Силовой и прочностной анализ оболочковых муфт

на примере муфты с выпуклой оболочкой (см. рис. 1.15)

Неизменным силовым элементом оболочковых муфт, помимо полумуфт, являются разнообразные по конструкции оболочки (выпуклые, вогнутые, составные и т.п.) и болтовые фланцевые соединения. Болтовые соединения предназначены для передачи расчетного крутящего момента с полумуфт на оболочку и наоборот. При этом сила затяжки болтов обеспечивает создание силы трения на поверхностях контакта упругого элемента с полумуфтой, которая на соответствующем радиусе трения образует момент трения (рис. 4.3, разрез Б-Б). Расчетные модели и математические зависимости для определения,, рассмотрены на примере фланцевой муфты (см. подраздел 4.1.2). Здесь обратим внимание на расчетное значение количества поверхностей трения. Формально борт оболочки в данной конструкции зажат с двух сторон, однако в расчете принимают, так как зажимные диски не имеют жесткой связи с полумуфтами.

Очевидно, что упругая оболочка подвержена кручению, крутильному сдвигу и сжатию её бортов (рис. 4.3). С позиций кручения можно подвергнуть проверке прочности любые сечения, находящиеся справа и слева вблизи поперечного сечения А-А, в пределах которых толщина оболочки и радиус их расположения от оси вращения практически остаются неизменными. На более удаленных от А-А сечениях толщина оболочки увеличивается за счет перехода к борту, опасность её разрушения снижается. По этой причине прочность оболочки по кручению обычно проверяется по сечению А-А. Математическая модель этого условия (4.1) в оптимуме может быть записана в проверочной форме так:

. (4.44)

Рис. 4.3. Расчетная модель силового и прочностного анализа муфты оболочковой

При преобразовании в проектную зависимость уравнения (4.44) оно решается относительно одного из неизвестных геометрических параметров, к примеру, наружного диаметра оболочки

. (4.45)

Естественно, как во всякой проектной зависимости для её решения придется предварительно задаться имеющими место неизвестными. В данном случае внутренним диаметром оболочки Формулой (4.45) удобно воспользоваться, если, к примеру, в оболочку встраивается дополнительный механизм с заданным внешним диаметральным габаритом D. Тогда с учетом необходимого зазора задают. Если же требуется разместить муфту в ограниченном пространстве, то первоначально целесообразно задаться внешним диаметром оболочки, из уравнения (4.44) установить внутренний диаметр:

. (4.46)

Условие прочности по крутильному сдвигу по площади поверхности цилиндра радиуса R_н, обозначенного на рис. 4.3 волнистой линией:

. (4.47)

Тангенциальная сила, вызывающая сдвиг оболочки по цилиндрической поверхности в месте защемления борта оболочки между фланцами

(), показана на рис. 4.3 как движущая сила (по этой причине она направлена в соответствии с движущим моментом). Если при проверке оболочки с размерами, ранее определенными из (4.45) или (4.46), условие крутильного сдвига не обеспечивается (), то (4. 47) можно привести к проектной форме с определением требующегося диаметра D_{н. сд}

. (4.48)

Очевидно, что в подобном случае полученные значения, следовательно, в рассматриваемой ситуации более важным критерием работоспособности является не прочность оболочки по кручению, а её прочность по крутильному сдвигу.

Из расчетной схемы (рис. 4.3) видно, что борта оболочки сжимаются силой затяжки. Часто в подобных случаях исключение разрушения детали достигается ограничением напряжений на границе контакта сжимаемых поверхностей. Рабочие напряжения смятия на поверхности кольцевой площадки, обозначенной на расчетной модели, полагают распределенными равномерно (см. эпюры). Тогда условие работоспособности по напряжениям смятия примет вид

. (4.49)

Дата добавления: 2014-01-15