Расчет и подбор муфт

Обозначение основных величин, входящих в расчетные формулы:

Dн	- наружный диаметр диска;
Dв	- внутренний диаметр диска;
Dс	- средний диаметр диска;
Dl	- диаметр окружности расположения болтов;
d	- диаметр вала;
d0	- диаметр стержня болта;
d1	- внутренний диаметр резьбы;
Dпр	- средний диаметр пружины;
dпр	- диаметр проволоки;
dп	- диаметр пальца;
f	- коэффициент трения скольжения;
G	- вес колодки центробежной муфты;
k	- коэффициент режима работы;
Mk	- номинальный момент;
Mp	- расчётный момент;
Mmax	- наибольший момент;
Mmp	- момент, передаваемый за счёт сил трения;
N	- номинальная мощность в. л. с.;
n	- число оборотов в минуту;
P	- окружное усилие;
Q	- осевая сила;
Qвкл	- усилие для включения муфты;
Qвыкл	- усилие для выключения муфты;
Qзат	- усилие затяжки одного болта;
q	- удельное давление

Таблица №20.1 Значение коэффициента режима работы «k» (при передаче от электродвигателя)

Наименование машины	k
Транспортёры ленточные	1,25-1,50
цепные, скребковые и винтовые	1,50-2,0
Воздуходувки и вентиляторы	1,25-1,50
Насосы центробежные	1,50-2,0
и компрессоры поршневые	2,0-3,0
Станки металлообрабатывающие с непрерывным движением	1,25-1,50
Станки металлообрабатывающие с возвратно - поступательным движением	1,50-2,50
Станки деревообделочные	1,50-2,0
Мельницы шаровые, дробилки, молоты, ножницы	2,0-3,0
Краны, подъёмники, элеваторы	3,0-4,0

Расчетные формы.

Глухие муфты.

а) поперечно - смертные (дисковые) муфты с чёрными или получистыми болтами:

то же с чистыми болтами

;

б) продольно - свертные муфты:

Упругие муфты. Муфты типа МУВП (муфты упругие втулочно-пальцевые).

Окружное усилие на окружности диаметра D1:

Проверка пальцев на изгиб:

Для стали 45 нормализованной; проверка колец на смятие:

;

здесь – расчетная толщина всех колец; для нормальной резины ; для специальной резины

Подвижные компенсирующие муфты:

а) с промежуточным диском типа Ольдгема (при )

здесь - высота гребня промежуточного диска; - зазор;

б) кулачковые расширительные, проверка кулачков на изгиб (при ):

проверка поверхности кулачков на удельное давление:

где b- длинна кулачка по окружности dср; a- толщина кулачка; z - число кулачков; h- длина кулачка; - зазор.

Таблица №20.2 Значения допускаемых напряжений для подвижных компенсирующих муфт

Материал	[q] в 104Па	и в 104Па
Для стальных дисков и кулачков	1500-3000	7000-8000
текстолитовых	800-1000	-
чугунных	750-1000	1500-2500
бронзовых	750-1500	-

Кулачковые сцепные и предохранительные муфты.

Проверка кулачков на удельное давление.

.

Проверка кулачков на изгиб:

где F- площадь проекции рабочей грани кулачка на диаметральную плоскость; W-момент сопротивления площади поперечного сечения кулачка у основания.

Усилие для включения муфты:

Усилие для выключения муфты:

,

где - коэффициент трения муфты по валу; коэффициент трения кулачков, обычно принимают; ; при наличии смазки в два раза меньше.

Допускаемое удельное давление для цементованных и закаленных до поверхностей: при включении на быстром ходу ; на тихом ходу; при включении неподвижных валов .

Допускаемые напряжения изгиба

Фрикционные сцепные и предохранительные муфты

Конусные муфты: наибольшее усилие для включения муфты

где - коэффициент запаса сцепления;

Осевое усилие для работающей муфты

Удельное давление на конических поверхностях муфты

проверка на нагревание:

Дисковые фрикционные муфты:

Число пар трущихся поверхностей:

(доводится до четного числа).

Число ведущих дисков:

Число ведомых дисков:

Таблица №20.3 Фрикционные сцепные муфты; коэффициент запаса сцепления β.

Наименование машин	β
Металлорежущие станки	1,3-1,5
Автомобили	1,2-1,5 (до 2)
Сельскохозяйственные тракторы	2,0-3,5
Транспортные тракторы	1,5-2,0
Поршневые насосы (многоцилиндровые), вентиляторы (средние), прессы	1,3
Компрессоры, большие вентиляторы, поршневые насосы (одноцилиндровые), деревообделочные станки	1,7
Механизмы подъёмно-транспортных машин:
- муфты, включаемые без нагрузки	1,25-1,35
- муфты, включаемые под максимальной нагрузкой	1,35-1,50

Таблица №20.4 Коэффициент трения f и допускаемое удельное давление

Материал и условия работы	f	в 103Па
		для дисковых муфт	для конусных муфт
Работа со смазкой:
Закаленная сталь по закаленной стали	0,08	58,8 - 78,5	-
Чугун по чугуну или по закленной стали со слабой смазкой	0,08	58,8 - 78,5	98,1
Бронза по закаленной стали	0,08	39,2 - 49,1	58,8
Сталь по текстолиту	0,1-0,15	39,2 - 58,8	-
Работа без смазки:
Асбестовая обкладка по стали или чугуну	0,3	19,6 – 24,5	29,4
Чугун по чугуну или закаленной стали	0,15	24,5 – 29,4	29,4

Расчётное допускаемое удельное давление определяется по формуле:

здесь k1 — коэффициент, учитывающий влияние средней скорости; k2 — коэффициент, учитывающий снижение [q] для часто включаемых многодисковых муфт (число включений 50 — 100 в час).

Таблица №20.5 Значения коэффициента k1, в зависимости от окружной скорости

Средняя окружная скорость в м/сек k1	1	1.5	2	2.5	3	4	6	8	10
	1.35	1.19	1.08	1.00	0.94	0.86	0.75	0.68	0.63

Таблица №20.6 Значения коэффициента k2 для часто включаемых масляных муфт (50 – 100 включений в час) в зависимости от числа дисков

Число наружных дисков k2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
	1	0,97	0,94	0,91	0,88	0,85	0,82	0,79	0,76

Таблица №20.7 Механические свойства термически обработанной качественной рессорно – пружинной горячекатаной стали при испытаниях на растяжение (по ГОСТ 2052-53)

Марка стали	Термообработка (ориентировочно)			Показатели механических свойств
	Температура закалки 0С	Среда	Температура отпуска 0С	в Н/мм2 не менее	в Н/мм2 не менее
65	830	Масло	380	800	1000
70	820	-	380	850	1050
75	810	-	380	900	1100
85	810	-	380	1000	1150
65Г	820	Воздух	-	380	700
55ГС	830		-	350	650
55С2	880	Масло	400-510	1200	1300
60С2А	860	-	400—510	1400	1600
70СЗА	850	-	400—510	1600	1800
50ХГ	850	-	490	1100	1300
50ХГА	850	-	490	1200	1300
50ХФА	860	-	400-450	1100	1300
60С2ХА	860	-	420	1600	1800
60С2ХФА	840	-	450	1700	1900
65С2ВА	840	-	450	1700	1900
60С2Н2А	840	-	400	1600	1750

Задача 20.1. На рис. 102 представлена продольно-свертная муфта, применяемая для соединения трансмиссионных валов при п 200об/мин. В таблице приведены основные размеры этих муфт по нормалям.

рис 102.

Определить, какая часть момента, указанного в таблице, передается муфтой за счет сил трения, возникающих при затяжке болтов, и какая приходится на долю шпонки.

Допускаемое усилие затяжки болта определить из условия, что напряжение в стержне болта достигает величины...

Таблица №20.8

№ п/п	d в мм	Максимальный крутящий момент в Нмм	D	L	a	b	c	Болт
								d0	кол-во
1	30	1 25000	130	160	49	85	19	12	6
2	35	2 00000	130	160	49	85	19	12	6
3	40	2 80000	130	160	49	85	19	12	6
4	50	5 00000	145	190	58	95	19	12	6
5	60	8 00000	170	220	68	110	23	16	6
6	70	16 00000	185	250	77	125	23	16	6
7	80	25 00000	205	360	85	140	28	20	8
8	100	50 00000	260	440	104	185	35	24	8

Муфты чугунные, болты из стали Ст. 3, коэффициент трения принять f = 0,2; коэффициент режима работы k = 1.

Решение. Затяжка болта для муфты № 1

Момент, передаваемый за счет сил трения,

>М maх

Решение для муфты № 4.

Затяжка болта

Момент, передаваемый за счет сил трения,

<М maх

следовательно, в этой муфте 50,5% M mах передается шпонкой. Аналогично решается задача и в отношении остальных муфт.

Задача 20.2. В приводе станка установлена масляная многодисковая фрикционная муфта для передачи мощности Р= 3,1кВт при угловой скорости . Муфта работает при переменной нагрузке.

Материал дисков – сталь 65Г с закалкой до твердости Число ведущих дисков , ведомых . Диаметры дисков мм и мм. Определить необходимую силу сжатия дисков для включения муфты и проверить диски на износостойкость.

Решение. Коэффициент режима работы муфты при переменной нагрузке принимаем К=1,7.

Расчетный вращающий момент, передаваемый муфтой:

Расчетные коэффициенты:

Средний радиус поверхности трения дисков

Число пар трущихся поверхностей дисков

Сила сжатия дисков при включении муфты

Окружная скорость на среднем радиусе поверхности трения дисков

Допускаемое давление

Расчетное давление на трущихся поверхностях дисков

Что удовлетворяет условию износостойкости.

Задача 20.3. Для соединения вала редуктора с валом дробилки диаметром 75мм подобрать стандартную упругую втулочно-пальцевую муфту по ГОСТ 2229-85 (рис. 103).

Передаваемая номинальная мощность N = 30кВт при числе оборотов п = 140 в минуту. Материал полумуфт - чугун СЧ 18-36, пальцы из стали 45. Произвести проверочный расчет пальцев и резиновых колец.

Решение. Определяем

Мк=71620=71620153471·102Нм.

Подбираем по ГОСТ 2229-85 муфту МН6, Мк=202086·102Н/м.

Проверка пальцев: примем для передачи к дробилке k = 3; по ГОСТ 2229-85 имеем: Dt=195мм, пальцы № 4, 52мм,. dn=24мм, число пальцев z =10;

 

что превышает для пальцев из стали 45.

Проверка колец:

что значительно больше .

Заключение: Муфта МН6 для указанных условий работы; непригодна.

 

 

 

 

 

Рис. 104

Задача 20.4. Для соединения редуктора с ленточным транспортером была установлена уравнительная муфта типа Ольдгема со следующими данными (рис. 104): D= 140мм;

диаметр вала редуктора 50мм; диаметр вала транспортера dmp= 60мм; высота кулачка (гребня) h = 20мм; зазор 1мм; передаваемая мощность N = 3,3кВт при числе оборотов барабана транспортера п = 60 в минуту.

Определить наибольшее давление на рабочие поверхности кулачков и проверить, допустимо ли оно, если материал полумуфт - сталь Ст. 5, подвижного диска - чугун марки СЧ 21-40.

Решение. Наибольшее давление на рабочие поверхности кулачков q определяется по приближенной формуле

здесь

 

коэффициент режима принимаем k = 1,25;

при для муфт с чугунным подвижным диском.