Задание. Подобрать кулачковую предохранительную муфту по следующим данным: номинальный вращающий момент T = 140 Н×м; диаметр вала d в = 28 мм; коэффициент перегрузки β = 1,8.
Порядок расчета
1. По номинальному моменту подбираем муфту с T = 160 Н×м, диаметром вала d = 28 мм, исполнения 1 ([10, с. 231, табл. 23, с. 209 табл. 13 и с. 232, табл. 24] и в настоящем издании табл. 15.1), внутренний диаметр подвижной полумуфты d = 75 мм. У выбранной муфты наружный диаметр D = 125 мм; высота кулачков h = 8 мм, число кулачков Z = 3, угол α = 30°.
Диаметр окружности, проходящий через середину кулачков:
где b – ширина кулачков (размер в радиальном направлении):
Рис. 15.1. Элементы кулачковых муфт
Таблица 15.1
Элементы кулачковых предохранительных муфт
(см. рис. 15.1), размеры в мм
| D | Вращающий момент Т, Н×м | d | d 1 | h | h 1 | c | c 1 | k | f |
| 10,35 11,22 12,09 13,39 14,66 16,83 19,00 21,17 22,44 24,62 28,95 32,38 36,73 | 6,55 7,44 8,33 9,66 8,93 11,17 13,38 15,50 14,89 17,11 21,52 23,05 27,46 | 14,73 16,03 17,33 18,63 22,09 24,70 27,30 29,90 34,67 37,36 41,16 47,23 52,43 | 0,5 0,5 0,5 0,5 0,8 0,8 0,8 0,8 1,2 1,2 1,2 1,5 1,5 |
Примечание.
1. Число кулачков z = 3. Т рассчитан для кулачков из стали 20Х с твердостью 58–62 НRС или из стали 45 с твердостью 48–52 НRС. Грань кулачка, расположенная под углом 30°, является рабочей.
2. Направление вращения валов – в одну сторону согласно расположению граней.
2. Определяем расчетный момент, при котором муфта будет выключаться (предельный момент срабатывания муфты):
3. Окружное усилие при передаче номинального момента
4. Окружное усилие при перегрузке
5. Усилие, необходимое для удержания муфты во включенном состоянии при передаче номинального момента:
6. Усилие, необходимое для выключения муфты при перегрузке:
|
Здесь принято, что трущиеся поверхности муфты будут смазываться, и поэтому ρ = 2°, f = 0,05.
7. Усилие, необходимое для включения муфты после снятия перегрузки, то есть при возвращении к номинальному моменту:
|
Неравенства Q 2 > Q 3 и Q 2 > Q 1 обеспечены, следовательно, муфта будет выключаться при перегрузках (Q 2 > Q 1) и включаться после снятия перегрузки (Q 2 > Q 1).
8. Подсчитываем напряжения смятия при действии Т р:
где Fn – сила нормального давления на кулачки:
|
b = 25 мм – ширина кулачка;
r = 2 мм – радиус закругления рабочих граней кулачков;
Z = 3 – число кулачков;
Допускаемое [σсм] ≈ 30 МПа.
9. Контактные напряжения на кромке кулачков в момент выключения
где 
– приведенный модуль нормальной упругости. Для стали Е = 2 · 105 МПа, поэтому и E пр = 2 · 105 МПа;
ρ – приведенный радиус контактирующих в момент выключения кромок кулачков. Если у ведущей и ведомой полумуфт эти радиусы равны ρ1 = ρ2 = 2 мм, то
σк = 0,418 
МПа.
[σк] = 25 HRC; если принять 62 HRC, то
[σк] = 25 · 62 = 1550 МПa,
то есть перегрузка будет достигать
Допускается перенапряжение до 10 %.
СТАНДАРТНЫЕ КУЛАЧКОВЫЕ
И ФРИКЦИОННЫЕ МУФТЫ
Кулачковые и фрикционные муфты (рис. 16.1) предназначены для предохранения привода при передаче крутящего момента от 4 до 400 Н×м в любом пространственном положении. Допускаемое отношение моментов срабатывания Т мах / Т ном = 1,2.
Рис. 16.1. Фрикционная дисковая предохранительная муфта
Муфты изготовляют трех исполнений: 1 – с цилиндрическим посадочным отверстием и шпоночным пазом по ГОСТ 8788–79; 2 – со шлицевым посадочным отверстием, соответствующим соединению средней серии по ГОСТ 1139–80; 3 – с эвольвентным шлицевым отверстием по ГОСТ 6033–80.
Параметры кулачковых и фрикционных муфт представлены в табл. 16.1.
Таблица 16.1
Параметры кулачковых (рис. 16.1) и фрикционных муфт
| Номинальный крутящий момент Т, Н×м | Общие размеры | Кулачковая муфта (рис. 13.1) | Фрикционная муфта (рис. 16.1) | |||||||||||||||||
| d | l | l 1, не более | b | h | t, не более | Допускаемая частота вращения, об/мин | Масса, кг, не более | d 1 | D | L | d 1 | D | L | t | Допус-каемая частота вращения, об/мин | Масса, кг, не более | ||||
| Исполнение | ||||||||||||||||||||
| 2 и 3 | ||||||||||||||||||||
| 1,8 | 0,32 | |||||||||||||||||||
| 6, 3 | 2,5 | 0,50 | 0,64 | |||||||||||||||||
| 3,0 | 0,86 | 0,68 | ||||||||||||||||||
| 3,0 | 0,90 | 0,75 | ||||||||||||||||||
| 3,5 | 1,6 |
Окончание табл. 16.1
| 3,5 | 1,8 | |||||||||||||||||||
| 2,5 | ||||||||||||||||||||
| 7,5 | ||||||||||||||||||||
Примечание.
1. Государственные стандарты предусматривают 2-й ряд для исполнения 1 как менее предпочтительный.
2. Пример обозначения предохранительной кулачковой муфты с номинальным крутящим моментом 63 Н×м, диаметром посадочного отверстия 25 мм, исполнения 1, климатического исполнения У3:
Муфта 63-25-У3 ГОСТ 15620–77.
То же исполнения 2 Муфта 63-6 21 25-У3 ГОСТ 15620–77.
То же исполнения 3 Муфта 63-Эв. 25 1,5 16-У3 ГОСТ 15620–77.
 |
