дило смещение места начала контакта зуба с пружиной по длине зуба, что опреде ляет нелинейность характеристики муфты (жесткость муфты увеличивается вместе-с ростом крутящего момента).

На рис. HI. 14 представлена муфта, змеевидная пружина которой расположена в плоскости, нормальной к оси. Муфта состоит из двух полумуфт j5 п 8 с запрессованными в них пальцами 7 к 4, змеевидной пружины 5, дистанционных колец 2, кожуха 1 и проволочного кольца 3. Кожух 1, являясь резервуаром для смазки, вместе с тем удерживает пружину от смещений под действием сил инерции. Он центрируется нолумуфтой 8 и крепится к ней проволочным кольцом 3. Пальцы 4 и 7 могут быть заменены зубьями, расположенными на торцах полумуфт 6 и 8.

Рис. П1.14. Муфта с пружиной в плоскости, нормальной к оси муфты

В зависимости от формы боковой поверхности зубьев (пальцев) муфта имеет линейную или нелинейную характеристику.

Расчет линейных муфт (рис. 111.13) производят в предположении: 1) что пружина представляет собой замкнутый контур; 2) из-за малости размеров сечения пружины по сравнению с диаметром ее расположения D(.p пружина лежит на плоскости.

В точках А, С и Е (рис. III. 17, а) выпуклость кривой переходит в вогнутость, поэтому в этих точках радиус кривизны р -- оо и изгибающий момент Ми 0.

Рассечем пружины плоскостью, перпендикулярной оси муфты и совпадающей с линией 00. В этих сечениях пружины существуют только перерезывающие и сжимающие (растягивающие) силы. Таким образом, отдельный полувиток рассматривают как арку, шарнирно укрепленную у основания и нагруженную силами от зуба (рис. 111.17,6). На рис. III.17, в изображены силы, действующие на виток.

Зависимость угла поворота полумуфт ф от величины крутящего момента Мр для линейной муфты определяется выражением [90]

- gЧ4/-16а + Зя/)М р

3EJzDl

где г - число зубьев; J =

момент инерции поперечного сечения пружины; b к h - соответственно щирина и высота (толщина) поперечного сечения пружины; Е - модуль упругости 1-го рода материала пружины; Dp - диаметр муфты по средней высоте пружины; /, а и - см. рис. III.17.

Рис. II 1.15. Зубья муфт постоянной жесткости

Рис. III.16. Характерные стадии деформации пружин в процессе работы

Рис. III.17. Расчетные схемы пружины линейной муфты

при достижении крутящим моментом предельного значения пружина коснется внутренней грани зуба и муфта практически станет жесткой. Для этого случая

12£/гРср tg а

Р - (24/ - 12а + а - 4 (fl2 -f а&:

где а - угол наклона грани зуба к оси муфты.

Максимальные напряжения изгиба имеют место в точке b (рис. П1.17, в)

Рис. III.18. Схема работы пружины нелинейной муфты

APah

------ Г t4-h

(t-h) (ln±J

(III.11)

Расчет линейных муфт по рис. III. 13 выполняется в следующем порядке.

Задавшись средним диаметром Dcp, числом зубьев 2 и углом а, определяют Мпр. Пружина выбирается из условия прочности на изгиб.

Расчет нелинейных муфт рассматриваемой конструкции (рис. III. 13) производят при допущениях, принятых для линейных муфт.

В нелинейных муфтах расстояние а от плоскости разъема муфты до линии контакта пружины и зуба уменьшается по мере роста окружной силы Р (рис. III. 18).

Зависимость между Р и а находится из условия совпадения касательных к изогнутой -оси пружины и боковой поверхности зуба в точке их сопряжения. Зависимость угла поворота полумуфт ф от величины крутящего момента УИкр определяется выражением

Ф = 2

(ffl - а)2 - (ffi s) jfi (24/ - 16а -f ЗлО

3£/zD2p

Мр, (III.12)

где ; и / - см. на рис. III. 17; а, pj, m и s - см. на рис. III. 18.

Обычно принимают m = s, тогда выражение (III.12) принимает вид

о (т - а) а (24/- 16a-f Зя/)

При S характеристика муфты состоит из линейного и нелинейного участков.

Угол поворота полумуфт на линейном участке характеристики s (24/-16s -f Зя/)

на нелинейном участке характеристики S (8/ - 4s -f nt) 2piDcp

Максимальные напряжения изгиба в пружине находят по формуле (III.II), предварительно подсчитав

1 /, , Я/ , \ 1/ W, , л/ , £У ч2

tnEJ

где P =

ocpz

- окружная сила на пружине.

Во избежание защемления пружины между длинными зубьями предусматривают зазор между зубьями и пружиной (рис. III. 18)

I > (Р -Pi)(l - созф).

где рп

Pi (8/ --8а + я/) 8 (/я - а)

- радиус кривизны деформированной пружины на

расстоянии а от плоскости разъема муфты; ф = arcsin

Обычно ширина паза делается на 0,7-1,5 мм больше толщины пружины.

При расчете упругого элемента линейных муфт по рис. III. 14 считают: 1) что пружина представляет замкнутый контур; 2) все витки пружины лежат в одной плоскости.

Нагрузочная способность пружины определяется [90] по формуле

iRzW (г -f & tg [a]

(III.13)

V 10

o.f A

Рис. III.19. График значений коэффициента kx

где 2 - число витков пружины; И7 - момент сопротивления поперечного сечения пружины; [а] - допускаемое напряжение изгиба; а, Ь, г, I, а - геометрические параметры пружины (см. рис. III.16); fej - коэффициент.

Значения коэффициента ki для круглого и прямоугольного поперечного сечений находятся по графику, приведенному на рис. III. 19.

Из формулы (III. 13) видно, что с увеличением размера b нагрузочная способность пружины увеличивается. Наибольшей нагрузочной способностью обладают муфты, у которых b = I.

Угол закручивания муфты (рад) определяется выражением

KPi! y

EJR4

(111.14)

,г I / я Ь г \

в работе [90 J приведены таблицы значений Y. Для проектировочных расчетов можно пользоваться приближенной зависимостью

0,1564 4- 0,008204а - (0,07167 -f 0,009408а

Здесь а - в град.

пример расчета пружины муфты, показанной на рис. П1.14. Упругий элемент муфты представляет собой пружину, навитую из круглой проволоки диаметром d --- 0,2 см. Пружина имеет следующие параметры: R = Ъ,Ъ си; I = Ь = 2,8 см; а = 1,5 см; г = 0,74 см; а = 20°; г = 72.

Нагрузочная способность такой пружины равна

Лкр =

4W (г + Ъ tg --) [а]

4.5,5-72.0,1.8.10-.5.10 1,5-1,15

= 3670 кгс-см.

Здесь [а] = 50 ООО кгс/см

Угол закручивания муфты определится по формуле (III. 14)

Ф=--

3670.2,83-0,0175

2-10S-5-16-10-I.5,52-72

= 4,05-10-3 рад.

7. МУФТЫ С ВИНТОВЫМИ ПРУЖИНАМИ

На рис. HI.20 представлена муфта Карделис фирмы Hochreuter Ваипл . Полу.муфты 1 и 4 соединяются винтовыми пружинами сжатия 5, которые опираются па сегменты 2, посаженные на пальцы 5 с зазором. Пружины 5 ставятся с предварительным натяжением и при действии крутящего момента работают через одну. Сегменты изготовляются из износостойких пластмасс. Поверхность контакта сегмента с пальцем смазывается густой графитной смазкой.

Муфта допускает: радиальное смещение валов до О.ОШ (рис. III.20); угловое смещение до 2°; осевое смещение до 0,05D.

На рис. III.21, в представлена зависимость допустимого радиального смещения осей валов от угловой скорости.

В табл. II 1.8 приведены основные размеры муфты в зависимости от величины расчетного крутящего момента, определяемого по формуле

/расч = 1тм>

где k = kik.k3 - коэффициент динамичности; ki - коэффициент запаса, зависящий от вида нагрузки и принимаемый:

При статической нагрузке .................. 1

малых толчках и ударах................. 1,25

средних ................ 1,5

сильных ................ 1,8

-- коэффициент, зависящий от типа рабочей машины, имеет следующие значения;

Центробежные насосы, вентиляторы, транспортеры..... 1,2-1,5

Ротационные компрессоры, деревообрабатывающие машины, каландры, легкие станки, транспортеры, трансмиссии,

текстильные и прядильные машины ........... 1,5-2,0

Печатные станки, бумагоделательные машины, мешалки мель-)1ицы, машины по переработке молока, средние станки,

сушильные барабаны .................. 2,0-2,5

Лесопильные рамы, тяжелые станки, судовой привод воздуходувки, приводы легких кранов и подъемников...... 2,5-3,0

Приводы нормальных крапов и подъемников, лебедки, транспортные машины и вороты, резиновые вальцы, поршневые

компрессоры, цепные транспортеры ........... 3,0-3,5

Поршневые насосы, привод передвижения тяжелых кранов, перегрузочных мостов, цементные мельницы, камнедробилки, ковшовые экскаваторы, ковшовые транспортеры . . . 3,5-4,0 , Мельницы, привод прокатных станов, рольганги с од11осто-

ронни.ч вращением ................... 4,0 - 5,0

Приводы прокатных станов и рольгангов с реверсом..... 5,0-6,0

I 1 I

(JwO%

S >. m

6 Поляков и др.