- •Основные понятия и определения
- •1. Классификация узлов и деталей
- •2. Механические свойства конструкционных материалов
- •Предельные состояния и критерии
- •4. Требования к деталям
- •4.1. Требования к деталям по критериям общей и метрологической работоспособности
- •Виды отказов объектов
- •Показатели надежности неремонтируемых объектов
- •Возможные модели процессов развития отказов
- •Лабораторные испытания на повреждающую нагрузку.
- •Назначение норм долговечности
- •5. Особенности деталей приборов
- •5. 1. Особенности деталей приборов
- •5.1. Валы, опоры и направляющие
- •1. Муфты приводов
- •1.1. Назначение муфт, применяемых в машинах
- •1.2. Муфты, постоянно соединяющие валы
- •1.3. Муфты сцепные управляемые
- •1.4. Муфты сцепные самоуправляемые
- •5.6. Корпусные детали
- •5.7. Детали вспомогательных устройств
- •5.8. Детали отсчетных и кодирующих устройств
- •5.9. Детали электрических контактов, разъемов и переключателей
- •6. Расчеты элементов механизмов на прочность,
- •Прочность Концепция комплексного расчета механизмов: от расчетной схемы - до вопросов прочности
- •Содержание
- •1.1 Основы концепции комплексного расчета
- •2. Исследование кривошипно-шатунного
- •2.2.2. Расчет с использованием понятий темы "Кинематика
- •2.2.3. Анализ полученных результатов.
- •2.3.2. Уравновешивание
- •2.4. Прочностной расчет элементов механизма.
- •2.4.1. Прочностной расчет кривошипного вала.
- •7. Механизмы: типовые конструкции и методы механической регулировки (на примере электромеханических приборов)
- •8. Взаимозаменяемость деталей и технические измерения (2 часа) [о.-л.3(с.195-204)]
- •8.1. Основы взаимозаменяемости и элементы теории точности детали приборов
- •8. Взаимозаменяемость деталей и узлов и технические измерения
- •8.1. Основы теории расчета допусков
- •8.2. Расчет производственных допусков в рэа
- •Методика
- •Содержание
- •1. Понятие о взаимозаменяемости и ее видах.
- •2. Функциональная взаимозаменяемость.
- •2.1. Исходные положения, используемые при конструировании изделий.
- •Влияние зазора (функциональный параметр) в сопряжении поршень-цилиндр на эксплуатационные показатели компрессора 2ав-8(31).
- •2.2. Исходные положения, используемые при производстве изделий.
- •2.2.1. Запасные части и контроль изделий в процессе эксплуатации.
- •Литература:
- •8. 4. Технические измерения
- •8.2. Технические измерения
- •9.1. Об основах конструирования приборов
- •9.2. Основы проектирования приборов
- •Основные виды зубчатых механизмов
- •Модули зубчатых и червячных колес
- •9.3. Качество и надежность
- •10. Технические измерения
- •Модель измерения
- •Основные постулаты метрологии
- •В качестве истинного значения при многократных измерениях параметра выступает
- •Качество измерений
- •Kосвенные измерения
- •9. Основы конструирования приборов
- •9.1. Этапы проектирования и принципы конструирования
- •9. 1.1. Этапы и конструирование
- •Стадии конструирования деталей, узлов и приборов
- •9.1.1. Конструирование современных электромеханических систем
- •3. Компьютеров
- •9.2. Создание и конструирование средств измерений - приборов
- •Алгоритм создания приборов
- •Гистограмма статической обработки материалов при конструировании приборов
- •9.6. Комплексные исследования эксплуатации приборов
- •Средние коэффициенты использования
- •Алгоритм
- •9.3. Создание конструкторской документации
- •9.5. Примеры приборов для конструирования
- •Параметрическая оптимизация им
- •Вероятный анализ с учётом допусков на параметры
- •Отсутствует страница 9.
- •Противодействующий момент – м
- •Измерительные приборы завода "Мегомметр". Трансформаторы тока т-0,66.
- •Измерительные приборы завода "Мегомметр". Омметр м41070/1.
- •Измерительные приборы завода "Мегомметр". Омметр щитовой м419 (замена омметра м143).
- •Измерительные приборы завода "Мегомметр". Микроомметр ф4104-м1 Исполнение прибора ф4104 – брызговлагозащищенное
- •Измерительные приборы завода "Мегомметр". Мегаомметры эс0202/1г, эс0202/2г
- •Назначение аппарата
- •Сущность метода работы аппарата атв - 1м
- •Технические данные и свойства аппарата
- •Конструкция атв - 1м
- •Расположение и назначение органов управления
- •9.6. Пример аспектов конструирования и модернизации приборов
- •9. Основы конструирования
- •9.6. Эксплуатация, ремонт и поверка сконструированных си
- •Список используемой литературы
- •Приложения узлы приборов – примеры выполнения сборочных чертежей
1.4. Муфты сцепные самоуправляемые
Эти муфты соединяют или разъединяют валы автоматически при наступлении особых условий в работе машины. В зависимости от выполняемых функций эти муфты разделяют на несколько типов.
Муфты предохранительные защищают дорогие детали в машинах (зубчатые колеса, валы и др.) от случайных перегрузок. Перегрузки могут быть вызваны; особенностями рабочих процессов машин (дробильные, землеройные и др.); изменением условий работы машины (прекращение подачи смазочного материала, появление заедания и др.); принципом работы машин (ударного действия).
При расчете предохранительных муфт, во избежание случайных выключений, за расчетный вращающий момент принимают: Т = 1,25Тмах, где Тмах — максимальный момент, возникающий при работе машины.
Рис. 6 Предохранительная муфта с разрушающимся элементом
Муфты предохранительные с разрушающимся элементом отличаются малыми габаритами и высокой точностью срабатывания. На рис. 6 представлена муфта, у которой полумуфты 2 и 6, соединенные цилиндрическим предохранительным элементом (штифтом) 4, установлены на валу 1. Если полумуфта 2 соединена с валом шпонкой, то полумуфта 6 сидит на валу свободно, вращающий момент с нее снимается с помощью шпонки 8. Стальные втулки 3 и 5, закаленные до высокой твердости, предохраняют края отверстий во фланцах от повреждения при разрушении предохранительного элемента. Резьбовая пробка 7 удерживает предохранительный элемент от выпадения. Канавки шириной / и глубиной g на торцах фланцев полумуфт предохраняют последние от повреждения заусенцем предохранительного элемента после его разрушения.
При перегрузке предохранительный элемент срезается, и полумуфты размыкаются. Для восстановления работоспособности машины ее необходимо остановить и заменить предохранительный элемент. При расчете муфты определяют следующие параметры.
Предельный (разрушающий) момент муфты, Н • м,
где d — диаметр штифта, мм; г — число штифтов; D — диаметр окружности расположения осей штифтов, мм; k — коэффициент неравномерности распределения нагрузки на штифт из-за ошибок изготовления (при z — 1, k = 1, при z = 2...3, k = 1,2...1,3); τв = (0,7...0,8)σв — предел прочности материала штифта на срез; σв — предел прочности материала штифта на растяжение, МПа. Диаметр штифта:
При одном предохранительном элементе точность срабатывания муфты более высокая, однако концы валов и опоры дополнительно нагружены радиальной консольной силой, которая вращается вместе с муфтой.
Муфты предохранительные фрикционные автоматически восстанавливают работоспособность машины после прекращения действия перегрузки, однако точность срабатывания их невысока из-за непостоянства коэффициента трения на трущихся поверхностях дисков.
На рис. 7 представлена муфта, у которой полумуфты 1 и 5, установленные на одном валу, соединены пакетом фрикционных дисков 2, сжатых через витые пружины 3 гайкой 4 строго фиксированной силой. При перегрузке наружные диски проскальзывают относительно внутренних дисков, и муфта передает лишь тот предельный момент, на который она настроена. Варьируя число фрикционных дисков и силу их сжатия с помощью гайки 4, муфту можно настроить на определенный предельный момент.
При расчете муфты определяют следующие параметры. Предельный вращающий момент, передаваемый муфтой, Н * м,
где — средний диаметр рабочей поверхности дисков (D1 и D2 на рис. 7); z — число пар поверхностей трения; f - коэффициент трения; F — сила сжатия фрикционных дисков.
Давление p на рабочей поверхности дисков (чем больше давление, тем больший вращающий момент передает муфта, однако тем быстрее изнашиваются фрикционные поверхности дисков):
где [р] — допускаемое давление [8]. К фрикционным материалам рабочих поверхностей дисков применяют те же требования, что и для дисковых фрикционных муфт сцепления. Особое внимание уделяется стабильности коэффициента трения с изменением рабочих условий (температуры, давления, времени пробуксовки).
Рис.7 Предохранительная фрикционная муфта
Муфты постоянного соединения валов
Глухие муфты жестко соединяют валы между собой, при этом требуют высокой точности в отношении соосности, т.к. несовпадение геометрических осей валов вызывает изгиб валиков и муфты или даже заклинивание узла. В точной механике часто применяют глухие втулочные муфты.
Компенсирующие муфты широко применяют в различных приводах. Наиболее простые расширительные торцевые муфты допускают осевое смещение валов, но требуют строгой соосности и применяются при небольших нагрузках и сравнительно малых частотах вращения.
Поводковые муфты используют при диаметрах вала 4 … 12мм, они допускают небольшие осевые и радиальные смещения соединяемых валов. Наличие зазора между поводком и пазом полумуфты вызывает мертвый ход, для предохранения от которого используют эластичные вставки. Такие муфты применяют в механизмах с низкой точностью.
Крестовые (плавающие) муфты используют при частотах вращения до 300 об/мин и диаметрах валов 4 … 18 мм; они предназначены для передачи вращения валу, не совпадающему по оси с ведущим валом. Муфта состоит из трех деталей: двух полумуфт с пазами и крестовины с двумя выступами. Из-за трения выступов в пазах происходит износ деталей, что является недостатком этого типа.
Мембранные муфты в точной механике применяют для соединения валов в среднескоростных ступенях механизмов. Они компенсируют перекос валов до 3°, а также параллельную несоосность порядка 0,3 … 0,7 мм. Рассогласование валов по углам воспринимается специальным стальным пружинным элементом – мембраной, прикрепленной к концам валов.
Упругая эластичная муфта имеет простую конструкцию, что и определяет ее распространение в системах автоматики, ЭВМ, приборах и т.д. Между полумуфтами находится упругая шайба из резины или кожи, в отверстия которой входят пальцы. Деформируясь, шайба амортизирует динамические нагрузки, а также компенсирует несоосность и перекосы валов.
Муфты управления
Муфты управления могут быть следующих типов: включения, свободного хода, предохранительные.
1) Муфты включения (сцепные) осуществляют передачу движения по команде управляющего органа и работают в режиме «включено – выключено». К ним относятся: электромагнитные, кулачковые, зубчатые и фрикционные. Электромагнитные муфты широко используются в следящих системах автоматики и различных приводах ЭВМ, т.к. они легко обеспечивают управление по программе, записанной на любом носителе информации или непосредственно по сигналам ЭВМ, обладают высоким быстродействием (ускорения ведомого вала до 50000 раз/с2).
В порошковой электромагнитной муфте ведущая полумуфта имеет катушку, а ведомая полумуфта помещена в камере, заполненной сухой смесью ферромагнитного порошка с графитом или тальком. При включении муфты напряжение подается на катушку. Магнитное поле через порошок обеспечивает связь полумуфт между собой, т.е. передачу вращающего момента.
В электромагнитной фрикционной муфте сила притяжение дисков создается электромагнитом, на обмотку которого подается напряжение через скользящие контакты – кольца и щетки. В некоторых конструкциях муфту включают пружины, а электромагнит используется для выключения муфты.
Кулачковые (зубчатые) муфты обеспечивают надежное соединение и высокую частоту включения (до 1000 циклов в час), имеют небольшие размеры, но требуют точной соосности соединяемых валов. Включение и выключение производится во время остановки валов или при небольшой частоте вращения. Состоят из полумуфт, на рабочих поверхностях которых выполнены зубья или кулачки.
2) В предохранительных муфтах сигналом управления служит передаваемый вращающий момент; когда его значение превышает расчетное, муфта автоматически разъединяет ведомый и ведущий валы, предохраняя механизм от перегрузок.
Предохранительные свойства фрикционных муфт заключаются в проскальзывании полумуфт в случае, когда вращающий момент превышает момент сил трения, создаваемый силой прижатия пружины.
В качестве предохранительных используют также пружинно – зубчатые (кулачковые), пружинно – шариковые и муфты со срезными штифтами. В последних штифт разрушается, когда вращающий момент превышает допускаемый.
3) Муфты свободного хода передают вращательное движение лишь в одном направлении, их называют также обгонными муфтами, т.к. связь валов автоматически прерывается, как только угловая скорость ведомого звена превысит скорость ведущего. По конструкции различают муфты с храповиком, роликами или шариками (фрикционные). Шариковая фрикционная муфта состоит из звездочки, обоймы, и шариков, которые отжимаются пружиной в суженную часть пространства между звездочкой и обоймой. Если звездочка вращается по часовой стрелке, то шарики заклиниваются и внешняя обойма начинает вращаться; если ω2 > ω1, то муфта выключается.
Универсальные шарниры, называемые также шарнирами Гука (или карданными соединениями), могут передавать вращение между двумя валами при значительно больших углах перекоса между осями валов, чем какие-либо другие муфты. В приборостроении применяют стандартные универсальные шарниры для диаметров валов 4 … 15 мм; для значения угла перекоса от 0 до 18°, КПД от 0,95 до 0,62.
В механизмах систем автоматики, СВТ и робототехнике широко используются разнообразные упругие элементы (детали, обладающие упругими свойствами). По назначению их можно подразделить на следующие группы:
1 – чувствительные элементы в измерительных системах, используемые в качестве упругих преобразователей усилий и моментов в линейные и угловые перемещения (применяют почти все виды упругих элементов)
2 – для создания противодействующих сил и моментов, обеспечивающих силовое замыкание кинематических цепей (возврат кареток самопишущих приборов, в кулачковых механизмах, муфтах); удержания детали в заданном положении (фиксаторы).
3 – аккумуляторы энергии, запас которой задается при заводе, а высвобождается по мере надобности в течение более длительного промежутка времени (лентопротяжные механизмы, программно – временные устройства и др.).
4 – на их основе построены различные виды направляющих вращательного и поступательного движения, гибкие связи передач и упругих опор.
5 – заменяющие жесткое соединение между отдельными звеньями механизмов (упругие шарниры, прокладки амортизаторы).
По конструкции различают пружины: плоские и изогнутые, материал которых при работе испытывает деформацию изгиба; винтовые пружины растяжения и сжатия, проволока которых при деформации пружины скручивается; винтовые пружины кручения; спиральные пружины; упругие оболочки, материал которых испытывает сложную деформацию; биметаллические пружины.
Существует три основные конструктивные группы упругих элементов в виде оболочек: мембраны, сильфоны и трубчатые пружины.
Мембрана – круглая плоская или гофрированная пластинка, заделанная по краям, применяется в качестве чувствительного элемента приборов для измерения давления, в акустических приборах (микрофонах, телефонах и т.п.). Для повышения чувствительности и увеличения упругих деформаций применяют элементы в виде мембранной коробки, в которой две мембраны соединяют по буртику сваркой, пайкой или завальцовкой. В зависимости от способа соединения внутренней полости с окружающей средой различают: анероидные – внутренняя полость представляет собой вакуум и герметически закрыта (для определения абсолютного давления в барометрах, высотометрах (альтиметрах), мановакуумметрах и др.); манометрические – измеряется избыточное давление (р-р0) (манометры, вариометры, указатели скорости и др.); наполненные – полость наполнена азотом или парами эфира и герметически закрыта (термометры, терморегуляторы и т.п.).
Сильфоны – тонкостенные цилиндрические трубки, стенки которых имеют волнообразные складки (гофры), деформирующиеся под действием сил или внутреннего (внешнего) давления. Применяют в приборах в качестве упругих чувствительных элементов для измерения давления или силы, для герметизации подвижных соединений, упругого соединения трубопроводов, в качестве сосудов переменной емкости и т.д. Преимуществами сильфонов по сравнению с мембранами являются: большая чувствительность по давлению и большее тяговое усилие.
Трубчатые манометрические пружины применят расходомерах, манометрических термометрах, уровнемерах, манометрах. Использование изогнутой трубчатой пружины в качестве манометрического чувствительного элемента основано на деформации ее поперечного сечения под действием избыточного давления газа или жидкости. Для создания избыточного давления внутри трубки один ее конец жестко закрепляют в штуцере, соединенном с изучаемой средой, второй (свободный) – герметически запаивают и соединяют через передаточный механизм (или без него) со стрелкой прибора.
Биметаллические пружины состоят из двух и более тонких металлических пластин (слоев) с разными коэффициентами линейного расширения, которые соединяются друг с другом посредством пайки, сварки или совместной прокатки. Пластины при изменении температуры удлиняются неодинаково и пружина изгибается в сторону слоя с меньшим коэффициентом линейного расширения. Изгиб термобиметалла пропорционален температуре, разнице коэффициентов линейного расширения слоев и длине элемента. Для обеспечения компактности пружинам часто придают U – образную, винтовую или спиральную форму. Применяются в приборах в качестве измерительных или силовых элементов, а также термокомпенсаторов. Входным параметром является температура и другие в нее преобразуемые параметры (сила и мощность тока, лучистая энергия и т.д.).
5.1. ВАЛЫ И ОСИ; ОПОРЫ С ТРЕНИЕМ КАЧЕНИЯ, СКОЛЬЖЕНИЯ И ВНУТРЕННИМ ТРЕНИЕМ
Валы и оси. Керновые опоры измерительных механизмов.
Выбор материалов, расчет погрешностей и обеспечение параметров кинематической точности опор для вращательного движения.
5.2. УПЛОТНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
Уплотнительные устройства. Конструкции. Основные устройства. Расчеты.
5.3. УПРУГИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Упругие элементы. Пружины. Подвесы и растяжки в измерительных механизмах. Основные расчеты.
5.4. РАЗЪЕМНЫЕ И НЕРАЗЪЕМНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Соединение деталей. Муфты. Конструкции и их особенности.
5.5. НАПРАВЛЯЮЩИЕ: ДЛЯ ВРАЩАТЕЛЬНОГО И ПРЯМОЛИНЕЙНОГО ДВИЖЕНИЯ В ПРИБОРАХ И ПАРАМЕТРЫ ИХ ТОЧНОСТИ
Виды направляющих вращательного движения и их сравнительная оценка. Параметры точности направляющих в измерительных механизмах.
Расчет погрешностей направляющих, обеспечение кинематической точности прямолинейного движения. Примеры и задачи. [ О. - Л. 3 (с. 249-358)].
Вопросы для самопроверки
1. Какие опоры измерительных механизмов Вы знаете ?
2. Почему с подвесами и растяжками механизмы более чувствительны?
3. Как влияют материалы на качество деталей и узлов механизмов?