Выбор муфт для соединения валов

Муфтами называются устройства, предназначенные для передачи вращения между валами совместно работающих узлов (агрегатов) машин, между частями составных валов, а также для соединения валов с расположенными на них деталями.

Широко применяемые муфты стандартизованы. Основной паспортной характеристикой муфты является значение вращающего момента, на передачу которого она рассчитана.

Обычно расчетный вращающий момент Т, действующий на муфту, приближенно определяют в зависимости от динамических свойств машины, характеризуемых степенью неравномерности вращения и значением разгоняемых масс, т.е. значением динамической составляющей вращающего момента на муфте:

Т = Т_н +Т_д = Т_н (1 +Т_д/Т_н) = КТ_н,

где Т_н – номинальный момент (среднее значение длительно действующего момента), который обычно приближенно определяют по потребной мощности двигателя и по частое вращения; Т_д – динамический момент (среднее значение переменной составляющей момента в установившемся движении или наибольшее значение момента в переходном процессе, пуск или торможение); К – коэффициент динамичности.

При ориентировочных расчетах приближенно принимают:

К = 1, 0…1, 5 – для машин с небольшими разгоняемыми массами и небольшой переменной нагрузкой (конвейеры, транспортеры, металлорежущие станки);

К = 1, 5…2, 0 – для машин со средними разгоняемыми массами и средней переменной нагрузкой (поршневые компрессоры, строгальные станки, мельницы);

К = 2, 5…3, 0 – для машин с большими разгоняемыми массами и значительной переменной нагрузкой в виде ударов (молоты, прокатные станы, шаровые мельницы)..

Муфты должны обладать определенной компенсирующей способностью, т.е. компенсировать в той или иной степени отклонения от соосного положения соединяемых валов, обусловленных особенностями конструкции и погрешностями монтажа.

Рисунок. Виды отклонений от номинального расположения валов.

а) Δ a - продольное смещение; б) Δ r - радиальное смещение или эксцентриситет; в) Δ α - угловое смещение или перенос; г) комбинированная несоосность под общим названием “несоосность валов”..

Во многих случаях из конструктивных, технологических и экономических соображений выгодно для компенсации этих погрешностей применять муфты с высокой податливостью элементов – упругие муфты.

При выборе и использовании компенсирующей или упругой муфты стремятся к тому, чтобы вклад деформаций валов и опор в компенсацию отклонений от соосного положения оказался несущественным.

Из большого числа компенсирующих муфт наибольшее применение находят три типа, это муфты упругие втулочно – пальцевые (МУВП), зубчатые муфты и муфты с неметаллическими упругими элементами в виде тороидальной оболочки.

Муфты Упругие втулочно – пальцевые.

Упругие втулочно – пальцевые муфты

Упругие втулочно – пальцевые муфты не имеют непосредственного металлического контакта между полумуфтами, окружная сила передается через резиновые втулки, надетые на стальные пальцы. Так как объем и масса таких втулок невелики, то и амортизирующая способность тоже мала. Муфты допускают ограниченное осевое смещение в пределах осевого зазора, практически – не свыше половины его.

Таблица. Упругие втулочно- пальцевые муфты.

, Н	Диаметр вала	D	L	l
31, 5; 63; 125;	16; 18 20; 22 25; 28 32; 35; 38 40; 42; 45
	40; 42; 45 45; 50; 55; 56
	50; 55; 56 60; 63; 65; 70		226;
	63-75 80-90
	80-95 100-125

В таблице D наружный диаметр муфты; L – общая длина втулки; l – длина полумуфты.

Материал полумуфт – чугун СЧ 20 или сталь 35; материал пальцев – сталь не ниже марки 45; втулок специальная резина, стойкая в минеральных маслах; число пальцев – от 4 (при Т =125Нм) до 10 (при Т =1000 Нм).

Работоспособность определяется стойкостью втулок. Для проверки прочности рассчитывают резиновые втулки по напряжению смятия:

,

где Tp - крутящий момент;

z - число пальцев; D_п - диаметр окружности расположения центров пальцев; d_п - диаметр пальца (внутренний диаметр пальца); l_k - длина упругого элемента; [σ ]_см - допускаемое напряжение смятия (1, 8÷ 2, 0 МПа).

Область их применения ограничивается значениями передаваемых крутящих моментов и диаметрами соединяемых валов (от 9 до 180 мм)..

Рисунок 1.17– Конструкции муфты упругой втулочно-пальцевой

В механизмах подъема необходимо выбрать муфты для соединения вала электродвигателя с валом редуктора. Муфты выбираются по расчетному крутящему моменту:

(1.50)

где: k₃ – коэффициент запаса,

где: k₁ – коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма, k₁ = 1, 3,

k₂ – коэффициент, учитывающий режим работы, k₂ = 1, 3,

По каталогу [2, приложение 63] выбираем две упругую втулочно-пальцевые муфты типа МУВП-60 (рисунок 1.17) (Допустимый крутящий момент , D= 220 мм, L_наиб= 286 мм, ).

По каталогу [2, приложение 44] выбираем зубчатую муфту с тормозным шкивом D_т = 300мм, имеющую следующую характеристику: наибольший передаваемый крутящий момент