Общие сведения о муфтах. Их конструкция и применение

Муфтами в технике называют устройства, которые служат для соединения концов валов, стержней, труб, электрических проводов и т.д.

В лекции рассматриваются только муфты для соединения валов.

Потребность в соединении валов связана с тем, что большинство машин компонуют из ряда отдельных частей (узлов) с входными и выходными валами.

Рис.16.1

Такими частями являются, например, двигатель, редуктор и рабочая машина. Непосредственная кинематическая и силовая связь отдельных частей машины выполняется с помощью муфт (рис.16.1). Соединение валов является общим, но не единственным назначением

муфт. Так, например, муфты используют для включения и выключения исполнительного механизма при непрерывно работающем двигателе (управляемые муфты); для компенсации вредного влияния несоосности валов, связанной с неточностью монтажа (компенсирующие муфты); для уменьшения динамических нагрузок (упругие муфты) и т.д.

В современном машиностроении применяют большое количество муфт, различающихся по принципу действия и управления, назначению и конструкции. Краткая классификация муфт по этим признакам представлена в виде схемы.

В электрических и гидравлических муфтах, указанных на этой схеме, используют принципы сцепления за счет электромагнитных и гидродинамических сил. В лекции рассматриваются только механические муфты. При этом рассматривают наиболее распространенные и типичные конструкции.

Широко применяемые муфты стандартизированы. Основной паспортный характеристикой каждой муфты является величина крутящего момента, на передачу которого она рассчитана.

Муфты глухие

Глухие муфты образуют жесткое и неподвижное соединение валов (глухое соединение)

Муфта втулочная

Втулочная муфта является простейшим представителем глухих муфт. Скрепление втулки с валами выполняют с помощью штифтов (рис.16.2), шпонок (рис.16.3) или шлиц.

Втулочные муфты нашли широкое применение в легких машинах при диаметрах валов не более 60-70 мм. Они отличаются простотой конструкции и малыми габаритами.

Рис.16.2 Рис.16.3

Применение втулочных муфт в тяжелых машинах затруднено тем, что при монтаже и демонтаже требуется смещать валы в осевом направлении.

Прочность муфты определяется прочностью штифтового, шпоночного или шлицевого соединения, а также прочностью втулки.

Муфта фланцевая

На рис.16.4 сверху и снизу от осевой линии изображены различные варианты конструкции фланцевой муфты: полумуфты 1,2 соединяют болтами, поставленными с зазором (I вариант) или без зазора (II вариант).

В первом случае крутящий момент передается за счет сил трения, возникающих в стыке полумуфт от затяжки болтов, во втором случае – непосредственно болтами, которые работают на срез и смятие.

Болты, поставленные без зазора, могут одновременно выполнять функцию центровки валов. При постановке болтов с зазором центровка производится выступом 3, который воспринимает также все поперечные (перерезывающие) нагрузки. Центрирующий выступ затрудняет монтаж и демонтаж соединения, так

при этом необходимо осевое смещение валов. В целях соблюдения правил техники безопасности выступающие части болтов закрывают бортиками 4 (I вариант). В тех случаях, когда муфта имеет общее ограждение, буртики не делают (II вариант). Расчет на прочность выполняют для шпоночных или шлицевых соединений и болтов.

Рис.16.4

Установка болтов без зазора позволяет получить муфты меньших габаритов и поэтому более распространена.

Для уменьшения габаритов муфты болты, устанавливаемые без зазора, изготавливают обычно из высокопрочных сталей типа Ст.5. при этом. Учитывая нагрузку от затяжки, допускают напряжения среза около 400 кгс/см2. полумуфты изготавливают из чугуна, стального литья, стальной поковки или проката.

Фланцевые муфты широко распространены в машиностроении. Их применяют для соединения валов диаметром до 200 мм и более. Достоинством таких муфт является простота конструкции и сравнительно небольшие габариты.