4.1. Назначение и классификация

Муфтами называют сборочные единицы механизмов, с помощью которых осуществляется соединение концов двух валов 1 и 2 (рис. 38) и передача крутящего момента. Во многих случаях муфты выполняют дополнительные функции: компенсируют погрешности расположения геометрических осей валов в виде несоосности е, перекоса осей α и β, осевого смещения λ и возможных сочетаний; смягчают различные колебания нагрузки, толчки, удары, возникающие при передаче движения от одного вала к другому; предохраняют механизмы от непредвиденных перегрузок и т.д. По назначению, конструкции и условиям работы муфты разделяют на следующие типы: постоянного сцепления, сцепляемые управляемые и самоуправляющиеся (рис. 39); по принципу действия – муфты механические и электромагнитные.

4.2. Подбор муфт

Муфты выбирают в зависимости от диаметров соединяемых валов и передаваемого крутящего момента М_К. Элементы муфты рассчитывают на прочность по значению расчётного крутящего момента

М _Р= К_б∙К_д∙М_К , (49)

где К_б – коэффициент безопасности, учитывающий возможные последствия выхода муфты из строя (К_б =1.0…1.8); К_д – коэффициент динамичности, учитывающий характер передаваемой нагрузки (К_д=1 при спокойной работе муфты, К_д=1,5 при работе с ударами и толчками)); М_К, − наибольший передаваемый муфтой момент.

4.3. Муфты постоянного сцепления

М уфты постоянного сцепления служат для постоянного соединения вращающихся деталей в процессе работы механизма. Они делятся на глухие и подвижные. Глухие муфты жёстко соединяют валы и требуют высокой соосности соединяемых валов. Распространены два вида глухих муфт: втулочные и фланцевые.

Г лухие муфты. Чаще всего применяют втулочные и фланцевые муфты. Наиболее простой является втулочная муфта (рис. 40), основное достоинство которой – малые габариты и простата конструкции. Её недостатки: невозможность применения при наличии перекосов и осевого смещения соединяемых валов. Соединение этой муфты с валом осуществляется по посадкам с зазором (обычно Н8/d9) с последующей фиксацией двумя коническими штифтами под углом 90°. Нагрузочная способность таких муфт ограничивается прочностью штифтов, работающих на срез и смятие, и прочностью втулки, рассчитываемой на кручение. Диаметр втулки D определяется из условия равнопрочности втулки и соединяемых валов:

, (50)

г де D – наружный диаметр втулки; d – диаметр вала; [τ_к] − допускаемое напряжение на кручение для материала вала; [τ`_к] − допускаемое напряжение на кручение для материала втулки.

Штифты работают на срез по двум сечениям в месте соприкосновения втулки и вала. Из условия равнопрочности штифтов

и соединяемых валов определяется диаметр штифтов d_ш из равенства

(51)

где [τ_ср] − допускаемое напряжение на срез для материала штифта. Длину втулки выбирают конструктивно, обычно l=(3…5)d.

Во фланцевых муфтах (рис. 41) крутящий момент передаётся силами трения, возникающими на торцах полумуфт при затяжке винтов силой F_З в осевом направлении. Эта сила, если поверхности соприкосновения полумуфт рассматривать как кольцо, равна

, (52)

где β > 1 – коэффициент запаса силы трения в стыке; f – коэффициент трения; D_Н, D_В – диаметры кольца соответственно наружный и внутренний. Главным достоинством этих муфт является удобство и простата монтажа. Недостатками − невозможность применения при перекосах валов, более сложная конструкция, увеличенные радиальные габариты.

Подвижные муфты служат для соединения валов, имеющих небольшие относительные смещения и перекосы во время работы. Эти смещения при монтаже и упругими деформациями. К подвижным муфтам относятся: крестовые, упругие втулочно-пальцевые, упругие муфты со и перекосы вызываются неточностями изготовления, погрешностями звёздочкой, расширительные и др.

Крестовые муфты применяют в тех случаях, когда необходимо обеспечить возможность радиального смещения валов при сохранении параллельности их осей (рис. 42).Она состоит из двух полумуфт 1 и 2 и промежуточного диска 3, имеющего на своих торцах два крестообразно лежащих выступа. Эти выступы входят в соответствующие направляющие пазы полумуфт. Пазы и выступы допускают возможность относительных радиальных смещений полумуфт и диска. Работоспособность крестовых муфт чаще всего определяется стойкостью их рабочих граней против износа.

У пругие втулочно-пальцевые муфты (МУВП) (рис. 43) применяют в приводах от электродвигателей для валов с диаметром 10…180 мм, при вращающих моментах, равных 6…16000 Нм. Вращающий момент между полумуфтами 1 и 2 передаётся через резиновые гофрированные втулки 3, надетые на пальцы 4. Муфты допускают радиальное смещение осей валов до 0,2…0,4 мм, продольное – до 10..15 мм и угловые – до 1°.