Муфты. Глухие муфты. Виды несоосности валов. Компенсирующие жёсткие муфты

Лекция №24

Тема 27: Муфты

27.1. Общие сведения

Муфтами в технике называют устройства, служащие для соединения концов валов, стержней, труб, кабелей и т.п. деталей. В курсе "Детали машин и основы конструирования" изучаются муфты для соединения валов. Потребность в соединении валов связана с тем, что большинство машин компонуют из ряда отдельных сборочных единиц с входными и выходными валами, которые соединяют с помощью муфт. Одновременно муфты могут выполнять и другие функции. В современном машиностроении применяют большое количество муфт, различающихся по принципу действия и управления, назначению и конструкции.

1. По принципу действия различают муфты:

1.1. механические;

1.2. гидродинамические;

1.3. электромагнитные.

В курсе "Детали машин и основы конструирования" изучают только механические муфты, которые для краткости называют просто «муфты».

2. По принципу управления муфты разделяют на:

2.1. неуправляемые (постоянно действующие);

2.2. управляемые (сцепные);

2.3. самоуправляемые (автоматические).

А) Неуправляемые муфты подразделяют на:

2.1.1. глухие;

2.1.2. компенсирующие;

2.1.3. упругие.

Б) Сцепные муфты производят двух конструкций:

2.2.1. кулачковые;

2.2.2. фрикционные.

В) Автоматические муфты встречаются трёх видов:

2.3.1. предохранительные;

2.3.2. центробежные;

2.3.3. обгонные.

Широко применяемые муфты стандартизированы. Основные параметры, по которым подбираются и обозначаются муфты – вращающий момент Т в Н×м, на передачу которого они рассчитаны, и диаметр хвостовика вала d_х.

27.2. Глухие муфты

Глухие муфты образуют жёсткое и неподвижное соединение валов (глухое соединение). Они не компенсируют ошибки изготовления и монтажа (максимальное радиальное смещение D_r = 5 мкм), требуют точной центровки валов.

1. Втулочная муфта (рис. 27.1) по ГОСТ 24246 – простейшая глухая муфта. Она представляет собой цилиндрическую стальную или чугунную втулку с размерами, определяемыми из следующих условий:

       Рис. 27.1. Втулочная муфта                               Рис. 27.2. Фланцевая муфта

– наружный диаметр D = (1,5…1,8)·d_х, что позволяет работать муфте на кручение без остаточных деформаций;

– длина муфты L = 3d_х = 2×1,5 d_х, где 1,5 d_х – максимальная длина полумуфты, позволяющий втулке работать без упора (центрирование по диаметру).

Соединение втулки с валами выполняют с помощью штифтов, шпонок или шлицев. Втулочные муфты применяют в лёгких машинах при диаметрах d_х £ 100 мм. Прочность муфты определяется прочностью соединения.

Достоинства:

1. Простота конструкции.

2. Малые габариты.

2. Фланцевые муфты (рис. 27.2) стандартизованы по ГОСТ 20761, их применяют для соединения валов с d_х £ 250 мм. Полумуфты изготовляют литьём из чугуна или стали, а болты – из высоколегированной стали. Полумуфты устанавливают на гладкие цилиндрические концы валов по переходным посадкам H7/k6, H7/m6, H7/n6. Болты устанавливают с зазором или без зазора. Установка болтов без зазора позволяет получить муфты меньших габаритов и поэтому более распространена. Расчёты на прочность выполняют для шпоночных и шлицевых соединений с валом и болтов. Фланцевые муфты широко распространены в машиностроении.

Достоинства:

1. Простота конструкции.

2. Сравнительно небольшие габариты.

Недостаток – необходимость строгой соосности валов и перпендикулярности торцов валов осям.

3. Продольно-свертные муфты (рис. 27.3) изготовляют по ГОСТ 23106. Они состоят из двух полумуфт с плоскостью разъёма, совпадающей с осью валов, между которыми зажимаются болтами хвостовики соединяемых валов. Муфты малых и средних размеров передают вращающий момент только трением между валами и муфтой. Зазор между полумуфтами составляет 2…3 мм. В муфтах больших размеров между валами и муфтой вводится шпонка, которая передаёт основную часть вращающего момента. Муфту применяют при d_х=20…140мм.

      Расчёт сводится к назначению количества и определению диаметра болтов. Он выполняется подобно расчёту клеммового соединения, исходя из предположения, что даже при наличии шпонки вращающий момент передается только трением.

Рис. 27.3. Продольно-свёртная муфта

          Достоинство – удобство монтажа.

          Недостатки:

1. Большая масса и ограниченная быстроходность (n_max =250 об/мин).

2. Трудность балансировки.

3. Непригодность при ударных нагрузках.

Муфты имеют ограниченное применение.

27.3. Виды несоосности валов

Вследствие погрешностей изготовления и монтажа всегда имеется некоторая неточность взаимного расположения осей соединяемых валов. Различают три вида отклонений от номинального расположения валов (рис. 27.4):

– продольное смещение D_а;

– радиальное смещение D_r (эксцентриситет);

– угловое смещение D_a (излом осей).

Рис. 27.4. Виды несоосности валов

На практике встречается комбинация указанных отклонений, которую