Решение

1.Подбор муфты.

Предварительный подбор муфты можно провести по номинальному вращательному моменту и диаметру валов (табл.3.14; 3.15) [1].

Конструкция муфты показана на рис.4.1.

Упругая муфта со стальными стержнями имеет средние компенсирующие способности в пределах: допускаемые радиальные смещения осей валов

_r =0,6….0,9 мм; допускаемые угловые смещения осей валов в зависимости от величины вращательного момента, передаваемого муфтой. Данные по допускаемым смещениям осей валов показаны в таблице 4.

Номинальный вращающий момент;

.

При расчете жесткости и прочности используется максимальный вращающий момент с учетом динамических нагрузок:

.

К_р- коэффициент динамической нагрузки (табл. I)

Для определения размеров можно использовать рекомендации по проектированию [4].

Принято D_ο = 75мм.

.

Принято D =90мм.

; ;

принято Iı = 3мм.

;

2. Вариант 1. Выбираем муфту с упругим элементом переменной жесткости. Для такой муфты:

геометрическая характеристика.

Принимаем ψ=0,6; коэффициент ширины полумуфты , принимаем ξ=0,26.

2. из условия прочности на изгиб определим потребный диаметр стержней:

где: _и –допускаемые напряжения изгиба в МПа; в качестве материала стержней выбираем сталь 60C2А с _и= 1120 МПа ( табл. 2); Е- модуль упругости – для стали МПа; - угол упругого поворота полумуфт принимаем = 0,03 рад.[4].

Полученное значение d_с округляем, принимаем d_с= 3,2 мм.

2.2. Определяем потребное число стержней

принято Z=44,

где: Т_р=Т_max – максимальный вращающий момент с учетом динамических нагрузок в Нмм. Проверка размещения упругих стержней в один ряд. Должно быть выполнено условие:

Z Р_с < π Dο

где: Р_с – шаг размещения стержней.

Р_с = (2,5…3,5)d_c, принимаем Р_с=10мм.

44·10 > 3,14·75,

условие не выполняется, в связи с этим выбираем другой материал стержней – сталь 60С2ХА с МПа.

2.3. Определим потребный диаметр стержней:

принимаем

2.4. Находим число стержней:

Принято Z=20.

Проверка условия размещения: Р_с = 2,5dc=10 мм.

Z Р_с < π Dο , 20 · 10 < 3,14 · 75.

Условие размещения выполняется. Таким образом, принимаем d_с=4мм., Z=20.

2.5. Радиус кривизны гнезда в осевом сечении:

3. Вариант 2. Муфта с упругим элементом постоянной жесткости.

Для этой муфты

3.1. Определяем потребный диаметр стержней:

,

где: − допускаемые напряжения изгиба. Учитываемое ожидаемое большое число стержней выбираем материал стержней 65С2BА с =1330 МПа; - угол упругого поворота полумуфт:

=0,03 рад.[4].

Принимаем d_c=3 мм.

3.2. Определяем потребное число стержней:

.

Проверка условия размещения стержней в 1 ряд: должно быть выполнено условие

Z Р_с < π D_ο

где: Р_с- шаг размещения стержней, Р_с =(2,5 ….3,5)d, принято Р_с = 7,5 мм.

74 · 7,5 >3,14 · 75,

Условие не выполняется, для положительного решения увеличиваем размер D_о= 100мм.

, принято ,

, Принято Z = 32.

Проверка условия размещения в 1 ряд.

Z· Р_с < π· D₀ ; .

Заключение: при больших динамических нагрузках К_р = 4 предпочтение следует отдавать муфтам с упругим элементом переменной жесткости, т.к. в этом случае число стержней и размеры муфты меньше.

ЗадачаV. Спроектировать и проверить работоспособность упругой муфты со змеевидными пружинами для привода к цепному конвейеру по следующим исходным данным:

мощность, передаваемая муфтой Р = 4,5 Квт;

частота вращение n=200 об/мин.;

д иаметр валов, соединенных муфтой d=50 мм.

Решение.

1. Подбор муфты.

Предварительно подбор муфты производится по номинальному вращательному моменту и диаметру соединенных валов.

Номинальный вращательный момент

.

Выбираем муфту постоянной жесткости (с линейной характеристикой упругого элемента) по каталогу, приведенному в табл. 3.7.[1]. Конструкция муфт приведена на рис.5.1. Размеры и параметры выбранной муфты: Т=215 Нм; n =2500 об/мин; D =155 мм; а = (1…5)мм;

d =50 мм; W =70 мм; L =110мм.

Упругая муфта со змеевидными пружинами обладает высокими компенсирующими способностями в пределах: допускаемые радиальные смещения осей валов _r= 0.5 …3.0 мм; допускаемые угловые смещения осей валов в зависимости от величины передаваемого вращающего момента.

При расчете жесткости и прочности упругих элементов находится максимальный вращающий момент учетом динамических нагрузок:

,

где: К_р - коэффициент динамической нагрузки, зависящий от типа двигателя и типа машины К_р=2 (табл.1)

2 Проектирование муфты.

2.1. Основываясь на практике проектирования этих муфт определяем основные размеры и строим расчетную схему упругого элемента

D_о – диаметр муфты по средней высоте пружины.

D_о=(0,7…0,8)D= (0,75…08)·155=116…124, принимаем D_о=120мм.

Для постоянной муфты жесткости:

I_ı = b_ı = 28 мм; а_ı = 15 мм; α_l = 20º.

При построении расчетной схемы представляем полувиток пружины как арку, шарнирно укрепленную у основания и нагруженную силами F от зуба полумуфты.

2.2. Числом зубьев муфты Z задаемся Z = 40…100 в зависимости от вращающего момента и диаметрального размера муфты. В нашем случае, когда муфта имеет малые размеры и момент, принимаем Z = 40.

Шаг зубьев t можно подсчитать:

.

2.3. Определение размеров поперечного сечение пружины.

Для муфты постоянной жесткости нагрузочная способность пружины, т.е максимальный допустимый момент, исходя из условия прочности пружины, имеет следующий вид:

.

где R − радиус муфты, на котором расположена пружина в мм;

Z − число зубьев муфты;

W− момент сопротивления в мм³;

[]_и − допускаемые напряжения изгиба, для сталей из которых изготавливается пружина, []_и = 400…700 МПа [2];

К₁- коэффициент поперечного сечения, зависящий от отношения

принимаем h = 1,1…1,2 мм.

; Kı = 1,13 [1].

Исходя из уравнения нагрузочной способности, приравнивая

Т_{ma x}= Т_р, определяем потребный момент сопротивления изгибу:

.

Для прямоугольного сечения:

,

примем отношения = 3,5 … 5, тогда b = 5h.

принимаем h = 1,2 мм; b = 6 мм.

Задача VI. Спроектировать и рассчитать на выходном валу редуктора встроенную в шкив ременной передачи предохранительную фрикционную муфту к приводу цепного конвейера по следующим исходным данным:

мощность передаваемая муфтой Р=4 Квт;

частота вращения n=600 об/мин;

диаметр вала редуктора d=30 мм;

диаметр шкива ременной передачи D_ш=200мм.