Запишем уравнение (VII.3) в виде

ДМпр = Мпр (1 + 6 - Уч) = МпрУпр,

(VII.4)

где 7пр = 1 + S - 7ч - относительная величина поля срабатывания муфты; Y, = --коэффициент чувствительности муфты.

М[,р Из уравнений

(VII.1) и (VII.3)

(VI 1.5)

Рис. VII.I. Поле срабатывания предохранительной муфты

Ц-б ~ 1 -f б

Муфта защитит слабое звено машины при условии

Al (Yn.H-l) MnpYnp- (VII.6)

Относительная величина поля срабатывания из условия непревышения нагрузки, допускаемой слабейшим звено.м машины,

п (Yn.H-l)

(VI 1.7)

Из условия (VI 1.6) следует

Yn. н - 1

Обычно принимают Ри = 1.25.

3. Коэффициент, характеризующий действие предохранительной муфты при срабатывании (рис. VI 1.2),

Мпр

где Мд. с - крутящий момент, установившийся после срабатывания муфты.

Величина коэффициента 7д. с зависит от принципа работы предохранительной муфты:

а) в муфтах с автоматическим восстановлением соединения без прекращения передачи момента (рис. VI 1.2, а)

гд. с----

где /дв - коэффициент трения движения; /о - коэффициент трения покоя; б) в муфтах с автоматическим восстановлением соединения после поворота на один или целое число шагов кулачков (рис. VII.2, 6)

7д.с> 1;

Рис. Vn.2. Изменение крутящего момента при срабатывании предохранительных муфт

в) в муфтах, прекращающих поток энергии после срабатывания,

7д.с=0.

4. Точность ограничения нагрузки муфтой характеризуется коэффициентом

точности

о о.

в в се

&

са t 2

§

CQ о

°.

I а.

о о

2 S

а я ее о. X

о. с

11 1

* 3 as

са о.

си си X

<D CJ о 3 с

= Э S

о S я О к

я S <и = S

§я

Ч

1- i

tfi x й о о га о

ч е- я

о о

= i

og Н я се ш

где Mmax И Мт\п - наибольший и наименьший крутящие моменты, при которых возможно срабатывание муфты.

Обычно 7тч ll чем ближе уч к единице, тем надежнее работает муфта, тем выше се качество. В муфтах с разрушающимся элементом 7.гч> 1 вследствие отклонений в размерах и механических свойствах материала разрушающегося элемента. Из-за непостоянства сил трения в сухих дисковых фрикционных муфтах принимают 7тч= 2,5, в масляных - 7т.ч=5 1,5. Учитывая непостоянство жесткости пружин и сил трения в пружинно-кулачковых муфтах, принимают 7т.ч =* 1,25-1,5.

5. Время действия предохранительной муфты Тц считается от начала срабатывания до момента начала снижения нагрузки

где Гав - время, за которое наступает аварийное состояние машины; k - коэффициент безопасности (Лщт 2-ьЗ).

Подбор предохранительных муфт с учетом точности, срабатывания осуществляется в следующем порядке. Зная номинальный момент М, и коэффициент его превышения 7п. н, задаются относительной погрешностью срабатывания б и по формуле (Vn.5) определяют Мпр. Затем но формуле (УП.7) находят допустимую величину поля срабатывания 7,.,р и по ней подбирают муфту из табл. VH.l.

Предохра1П-1тельныс муфты целесообразно располагать в непосредственной близости к месту приложения нагрузки.

1. МУФТЫ с РАЗРУШАЮЩИМСЯ ЭЛЕМЕНТОМ

Предохранительные элементы этих муфт чаще всего работают на срез и выполняются в этом случае в фор.ме цилиндрических штифтов или в виде призматических шпонок. Эти муфты отличаются простотой конструкции, что и обусловило их широкое распространение, несмотря на ряд присущих им недостатков:

1) невысокая точность срабатывания, связанная с неточностью изготовления и рассеянием прочности материалов;

2) постепенное снижение прочности предохранительного элемента вследствие накопления усталости;

3) снижение точности срабатывания при увеличении числа предохранительных элементов вследствие неравномерного их нагружения;

4) дополнительная нагрузка на валы и опоры при наличии одного предохранительного эле.мента;

5) необходимость замены предохранительного элемента после срабатывания муфты.

Такие муфты применяют в машинах с редкими случайными перегрузками.

На рис. VH.3, а (табл. УИ.2) представлена муфта со срезным штифтом по нормали станкостроения Р95-1. Обе полумуфты расположены на валу /. Иолу-муфта 2 соединяется с валом шпонкой, полуыуфта б сидит на но.м свободно, соединяясь шпонкой с деталью, расположенной на ее удлиненной ступице. Вращение сообщается полумуфтам через цилиндрический штифт 4, расположенный во втулках Зяб. Для увеличения долговечности втулки 5 и 5 изготовлят из стали 40Х с последующей термообработкой до твердости HRC 50-60. При перегрузке штифт срезается, и нолумуфты свободно вращаются относительно друг друга. Во избежание повреждения торцов полумуфт заусе1щем срезанного штифта на них предусмотрены кольцевые канавки, шириной / п глубиной g. Для облегчения замены штифта на наружной поверхности нолумуфт наносятся риски, при совмещении которых совпадают оси отверстий втулок 3 и 5. Вместо гладких штифтов могут применяться штифты с проточкой. Они обладают более устойчивыми характеристиками и проще удаляются после разрушения, так как заусенец не выступает за пределы диаметра штифта.

Штифты изготовляются из сталей марок У8Л, У10А, или 40, 45, 50.

Величина крутящего момента, ограничиваемого муфтой,

Мпр = FkoOBpR,

где f - площадь поперечного сечения штифта (или шпонки); Овр - предел прочности при растяжении материала предохранительного элемента; =

je cp--коэффициент пропорциональности; хь ср - Предел прочности при

срезе; R - радиус, на котором расположено опасное сечение предохранительного элемента.

Посяв сдирки сделать риску

Рис. Vn.3. Муфта со срезным штифтом

На величину влияют механические свойства материала и в меньшей мере - размеры. Значения kg в зависимости от относительного удлинения материала при растяжении приведены в табл. УИ.З, получены они при кратковременном действии нагрузки. При длительной работе в условиях статического нагружения и особенно при пульсирующей нагрузке значения отличаются от приведенных в табл. УИ.З.

Для муЛт со срезным штифтом 7, = 0,7--0,85, со срезными шпонками 7,= - 0,7-г-0,8 [82 ].

На рис. VH.3, б (табл. VH.4) представлена муфта со срезным штифтом по нормали СКБ-3.

Размеры (в мм) элементов срезных муфт по нормали Р95-1 (рис. VI 1.3, с)

Таблица VII.3 Значение коэффициента для штифтов [83]

Размеры (в мм) элементов срезных муфт по нормали СКБ-3 (рис. Vn.3, 6)

2. ПРУЖИННО-КУЛАЧКОВЫЕ МУФТЫ

Эти муфты используются при небольших скоростях, малых крутящих моментах и маховых массах соединяемых частей. При высоких скоростях и больших массах такие муфты не применяются, так как создают многократные перегрузки в момент повторных включений. Муфты этого типа основаны на одном принципе - полумуфты, снабженные на торцах кулачками (шариками), замыкаются с помощью пружин, поставленных с предварительным натяжением.

В конструкциях с малым трением пружинно-кулачковые муфты обеспечивают высокую точность срабатывания, так как упругие свойства пружин достаточно стабильны. Существенное влияние на точность срабатывания оказывает состояние рабочих поверхностей кулачков (твердость, чистота и точность изготовления).

Муфты могут быть как осевого, так и радиального типов. Кулачки обычно имеют трапецеидальную или (реже) треугольную форму (рис. VII.4). Рабочие поверхности кулачков могут быть винтовыми или плоскими. Первые обуславливают более благоприятные условия работы муфты (лучше контакт рабочих поверхностей, выше точность срабатывания), однако они сложнее в изготовлении чем плоские поверхности.

Рабочие поверхности кулачков должны обладать достаточной твердостью, износостойкостью и способностью сопротивляться ударным нагрузкам. Ку-лачки изготовляют из стали 20Х с последующей цементацией и закалкой до твердости HRC 56-57 или из стали 40Х с закалкой той же твердости.