено, занурення зубів коліс більшого діаметра (з метою обмеження втрати потужності на розмішування мастильного матеріалу не рекомендується занурювати тихохідне зубчасте колесо на глибину більше як
ad61).У деяких випадках, щоб уникнути надмірного занурення коліс у масло, застосовують спеціальні мастильні шестірні, мастильні кільця,
бризковики або роздільні мастильні ванни в корпусі редуктора.
У швидкохідних редукторах або в редукторах, які передають великі
579
потужності, зачеплення передач змащують за допомогою насосів, що подають масло із картера редуктора безпосередньо в зону зачеплення.
Підшипники змащують рідким маслом, що надходить до них із загальної масляної ванни (картера) редуктора, розбризкуванням або, при малих швидкостях, пластичними мазями (солідол), які герметизують вузли тертя і добре заповнюють зазори.
Мастильний матеріал повинен мати маслянистість – здатність утворювати на поверхні тертя стійкі адсорбовані плівки і в'язкість – опір проти відносного зсуву шарів масла.
Рідке масло — основний мастильний матеріал. Воно має низький коефіцієнт внутрішнього тертя, легко надходить до місця мащення, має охолоджувальну дію. Стандартом регламентовано наступні марки
(залежно від кінематичної в'язкості при 50 °С) індустріальних масел: И –
5А, И – 8А, И – 12А, И – 20А, И – 25А, И – 30А, И – 40А, И – 50А, И –
70А, И – 100А.
Запитання для самоконтролю
1.
В чому полягає різниця між віссю і валом?
2.
Наведіть основну класифікацію валів і галузь їх застосування.
3.
Поясніть необхідність використання підшипників.
4.
Наведіть класифікацію підшипників ковзання і галузь їх застосування.
5.
Які переваги і недоліки мають підшипники ковзання у порівнянні із підшипниками кочення?
6.
Наведіть класифікацію підшипників кочення і галузь їх застосування.
7.
Поясніть принцип розрахунку радіальних підшипників кочення.
580
8.
Як враховується осьова складова навантаження при розрахунках радіально – упорних підшипників?
9.
Дайте визначення муфти і її основне призначення.
10.
Назвіть основну класифікацію муфт і галузь їх застосування.
11.
Поясніть призначення і принцип дії запобіжних муфт.
12.
Дайте визначення редуктора. Чим редуктор відрізняється від мультиплікатора?
13.
Які переваги мають редуктори порівняно із відкритими передачами?
14.
Наведіть основну класифікацію редукторів.
15.
Як здійснюється мащення механізму передачі в редукторах?
581
ЛІТЕРАТУРА
1.
Боков В.Н. Деталі машин. М.: - Вища школа, 1964. – 623 с.
2.
Булгаков В.М., Литвинов О.І., Васьков В.І., Головач І.В., Войтюк Д.Г.
Теоретична механіка. Курс лекцій. Частина І. – К.: НАУ, 2003. – 368 с.
3.
Булгаков В.М., Литвинов О.І., Васьков В.І., Головач І.В., Войтюк Д.Г.
Теоретична механіка. Курс лекцій. Частина ІI. – К.: НАУ, 2004. – 342 с.
4.
Бялер І.Я., Левінсон В.Н., Михайловський В.А., Саліон В.Ю. Технічна механіка. – К.: Вища школа, 1971.
5.
Дроннік Ю.М., Кучеренко С.І., Тіщенко А.М. Теоретична механіка.
Курс лекцій. – Харків: Око, 2002. – 456 с.
6.
Еременко О.І. Теорія механізмів і машин. Конспект лекцій. – К.: НАУ,
2002. – 150 с.
7.
Жуков К.П. Расчет и проектирование машин. – М.: Высшая школа,
1980.- 247 с.
8.
Каплунова А.В., Михаловський В.А. та ін. Методика та приклади розв'язування задач з теоретичної механіки. – К.: Держсільгоспосвіта,
1961. – 365 с.
9.
Кореняко О.С., Бондаровський Ф.П. Теорія механізмів і деталі машин.
– К.: Радянська школа, 1963.
10.
Мещерский И.В. Сборник задач по теоретической механике. – М.:
Наука, 1972. – 258 с.
11.
Мовнин М.С., Израелит А.Б., Рубашкин А.Г. Основы технической механики. – Л.: Судостроение, 1973.
12.
Мовнин М.С., Израелит А.Б. Техническая механика. Часть II.
Сопротивление материалов. - Л.: Изд-во ЛТА, 1972. – 65 с.
13.
Мовнин М.С., Митинский А.Н. Техническая механика. - Л.:
Гослесбумиздат, 1961. – 781 с.
582
14.
Павловський М.А. Теоретична механіка. – К.: Техніка, 2002. – 510 с.
15.
Савин Г.Н., Путята Т.В., Фрадлин Б.Н. Теоретическая механика. – К.:
Вища школа, 1971. – 359 с.
16.
Слупський Є.І. Деталі машин. Н.: Техніка, 1971. – 136 с.
17.
Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики. – М.: Наука, 1986. –
416 с.
18.
Таубер В.А. Подъемно-транспортные машины. - М.: Лесная промышленность, 1980. – 456 с.
19.
Яблонский А.А., Никифорова В.М. Курс теоретической механики.
Часть 1. Статика. Кинематика. – М.: Высшая школа, 1972. – 436 с.
583
ДОДАТКИ
І. Формули обчислення похідних
1.
C
y
;
0
y
; (С – стала).
2.
x
y
;
1
y
3.
n
x
y
;
1
n
x
n
y
4.
x
y
;
x
y
2 1
5.
x
y
1
;
2 1
x
y
6.
x
a
y
;
a
ln
a
y
x
7.
x
e
y
;
x
e
y
8.
x
ln
y
;
x
y
1
9.
x
sin
y
;
x
cos
y
10.
x
cos
y
;
x
sin
y
11.
tgx
y
;
x
sec
x
cos
y
2 2
1
12.
ctgx
y
;
x
csc
x
sin
y
2 2
1
13.
x
arcsin
y
;
2 1
1
x
y
14.
x
arccos
y
;
2 1
1
x
y
15.
x
arctg
y
;
2 1
1
x
y
16.
x
arcctg
y
;
2 1
1
x
y
17.
x
sin
y
1
;
x
sin
x
cos
y
2
18.
x
cos
y
1
;
x
cos
x
sin
y
2
Скачать 6.79 Mb.