Выравнивание нагрузки между зубьями зубчатых муфт

Польченко В.В., Вобликов С.А.Выравнивание нагрузки между зубьями зубчатых муфт. ИНЖЕНЕР: студенческий научно-технический журнал / Донецк: ДонНТУ, 2007

Исследование нагрузочных и компенсирующих свойств зубчатых муфт [1,2,3,] позволяет разрабатывать рекомендации по их проектированию и оценке эффективности применения в конкретных производственных условиях. Характер распределения нагрузки между зубьями во многом зависит от параметров муфты и конструктивного исполнения элементов.

Для обеспечения в зубчатом зацеплении полумуфт наиболее благоприятного (с точки зрения нагружения опор и снижения интенсивности износа) распределения окружного усилия, необходимо в первую очередь выполнять муфты с увеличенными радиальными зазорами, в которых центрирование обоймы и втулки должно осуществляться по боковым поверхностям зубьев. В этом случае образуются явно выраженные контактные зоны зубьев, передающих нагрузку

Повышенная жесткость зубьев муфты приводит к резкой концентрации нагрузки при перекосе осей муфты, что сказывается как на контактной прочности, так и на характере распределения окружного усилия, а, следовательно, на нагружении опор и увеличении интенсивности изнашивания. С другой стороны, наличие больших неуравновешенных масс приводит к увеличению динамических нагрузок на опорах валов, так как увеличение жесткости обоймы в первую очередь достигается увеличением ее веса.

Следовательно, выполнив обойму более податливой можно добиться уменьшения жесткости зубьев, что благоприятно скажется на распределении нагрузки и приведет к уменьшению вращающихся неуравновешенных масс и снижению нагрузки на опоры соединяемых валов.

И в этом случае при выборе толщины обоймы приходится принимать компромиссное решение, поскольку с одной стороны уменьшение толщины обоймы способствует уменьшению нагрузки на зубьях и опорах, а, с другой стороны, приводит к уменьшению долговечности обоймы по усталостной прочности. Поэтому выбор рациональной толщины обоймы возможен на основе анализа обоих слабых звеньев муфты из условия их равнопрочности.

Повышенная жесткость обоймы обуславливает еще один недостаток зубчатых муфт – нерациональное использование материала.

В связи с этим является целесообразным создавать такие конструкции зубчатых муфт, в которых зубчатая обойма, имея повышенную податливость, одновременно обеспечивала бы снижение динамических нагрузок на опорах.

Если по каким либо соображениям не представляется возможным выравнивание нагрузки между зубьями, рассмотренными выше способами, то необходимо воспользоваться изменением жесткости обода втулки.

Втулки зубчатых муфт обычно выполняют в виде диска со ступицей и имеют одинаковую жесткость на наружном и внутреннем торцах (по отношению к полости муфты). Учитывая тот факт, что нагрузка со стороны двух торцов при смещении валов распределяется неравномерно (обычно со стороны внутреннего торца она больше), то для выравнивания нагрузки необходимо внешний торец втулки выполнять более податливым, чем внутренний. Это приведет к увеличению числа зубьев передающих нагрузку.

Также выравниванию нагрузки способствует синфазность сборки зубчатого зацепления полумуфт. Так как муфты, выполненные с увеличенными радиальными зазорами менее чувствительны к погрешностям изготовления, необходимо стремиться нарезать зубья обоймы и втулки на одном и том же станке и тем же инструментом с последующей маркировкой муфт.

Эффективным в отношении распределения нагрузки является втулка с криволинейной образующей зуба, так как в этом случае пятно контакта перемещается к середине зубчатого венца и тем самым способствует более симметричному распределению нагрузки между зубьями.

Следует отметить, что предлагаемые пути выравнивания нагрузки между зубьями хотя и приводят к положительным результатам, однако не полностью устраняют силовое воздействие муфт на опоры валов. Поэтому представляется целесообразным дальнейшее совершенствование конструкций зубчатых муфт с целью более эффективного их использования.

Список использованой литературы

Айрапетов Э. Л., Миржаджанов Д. Б. Зубчатые соединительные муфты. -М.: Наука, 1991.- 250 с.
Польченко В. В., Михайлов А. Н. Износ в зубчатых муфтах.// Прогрессивные технологии и системы машиностроения: сб. научных трудов.–Донецк: ДонГТУ,1997. Вып.4 – с.131-135.
Польченко В. В., Соловей А. В. Распределения нагрузки между зубьями зубчатой муфты.//Прогрессивные технологии и системы машиностроения: Международный сб. научных трудов.– Донецк: ДонГТУ,1998. Вып.5 – с.177.

Электронная библиотека