Державне регулювання інноваційної діяльності в економіці України
Аналіз конструкцій та застосування муфт в галузі машинобудування
Дослідження конкурентних позицій на ринку муфт з неметалевими пружними елементами
Формування інноваційної стратегії впровадження нової конструкції пружної муфти
Економічна ефективність інноваційної діяльності при впровадженні нової конструкції пружної муфти
Навигация
Аналіз конструкцій та застосування муфт в галузі машинобудування
Впровадження нової конструкції пружної муфти
69234
знака
2
таблицы
6
изображений
2.1 Аналіз конструкцій та застосування муфт в галузі машинобудування
У сучасному машинобудуванні більшість машин складається зі збірних одиниць (вузлів) і механізмів. Для забезпечення кінематичного і силового зв'язку вали вузлів з'єднують муфтами.
Муфти приводів здійснюють з’єднання валів, кінці яких підходять один до одного щільно або розведені на невелику відстань, причому з’єднання повинно допускати передачу обертального моменту від одного вала до іншого. Вали у більшості випадків розташовані так, що геометрична вісь одного складає продовження геометричної осі другого вала. Рідше геометричні вісі валів розташовані під деяким кутом один до одного.
Необхідність застосування муфт викликана різноманітними обставинами: отриманням довгих валів, що виготовляються з окремих частин; компенсацією шкідливого впливу неспіввісності валів, пов’язаною з неточністю виготовлення або монтажу; наданням одному з валів деякої рухливості; зменшенням динамічних навантажень; вмиканням і вимиканням одного з валів при постійному обертанні другого та деякими іншими. Муфти застосовують також для з’єднання валів з зубчастими колесами, шківами пасових передач та іншими деталями. Основним призначенням муфт приводів – є передача обертального моменту.
Муфти приводів, що застосовуються в сучасному машинобудуванні, за призначенням, принципом дії та конструкцією надзвичайно численні та різноманітні. Різноманіття вимог, що ставляться до муфт, і різні умови їхньої роботи обумовили створення великої кількості конструкцій муфт, які класифікують за різними ознаками.
Передача обертального моменту в муфтах здійснюється:
· за допомогою механічного зв’язку між деталями муфти (глухі, зубчаті, втулочно-пальцеві, кулачкові, шарнірі муфти і т.д.);
· за рахунок сил тертя або магнітного притягання (фрикційні та електроіндукційні асинхронні муфти);
· в результаті сил інерції або індукційної взаємодії електромагнітних полів (гідромуфти та електроіндукційні асинхронні муфти).
За характером роботи розрізняють наступні види муфт:
1. Постійні з’єднувальні, які не допускають роз’єднання (розчеплення) валів в процесі роботи машини: жорсткі некомпенсуючі (глухі); жорсткі компенсуючі; жорсткі рухомі; пружні.
2. Зчіпні або керовані, які дозволяють зчіпляти або розчіпляти вали в процесі роботи та під час зупинки.
3. Самокеровані або автоматичні, що зчіпляють вали при зміні роботи машини.
4. Запобіжні - які роз’єднують вали, якщо навантаження або швидкість обертання приводу перевищує допустимі значення.
Параметри основних типів муфт регламентовані стандартами або нормалями заводів-виробників та проектних організацій.
Експлуатаційною характеристикою муфт є обертальний момент, який передається нею 
, та діаметр вала 
, на який насаджується муфта. Конкретний типорозмір муфти вибирається в залежності від умов експлуатації по таблицям згідно залежності:
,
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.
Похожие работы
... прийоми їх реалізації на уроках - один з аспектів загальної проблеми удосконалювання методів навчання в сучасній школі [23, 27, 28]. 3.2. Методика впровадження міжпредметних зв’язків при підготовці трактористів-машиністів Для здійснення міжпредметних зв’язків на практичних заняттях необхідно в умови задач включати конкретні чисельні данні про параметри та характеристики технічних об’єктів, ...
... приймаємо рівною 22۰10-6м2/c згідно з [13] вибираємо індустріальне масло І-20А. Змазування підшипників проводиться в редукторі тим же маслом, яким змащуються і зубчаті передачі. При мастилі картера коліс підшипники кочення змащуються бризками масла. 2. МЕТРОЛОГІЧНА ПІДГОТОВКА ВИРОБНИЦТВА 2.1 Технічний опис складальної одиниці Проміжний вал поз. 1 складальної одиниці (рис.2.1) ...
... приймаємо . Тоді річний економічний ефект остаточно: грн. Висновок: На основі проведених розрахунків можна зробити висновок, що пропозиція щодо модернізації плосков’язальної машини «Українка-2» за рахунок встановлення механізму товаровідтягування цілком доречна з точки зору ефективності капіталовкладень, необхідних для виконання запроектованих заходів. Хоча вартість машини зростає на 197,80 ...
... місцях, де можна чекати ослаблення з'єднання. Для цього працівник на правильній машині повинен ретельно дотримуватися правил технічної експлуатації та знати конструкцію. При огляді, ревізії і ремонті (зіштовхувала ) правильної машини слюсарями - ремонтниками, в цих операціях повинен особисто брати участь робітник, який обслуговує правильну машину. Технічний стан правильної машини повинен переві ...
0 комментариев