МУ по выполнению ПЗ № 2 ОП
.pdf
пластичным смазочным материалом, который защищает подшипник от попадания извне пыли и влаги.
Рисунок 156
При смазывании жидким маслом в крышке подшипника выполняют дополнительную канавку шириной b0 и дренажное отверстие (рисунок 157). В
крышке подшипника можно выполнять дренажные отверстия, через которые просочившееся масло возвращают в сборник.
Рисунок 157
Щелевые уплотнения не обеспечивают полной герметизации, их целесообразно сочетать с другими уплотнениями.
Большое распространение получили лабиринтные уплотнения (рисунок 158), в которых уплотняющий эффект достигают чередованием радиальных и осевых зазоров. Эти зазоры образуют длинную узкую извилистую щель. При окружной скорости вала до 30 м/с эту щель заполняют пластичным смазочным материалом.
151
Рисунок 158
Фирма SKF применяет лабиринтные уплотнения, выполненные в виде набора штампованных из стальной ленты шайб (рисунок 159, а).
Фирма «Циллер» выпускает лабиринтные уплотнения в виде тонкостенных штампованных колец, приклеенных к двум пластмассовым кольцам
(рисунок 159, б). Толщина такого уплотнения для валов диаметром d = 20...80 мм
составляет 4 мм.
Рисунок 159
4.2.3.5 Пружины
Пружины используются для создания необходимого усилия в приборах, аппаратах, станках и механизмах машин.
152
В рабочем положении пружина деформируется — сжимается или растягивается; возникающие при этом внутренние силы упругости, стремящиеся придать прежнюю форму пружине, создают требуемое усилие.
На рисунке 160, а представлен демпфер с пружиной сжатия.
Рисунок 160 – Конструкции подшипников качения в зависимости от воспринимаемой нагрузки:
1 — заклепки сепаратора; 2 — тела вращения (шарики); 3 — сепаратор
При ударе какой-либо движущейся детали о головку стержня пружина подвергается воздействию силы Р и воспринимает часть кинетической энергии движущейся детали. На рисунке 160, б представлена пружина растяжения, закрепленная своим зацепом на конце рычага, подвергающегося воздействию силы Р.
По форме пружины (таблица 4) можно разделить на винтовые цилиндрические (а, б, г, д), винтовые конические (в, е), пластинчатые (ж), спиральные, тарельчатые; по условиям действия — на пружины сжатия (а, б, в, е), растяжения (г), кручения (д) и изгиба (ж).
Поперечное сечение нитка винтовой пружины может быть круглым (а, в,
г, д), квадратным (б), прямоугольным (ж).
153
Таблица 4 – Классификация пружин по форме пружины
Условные изображения и правила выполнения чертежей пружин устанавливает ГОСТ 2.401-68.
Для обеспечения центрирования пружины сжатия и ликвидации перекосов в работе на ее концах выполняют плоские опорные поверхности (путем поджатия по целому нитку или по 3/4 нитка, которые затем шлифуют на 3/4 окружности по торцу пружины). Поэтому пружина, помимо рабочих витков, имеет 2 или 1,5 поджатых нитка, называемых опорными или нерабочими нитками.
Наиболее распространены пружины, имеющие 1,5 опорных витка
(рисунок 161, а).
154
Рисунок 161
Построение витков пружины растяжения представлено на рисунке 161, б. Эти нитки пружины растяжения (за исключением зацепов) являются рабочими.
Выбор материала для изготовления пружины ведется с учетом ее назначения и ответственности в эксплуатации. При этом принимают во внимание степень и продолжительность нагружения, способ приложения нагрузки и ее цикличность, состояние окружающей среды и т.д.
Наиболее распространенными материалами для изготовления пружин являются высокоуглеродистые и марганцовистые стали 65, 70, 65Г; специальные кремнистые пружинные стали 55С2, 60С2; хромованадиевые стали для пружин, работающих при высоких (до 400°С) температурах.
4.2.3.6 Муфты
Муфта — устройство для соединения валов, тяг, труб и т.п.
Различают муфты соединительные, которые обеспечивают прочность соединения, герметичность, защищают от коррозии и т.д., и муфты приводов машин и механизмов, передающие вращательное движение и вращающий момент с одного вала на другой или с вала на свободно сидящую на ней деталь (например, шкив, зубчатое колесо).
Муфты приводов применяют также для смягчения ударных нагрузок, соединения и разъединения валов во время работы механизма, машины, а также для передачи вращения только в одном направлении или только при заданных оборотах вращения и т.д.
В машиностроении применяют большое количество самых разнообразных
муфт. По назначению муфты классифицируются на три основные группы:
155
постоянные, обеспечивающие постоянное соединение двух валов; сцепные, обеспечивающие соединение и разъединение двух валов в процессе работы машины без ее остановки и разборки; самоуправляющиеся (автоматические) по моменту (предохранительные), по направлению движения (обгонные), по скорости (центробежные).
4.2.3.6.1 Типы муфт
Основные типы муфт представлены на рисунке 162.
Жесткие некомпенсирующие ( глухие) муфты не допускают соединение валов со смещениями или перекосами валов.
Втулочные муфты (рисунок 162, а) представляют собой втулку, надеваемую по посадке с зазором на концы валов, требуют соосности валов. Муфты изготовляют со штифтами и шпоночным пазом. Муфты просты в изготовлении, дешевы, но установка (монтаж) связана с необходимостью больших осевых перемещений валов. Втулочные муфты применяют для соединения валов диаметром до 70 мм. Муфты не позволяют посадки деталей с натягом, не обеспечивают жесткость валов.
Фланцевые муфты (рисунок 162, б) состоят из двух полумуфт, выполненных в виде ступицы с фланцем. Фланцы соединяют болтами. Эти муфты наиболее распространены, в них необходимо обеспечить перпендикулярность торцовых поверхностей А к оси вала.
Жесткие компенсирующие муфты допускают соединения валов с незначительным смещением осей.
Широко распространена зубчатая муфта (рисунок 162, в). Сдвоенная зубчатая муфта состоит из двух одинаковых ступиц (втулок), имеющих внешние зубчатые венцы и двух одинаковых обойм с внутренними зубчатыми венцами. Обоймы стянуты болтами, равномерно расположенными по окружности.
156
Рисунок 162 – Основные типы муфт:
а— втулочная; б — фланцевая; в — зубчатая; г — упругая втулочно-пальцевая;
д— многодисковая; е — конусная; ж — цилиндрическая шинно-пневматическая;
з— фланцевая со срезанным штифтом;
А— торцевые поверхности; РП — рабочие поверхности;
Q — управляющее усилие
Наружная поверхность зубьев втулок муфты сферическая, зубья имеют эвольвентный профиль. Вследствие большого числа зубьев муфты имеют большую несущую способность и надежность. Муфты допускают смещение валов
157
в осевом направлении до 8 мм, в радиальном — до 0,6 мм, перекос — до 1°30′. Зубчатые муфты используют в широком диапазоне моментов и скоростей вращения, они технологичны и малогабаритны. Основные недостатки — скольжение зубьев и их износ; необходимое смазывание зубьев.
Особую группу составляют шарнирные муфты, допускающие значительные перекосы осей валов. В них использован принцип действия шарнира Гука. Эти муфты служат для передачи вращающего момента между валами с большими углами перекоса γ ≤ 40...45°.
Муфта состоит из двух одинаковых полумуфт 1 и 2 в виде ступицы с вилкой (вилки полумуфт повернуты на 90°) и крестовины 3, соединяющей полумуфты
(рисунок 163).
Рисунок 163 – Шарнирная муфта:
а — конструкция полумуфты; б — комбинация двух муфт
Крестовина соединена с вилками полумуфт шарнирами. Это обеспечивает свободу поворота каждой полумуфты относительно крестовины.
Упругие компенсирующие муфты смягчают толчки и удары,
передаваемые через соединяемые валы, предохраняют от колебаний и компенсируют все виды перекосов валов. Муфты содержат неметаллические упругие элементы (из резины) или металлические — пружины, пакеты пластин.
Упругая втулочнопальцевая муфта (МУВП) (рисунок 162, г)
состоит из двух полумуфт, соединенных через палец с надетыми на него резиновыми втулками. Муфта проста по конструкции, компактна и мала по массе,
158
изнашивающиеся резиновые кольца легко заменяются. Муфты допускают осевые смещения до 5 мм, радиальные смещения — до 0,6 мм, перекосы — до 1°.
Сцепные управляемые муфты служат для соединения и рассоединения вращающихся или неподвижных валов. Муфты разделяются на муфты с профильным замыканием (кулачковые и зубчатые) и фрикционные.
Муфты с профильным замыканием применяют для передачи значительных вращающих моментов, если не требуется плавность соединения.
Фрикционные муфты используют для плавного соединения и рассоединения валов (рисунок 162, д–ж). Работа фрикционных муфт основана на создании сил трения между элементами муфты. Силу трения можно регулировать, меняя силу сжатия трущихся поверхностей. Управление муфтой может быть механическим, гидравлическим и электромагнитным. По форме трущихся поверхностей муфты разделяются на дисковые, конусные и цилиндрические. Различают сухие муфты и муфты, работающие со смазкой.
Впроцессе включения фрикционной муфты происходит проскальзывание, и разгон ведомого вала идет плавно. Муфта регулируется на передачу максимального момента, безопасного дня элементов машины.
Для уменьшения габаритных размеров муфту выполняют с несколькими поверхностями трения — многодисковая муфта (рисунок 162, д). Все диски муфты должны быть параллельными, плоскими и соосными, поэтому все диски устанавливают на одной из полумуфт, при этом необходима абсолютная соосность валов.
Достоинствами конусных муфт (рисунок 163, е) являются малые силы включения, хорошая расцепляемость и простота конструкции. Основные недостатки — большие габаритные размеры и неуравновешенные осевые силы, передаваемые на валы.
Вцилиндрической шиннопневматической муфте
(рисунок 162, ж) осевых усилий на вал не создается, допускаются осевые смещения, момент легко регулируется.
Основные недостатки таких муфт — значительная стоимость резинового баллона и нестойкость резины к нефтепродуктам.
159
Сцепные самоуправляющиеся муфты предназначены для сцепления и расцепления валов при изменении заданного режима работы.
Для этого применяют обгонные муфты (свободного хода), передающие момент в одном направлении, центробежные муфты для соединения и рассоединения валов при достижении определенной частоты вращения и предохранительные муфты, выключающие механизм при перегрузках.
По принципу работы предохранительные муфты делят на пружинные,
фрикционные и с ломающимся элементом. По конструкции пружинно-
кулачковые и фрикционные подобны сцепным управляемым муфтам.
Из муфт с ломающимся элементом широко распространена фланцевая муфта со срезанным штифтом (рисунок 162, з). При перегрузке штифт срезается и полумуфты рассоединяются. Такие муфты просты по конструкции, имеют малые размеры, основной недостаток: для замены перерезанного штифта необходимо останавливать машину и заменять штифт.
4.2.4 Конструкции корпусных деталей
К корпусным относят детали, обеспечивающие взаимное расположение деталей узла и воспринимающие основные силы, действующие в машине, механизме. Корпусные детали обычно имеют довольно сложную форму, поэтому их в большинстве случаев получают методом литья или методом сварки при единичном и мелкосерийном производстве.
Для изготовления корпусных деталей широко используют чугун, сталь, а при необходимости ограничения массы машин — легкие сплавы (алюминиевые, магниевые).
4.2.4.1 Общие рекомендации
Корпусная деталь состоит из стенок, ребер, бобышек, фланцев и других элементов, соединенных в единое целое.
При конструировании литой корпусной детали стенки следует по возможности выполнять одинаковой толщины. Толщину стенок литых деталей
160