Аналіз конструкцій та застосування муфт в галузі машинобудування

У сучасному машинобудуванні більшість машин складається зі збірних одиниць (вузлів) і механізмів. Для забезпечення кінематичного і силового зв'язку вали вузлів з'єднують муфтами.

Муфти приводів здійснюють з’єднання валів, кінці яких підходять один до одного щільно або розведені на невелику відстань, причому з’єднання повинно допускати передачу обертального моменту від одного вала до іншого. Вали у більшості випадків розташовані так, що геометрична вісь одного складає продовження геометричної осі другого вала. Рідше геометричні вісі валів розташовані під деяким кутом один до одного.

Необхідність застосування муфт викликана різноманітними обставинами: отриманням довгих валів, що виготовляються з окремих частин; компенсацією шкідливого впливу неспіввісності валів, пов’язаною з неточністю виготовлення або монтажу; наданням одному з валів деякої рухливості; зменшенням динамічних навантажень; вмиканням і вимиканням одного з валів при постійному обертанні другого та деякими іншими. Муфти застосовують також для з’єднання валів з зубчастими колесами, шківами пасових передач та іншими деталями. Основним призначенням муфт приводів – є передача обертального моменту.

Муфти приводів, що застосовуються в сучасному машинобудуванні, за призначенням, принципом дії та конструкцією надзвичайно численні та різноманітні. Різноманіття вимог, що ставляться до муфт, і різні умови їхньої роботи обумовили створення великої кількості конструкцій муфт, які класифікують за різними ознаками.

Передача обертального моменту в муфтах здійснюється:

· за допомогою механічного зв’язку між деталями муфти (глухі, зубчаті, втулочно-пальцеві, кулачкові, шарнірі муфти і т.д.);

· за рахунок сил тертя або магнітного притягання (фрикційні та електроіндукційні асинхронні муфти);

· в результаті сил інерції або індукційної взаємодії електромагнітних полів (гідромуфти та електроіндукційні асинхронні муфти).

За характером роботи розрізняють наступні види муфт:

1. Постійні з’єднувальні, які не допускають роз’єднання (розчеплення) валів в процесі роботи машини: жорсткі некомпенсуючі (глухі); жорсткі компенсуючі; жорсткі рухомі; пружні.

2. Зчіпні або керовані, які дозволяють зчіпляти або розчіпляти вали в процесі роботи та під час зупинки.

3. Самокеровані або автоматичні, що зчіпляють вали при зміні роботи машини.

4. Запобіжні - які роз’єднують вали, якщо навантаження або швидкість обертання приводу перевищує допустимі значення.

Параметри основних типів муфт регламентовані стандартами або нормалями заводів-виробників та проектних організацій.

Експлуатаційною характеристикою муфт є обертальний момент, який передається нею , та діаметр вала , на який насаджується муфта. Конкретний типорозмір муфти вибирається в залежності від умов експлуатації по таблицям згідно залежності:

,

де – розрахунковий обертальний момент; - коефіцієнт запасу, що вибирається в залежності від виду приводу; - номінальний обертальний момент на валу.

Далі детальніше розглянемо групу пружних муфт, до яких належить інноваційна пропозиція даної роботи.

Пружні муфти служать для зменшення динамічних навантажень, що передаються з’єднуваними ними валами. Крім того, ці запобігають резонансним коливанням з’єднуваних валів та дозволяють дещо компенсувати неточності взаємного розташування валів.

Пружні муфти мають наступні властивості:

1. Здатність пом’якшувати поштовхи та удари. Кінетична енергія удару при цьому частково поглинається і переходить в тепло, частково акумулюється пружними елементами, перетворюючись на потенційну енергію деформації.

2. Пружні муфти можуть служити засобом захисту від резонансних крутильних коливань, що виникають в механізмі внаслідок нерівномірності обертання.

3. Пружні муфти допускають порівняно великі зміщення осей з’єднуваних валів. При цьому, завдяки деформації пружного елемента, вали та опори навантажуються порівняно малими силами та моментами.

Пружні муфти характеризуються:

· жорсткістю (або зворотною величиною – піддатливістю), що являє собою залежність відносного кута повороту напівмуфти від величини обертального моменту;

· демпфіруванням, тобто здатністю необоротно поглинати механічну енергію;

· енергоємність, що являє собою роботу пружної деформації муфти при дії деякого обертального моменту. Енергоємність є порівняльною характеристикою муфт і не може бути використана при динамічних розрахунках машин з пружною муфтою.

Розрізняють муфти постійної (лінійні) та змінної (нелінійні) жорсткості. Жорсткість муфти визначаться як похідна від обертального моменту по куту закручування