Как сделать предохранительную муфту

Обновлено: 06.07.2024

Предохранительные муфты защищают ведомые механизмы приборов от перегрузок или повышенных скоростей. Предохранительные муфты располагают как можно ближе к месту возможного возникновения перегрузки.

Основным способом классификации данного типа устройств является их принцип действия. Существует четыре основных вида муфт:

· С разрушающим элементом.

· Пружинно-кулачковые. Имеют ряд разновидностей с шариками и роликами вместо кулачков.

Наиболее распространенными являются фрикционные и пружинно-кулачковые муфты.

Предохранительные муфты с разрушающимся элементом выполняют со специальным предохранительным элементом в форме штифта или шпонки из среднеуглеродистой улучшенной стали, прочность которых рассчитана на строго определенный вращающий момент. В случае перегрузки штифт срезается и муфта выключается.

Рисунок 16 – Муфта со срезным штифтом

Эти муфты просты по конструкции, имеют малые размеры и высокую несущую способность. Недостатком их является остановка машины для замены разрушившегося элемента после срабатывания муфты.

Применяют в приводах, работающих с редкими случайными перегрузками.

Фрикционные предохранительные муфты автоматически восстанавливают работоспособность машины после прекращения действия перегрузки.

Их применяют при частых кратковременных перегрузках и значительных скоростях. Вращающий момент передается силами трения. Конструкция этих муфт аналогична конструкции сцепных фрикционных муфт.

Рисунок 17- Фрикционные предохранительные муфты

Преимущества: нет динамических нагрузок, шума при включении

могут служить предохранительным звеном (проскальзывание при пиковых нагрузках) позволяют включение привода на ходу под нагрузкой за счет проскальзывания рабочих поверхностей.

Пружинно-кулачковая предохранительная муфта по конструкции аналогична сцепной кулачковой, только подвижная в осевом направлении полумуфта прижимается к неподвижной не механизмом управления, а постоянно действующей пружиной с регулируемой силой.

Кулачки выполняют трапецеидального профиля небольшой высоты с углом наклона рабочих граней 45. 60°. При перегрузке сумма осевых составляющих сил Fa на гранях кулачков становится больше прижимной силы пружины и муфта многократно прощелкивает кулачками, подавая звуковой сигнал о перегрузке.

Пружинно-кулачковые предохранительные муфты имеют высокую точность срабатывания благодаря упругим свойствам пружин. Также преимуществом является отсутствие мертвого хода и высокий показатель крутильной жесткости. Недостатком является скоростное ограничение — пружинно-кулачковые муфты при высоких скоростях подвергаются многократным перегрузкам из-за повторных самовключений.

Муфты со срезным штифтом (рис. 11.2), отличающиеся компактностью и высокой точностью срабатывания, являются простейшими из предохранительных муфт. Их широкое применение сдерживается необходимостью замены срезного штифта при каждой перегрузке, поэтому такие муфты устанавливают в механизмах, по характеру работы которых перегрузки могут возникнуть лишь случайно.

Рис. 11.2. Предохранительная муфта со срезным штифтом

Штифты обычно изготавливают из среднеуглеродистой стали 35, 40 или 45, реже — из закаленной стали, например, Ст. 5. Для повышения точности срабатывания их снабжают кольцевой канавкой в месте разрушения, которая также снижает опасность повреждения полумуфт.

Расчет муфт со срезным штифтом выполняют в такой последовательности.

Выполняют эскиз муфты и обозначают размеры. Рассчитывают диаметр штифта, мм,

где 7"_р — расчетный крутящий момент, Н ? м; ^—коэффициент неравномерности распределения нагрузки между штифтами: при числе штифтов z — 1 к_г = 1, при z = 2k_z = 1,2, а при z = 3k_l = 1,3; R — расстояние между осью передающих момент валов и осью штифта, м; т„. _ср — предел прочности на срез: для стали 35 нормализованной т„ _с„ = 405 МПа, улучшенной— 487,5 МПа; для стали 40 улучшенной т„._ср= 525 МПа; для стали 45 нормализованной т_{о ср} = 457,5 МПа, улучшенной — 562,5 МПа; для закаленных штифтов из стали Ст. 5 т_вср = = 420 МПа.

При выборе числа штифтов следует учитывать, что муфты с одним штифтом имеют более высокую точность срабатывания, а установка нескольких штифтов позволяет взаимно компенсировать поперечные нагрузки, передаваемые на валы.

Обычно расчетный момент Гр принимают на 10. 25 % выше предельного допускаемого момента Г_пр:

Пример. Рассчитать предохранительную муфту с двумя срезными штифтами, предназначенную для передачи крутящего момента 90 Н • м. Диаметр окружности среза штифтов, выполненных из нормализованной стали 35, равен 0,1 м.

Решение. Расчетный момент

Рассчитаем диаметр штифтов:

Кулачковые муфты предназначены для предохранения привода с небольшой частотой вращения от поломок при передаче крутящего момента от 4 до 400 Н м. На рисунке 11.3 показана схема кулачковой муфты в момент срабатывания, когда кулачки / вывели полумуфты 2 и 3 из зацепления. Сила сжатия Fпружины 4, определяющая момент срабатывания муфты, создается предварительной деформацией пружины гайкой 5, которая фиксируется в отрегулированном положении контргайкой 6. Сидящая на шпонке втулка 7 не позволяет пружине закручиваться при ее сжатии гайкой 5.

Кулачковые предохранительные муфты стандартизированы. Однако в сельскохозяйственном машиностроении часто применяют нестандартизированные муфты. Их расчет выполняют в следующем порядке.

Выполняют эскиз муфты и обозначают размеры.

где к_л = 1. 6 — коэффициент динамичности привода, зависящий от типа приводного двигателя и назначения машины или механизма (табл. 11.2.); а = 45. 60* — угол наклона боковой поверхности кулачка (чаще всего а = 45*); р = 2. 8 е —угол трения боковой поверхности кулачка: для предохранительных муфт сельскохозяйственных машин обычно р = 6. 8*; D_K — диаметр окружности точек приложения окружного усилия к кулачкам, м; d—диаметр вала, м;/= 0,1. 0,15 — коэффициент трения в шпоночном или шлицевом соединении: при сухом трении чугуна по

Рассчитывают условие выключения муфты при предельной нагрузке:

Рис. 11.3. Кулачковая предохранительная муфта чугуну или по закаленной стали /=0,15, при наличии смазочного материала для этих пар трения /=0,08, для пары закаленная сталь — закаленная сталь при наличии смазочного материала /= 0,06.

11.2. Коэффициент динамической нагрузки к_а для различных машин

Создание фрикционной предохранительной муфты в программе Компас - 3D. Для тех, кто желает поддержать канал: .

В промежутках работ над вездеходом выполняю заказы. В данном видео покажу как изготовить эластичную муфту своими .

В современных пневматических сеялка, косилках а также пресс подборщиках часто используются обгонные муфты в .

Для установки предохранительной муфты надо поменять местами вал с внутренними и наружними шлицами, для .

Предохранительная муфта она же ограничитель крутящего момента устанавливается для предотвращения срывов и .

Все высоко нагруженные сельхоз. агрегаты, такие как почвообрабатывающие фрезы, измельчители, пресс подборщики .

Что будет если бросить железный лом в измельчитель веток? Очень часто наши заказчики спрашивают нас, что будет с .

У мамы малыша много дел, и руки всегда готовы к заботе о ребенке. Чтобы сохранить красоту рук и молодость кожи, .

В этом видео я показал как нужно отрегулировать предохранительную муфту и безопасно использовать дрель алмазного .

Добрый день зрители моего канала вот доделываю карданный вал с обгонной муфтой. В предыдущем видео я показывал .

Предохранительные муфты разъединяют валы при превышении величины вращающего момента, предохраняя механизм от перегрузки. Предохранительные муфты необходимо устанавливать: в машинах ударного действия; а машинах обрабатывающих неоднородную среду, в которой возможны твердые включения; в автоматических машинах и устройствах в связи с отсутствием непрерывного наблюдения за их работой.

Предохранительные муфты с разрушающимся элементом (рис. 8.12а) применяются при редких перегрузках. Разрушающиеся элементы выполняют в виде штифтов из среднеуглеродистой улучшенной стали, прочность которых рассчитана на строго определенный вращающий момент. В случае перегрузки штифт срезается.

Такие муфты компактны, их удобно располагать близко к источникам перегрузки. Недостатки: необходимость замены штифтов при каждом срабатывании муфты.


а	б
Рис. 8.12. Предохранительные муфты

Пружинно-шариковые предохранительные муфты (рис. 8.12б) широко применяют при небольших скоростях и передаваемых моментах. Они обеспечивают высокую точность срабатывания, имеют возможность регулировки силы сжатия пружин, и, следовательно, регулировки в небольшом диапазоне моментов. При перегрузках муфта прощелкивает. Сцепление автоматически восстанавливается после прекращения действия перегрузки.

Кроме перечисленных, применяются предохранительные муфты других типов: пружинно-кулачковые, фрикционные муфты и т.д.

Обгонные муфты

Обгонные муфты (муфты свободного хода) передают момент в одном направлении и допускают свободное относительное вращение в противоположном.

Роликовая обгонная муфта (рис. 8.13) состоит из звездочки, кольцевой обоймы, роликов, пружин и толкателей. При вращении звездочки по часовой стрелке, ролики закатываются в суживающиеся полости и заклиниваются между звездочкой и обоймой. При обратном вращении ролики выкатываются в широкую часть полостей и муфта расцепляется.

Достоинства роликовых обгонных муфт: отсутствие мертвых ходов при наличии некоторой угловой податливости, важной для смягчения ударов, и почти бесшумная работа.

Рис. 8.13. Роликовая обгонная муфта

Для тихоходных валов применяют также зубчато-храповые и кулачково-храповые муфты.

Центробежные муфты

Центробежные муфты автоматически включаются при достижении определенной частоты вращения и выключаются при падении частоты вращения. Такие муфты применяются для разгона механизмов и машин с малыми пусковыми моментами и облегчения пуска.

Центробежные муфты (рис. 8.14) представляют собой фрикционные муфты, у которых механизм управления заменен специальными грузами, которые, двигаясь по направляющим под действием центробежных сил, прижимается к поверхности и тем самым включает муфту.

Рис. 8.14. Центробежная муфта

Подбор муфт

Подбор муфты начинается с выбора типа муфты на основании анализа условий работы машины, путем сравнения эксплуатационных характеристик муфт, их стоимости, массы, габаритов, технологических возможностей для изготовления и т.д.

Параметрами для выбора типоразмера выбранного типа муфты служат расчетный вращающий момент , частота вращения валов n и номинальные диаметры соединяемых валов и .

Расчетный вращающий момент вычисляется по формуле:

где - номинальный вращающий момент;

- табличное значение максимального вращающего момента, передаваемого муфтой.

- коэффициент, учитывающий режим работы (ее динамическую составляющую): При спокойной работе и небольших разгоняемых при пуске массах k = 1,1…1,5; при неравномерной работе с толчками и средних разгоняемых массах k = 1,5…2,0; при ударной нагрузке и больших разгоняемых массах k = 2,5…3,0.

В таблице приведены рекомендованные значения коэффициента k для различных типов машин:

Тип машины
Транспортеры ленточные, испытательные машины	1,25 – 1,50
Транспортеры цепные, скребковые, винтовые	1,5 – 2,0
Вентиляторы, компрессоры, насосы центробежные	1,25 – 2,0
Компрессоры и насосы поршневые	2,0 – 3,0
Станки металлорежущие:
с непрерывным движением	1,25 – 1,5
с возвратно-поступательным движением	1,5 – 2,5
Деревообрабатывающие станки	1,5 – 2,0
Мельницы шаровые, дробилки, молоты, ножницы	2,0 – 3,0
Краны грузоподъемные, элеваторы	3,0 – 4,0
Примечание: В передачах от поршневых двигателей значения на 50–80% больше.

По таблицам справочников, из подходящих по условиям работы типов муфт, подбираются муфты по посадочному диаметру валов с минимальным значением вращающего момента муфты (но не меньше расчетного вращающего момента ). При этом скорость вращения валов не должна превышать максимальной скорости вращения муфты. Если соединяются валы разного диаметра, то подбор муфт идет по большему посадочному диаметру.

При выборе муфт можно столкнуться с ситуацией, когда по справочным таблицам невозможно подобрать муфту с диаметром посадочного отверстия, равным диаметру вала двигателя или редуктора. В этом случае предполагается, что муфта будет изготовлена по размерам из справочника, но с отверстием в одной из полумуфт по диаметру вала.

Список литературы

1. Подшипники качения. Сборник стандартов. В 2-х т. Т. 1. – М.: Изд-во стандартов, 1989 – 439 с.

3. Бабкин А.И. Проектирование цилиндрических и конических зубчатых передач. Учебно-методическое пособие для курсового проектирования. – Северодвинск: РИО Севмашвтуза, 2006 – 70 с.

4. Бабкин А.И. Проектирование клиноременных передач. Учебно-методическое пособие для курсового проектирования. – Северодвинск: РИО Севмашвтуза, 2006 – 43 с.

5. Бабкин А.И. Проектирование цепных передач. Учебно-методическое пособие для курсового проектирования. – Северодвинск: РИО Севмашвтуза, 2006 – 23 с.

6. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин – М.: Высшая школа, 2001 – 447 с.

7. Иванов М.Н. Детали машин – М.: Высшая школа, 1991 – 383 с.

8. Иосилевич Г.Б. Детали машин – М.: Машиностроение, 1988 – 368 с.

10.Решетов Д.Н. Детали машин – М.: Машиностроение, 1989 – 496 с.

11.Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин – Калининград.: Янтар. сказ, 2004 – 454 с.

12.Шелофаст В.В. Основы проектирования машин – М.: Изд-во АПМ, 2000 – 472 с.

Читайте также: