Лабораторная работа №09 / лаб 9.doc

Лабораторная работа №09

Изучение конструкций и проверочный расчет муфт.

Цель работы: 1. Изучить конструкции муфт.

2. Ознакомиться с расчетами муфт на прочность.

Продолжительность работы: 2 часа.

Оборудование, аппаратура, инструмент: Комплект муфт, штангенциркуль, микрокалькулятор, чертежные принадлежности (карандаши, линейка).

Теоретические сведения.

Муфты служат для соединения валов или других вращающихся деталей и передают движение без изменения скорости.

Кроме соединения валов муфты служат для включения и выключения исполнительного органа при непрерывно работающем двигателе, для предохранения рабочих органов от перегрузок, компенсации несоосности валов, снижения динамических нагрузок, передачи движения между валами только в одном направлении и др.

Основными параметрами муфт являются диаметр вала d и передаваемый крутящий момент T.

Муфты классифицируются по способам соединения ими валов. Различают два способа соединения валов с помощью муфт.

Первый - постоянное соединение, валы в процессе работы не разъединяются и работают как одно целое. Второй способ соединения валов - временное, эпизодическое или периодическое соединение и разъединение валов в процессе работы.

Постоянное соединение валов достигается с помощью соединительных муфт, которые разделяются на 2 подгруппы: а) глухие и б) компенсирующие. Муфты последней подгруппы кроме постоянного соединения осуществляют также компенсацию смещений валов.

Глухие муфты предназначены для постоянного соединения между собой в длину отдельных участков валов. На практике нашли применение глухие муфты трех основных типов: а) втулочные, б) поперечно-свертные и в) продольные-свертные. Все три типа муфт требуют соосности соединяемых валов.

Компенсирующие муфты разнообразны по конструкции. Наиболее употребляемыми в оборудовании электронной техники являются следующие муфты: эластичная поводковая, упругая, втулочно-пальцевая (МУВП), упругая со звездочкой, кулачково-дисковая.

Эластично-поводковая (ГОСТ 25021-81 см. [2], с.188-189) используется чаще всего для соединения электродвигателя с передаточным механизмом. Элементы выбранной муфты проверяют на прочность: упругий элемент (диск) по напряжениям смятия.

F 2T⋅k

σ_см = __ = ____ ≤ [σ_см] , (1)

A_см D_о⋅Z⋅l_п⋅d_п

пальцы по напряжению изгиба

M T⋅l_п⋅k

σ_п = __ = ____ ≤ [σ_п] , (1)

W D_о⋅Z⋅0,1⋅d_о³

где T - передаваемый крутящий момент, H⋅мм; k - коэффициент режима работы (см. [1], с.15-16), при расчетах можно принять k=1,5÷2,0; D_о - диаметр расположения пальцев на полумуфте, мм; Z - число пальцев на одной полумуфте; l_п и d_п - длина и диаметр пальца в местах контакта с диском, мм; d_о - диаметр пальца в месте заделки его в полумуфте, при расчетах принять d_о ≅ 0,6d_п, мм; [σ_см] и [σ_п] - допускаемые напряжения, значения которых рекомендуется принимать [σ_см] = (1,8÷2,0) МПа, [σ_п] = (120÷150) Мпа.

Муфта упругая втулочно-пальцевая (МУВП, ГОСТ 21424-75, см. [2], с. 193-194) позволяет компенсировать несоосность и передавать большие крутящие моменты, эластичная поводковая муфта работоспособна в средах с парами воды, масла и бензина. Применяют для передачи средних мощностей при небольших несоосностях: осевой Δl = 1÷5 мм, радиальной Δr = 0,3÷0,6 мм, угловой Δα до 1^о. Проверку элементов выбранной муфты проводят по формулам (1) и (2).

Упругая муфта со звездочком (ГОСТ 14084-76, см. [2], с.190-191) компактна и надежна в эксплуатации, допускает радиальное смещение осей Δr ≤ 0,2 мм и перенос осей Δα ≤ 1^о31' способна передавать бо'льшие крутящие моменты, чем МУВП. При постоянном направлении вращения соединяемых валов работает только половина зубьев резиновой звездочки и после их износа звездочку переставляют на один угловой шаг.

Работоспособность резиновой звездочки определяется величиной напряжений смятия и может быть рассчитана по формуле

24⋅D⋅T⋅k

σ_см = ______ ≤ [σ_см] , (3)

Z⋅h⋅(D³-d_k³)

где D - наружный диаметр полумуфты, мм; d_k - внутренний диаметр кулачков в полумуфте, мм; Z - число кулачков в одной полумуфте; h - длина линий контакта кулачков со звездочкой, измеренная вдоль оси муфты; остальные обозначения как в формулах (1) и (2); [σ_см] = (2÷2,5) МПа. Муфта кулачково-дисковая (ГОСТ 20720-75, см. [2], с.195-196) относится к группе жестких компенсирующих муфт, по сравнению с упругими муфтами обладает большей нагрузочной способностью и меньшими размерами, способна компенсировать большие радиальные несоосности (до Δr ≤ 0,04D). Муфту преимущественно устанавливают на тихоходных валах из-за повышенного износа контактирующих поверхностей. Работоспособность муфты проверяют по формуле, в которой следует принять Z = 4 и [σ_см] = (15÷20) МПа, т.е. по формуле

6⋅D⋅k⋅T

σ_см = ______ ≤ [σ_см] , (4)

⋅h⋅(D³-d_о³)

где d_о - внутренний диаметр выступов на диске, мм; h - длина линии контакта выступа диска с пазом полумуфты в осевом направлении, мм.

Имеется также большое число предохранительных и специальных муфт; в данной лабораторной работе они не рассматриваются.

Лабораторное задание.

Ознакомиться с контрукцией муфт и отдельными ее элементами. Определить к какому виду относятся данные муфты.

Измерить параметры для двух муфт, указанные в форме табл. 1.

Форма таблицы 1.

3. По данным измерений проверить работоспособность муфт.

Методические указания.

Для выполнения лабораторной работы необходимо ознакомиться с рекомендованной литературой по данной теме.

Методика выполнения работы.

Рекомендуется следующий порядок работы.

1. Ознакомиться с конструкциями муфт, определить их название и основные параметры по справочной литературе, например по [2]; занести табличные значения параметров в форму табл. 1.

2. Сделать эскизы двух муфт в разрезе.

3. Измерить параметры двух муфт и занести их значения в форму табл. 1.

4. Используя данные табл.1 определить работоспособность муфт используя формулы (1)-(4).

Требования к отчету:

Отчет должен содержать :

1. Наименование и цель работы.

2. Эскизы двух муфт с обозначением основных размеров.

3. Расчет элементов муфт на прочность.

Контрольные вопросы.

1. Назовите назначение муфт, область их применения.

2. Какие муфты относятся к глухим?

3. Какие муфты относятся к компенсирующим?

4. Достоинства и недостатки изучаемых Вами муфт.

5. По каким критериям выбираются муфты.

6. Какие виды деформации являются критическими для выбранных Вами муфт.

7. Выведите формулы, используемые Вами в лабораторной работе.

Рекомедуемая литература:

1. Иванов М.Н. Детали маш. - М. : Высшая школа, 1991, с. 341-375.

2. В.З.Гребенкин, А.А. Дегтярев, Д.И. Косачева и др. Элементы механических устройств / под ред. В.З.Гребенкина и А.И.Погалова М.: МИЭТ, 1997, с.109-113, 188-192.