Муфты упругие с торообразной оболочкой
Муфты упругие с торообразной оболочкой просты по конструкции и обладают высокими компенсационными свойствами, способностью уменьшать динамические нагрузки, что позволяет применять их в конструкциях, где трудно обеспечить соосность соединяемых валов; при переменных нагрузках, а также при значительных кратковременных перегрузках. Муфты допускают соединение валов с угловым перекосом до 2 30, радиальным смещением до 2 4 мм, осевым смещением до 5 мм и их комбинацию.
Муфты изготавливают трех типов:
1 – с оболочкой выпуклого профиля (рис. 4);
1П – с оболочкой выпуклого профиля перспективного ряда (см. рис. 4);
2П – с оболочкой вогнутого профиля перспективного ряда (рис.5).
Недостатками муфт с выпуклой оболочкой (см. рис. 4) являются сравнительно большой наружный диаметр и появление осевых нагрузок на опоры валов, вызываемых центробежными силами, действующими на упругий элемент при вращении.
Муфты с упругой оболочкой вогнутого профиля (см. рис. 5) отличаются простотой конструкции вследствие уменьшения числа деталей. При одинаковом вращающем моменте муфта имеет меньший наружный диаметр, допускает большие частоты вращения, и существенно уменьшается влияние центробежных сил на упругую оболочку. Осевые силы на валы и опоры от муфты с упругой вогнутой оболочкой снижаются в 2-3 раза по сравнению с муфтой с выпуклым элементом.
Полумуфты муфты типа 1 изготовляют следующих исполнений:
1 – с цилиндрическими отверстиями для длинных концов валов;
2 – с цилиндрическими отверстиями для коротких концов валов;
3 – с коническими отверстиями для длинных концов валов;
4 – с коническими отверстиями для коротких концов валов.
Полумуфты муфт типа 1П и 2П изготовляют исполнений:
1 – с цилиндрическими отверстиями для коротких концов валов;
2 – с коническими отверстиями для коротких концов валов.
Допускается комбинация полумуфт различных исполнений.
Основные параметры и размеры упругих муфт с торообразной выпуклой оболочкой приведены в табл.6 и7, а с оболочкой вогнутого профиля − в табл.8.
Рис. 4. Муфта с торообразной оболочкой выпуклого типа
Рис. 5. Муфта с торообразной оболочкой вогнутого профиля
Таблица 6. Размеры и параметры упругих муфт с торообразной выпуклой оболочкой (по ГОСТ Р 50892-96)
Номинальный вращающий момент Tн, Н∙м | Частота вращения n, мин-1, не более | Размеры, мм | ||||||||||
dH7; d1H9 | D | D1 | D0 | Lц | Lk | lц | lk | Винты | ||||
dВ | z | |||||||||||
18;19 | М8 | |||||||||||
20;22;24 | ||||||||||||
22;24 | М10 | |||||||||||
25;28 | ||||||||||||
25;28 | М10 | |||||||||||
30;32;35;36 | ||||||||||||
30;32;35;36;38 | М12 | |||||||||||
250 | 32;35;36;38 | М12 | ||||||||||
40;42;45 | ||||||||||||
35;36;38 | М12 | |||||||||||
40;42;45;48 | ||||||||||||
40;42;45;48;50;55 | М12 | |||||||||||
48;50;55 | М12 | |||||||||||
60;63 | ||||||||||||
55;56 | М16 | |||||||||||
60;65;70;75 | ||||||||||||
63;65;70;75 | М16 | |||||||||||
80;85;90 | ||||||||||||
80;85;90;95 | М20 | |||||||||||
Примечания: 1. максимальный вращающий момент при кратковременной перегрузке. 2. В таблице приведены муфты исполнения на короткие валы. 3. Ориентировочные размеры основных элементов муфты с торообразной выпуклой оболочкой: D2 = 0,6D ; dст = 1,6d ; D3 = dст + (3 5) мм ; B = 0,25D ; C = 1,06B ; δ = 0,05D.
Таблица 7. Размеры и параметры упругих муфт с торообразной выпуклой оболочкой
перспективного ряда (по ГОСТ Р 50892-96)
Номинальный вращающий момент Tн, Н∙м | Частота вращенияn, мин-1, не более | Размеры, мм | ||||||
d H7; d1H9 | D | Lц | Lk | lц | lк | |||
18;19 | ||||||||
20;22;24 | ||||||||
20;24 | ||||||||
25;28 | ||||||||
22;25;28 | ||||||||
30;32;35;36 | ||||||||
28;30;32;36;38 | ||||||||
32;35;36;38 | ||||||||
40;42;45 | ||||||||
400 | 36;38 | |||||||
40;42;45;48;50 | ||||||||
45;48;50;55; 56; 60 | ||||||||
53;55;56 | ||||||||
60;65;70;71 | ||||||||
60;63;65;70;75 | ||||||||
80;85 | ||||||||
80;85;90;95 | ||||||||
85;90;95 | ||||||||
100;105;110;120 |
Примечания: 1. максимальный вращающий момент при кратковременной перегрузке. 2. В таблице приведены муфты исполнения на короткие валы. 3. Ориентировочные размеры основных элементов муфты: D1 = 0,75D ; D2 = 0,6D ; D0 = (0,5¸0,52)D; dст = 1,6d; D3 = dст + (3 5) мм; B = 0,25D; C = 1,06B; δ = 0,05D.
Таблица 8. Размеры и параметры упругих муфт с торообразной оболочкой вогнутого профиля
перспективного ряда (из ГОСТ Р 50892-96)
Номинальный вращающий момент Tн, Н∙м | Частота вращения n, мин-1, не более | Размеры, мм | |||||||||||||
d H7; d1H9 | D | D1 | D2 | D0 | B | Lц | Lk | lц | lk | Винты | |||||
dв | z | ||||||||||||||
20;22;24 | М6 | ||||||||||||||
20;22;24 | М6 | ||||||||||||||
25;28 | |||||||||||||||
22;25;28 | М6 | ||||||||||||||
30;32;35;36 | |||||||||||||||
160 | 28;30;32;36;38 | 12,5 | М6 | ||||||||||||
32;35;36;38 | 14,5 | М8 | |||||||||||||
40;42;45 | |||||||||||||||
36;38 | М10 | ||||||||||||||
40;42;45;48 | |||||||||||||||
45;48;50;53;55;60 | М12 | ||||||||||||||
55;56 | М12 | ||||||||||||||
60;63;65;70 | |||||||||||||||
60;65;70;75 | 23,5 | М12 | |||||||||||||
80;85 | |||||||||||||||
М12 | |||||||||||||||
80;85;90;95 | |||||||||||||||
85;90;95 | М12 | ||||||||||||||
100;110;120 |
Примечания: 1. максимальный вращающий момент при кратковременной перегрузке. 2. Диаметр ступицы dст = 1,6d(d1).
Примеры условного обозначения муфт с торообразной оболочкой
Муфта 1 – 250 – 40 – 2 У2 ГОСТ Р 50892-96.
(Муфта типа 1 с номинальным вращающим моментом 250 Н∙м, диаметрами посадочных отверстий полумуфт , с полумуфтами исполнения 2, климатического исполнения У и категории 2).
Муфта 1П – 250 – 40 – 1 – 36 – 2 У2 ГОСТ Р 50892-96.
(Муфта типа 1П с номинальным вращающим моментом 250 Н∙м с диаметром посадочного отверстия одной полумуфты , исполнения 1, другой полумуфты , исполнения 2, климатического исполнения У, категории 2).
Муфта 2П – 250 – 40 – 1 – 36 – 2 У2 ГОСТ Р 50892-96.
(Муфта типа 2П с номинальным вращающим моментом 250 Н∙м с диаметром посадочного отверстия одной полумуфты , исполнения 1, другой полумуфты , исполнения 2, климатического исполнения У, категории 2).
Допускается в рабочих чертежах обозначение климатического исполнения не указывать.
Радиальную силу, действующую на валы от упругой муфты с торообразной оболочкой, определяют по формуле
, Н.
После выбора муфты выполняют проверочные расчеты её элементов.
Муфты с торообразной выпуклой оболочкой
При передаче вращающего момента в оболочке действуют касательные напряжения крутильного сдвига .
Прочность оболочки в кольцевом сечении А-А с диаметром D1 (рис. 4)
, ,
где расчетный вращающий момент, Н∙м; , мм; толщина оболочки, мм; допускаемые касательные напряжения, .
Оболочки мм выполняются из резины , , .
При мм для повышения нагрузочной способности и срока службы оболочки армируют нитями корда. Для них , , .
Вращающий момент с полумуфт на оболочку передается силами трения, созданными при затяжке винтов.
Требуемая сила затяжки одного винта , ,
где коэффициент запаса сцепления, ; число винтов;
коэффициент трения резины по металлу; , мм.
Число винтов предварительно принимают:
до 160 | св. 160 до 300 | св. 300 | |
8;10 |
Материал винтов: Сталь 35 ГОСТ 1050-88, . Затяжку винтов контролируют.
Внутренний диаметр резьбы винта
, мм.
где допускаемое напряжение растяжения для винта, ; коэффициент запаса прочности.
При контролируемой затяжке .
Напряжение смятия на кольцевой поверхности контакта упругой оболочки с полумуфтой
, ,
где
От действия центробежных сил и деформирования упругой оболочки при передаче муфтой вращающего момента возникает осевая сила , действующая на валы, которая может быть определена по графикам из учебного пособия
[6, с. 356, рис. 15.6].
Муфты с торообразной вогнутой оболочкой
Прочность оболочки в экваториальном сечении А-А (рис. 5).
,
где
Проверочный расчет винта
, ,
где требуемая сила затяжки винта, Н; внутренний диаметр резьбы винта, мм.
, .
Напряжение смятия на кольцевой поверхности контакта края упругого элемента с полумуфтой
, .
Размеры упругой втулочно – пальцевой муфты, муфты упругой с торообразной оболочкой и зубчатой муфты приведены также в учебном пособии [7].
ПРИМЕРЫ КИНЕМАТИЧЕСКОГО РАСЧЕТА ПРИВОДА
Пример 1.Исходные данные для расчета:
− синхронная частота вращения вала электродвигателя мин-1;
− состав привода: типовой цилиндрический одноступенчатый редуктор,
открытая зубчатая цилиндрическая передача;
− мощность рабочей машины кВт;
− частота вращения вала рабочей машины мин-1;
− допускаемое отклонение частоты вращения вала машины .
1.1. Определение расчетной мощности электродвигателя