Аналіз конструкцій та застосування муфт в галузі машинобудування

і є величиною змінною, залежною від . Характер цієї залежності визначається конструкцією муфт, а для муфт з неметалевими пружними елементами ще температурою та законом зміни навантаження в часі. Нелінійні муфти можуть мати жорстку або м’яку характеристику. В лінійній муфті обертальний момент пропорційний куту закручування. Жорсткість нелінійних муфт зазвичай зростає із збільшенням деформації, тому м’які при невеликих навантаженнях нелінійні муфти із збільшенням навантаження працюють більш жорстко (муфти з жорсткою характеристикою). Ця особливість нелінійних муфт є особливо корисною, коли навантаження в машині зростає пропорційно квадрату швидкості. Використання в цьому випадку лінійної муфти призводить до великого кута повороту напівмуфт на високих швидкостях або до зайвої жорсткості на низьких. При залежності моменту опору від швидкості обертання валу і роботі машини в дорезонансному режимі відношення робочої швидкості обертання до критичної в агрегаті з лінійною муфтою різко зростає із збільшенням навантаження. Запас стійкості падає. В нелінійній муфті із збільшенням навантаження зростає жорсткість і з тією ж тенденцією змінюється власна частота системи. Критична частота обертання агрегату із збільшенням навантаження суттєво зростає.

Нелінійні муфти мають перевагу при розгоні машини і особливо під час вибігу при її зупинці. При відсутності навантаження, що часто має місце при вибігу, критична частота обертання агрегату з нелінійною муфтою лежить близько до нуля. В цій області навряд чи можливі більші коливання, оскільки при їх виникненні відповідно змінюється критична частота обертання. В агрегаті з лінійною муфтою проходження області резонансу при вибігу займає значно більше часу і коливання можуть досягти значної величини. Якщо після вимкнення двигуна навантаження не скидається, резонансні коливання в агрегаті з нелінійною муфтою будуть менші за коливання в агрегаті з лінійною муфтою.

Жорсткість пружних муфт залежить від багатьох факторів, в тому числі і від якості виготовлення, і часто задається у вигляді графіків. При роботі пружних муфт завжди мають місце втрати енергії на тертя (зовнішнє та внутрішнє), що супроводжує деформацію її пружних елементів і їх переміщення відносно інших елементів.

При всьому різноманітті конструкцій пружних муфт їх можна поділити на дві основні групи в залежності від матеріалу пружних елементів: з неметалевими та з металевими пружними елементами. Основний матеріал неметалевих пружних елементів – гума, яка володіє наступними перевагами: високими еластичністю та здатністю демпфірування, а також електроізоляційною здатністю. Металеві пружні елементи муфт являють собою різноманітні стальні пружини або стальні пружинні стержні, пластини або пакети пластин.

Детальніше розглянемо муфти з неметалевими пружними елементами, оскільки до цього виду належить інноваційна пропозиція даної роботи.

Пружні властивості гуми характеризують модулями пружності першого і другого роду, між якими в силу сталості об’єму гуми при деформуванні існує співвідношення . Міцність технічної гуми суттєво залежить від її складу. Міцність при вулканізації гуми до металу (при гарній її якості) близька до міцності самого металу.

Дамо характеристику кільком найпоширенішим представникам даного виду муфт.

Найбільш простою і поширеною серед муфт з неметалевими пружними елементами є муфта пружна втулочно-пальцева (рис. 2.1.1.). Її розміри в залежності від номінального моменту нормалізовані ДСТУ 2128–93 (замість ГОСТ 21424–93). Вона складається з двох напівмуфт, насаджених на кінці з’єднуваних валів; стальних пальців, закріплених в одній з напівмуфт гайками з посадкою на конус; пружних гумових втулок. Дозволяється заміна пружних втулок набором кілець з цього ж матеріалу. Широке застосування в машинобудуванні цієї муфти, особливо у приводах електродвигунів, пояснюється такими її перевагами, як легкість виготовлення, простота пружних елементів, зручність їх заміни та надійність. Напівмуфти виготовляються з чавуну СЧ21, сталі 30 або стального лиття 35Л. Матеріал пальців – сталь 45. Розрахунок муфти складається з перевірочного розрахунку пружних елементів на зминання та перевірочного розрахунку пальців на згин.

Муфта пружна з зірочкою (рис. 2.1.2.) складається з двох напівмуфт с двома чи трьома торцевими кулачками трапецеїдального перерізу кожна.