Цель работы - ознакомление с примерами конструкций и свойствами муфт.

Основные свойства упругих муфт

            Приводные муфты предназначены для передачи вращающего мо­мента между валами, являющимися продолжением один другого, или между валом и установленной на нем деталью (или деталями),

Упругая муфта состоит из двух полумуфт, соединенных одним или несколькими металлическими или неметаллическими упругими элементами, за счет деформирования которых происходит взаимное смещение полумуфт. Возможность взаимного смещения обуславлива­ет крутильную податливость при нагружении муфты вращающим мо­ментом и компенсацию взаимных смещений соединяемых валов.

          Компенсирующая способность муфты - это способность соеди­нять несоосные валы. Числовые значения смещений валов ограни­чены долговечностью упругих элементов и дополнительными наг­рузками на валы со стороны муфты. С ростом смещений валов уве­личиваются деформации упругих элементов, возрастают напряжения в них и, следовательно, долговечность упругих элементов снижа­ется. Деформируясь, упругие элементы оказывают силовое воздей­ствие на валы, которое возрастает с ростом смещений.

Крутильную жесткость оценивают отношением вращающего мо­мента Т - к углу j относительного поворота полумуфт при действии момента Т. Муфты бывают с постоянной и с перемен­ной жесткостями. Муфты с постоянной жесткостью имеют линейную характеристику 1 (рис. 1), а с переменной - нелинейную мягкую 2 или нелинейную жесткую 3. Крутильная жесткость линейных муфт С = Т /j, а нелинейных - производная С = dТ/dj. Величину, обратную крутильной жесткости, называют крутильной податливостью.

Крутильная жесткость упругой муфты определяет собственную частоту колебаний системы, поэтому правильный выбор жесткости муфты может предотвратить возникновение в машине резонансных крутильных колебаний и, тем самым, значительно снизить динамические нагрузки на детали машин.

Демпфирующая способность - способность упругой муфты необ­ратимо поглощать (рассеивать) механическую энергию, превращая ее в тепло. Демпфирование способствует снижению динамических нагрузок и затуханию колебаний системы с упругой муфтой, возни­кающих при действии возмущающих сил.

На рис. 2 представлена петля гистерезиса для линейной муф­ты при колебаниях вращающего момента относительно постоянного значения Т₀. На рисунке обозначено: j₀ - угол относитель­ного поворота полумуфт при действии постоянной составляющей Т₀ вращающего момента, dj - угол относительного поворота полумуфт при действии составляющей dТ вращающего момента.

Демпфирующую способность оценивают коэффициентом относи­тельного демпфирования , представляющим собой отношение необратимо поглощенной за цикл нагружения механической энергии A_D к работе упругой деформации A_У за четверть периода.

Энергоемкость - способность муфты аккумулировать энергию при деформировании упругих элементов. Чем выше энергоемкость, тем лучше муфта сглаживает колебания нагрузки.

Конструкции муфт

Муфта с торообразной оболочкой (рис. 3) состоит из одина­ковых полумуфт 1 и 6, соединенных резиновым или резинокордным упругим элементом 3, выполненным в виде торообразной оболочки и имеющим радиальной разрез для облегчения сборки. Борта обо­лочки прижимают к фланцам полумуфт нажимными кольцами 2 и 4 с помощью винтов 5. При больших частотах вращения муфты упругий элемент выполняют без разреза, что усложняет конструкцию муфты. В не зажатой (свободной) части оболочки под действием вращающе­го момента возникают напряжения сдвига, а в бортах оболочки - напряжения сжатия от сил затяжки винтов.

Муфта допускает значительные осевые, радиальные и угловые смещения валов.

Муфта с коническим резиновым диском (рис. 4) состоит из одинаковых полумуфт 1 и 6 и упругого элемента, состоящего, в свою очередь, из резинового диска 4, привулканиэированного коническими торцами к металлическим кольцам 3 и 5. Упругий элемент крепят к полумуфтам винтами 2. Коническая форма резиново­го диска обусловливает равномерное распределение напряжений резине при действии вращающего момента. Муфта допускает незна­чительные угловые и радиальные смещения валов.

Муфта с резиновой звездочкой (рис. 5) состоит из полумуфт 1 и 3, торцевые кулачки которых входят между лучами резиновой звездочки 2. При передаче вращающего момента в каждую сторону работает половина лучей звездочки, испытывая напряжения сжатия. Муфта допускает незначительные радиальные и угловые смещения валов.

Муфта упругая втулочно-пальцевая (МУВП) (рис. 6). На полумуфте 1 своими коническими хвостиками закреплены пальцы 2. На пальцах 2 установлены резиновые втулки 3. В полумуфте 4 выпол­нены отверстия, в которые входят пальцы с втулками. Втулки име­ет канавки для уменьшения жесткости муфты. Под действием вращающего момента во втулках возникают напряжения вжатия.

Муфта допускает незначительные радиальные и угловые сме­щения валов. Осевое смещение валов возможно в пределах осевого зазора между полумуфтами.

Муфта со стержнями (рис. 7) состоит из одинаковых полумуфт 1 и 6, соединенных стальными цилиндрическими стержнями 4, расположенными по окружности в отверстиях переменного сечения. Стержни могут быть установлены в отверстиях, расположенных по окружностям двух разных диаметров (в два раза), Шайбы 2 и 5 предохраняют стержни от выпадания и совместно с кожухом 3 удерживают смазочный материал. При нагружении муфты вращающим мо­ментом стержни работают на изгиб. В зависимости от формы продольного сечения отверстий для стержней муфты могут иметь постоянную (вариант а)   на рис. 7) или переменную (вариант 6)  рис. 7) жесткости).

Муфта допускает незначительные осевые, радиальные и угловые смещения валов.

 

Экспериментальное исследование крутильной жесткости упругой муфты.

 

Стенд (рис. 8) статических испытаний упругих муфт на кручение имеет соосные валы 2 и 3, расположенные в неподвижных корпусах м соединенные испытываемой муфтой 1. Вал 2 соединен с корпусом направляющей шпонкой, удерживающей вал, но допускаю­щей перемещение вала вдоль оси.

Муфту нагружают вращающим моментом, создаваемым грузами 4, подвешенными на тросике, навитом на барабан: T=mgR=m*9,8*0,25=2,45m  , где Т - вращающий момент, Н*м; m - масса грузов, кг; g= 9,81 м/с - ускорение свободного падения; R=0,25 м -радиус барабана.

Угол j относительного поворота полумуфт измеряют уст­ройством 5 (см. рис. 8), состоящим из двух стоек, закрепленных на разных полумуфтах и индикатора часового типа, которым опре­деляют перемещение h (в мм) стойки на радиусе R₁=80 мм (рис. 9). Угол поворота  j (при j< 6°) можно определять по приближенной зависимости j=0,715h.

Объектом испытаний в данной работе является муфта с рези­новой звездочкой (см. рис. 5). Резине свойственны явления ползу­чести и релаксации напряжений, поэтому величина перемещения при заданной нагрузке зависит от продолжительности воздействия. 

Равновесие между нагрузкой и перемещением (равновесное состоя­ние) для резины практически недостижимо. В связи с этим ограни­чиваются отрезком времени, по истечении которого увеличение перемещения мало отражается на результатах эксперимента. В проводимой лабораторной работе перемещение h рекомендуется замерять через 30 секунд после изменения величины момента Т.

 Порядок проведения работы

 1. Изучить конструкции муфт по методическим указаниям, плакатам и образцам, проводя их неполную разборку и сборку.

При оформлении отчета в бланке лабораторной работы на рис. 1...5 следует:

а) проставить позиции на детали муфт, а на свободном поле справа от рисунка расшифровать их значение;

б) на свободном поле справа от рисунка дать краткую харак­теристику муфты;

в) на свободном поле справа от рисунка указать, какого ви­да напряжения возникают в упругом элементе при нагружении муф­ты вращающим моментом, и изобразить эпюры напряжений.

2. Изучить конструкцию стенда для статических испытаний муфт на кручение по руководству и плакату.

При оформлении отчета в бланке лабораторной работы проста­вить на рис. 6 позиции на детали и узлы стенда, а на свободном поле ниже рисунка расшифровать эти позиции.

3. Изучить методику проведения эксперимента. При оформлении отчета в бланке лабораторной работы кратко

изложить методику проведения эксперимента на свободном поле

ниже рис. 6.

4. На стенде получить экспериментальные зависимости угла j относительного поворота полумуфт от вращающего момента Т при нагружении и разгружении. Результаты эксперимента занести в таблицу, имеющуюся в бланке лабораторной работы.

5. По результатам эксперимента построить график в бланке лабораторной работы на рис. 7.

6. В заключении следует ответить на вопросы:

а) какой характеристикой - линейной, нелинейной мягкой или нелинейной жесткой – обладает исследуемая муфта?

б) обладает ли исследованная муфта демпфирующей способностью?

в) на основании какой информации сделан вывод о наличии или отсутствии у исследованной муфты демпфирующей способности?