80. Проверка жесткости вала при изгибе. Кривошипные и коленчатые валы

Проверка жесткости вала при изгибе.

Расчет на прочность не всегда обеспечивает достаточную жесткость вала. Между тем, если перемещения (прогибы, углы поворота), обусловленные упругими деформациями валов, будут недопустимо велики, то они вызовут нарушение правильности работы деталей, сидящих на валах. Так, перекашивание цапфы в опоре влечет за собой неравномерный износ (нагревание и др.); в редукторах значительный прогиб вала приводит к неравномерности распределения нагрузки по длине зубьев зубчатых колес и т. п.

Поэтому в ряде случаев валы рассчитывают на жесткость при изгибе, определяя перемещения по формулам, полученным в курсе сопротивления материалов.

Общепринятых норм допускаемых величин перемещений (прогибов и углов поворота) не существует; они определяются в каждом отдельном случае конкретными условиями. В общем машиностроении наибольший допускаемый прогиб вала часто берут

,

где L - расстояние между опорами.

Для валов станков, где требуется повышенная жесткость, эта норма составляет

,

В зубчатых передачах (коробки скоростей, зубчатые редукторы и др.) допускаемую величину прогиба иногда определяют как.

,

где т - модуль зубчатых колес, расположенных на данных валах.

Наибольший допускаемый угол поворота опорного сечения вала обычно рад.

Кривошипные и коленчатые валы.

Эти валы применяют в устройствах для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное и наоборот.

Кривошипные валы (рис. 68а) называются так потому, что концевые цапфы (шипы), закрепленные одним концом в щеках 4, находятся на расстоянии r от оси ОО вращения вала. Шейки 2, называемые коренными, помещаются в опорах 1. Кривошипные валы могут иметь не более двух шипов, к которым присоединяются шатуны.

Коленчатый вал (рис. 686) может иметь шип на оси ОО, если для передачи вращающего момента используется только один конец вала, и не иметь шипов, если используются оба конца вала.

Шейка 5, закрепленная обоими концами в щеках 4, называется коленом. Для соединения с шатунами коленчатый вал может иметь одно, два колена и более.

Рис. 68. Кривошипные и коленчатые валы.

81. Разъемные и неразъемные подшипники

Неразъемный подшипник (рис. 69) представляет собой цельную втулку с фланцем, которым подшипник крепится к станине. Неразъемные подшипники имеют широкое применение в ручных лебедках, в станках как опоры ходовых винтов и ходовых валиков, во многих механизмах и приборах, где они могут быть частью станины. Эти подшипники можно применять в тех случаях, когда валы или оси вращаются с малой угловой скоростью или со значительной скоростью, но при небольших давлениях подшипник. Как в том, так и в другом случае работа силы трения между трущимися поверхностями цапфы и подшипника будет незначительной и, следовательно, износ трущихся поверхностей также будет небольшим. Оси и валы машин являются ответственными и относительно дорогими деталями. Поэтому при длительной работе необходимо подбирать материал подшипника менее износоустойчивый, чем материал цапф, так как сменить или отремонтировать подшипник легче и дешевле чем заменить ось или вал. С течением времени подшипник срабатывается, изнашивается и между цапфой и подшипником появляется зазор (рис. 69), который нарушает точность работы машины и установленный режим смазки подшипника. Для того чтобы не менять всего подшипника, в его корпус 1 запрессовывают втулку 2, которую легко заменить новой, выполнив ее по размерам цапфы. Корпус подшипника чаще всего делается литым из чугуна, а втулка - из бронзы, антифрикционного чугуна или из пластмассы. При монтаже и демонтаже узлов машин, имеющих глухие подшипники, необходимо продольное смещение осей или валов или самих подшипников. Регулировка зазора между цилиндрическими цапфой и вкладышем невозможна. Это обстоятельство является основным недостатком таких подшипников.

Разъемные подшипники.

Разъемный подшипник (рис. 70) состоит из корпуса 1, крышки 5 и вкладышей 2 и 3. Корпус болтами, проходящими через отверстия в лапах, прикрепляется к какому-либо основанию (настенному угольнику, фундаменту, раме или станине машины). Корпус подшипника может быть и частью станины. Через отверстия в крышке и в корпусе проходят болты 4 для крепления крышки к корпусу подшипника. Вместо болтов в корпус могут быть ввернуты шпильки. Бронзовая втулка разрезана по образующей на две части, называемые вкладышами: верхний 3 и нижний 2. Вкладыши должны плотно, без зазора прилегать друг к другу. По мере износа вкладышей и образования зазора между ними и цапфой вкладыши в месте их касания пирипиливают или убирают установленные ранее прокладки и вновь плотно стягивают. Для этой цели между корпусом и крышкой подшипника имеется зазор. В крышке подшипника предусмотрено отверстие для подвода масла к трущимся поверхностям. Разъемные подшипники применяют в тех случаях, когда при монтаже или демонтаже невозможно продольное смещение вала или подшипника.

Рис. 69 Неразъемные подшипники

Рис. 70 Разъемные подшипники