Впровадження нової конструкції пружної муфти (стр. 5 из 8)

,

де

– розрахунковий обертальний момент; - коефіцієнт запасу, що вибирається в залежності від виду приводу; - номінальний обертальний момент на валу.

Далі детальніше розглянемо групу пружних муфт, до яких належить інноваційна пропозиція даної роботи.

Пружні муфти служать для зменшення динамічних навантажень, що передаються з’єднуваними ними валами. Крім того, ці запобігають резонансним коливанням з’єднуваних валів та дозволяють дещо компенсувати неточності взаємного розташування валів.

Пружні муфти мають наступні властивості:

1. Здатність пом’якшувати поштовхи та удари. Кінетична енергія удару при цьому частково поглинається і переходить в тепло, частково акумулюється пружними елементами, перетворюючись на потенційну енергію деформації.

2. Пружні муфти можуть служити засобом захисту від резонансних крутильних коливань, що виникають в механізмі внаслідок нерівномірності обертання.

3. Пружні муфти допускають порівняно великі зміщення осей з’єднуваних валів. При цьому, завдяки деформації пружного елемента, вали та опори навантажуються порівняно малими силами та моментами.

Пружні муфти характеризуються:

· жорсткістю (або зворотною величиною – піддатливістю), що являє собою залежність відносного кута повороту напівмуфти від величини обертального моменту;

· демпфіруванням, тобто здатністю необоротно поглинати механічну енергію;

· енергоємність, що являє собою роботу пружної деформації муфти при дії деякого обертального моменту. Енергоємність є порівняльною характеристикою муфт і не може бути використана при динамічних розрахунках машин з пружною муфтою.

Розрізняють муфти постійної (лінійні) та змінної (нелінійні) жорсткості. Жорсткість муфти визначаться як похідна від обертального моменту по куту закручування

і є величиною змінною, залежною від

. Характер цієї залежності визначається конструкцією муфт, а для муфт з неметалевими пружними елементами ще температурою та законом зміни навантаження в часі. Нелінійні муфти можуть мати жорстку або м’яку характеристику. В лінійній муфті обертальний момент пропорційний куту закручування. Жорсткість нелінійних муфт зазвичай зростає із збільшенням деформації, тому м’які при невеликих навантаженнях нелінійні муфти із збільшенням навантаження працюють більш жорстко (муфти з жорсткою характеристикою). Ця особливість нелінійних муфт є особливо корисною, коли навантаження в машині зростає пропорційно квадрату швидкості. Використання в цьому випадку лінійної муфти призводить до великого кута повороту напівмуфт на високих швидкостях або до зайвої жорсткості на низьких. При залежності моменту опору від швидкості обертання валу і роботі машини в дорезонансному режимі відношення робочої швидкості обертання до критичної в агрегаті з лінійною муфтою різко зростає із збільшенням навантаження. Запас стійкості падає. В нелінійній муфті із збільшенням навантаження зростає жорсткість і з тією ж тенденцією змінюється власна частота системи. Критична частота обертання агрегату із збільшенням навантаження суттєво зростає.

Нелінійні муфти мають перевагу при розгоні машини і особливо під час вибігу при її зупинці. При відсутності навантаження, що часто має місце при вибігу, критична частота обертання агрегату з нелінійною муфтою лежить близько до нуля. В цій області навряд чи можливі більші коливання, оскільки при їх виникненні відповідно змінюється критична частота обертання. В агрегаті з лінійною муфтою проходження області резонансу при вибігу займає значно більше часу і коливання можуть досягти значної величини. Якщо після вимкнення двигуна навантаження не скидається, резонансні коливання в агрегаті з нелінійною муфтою будуть менші за коливання в агрегаті з лінійною муфтою.

Жорсткість пружних муфт залежить від багатьох факторів, в тому числі і від якості виготовлення, і часто задається у вигляді графіків. При роботі пружних муфт завжди мають місце втрати енергії на тертя (зовнішнє та внутрішнє), що супроводжує деформацію її пружних елементів і їх переміщення відносно інших елементів.

При всьому різноманітті конструкцій пружних муфт їх можна поділити на дві основні групи в залежності від матеріалу пружних елементів: з неметалевими та з металевими пружними елементами. Основний матеріал неметалевих пружних елементів – гума, яка володіє наступними перевагами: високими еластичністю та здатністю демпфірування, а також електроізоляційною здатністю. Металеві пружні елементи муфт являють собою різноманітні стальні пружини або стальні пружинні стержні, пластини або пакети пластин.

Детальніше розглянемо муфти з неметалевими пружними елементами, оскільки до цього виду належить інноваційна пропозиція даної роботи.

Пружні властивості гуми характеризують модулями пружності першого

і другого роду, між якими в силу сталості об’єму гуми при деформуванні існує співвідношення . Міцність технічної гуми суттєво залежить від її складу. Міцність при вулканізації гуми до металу (при гарній її якості) близька до міцності самого металу.

Дамо характеристику кільком найпоширенішим представникам даного виду муфт.

Найбільш простою і поширеною серед муфт з неметалевими пружними елементами є муфта пружна втулочно-пальцева (рис. 2.1.1.). Її розміри в залежності від номінального моменту нормалізовані ДСТУ 2128–93 (замість ГОСТ 21424–93). Вона складається з двох напівмуфт, насаджених на кінці з’єднуваних валів; стальних пальців, закріплених в одній з напівмуфт гайками з посадкою на конус; пружних гумових втулок. Дозволяється заміна пружних втулок набором кілець з цього ж матеріалу. Широке застосування в машинобудуванні цієї муфти, особливо у приводах електродвигунів, пояснюється такими її перевагами, як легкість виготовлення, простота пружних елементів, зручність їх заміни та надійність. Напівмуфти виготовляються з чавуну СЧ21, сталі 30 або стального лиття 35Л. Матеріал

пальців – сталь 45. Розрахунок муфти складається з перевірочного розрахунку пружних елементів на зминання та перевірочного розрахунку пальців на згин.

Муфта пружна з зірочкою (рис. 2.1.2.) складається з двох напівмуфт с двома чи трьома торцевими кулачками трапецеїдального перерізу кожна.

Рис. 2.1.2. Муфта пружна з зірочкою

Кулачки входять у відповідні западини проміжного між напівмуфтами пружного елементу - зірочки, виготовленої з гуми. Дана муфта є компактною та надійною в експлуатації. Матеріал напівмуфт - сталь Ст3. Такі муфти допускають більші кутові та радіальні зміщення, ніж втулочно-пальцеві. Відповідно вищою є демпфіруюча здатність. Поверхні зірочок перевіряють на зминання.

В машинобудуванні застосовують цілий ряд пружних муфт, у яких пружні гумові елементи працюють на кручення і на зсув. До таких муфт відносяться, наприклад, муфти з пружними оболонками. Муфта з тороподібною оболонкою (рис. 2.1.3.) складається з двох напівмуфт, пружної оболонки, яка по формі нагадає автомобільну шину, і двох кілець, які за допомогою гвинтів закріплюють оболонку на напівмуфтах. Розміри регламентуються ДСТУ 2124–93 (замість ГОСТ 20884–82). Навантажувальна здатність муфти залежить від конструкції та матеріалу оболонки і корду; наближену перевірку гумової оболонки можна виконати по напруженню кручення і по напруженню зсуву. Переваги муфти: здатність компенсувати значні неточності встановлення з’єднуваних валів, легкість складання, розбирання і заміни пружного елемента. Муфти з пружними оболонками мають перспективи широкого застосування у вітчизняному машинобудуванні.

Отже, муфти з неметалевими, переважно гумовими, пружними елементами отримали досить широке використання в сучасному машинобудуванні завдяки відносній простоті конструкції та дешевизні виготовлення, високим компенсаційним властивостям і гарній здатності демпфірування. Вони володіють також гарною електроізолюючою здатністю і т.д. Через низьку міцність гум і пластмас в порівнянні з металевими ці муфти застосовуються для передачі малих і середніх обертальних моментів. Довговічність гумових елементів нижче, ніж стальних. Гума поступово втрачає свої пружні властивості – старіє. Однак через значні переваги муфт з неметалевими пружними елементами розробка нових та удосконалення існуючих конструкцій муфт цього типу є досить перспективним напрямком.

2.2 Дослідження конкурентних позицій на ринку муфт з неметалевими пружними елементами

На сучасному етапі світового розвитку конкуренція як рушійна сила змушує виробників товарів постійно шукати нові шляхи підвищення їхньої якості, зниження ціни, підвищення якості сервісу. У зв'язку з дефіцитністю ресурсів постає нова проблема – економія ресурсів у споживачів товарів за рахунок спрощення їхньої конструкції й підвищення якості.