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

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 F_n – сила нормального давления на кулачки:

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 ρ₁ = ρ₂ = 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 %.