Прикладная механика. Муфты.. Реферат. Реферат на тему муфты по дисциплине прикладная механика направление Технология транспортных процессов 23. 03. 01
 Скачать 2.12 Mb.
|
|
Образовательное учреждение высшего образования «Южно-Уральский институт управления и экономики» РЕФЕРАТ НА ТЕМУ Муфты ПО ДИСЦИПЛИНЕ Прикладная механика НАПРАВЛЕНИЕ «Технология транспортных процессов» 23.03.01 Выполнил студент Шубин А. О. группа ТТПЗ-301 Проверил Преподаватель Саврасова Н. Р. Результат проверки_________________ г. Челябинск, 2019 г. СОДЕРЖАНИЕ Введение…………………………………………………………………... 3 1. Назначение муфт………………………………………………………. 4 2. Классификация муфт………………………………………………….. 5 3. Обзор наиболее часто применяемых муфт…………………………... 6 Список литературы………………………………………………………. 16 Введение Муфты представляют собой обширный класс технических устройств, предназначенных (в общем случае) для соединения двух передаточных линий. Наибольшее распространение муфты получили в машиностроении (для соединения двух вращающихся валов), электротехнике (для соединения двух кабелей) и гидравлике (для соединения двух труб). Разнообразие задач, решаемых с помощью муфт, и эксплуатационных требований, предъявляемых к ним, привело к огромному разнообразию конструктивных исполнений муфт, о которых пойдет речь в данной работе. Цель данной работы – рассмотреть устройство наиболее распространенных типов муфт. Актуальность выбранной темы заключается в том, что от правильного выбора и конструктивной надежности муфты во многом зависит работа всего механизма или передаточной сети. 1. Назначение муфт 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. 1 Условная схема электромеханического привода 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. Муфты передают с одного вала на другой вращающий момент без изменения его величины и направления, а также компенсируют монтажные неточности и деформации геометрических осей валов, разъединяют и соединяют валы без остановки двигателя, предохраняют машину от поломок в аварийных режимах, в некоторых случаях поглощают толчки и вибрации, ограничивают частоту вращения и т. д. 2. Классификация муфт Муфты приводов машин классифицируют по многим признакам. По принципу действия муфты подразделяют на четыре класса: 1. нерасцепляемые (не допускающие разъединения валов при работе машины); 2. управляемые (допускающие возможность управления муфтой); 3. самодействующие (автоматически срабатывающие в результате изменения заданного режима работы); 4. прочие (все муфты, не входящие в первые три класса). Классы муфт (кроме четвертого) подразделяют на: - группы (механические, гидродинамические, электромагнитные), - подгруппы (жесткие, компенсирующие, упругие, предохранительные, обгонные и др.), - виды (фрикционные, с разрушаемым элементом и др.) - конструктивные исполнения (кулачковые, шариковые, зубчатые, фланцевые, втулочно-пальцевые и многие другие). В общем случае муфта состоит из ведущей и ведомой полумуфт и соединительных элементов. В механических муфтах в качестве соединительного элемента используют твердые (жесткие или упругие) тела. В гидродинамических муфтах функции соединительного элемента выполняет жидкость, в электромагнитных — электромагнитное поле. Широко применяемые мyфты стандартизованы. Основная паспортная характеристика мyфты - значение вращающего момента, на передачу которого она рассчитана. По характеру соединения валов мyфты подразделяют на - неуправляемые (постоянные), - управляемые, - самоуправляемые (автоматические). 3. Обзор наиболее часто применяемых муфт Глухие муфты Глухими (жесткими) называют муфты, предназначенные для жесткого постоянного соединения соосных валов. Это наиболее простые по конструкции устройства для соединения валов, и соответственно, наиболее дешевы в изготовлении. Однако глухие муфты обладают существенным недостатком - соединяемые валы должны быть в высокой степени соосными, без перекосов и угловых смещений, иначе ресурс муфты, а также деталей соединяемых узлов и механизмов, в том числе опор, значительно уменьшается, а соединение начинает передавать вибрации, толчки и удары. Из различных видов глухих муфт наибольшее распространение получили втулочные и фланцевые. Втулочная муфта Втулочная муфта представляет собой обычную втулку, насаживаемую на цилиндрические концы соединяемых валов. Такие муфты имеют простую конструкцию, малые габаритные размеры по диаметру и низкую стоимость.  Рис. 2. Втулочная муфта Однако такие муфты имеют множество недостатков – они не допускают несоосности или перекоса соединяемых валов, неудобны в монтаже, поскольку сборка соединения сопровождается значительным осевым перемещением соединяемых механизмов. Конечно же, как и все глухие муфты, втулочная муфта не способна поглощать динамические перегрузки и возмущения, возникающие при работе машины, негативно влияя на долговечность деталей и подшипников. Втулочные муфты применяют для передачи вращающих моментов от 32 до  , для валов диаметром от 18 до  . Чаще всего в качестве материала втулки используют сталь  .Фланцевая муфта Фланцевые муфты состоят из двух полумуфт с фланцами, стягиваемыми болтами, одна половина которых для обеспечения соосности полумуфт установлена без зазора в отверстия фланца, а вторая – с зазором. Фланцевыми муфтами часто соединяют отдельные части валов привода в один вал, работающий как целый. Чтобы такой составной вал оставался прямолинейным, необходима строгая соосность его частей и перпендикулярность торцовых поверхностей полумуфт к осям валов. В противном случае неизбежен изгиб вала, его биение и появление дополнительных нагрузок на опоры. При монтаже фланцевых полумуфт радиальная несоосность не должна превышать  .Фланцевые муфты просты по конструкции, облегчают монтаж узлов и механизмов. Их применяют при передаче вращающих моментов от 8 до  при диаметрах валов от 11 до  Материал полумуфт – стали 40 или  , чугун  и др. Допускаемая окружная скорость чугунных муфт – до  , стальных – до  Фланцевые муфты подбираются по стандарту. При конструировании фланцевого муфтового соединения выполняют расчет болтов на прочность.  Рис. 3. Фланцевая муфта Жесткие компенсирующие муфты Жесткие компенсирующие муфты при соединении валов способны компенсировать незначительные радиальные, осевые и угловые смещения, обусловленные неточностью изготовления, монтажа, особенностями конструкции узлов и деформациями валов при работе. Шарнирные муфты, в отличие от других типов компенсирующих муфт, способны передавать вращающий момент при значительных угловых смещениях валов до  . Рис. 4. Погрешности относительного расположении валов Компенсация отклонений от соосности валов достигается за счет подвижности жестких деталей муфты. Однако валы и опоры при этом дополнительно нагружаются изгибающими моментами, радиальными и осевыми силами. С увеличение смещения валов ресурс муфты уменьшается. Из большого количества конструкций жестких компенсирующих муфт наиболее распространены зубчатые, цепные и шарнирные муфты. Зубчатая муфта Зубчатая муфта состоит из двух обойм 1 с внутренними зубьями эвольвентного профиля, зацепляющимся с внешними зубьями втулок 2, установленных на концы соединяемых валов. Обоймы соединяют между собой болтами, поставленными без зазора в отверстия «из-под развертки». Обоймы центрируют по вершинам зубьев втулок. Втулки изготовляют с отверстиями для цилиндрических и конических концов валов.  Рис. 5. Зубчатая муфта 1 – обойма; 2 – втулка; 3 – манжетное уплотнение. Обычно в качестве материала для втулок и обойм используют стали марок 40, 45,  и др.Зубчатые муфты компенсируют радиальные, осевые и угловые смещения валов за счет боковых зазоров в зацеплении, обточки зубьев втулок по сферическому или бочкообразному профилю. Компенсацию смещения валов сопровождает относительный перекос осей втулок и обойм, а следовательно, скольжение зубьев. Угол перекоса каждой втулки относительно оси обоймы допускают до  .Основным критерием работоспособности зубчатой муфты является износостойкость зубьев. Для повышения износостойкости зубьев закаливают до твердости  . Зубчатое зацепление работает в масляной ванне. Масло марки  заливают через отверстие в обойме. Для герметизации муфт применяют уплотнения – резиновые армированные манжеты (сальники).Зубчатые муфты имеют относительно небольшие размеры, их применяют для передачи вращающего момента от 1000 до  между горизонтальными валами диаметром  при окружных скоростях до  Цепная муфта Цепная муфта состоит из двух полумуфт, выполненных в виде звездочек с одинаковым количеством зубьев, охватываемых общей цепью. Цепная муфта, как правило, закрывается защитным разъемным кожухом, заполняемым пластичным смазочным материалом (литол-24, солидол и др.). Применяют стандартные роликовые цепи однорядные и двухрядные.  Рис. 6. Цепная муфта Цепная муфта компенсирует радиальные и угловые смещения валов за счет взаимных перемещений деталей муфты и зазоров в шарнирах цепи и в сопряжении ее со звездочками. Из-за наличия зазоров эти муфты не применяются в реверсивных приводах (при изменении направления передачи нагрузки происходят удары, снижающие ресурс муфты). Достоинствами цепных муфт являются простота конструкции, монтажа, обслуживания, а также относительно небольшие размеры. При демонтаже и монтаже муфтового соединения не требуется осевого смещения узлов. Цепные муфты применяют для передачи вращающего момента от 63 до  для валов диаметром от20 до  Такие муфты допускают смещение валов: угловых – до  радиальных от 0,16 до  в зависимости от размера муфты.В качестве материала полумуфт используют сталь марок 445 или , кожух изготавливается из алюминиевого сплава, например  . Цепные муфты стандартизованы. Шарнирная муфта Шарнирная муфта применяется для соединения валов, оси которых при работе пересекаются под значительными углами (под ).Состоит шарнирная муфта из двух вилок и крестовины. При постоянной частоте вращения ведущего вала одинарная шарнирная муфта передает вращение ведомому валу с переменной частотой вращения в течение одного оборота, причем с увеличением угла перекоса валов неравномерность вращения ведомого вала возрастает.  Рис. 7. Шарнирная одинарная муфта Для ликвидации этого недостатка применяют сдвоенную шарнирную муфту, тогда вторая одинарная муфта компенсирует неравномерность вращения, создаваемую первой муфтой. При этом для равномерной частоты вращения ведомого вала необходимо, чтобы оба вала (ведущий и ведомый) были параллельны и наклонены относительно промежуточного вала под одинаковым углом, а обе вилки лежали в одной плоскости. Для компенсации осевого смещения валов во время работы применяют телескопический промежуточный вал изменяющейся длины (со скользящим шлицевым соединением).  Рис. 8. Сдвоенная шарнирная муфта 1 – карданный шарнир; 2 – карданный вал; 3 – шлицевое скользящее соединение Вилки и крестовину изготавливают из хромистых сталей марок  и  с закалкой трущихся поверхностей шарниров. Муфту смазывают консистентной смазкой.Шарнирные муфты широко применяют в машиностроении для передачи движения между узлами и агрегатами машин, имеющих значительную относительную подвижность (в автомобилях, сельскохозяйственных и дорожных машинах, в станках и т. п.) Малогабаритные шарнирные муфты стандартизованы для валов диаметром от 10 до  Подбор муфт производят по расчетному вращающему моменту.Сдвоенную шарнирную муфту обычно называют карданной передачей (по имени итальянского ученого и инженера Джероламо Кардано). Муфта со змеевидными пружинами Муфта состоит из двух полyмуфт 1 с зубьями специальной формы, между которыми свободно расположены секции змеевидной пружины 3 прямоугольного сечения. Кожух 2, состоящий из двух половин, служит резервуаром для пластичного смазочного материала и предохраняет пружину от выпадения.  Рuс. 9. Мyфтa со змеевидными пружинами Мyфта используется для передачи больших вращающих моментов, обладает хорошими эксплуатационными качествами, имеет небольшие габариты, но сравнительно дорогостоящая. В зависимости от размеров мyфты могут компенсировать радиальные смещения валов 0,5…3 мм, осевые – 4…20 мм и угловые до 1°15'. Материалы полумуфт – сталь 45, стальное литье 45Л; пружин – пружинные стали 65Г, 60С2. Управляемые (сцепные) муфты Позволяют соединять и разъединять валы без остановки двигателя. По конструкции управляемые муфты можно разделить на кулачковые, зубчатые, основанные на зацеплении, и фрикционные, основанные на трении. Кулачковые и зубчатые муфты имеют весьма небольшие габариты и массу, не допускают проскальзывания. Однако их включение на ходу сопровождается ударами. Фрикционные муфты позволяют плавно соединять ведущий и ведомые валы под нагрузкой при любой скорости их вращения, предохраняют механизмы от внезапных перегрузок. Управляемые муфты требуют точной соосности соединяемых вaлов. Кулачковая муфта состоит из двух полумуфт 1 и 2, имеющих на сцепляемых торцах выступы – кулачки. При включении муфты кулачки одной полумуфты входят во впадины другой, создавая жесткое соединение. Включение кулачковой мyфты во избежание ударов производят при остановленном двигателе или с малыми скоростями до 1 м/с. Полумуфты чаще всего располагают на одном валу, что обеспечивает хорошую их соосность. При выключенной мyфте зубчатое колесо свободно вращается на подшипнике скольжения 3. Если муфта включена, вращающий момент от зубчатого колеса передается через кулачки и шлицы на вaл. Для устранения ударов и шума при включении мyфты применяют специальные соединительные устройства – синхронизаторы. Кулачковые мyфты изготовляют из сталей 20, 15Х, 20Х с последующей цементацией или сталей 40Х, 30ХН с последующей объемной закалкой. Размеры мyфт принимают конструктивно, а затем выполняют проверочный расчет кулачков на износостойкость и прочность.  Рис. 10. Кулачковая мyфтa Фрикционные сцепные муфты передают вращающий момент между полумуфтами за счет сил трения на рабочих поверхностях.  Рuс. 11. Фрикционные мyфты: а – однодисковая; б – многодисковая; в – конусная В начальный период касания полумуфт происходит относительное проскальзывание их рабочих поверхностей (смазанных или сухих), и тем самым обеспечивается плавность включения мyфты. При установившемся движении проскальзывание не происходит, а при перегрузке муфта пробуксовывает, что предохраняет машину от поломок. Фрикционные мyфты должны обладать надежностью сцепления, высокой износостойкостью и теплостойкостью контактирующих поверхностей. Материал трущихся деталей (накладок) выбирается в зависимости от среднего контактного напряжения (давления). Самоуправляемые автоматические муфты Выполняют автоматически одну из следующих функций: ограничение передаваемой нагрузки – предохранительные муфты; передачу нагрузки (момента) только в одном направлении – муфта обгона; включение и выключение при заданной скорости – центробежные мyфты. Предохранительные муфты срабатывают, когда вращающий момент превышает некоторую установленную величину. При достижении вращающим моментом предельной величины под действием осевых усилий, обусловленных формой впадин полумуфты, шарики смещаются в осевом направлении (преодолевая сопротивление пружины) и размыкают мyфту с последующим прощелкиванием. Муфта обгона (мyфты свободного хода) Предназначены для передачи вращающего момента только в одном направлении. Наибольшее распространение получили фрикционные обгонные мyфты, передающие вращающий момент за счет заклинивания между полумуфтами промежуточных тел (в основном роликов). Такие мyфты бесшумны, компактны, могут работать при высокой частоте вращения. Их изготовляют для вaлов диаметром 10…90 мм и передачи момента до 750…800 Нм. Обгонные роликовые мyфты (рис. 7.9) применяют в приводах агрегатов двигателя самолета (например, в приводах стартер-генераторов) и в приводах несущих винтов вертолетов; при отказе одного двигателя движение винта не тормозится, так как обгонная мyфта позволяет зубчатым колесам вращаться. При отказе обоих двигателей обгонные мyфты не препятствуют вращению несущего винта в Режиме автототации.  Рис. 12. Обгонная мyфтa Пусковую (центробежную) муфту используют для плавного пуска приводов грузоподъемных машин конвейеров и т.п. Они позволяют электродвигателю легко разогнаться и по достижении им определенной скорости начать плавный разгон рабочего органа. Одновременно пусковые мyфты выполняют и предохранительные функции. Распространены колодочные и дисковые центробежные фрикционные мyфты. Центробежную муфту устанавливают на вал электродвигателя. При наличии ременной передачи от электродвигателя к рабочему органу наружную ведомую часть мyфты конструируют в виде шкива. Список литературы 1. Красковский Е.Я., Дружинин Ю.А., Филатова Е.М. Расчет и конструирование механизмов приборов и вычислительных систем: Учебное пособие. М.: – Высш. шк., 2001. – 480 с. 2. Ванторин В.Д. Механизмы приборных и вычислительных систем: Учебное пособие. – М.: Высш. шк., 1999. – 415 с. 3. Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин. – М.: Высшая школа, 2001. – 447с. 4. Ряховский О.А. Справочник по муфтам. – СПб.: Политехника, 2012.- 537с. |