Расчёт муфт

Техническая механика

Современная промышленность выпускает достаточно большое количество видов компенсирующих упругих муфт. В упругих муфтах передача крутящего момента осуществляется с геометрическим замыканием. Колебания и удары, которые возникают во время эксплуатации, эффективно погашаются. Муфты компенсируют осевое, радиальное и угловое смещение соединяемых валов. Подобрать муфту с необходимыми характеристиками можно с помощью простых расчетов.

Расчёт муфт осуществляется по образцу DIN 740 часть 2. Параметры и размеры муфты должны быть так рассчитаны таким образом, чтобы при любом режиме работы допустимая нагрузка муфты не была превышена. Для этого необходимо сравнить допустимые параметры нагрузки муфты с возникшей нагрузкой при режиме работы.

Приводы без периодического крутильного колебания. Например, центробежный насос, вентилятор, винтовой компрессор и т. д.

Расчёт муфты осуществляется путём проверки ном. крутящего момента TKN и максимального крутящего момента TKmax.

1. Нагрузка номинальным крутящим моментом

Допустимый номинальный крутящий момент муфты TKN, должен быть больше или равен номинальному крутящему моменту установки TN с учётом температуры окружающей среды (коэффициент St)

TKN >= TN · St, (1)

TN [Nm] = 9550·PKN [kW]/n [min-1], (2)

где — PKN — Мощность, прикладываемая к муфте в kW; n — Частота вращения min-1 (обороты за мин).

2. Нагрузка номинальным крутящим моментом с ударами

Допустимый максимальный крутящий момент муфты TKmax должен быть больше или равен сумме пикового крутящего момента TS и номинального крутящего момента установки TN с учётом частоты ударов и температуры окружающей среды.

TKmax TS·SZ·St + TN·St (3)

Удар со стороны привода TS = TAS·MA·SA (4)

Удар на ведомой стороне TS = TLS·ML·SL, (5)

где MA — фактор масс ведущей стороны

MА = JL/(JA + JL) (6)

ML — Фактор масс ведомой стороны

ML = JA/(JA + JL) (7)

JA — Момент инерции стороны привода

JL — Момент инерции ведомой стороны

Рассмотрим расчет на примере муфты типа Rotex (KTR Kupplungstechnik GmbH). Муфты этого типа имеют небольшой зазор между полумуфтами, увеличивающий их компенсационную возможность. Они устойчивы на пролом. Колебания и удары, которые возникают во время эксплуатации эффективно погашаются. Две конгруэнтные полумуфты, оснащённые с внутренней стороны вогнутыми кулачками, смещены относительно друг друга на половину углового деления и сконструированы таким образом, что в пространство между кулачками можно установить эвольвентный зубчатый венец. Каждый зуб этого промежуточного элемента имеет выпуклую форму для избежания кромочного давления при несоосности валов. Эти муфты применяют в приводах рольгангов сталепрокатных производств, приводах грузоподъёмных машин, гидравлических насосах, т. е. в приводах, где необходимо снизить колебания и компенсировать несоосность приводных валов

Пример расчета для моторов нормы Международной комиссии по электротехнике (IEC-Normmotoren):

Техн. данные стороны привода
Трёхфазный двигатель типоразмер 315M
Мощность двигателя P = 132 kW
Число оборотов n = 1485 1/min
Момент инерции стороны привода JA = 2,9 kgm
Ном. крутящий момент на входе TN [Nm] = 9550 · 132 [kW]/1485 [min-1], TN = 849 [Nm]
Пусковой момент TAS = 2.5 · TN= 2.5 · 849=2122,5 [Nm]
Число запусков z = 6 [ 1/h]
Температура окружающей среды= +60°C

Техн. данные ведомой стороны:
винтовой компрессор
ном. момент нагрузки TLN = 800 Nm
момент инерции нагруженной стороны JL = 6,8 kgm2

Определение параметров муфты:
Нагрузка номинальным крутящим моментом TKN >= TLN · St = 800 · 1.4 = 1120
выбрана: ROTEX 90 — зуб. венец 92 Sh A, с TKN = 2400 Нм, и TKmax. = 4800 Nm

Нагрузка крутящим моментом с ударами:
TKmax TS · SZ · St
TS = TAS · MA · SA
MА = JL/(JA + JL) = 6,8/(2,9 + 6,8) = 0,7
SA = 1,8 (средние удары)
TS = 2122,5 · 0,7 · 1,8 = 2674,35
SZ (6 запусков в час) = 1
St (+60 °C) = 1,4
TKmax = 2674,35 · 1 · 1,4 = 3744,09, что меньше максимального допустимого крутящего момента для муфты ROTEX 90 с зубчатым венцом 92 Sh A

Кроме соответствия требуемым нагрузочным характеристикам муфта должна удовлетворять требованиям к условиям работы: температура окружающей среды, наличие высоко агрессивных веществ, коррозионная стойкость и т. п.

Допустимая нагрузка шпоночной канавки ступицы:

При определении параметров муфты необходимо учитывать допустимую нагрузку шпоночной канавки в зависимости от выбранного материала. Если материал не указан, муфта поставляется из серого чугуна GG 25. При конструировании муфт приняты следующие значения допустимого напряжения смятия в шпоночной канавке в зависимости от выбранного материала:

Материал серый чугун GG 25 = 120 N/mm2

Материал чугун с шаровидным графитом GGG 40 = 180 N/mm2

Материал сталь St 52.3 = 210 N/mm2

Значение для стали принято на 30% ниже предела текучести при растяжении.

Автор публикации

не в сети 1 месяц

Эли Джанхотов

0
Комментарии: 2Публикации: 65Регистрация: 26-03-2020

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.