КУЛАЧКОВОЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЙ МУФТЫ

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:

 

2259, 82 Н.

 

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:

 

1982, 97 Н.

 

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 F_n – сила нормального давления на кулачки:

 

5819, 69 Н.

 

b = 25 мм – ширина кулачка;

r = 2 мм – радиус закругления рабочих граней кулачков;

Z = 3 – число кулачков;

 

 

Допускаемое [σ _см] ≈ 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 ρ ₁ = ρ ₂ = 2 мм, то

 

σ _к = 0, 418 МПа.

 

[σ _к] = 25 HRC; если принять 62 HRC, то

 

[σ _к] = 25 · 62 = 1550 МПa,

 

то есть перегрузка будет достигать

 

 

Допускается перенапряжение до 10 %.