CHAPTER 1

MACHINE BUILDING. MACHINE ELEMENTS

1. Read the text “What are Machine Elements?”, translate it into Ukrainian paying attention to terms and terminological units.

WHAT ARE MACHINE ELEMENTS ?

Machine building is group of several sectors of heavy industry that manufacture production tools for the national economy, as well as consumer goods and products for national defense. It is the material basis for the technological development of the entire national economy. Labor productivity, technological progress, the standard of living of the people, and the nation’s defensive capacity are highly dependent on the level of development of machine building. The main purpose of machine building is to provide highly efficient machines and equipment for all branches of the national economy. Machine building is one of the leading industries in Ukraine which comprised 10% of GDP in 2011 in monetary terms. The industry is mainly developing in the following sectors:

1. Railway machine-building

2. Heavy machine-building :

• metallurgy machinery;

• mining machinery;

• oil and gas, chemical machinery;

• engines and turbines;

• machinery for other industries.

3. Machine-building for agriculture.

4. Other transportation:

• automotive;

• aircraft

• ship-building.

5. Other (manufacturing of electrical, electronic and optical equipment).

All the machines are made up of elements or parts and each element may have to be designed separately and in assembly. Machine element refers to an elementary component of a machine. These elements consist of three basic types (i) structural components such as frame members, bearings, axles, splines, fasteners, seals, and lubricants, (ii) mechanisms that control movement in various ways such as gear trains, belt or chain drives, linkages, cam and follower systems, including brakes and clutches, and (iii) control components such as buttons, switches, indicators, sensors, actuators and computer controllers. While generally not considered to be a machine element, the shape, texture and color of covers are an important part of a machine that provide a styling and operational interface between the mechanical components of a machine and its users.

Machine elements are basic mechanical parts and features used as the building blocks of most machines. Most are standardized to common sizes, but customs are also common for specialized applications.

Machine elements may be features of a part (such as screw threads or integral plain bearings) or they may be discrete parts in and of themselves such as wheels, axles, pulleys, rolling-element bearings, or gears. All of the simple machines may be described as machine elements, and many machine elements incorporate concepts of one or more simple machines. For example, a lead screw incorporates a screw thread, which may be defined as an inclined plane wrapped around a cylinder.

Many mechanical design, invention, and engineering tasks involve a knowledge of various machine elements and an intelligent and creative combining of these elements into a component or assembly that fills a need

The machines elements are classified into two main types: general purpose elements like nuts, bolts, bearings, couplings and special purpose elements like piston, crankshaft etc.

 General purpose elements: The elements which are common to various types of machines serving different applications are called general purpose elements.

 Special purpose elements: The elements that are used only in the specific type of machine are called as special purpose elements. For instance piston and connecting rods are used in the engines and compressors, while blades are used in the turbines and blowers. Some other examples are cam shafts, push rods, crankshaft, cylinder etc.

Each element in turn can be a complete part or made up of several small pieces which are joined together by riveting, welding etc. Several machine elements are assembled together to form what we call as complete machine, which performs various applications.

Types of General Purpose Elements

The general purpose elements, which are common in all types of machines, are classified into two types: fasteners and elements of rotary motion drive. These are described below:

 Fasteners: The fasteners are the machine elements that connect or join various parts of the machine. The joints can be of permanent type or temporary type. The permanent joints are the ones that cannot be separated or disassembled into individual elements without destroying or damaging them. The examples of permanent joints are welded joints, riveted joints etc. The temporary joints are the ones in which the individual elements of the assembly can be separated easily without destroying or damaging them. The joints obtained by nut and bolt, and the cotter joints are common and widely used examples of the temporary joints.

Fasteners are manufactured in a wide range of materials from common steel to titanium, plastic and other exotic materials. Many materials are further separated into different grades to describe specific alloy mixtures, hardening processes, etc. In addition, some materials are available with a variety of coatings or plating to enhance the corrosion resistance, or appearance of the fastener.

Fastener material can be important when choosing a fastener due to differences between materials in strength, brittleness, corrosion resistance, galvanic corrosion properties, and of coarse cost.

When replacing fasteners, it is generally best to match what you are replacing. Replacing a bolt with a stronger one is not always safe. Harder bolts tend to be more brittle and may fail in specific applications. Also some equipment is designed so that the bolts will fail before more expensive or critical items are damaged. In some environments such as salt water galvanic corrosion must also be considered if changing fastener materials

Elements of rotary motion drive: These are the elements that help transmit the motion or power to or from the machines. For example belt connected to the motor and pump helps running the pump. The gear box helps transmit the motion and power from the engine to the wheels of the vehicles. Other examples of elements of the rotary motion drive are rope, chain, gear, worm drives, shafts, axles, couplings, bearings etc.

heavy industry - важка промисловість

consumer goods - засоби споживання, споживчі товари

national defense - оборона країни

assembly - монтаж; зборка. комплект; агрегат; вузол

frame members - деталі каркасу, поперечина рами

bearing - підшипник

axles - вісь, вал

spline - шпонка, шпонкова канавка; шліц

fastener - затискач; кріпильна деталь

seal - перемичка, затвор (гідравлічний), ущільнення, сальник

lubricant - мастило, мастильний матеріал

gear train - зубчаста передача

belt - привідний пас; стрічка (конвеєра)

chain drive - ланцюгова передача

linkage - зчеплення , зв'язок; важільна передача

cam - кулачок

brake - гальма

clutch - муфта

buttons - кнопка

switcher - вимикач; перемикач

indicator - індикатор, покажчик

sensor - датчик, чутливий елемент

actuator - (силовий) привод; пускач; виконавчий механізм

computer controller - керований ЕОМ, комп'ютером, програмно-керований

screw thread - гвинтова нарізка; кріпильна різьба

integral plain bearings - цільний підшипник ковзання

discrete part - дискретний компонент; вузол з дискретними компонентами

wheels - колесо

pulleys - шків; блок; коловорот; барабан

rolling-element bearings - підшипник кочення

gear - механізм; привід; шестірня, зубчасте колесо; зачеплення; зубчаста передача; редуктор

lead screw - ходовий гвинт

nut- гайка; муфта

bolt - болт

coupling - зчеплення, муфта

piston - поршень; плунжер

crankshaft - колінчатий вал

general purpose element - розподільний вал, модуль, елемент

special purpose elements - спеціальний блок, модуль, елемент

blade - лезо

blower - вентилятор; повітродувка

cam shafts - розподільний вал, кулачковий валик

push road - штовхач клапана; стрижень, що працює на стискування

riveting - клепання, заклепування

welding - зварювання

complete machine - укомплектована машина

fastener - затискач; кріпильна деталь

rotary motion drive - привід обертового руху

joint - з'єднання; стик, шов, скрутень; паз

permanent type - постійний, незмінний; довгостроковий тип

temporary type - тимчасовий тип

welded joint - зварне з'єднання

riveted joints - заклепкове з'єднання

cotter joints - шпоночне з'єднання

gearbox - коробка швидкостей, коробка передач

rope - канат; мотузка; трос

chain - ланцюг

worm drives – черв'ячна передача

shaft - вал; шпиндель

2. Read the text “Bearing”, translate it into Russian paying attention to terms and terminological units.

BEARING

General Considerations . — A bearing is a machine part which supports a moving part and confines its motion. That part of a shaft which rotates in a bearing is called a journal. Bearings in which one rubbing surface slides over another are called plain bearings and may be divided into two classes: Those with a continuous rotary motion and those with an intermittent motion. To the first class belong journal bearings, which carry a load acting at right angles to the shaft axis, and thrust bearings, which take a load acting in the direction of the shaft axis.

To the second class belong bearings of parts having a rocking motion, as wrist pins, or a linear reciprocating motion, as cross-heads. The latter can be considered as rocking parts with an infinitely large radius of the bearing surface.

Bearings with a continuous rotary motion form the great majority of all bearings. They are also the only ones in which an oil film pressure adequate to support the journal can be created by the journal itself. Bearings with an intermittent motion must depend for proper operation -either upon an outside source for obtaining the necessary oil pressure or upon an abundant oil supply and a low specific bearing pressure.

Bearing Failures. — The failure or need of replacement of a bearing with sliding contact may be due to: (a) excessive wear of the bearing surfaces; (b) overheating; or (c) cracking of the bearing metal.

Excessive Wear. — Wear is caused by metal-to-metal contact. It cannot be entirely eliminated but can be appreciably reduced by providing a sufficient bearing area and by adequate lubrication.Overheating , if not stopped in time, may result either in seizure of the journal if it runs in a hard-metal bearing, such as a copper-alloy bearing, or in melting the bearing surface, if the bearing is lined with a metal having a low melting temperature. 'Overheating is primarily caused by metal-to-metal contact. Lubrication decreases the danger of overheating. However, it may start even with proper lubrication, if the heat dissipation of the bearing is not adequate.

Cracking of the bearing metal is due to heavy shock loads, such as are taking place in the running gear of internal combustion engines when the compressive stresses in the bearing metal exceed its endurance limit. The remedies are to lower the specific bearing pressure or to use a bearing metal with a proportionately higher endurance limit. However, even in this case the presence of an oil film is useful as a shock-absorber.

Design Basis. — The object of lubricating a bearing is to interpose a liquid film between the rubbing surfaces and thus to reduce the frictional resistance between the surfaces of the journal and of the bearing material to that due to the fluid friction of the lubricant. From the discussion of causes of bearing failure it is evident that reducing friction by proper lubrication is one of the main problems of a bearing design. Other factors which must be considered in a bearing design are specific pressure, rubbing speed, viscosity of the lubricating oil, and heat dissipation.

Viscosity of Oil. — For perfect lubrication, the most important property of the lubricating oil is its internal friction or viscosity. Viscosity is expressed numerically by a coefficient which represents the resistance offered by a layer of the liquid of unit area to the motion parallel to the area of another layer of the liquid, at unit distance, moving with unit velocity relatively to the first layer. In c.g.s. units, this coefficient is known as the absolute viscosity and is equal to the force in dynes per sq . cm. at a velocity of 1 cm. per sec. at a distance of 1 cm.

The unit of absolute viscosity is termed a poise. For practical purposes the unit is too big and one one-hundredth of it, the centipoise, is commonly used. It so happens that the viscosity of water at 68.4 F. is exactly one centipoise.

BEARINGS WITH ROLLING CONTACT

General Considerations. — In a bearing with rolling contact the shaft is supported on rollers or balls. A bearing of this type has the theoretical advantage of reduced friction, but to be practical it must fulfill the following conditions:(a) unavoidable sliding should be reduced to a minimum;( b ) the rolling elements must be properly guided in their motion; ( c ) all rolling elements should be of exactly the same size;(d) the rolling elements and their guides or raceways must be extremely hard and be very smoothly polished; (e) the pressure should be approximately normal to the surface of contact; (f) in order to avoid distortion the rolling elements must not be overloaded.

Advantages. — Properly designed and well manufactured bearings with rolling contact have the following advantages over bearings with sliding contact: (a) they will maintain a comparatively accurate alignment over long periods of time; (b) they can carry heavy momentary overloads without failure or seizure; (c) their power loss caused by friction is very small; (d) they are particularly adapted to very low speeds since their friction coefficient is independent of speed; (e) they have a very low starting friction; (f) their lubrication is simple and requires but little attention.

Bearings with rolling contact may be divided into two main classes according to the type of rolling elements used: (a) ball bearings and (b) roller bearings with cylindrical, conical, spherical, or concave rollers.

Each of the above classes may be subdivided into the following types:(a) radial bearings; (b) thrust bearings, and (c) radial-thrust or angular bearings which can take both radial and axial forces.

Ball Bearings. — Each radial ball bearing consists of four elements: (a) an inner ring or race, grooved on its outer surface; (b) an outer race grooved on its inner surface; (c) steel balls and (d) a ball retainer or cage for spacing the balls so that they do not touch each other, thus reducing wear and noise.

Types. (a) a single-row radial bearing usually made with a deep groove; (b) an angular-type bearing, which can take an axial load in addition to the radial loud; (c) a double-row bearing; (d) a self-aligning double-row bearing, the inner surface of the outer race of which is part of a sphere.

journal - цапфа

plain bearing - простой плоский подшипник скольжения

intermittent - прерывистое движение

thrust bearing - осевой подшипник скольжения

rocking motion - возвратно-поступательное движение

wristpins - цапфа, палец ползуна, поршневой палец

linear - втулка, вкладыш

reciprocating motion - возвратно-поступательное движение рабочих частей

crossheads - ползун, крейцкопф, крестовина

oil film - слой смазки

abundant - обильный

excessive wear - чрезмерный износ

seizure - заедание цапфы вала

dissipation - растрачивание (энергии)

сracking - растрескивание

internal combustion engine - двигатель внутреннего сгорания

compressive stress - сжатие, сдавливающее напряжение

endurance limit - выносливость

remedies - способы устранения неисправностей, меры, средства

design basis – основа проекта

viscosity - вязкость, внутреннее трение

c.g.s. units - centimeter-gram-second – единица измерения

absolute viscosity – абсолютная динамическая вязкость

poise – пуаз (единица измерения динамической вязкости)

сentipoise - сентипуаз (1/100 пуаза, т. е. единицы измерения динамической вязкости)

rolling contact - контакт качения

unavoidable - неизбежный, непредотвратимый

raceways - беговая дорожка подшипника

alignment - расположение

ball bearing - шарикоподшипник

concave roller - вогнутый ролик

radial bearing - радиальный подшипник

thrust bearing - упорный подшипник

radial-thrust - радиально-упорный

angular bearing - радиально-упорный подшипник

inner ring - внутреннее кольцо

race - кольцо подшипника

outer race - наружное кольцо подшипника качения

ball retainer - сепаратор шарикового подшипника

single-row radial bearing - однорядный радиальный подшипник

angular-type bearing - подшипник углового типа

double-row bearing - двухрядный подшипник

self-aligning double-row bearing - самоустанавливающийся двухрядный радиальный подшипник

EXERCISES

Exercise 3. Translate and learn by heart these English word and word combinations into Ukrainian.

Clutch, nut, bolt, gearing, link, welding, blade, bearing, journal, coupling, fastening, piston, cam, crankshaft, wrist pins, radial-thrust, ball retainer, general purpose element, cotter joints, special purpose elements, belt, friction gear, lubricate, viscosity, seizure, spindle head, brake unit, gear box, shaft coupling, sleeve, drive, spring, washer, shaft, internal combustion engines, compressive stresses, welding.

Exercise 4. Translate the sentences paying attention to the English equivalents. Write down new words into your vocabulary and learn by heart them.

1. However, machine parts (links) that are fixed relative to the entire machine or relative to one another are also made of separate interconnecting elements. This makes it possible to use optimum materials and to restore the service ability of worn-out machines by replacing only simple and inexpensive elements, simplifies the manufacture of machines, and facilitates their assembly.

2. Body (housing) elements, which encase and support machine mechanisms and other units, include plates, which support machinery consisting of individual units; frames, which support the basic machine units; the frames of vehicles; the housings of rotary machines (turbines, pumps, and electric motors); cylinders and cylinder blocks; reduction-gear housings and gearboxes; and tables, carriages, supports, consoles, and brackets.

3. It is customary to call a rotating link a crank; an oscillating link a lever, or beam; and the connecting link a connecting rod, or coupler. Discrete points on the coupler, crank, or lever can be pressed into service to provide a desired motion.

4. A cam is usually a plate or cylinder which communicates motion to a follower as dictated by the geometry of its edge or of a groove cut in its surface.

5. The former design may be severely limited in speed because the inter relationship between the follower and cam positions may yield a follower displacement vs. time function that involves large values for the successive time derivatives, indicating large accelerations and forces, with concomitant large impacts and accompanying noise.

6. Transmissions are mechanisms that transmit mechanical energy over a distance, usually by the transformation of velocities and moments (torques), and sometimes by the transformation of the types and laws of motion.

7. According to their basic kinematic characteristic, the gear ratio, a distinction is made between transmissions with a constant gear ratio (reducing drives and overdrives) and transmissions with a variable gear ratio, which in turn are subdivided into variable-speed transmissions (gearboxes) and infinitely variable transmissions (speed regulators).

8. According to the relative positioning of the shafts, a distinction is made among drives with parallel shaft axes (spur gear drives, chain drives, and belt drives), transverse shaft axes (bevel gear drives), and intersecting shaft axes (worm and hypoid gears).

9. Transmissions of rotary motion are classified in turn according to their principle of operation as gear transmissions (toothed gears that operate without slippage), which include gear drives, worm gears, and chain drives, and friction drives (belt drives and rigid-link friction drives); and — depending on the presence or absence of an intermediate flexible link that allows considerable distances between shafts — as flexible gearing (belt and chain drives) or positive (direct) transmissions (gear drives, worm gears, and friction drives), respectively.

10. Shafts and axles serve as supports for rotating machine elements. A distinction is made between transmission shafts, which support the transmission elements (gears, sheaves, and sprockets), and main and special shafts, which support both the transmission elements and working members of motors or machinery equipment.

11. Sliding bearings may operate with fluid, aerodynamic, or aerostatic friction or with mixed friction. Ball pivoted bearings are used for small and medium loads, and roller pivoted bearings are used for larger loads; needle pivoted bearings are used in cases of tight clearence.

12. Couplings are used for shaft connections. This function may be combined with compensation for manufacturing and assembly errors, cushioning of dynamic actions, and regulation.

13. Elastic elements are designed for vibration elimination and damping of impact energy, to perform the functions of a mover (for example, watch springs), and for the creation of positive and negative allowances in machinery and mechanisms. Such elements include coil, spiral, and leaf springs and elastic rubber elements.

14. Connecting pieces, or adapters, constitute a separate functional group. A distinction is made between permanent connections, which do not permit separation without destruction of the elements, connecting pieces, or connecting layer (welded, soldered, riveted, adhesive, and rolled joints), and detachable connections, which permit separation and are formed by the relative alignment of the elements and frictional forces (most detachable connections) or only by relative alignment (such as prismatic key joints, or feather couplings).

15. Depending on the form of the joining surfaces, distinction is made between plane joints (the majority) and joints of cylindrical or conical surfaces of revolution (shaft-hub). Welded joints are the most common type of connection used in machine building.

Exercise 5. Translate the sentences paying attention to the Ukrainian equivalents.

1. Вісь – деталь видовженої циліндричної форми, що підтримує елементи машини у їхньому обертовому русі, не передаючи корисного крутного моменту.

2. Вал – деталь, призначена для передавання крутного моменту та підтримування елементів машини у їхньому обертовому русі. Існують такі види валів, наприклад гнучкі дротяні та торсіонні, які не підтримують деталей, а лише передають крутний момент.

3. Конструктивно осі можуть бути виконані з можливістю обертання або нерухомими. Осі, що обертаються працюють у гірших умовах циклічно змінних напружень, але більш зручні в експлуатації, бо допускають використання виносних підшипників. Нерухомі осі працюють у більш сприятливих умовах під час постійних навантажень (за модулем та напрямом), але для них потрібні більш складні та менш зручні в експлуатації підшипники, які влаштовуються в насаджуваних на вісь деталях. Осі завжди мають прямолінійну вісь обертання.

4. Вали за формою геометричної осі можуть бути прямолінійними або колінчастими. Колінчасті вали використовують у двигунах внутрішнього згоряння, поршневих помпах. Різновидністю валів із непрямолінійною геометричною віссю є гнучкі дротяні вали, які також належать до спеціальних деталей. Прямолінійні вали за конструкцією можуть бути циліндричними постійного діаметра, ступінчастими і з нарізаними на них зубчастими вінцями або шліцами.

5. Підшипники ковзання – це елементи опор валів і осей, поверхня цапфи яких взаємодіє через шар мастила з охоплюючою нерухомою поверхнею підшипника. Робота підшипників ковзання без спрацьовування поверхонь цапфи вала і підшипника можлива лише при розділенні цих поверхонь шаром мастила достатньої товщини. Наявність шару мастила між робочими поверхнями може бути забезпечена надлишковим тиском, який буває гідродинамічним, що створюється при обертанні цапфи, або гідростатичним, що виникає внаслідок подачі мастила помпою.

6. Муфтами називають пристрої, що з'єднують вали і передають обертовий момент. Інколи муфтами з'єднують вал із розміщеними на ньому деталями – зубчастими колесами, шківами, зірочками тощо.

7. У зубчасто-пасовій передачі плоский пас на внутрішньому боці має зубці трапецієвидної форми, а шківи – відповідні їм зубці на ободі. Отже, передача працює за принципом зачеплення, а не тертя. До пасових передач вона належить умовно тільки за назвою та формою тягового органу.

8. 8. Ланцюгова передача складається з ведучої та веденої зірочок, що розміщені на відповідних валах, і ланцюга у вигляді замкнутого контуру, який знаходиться у зачепленні із зірочками. Ланцюгова передача дозволяє надавати обертовий рух валам, що знаходяться на порівняно великій відстані, а її габаритні розміри значно менші від габаритних розмірів пасової передачі..

9. Безпосередній кінематичний і силовий зв'язок між двигуном і редуктором, редуктором і робочим органом здійснюється за допомогою муфт. Потреба у муфтах виникає і в тих випадках, коли довгі вали за умовами технології виготовлення і складання або транспортування слід виготовляти з кількох складових частин.

10. Зубчаста передача складається з двох коліс, на ободі яких розміщені зубці. Зубці цих коліс входять у зачеплення між собою і завдяки їхній взаємодії забезпечують передачу обертового руху від одного колеса до другого. Менше з двох спряжених коліс називають шестірнею, більше – колесом; термін «зубчасте колесо» належить до обох коліс передачі.

11. Черв'ячна передача складається із черв'яка, що має форму гвинта, та черв'ячного колеса, яке нагадує зубчасте колесо з косими зубцями угнутої форми. Передавання обертового руху у черв'ячній передачі здійснюється за принципом гвинтової пари, де гвинтом є черв'як, а гайкою є колесо – сектор, вирізаний із довгої гайки і зігнутий по колу.

12. Муфти можуть виконувати і інші функції, такі як компенсування похибок взаємного розміщення валів, захист елементів машини від перевантажень, зменшення динамічних навантажень, з'єднання і роз'єднання робочого органу машини з двигуном без його вимикання.

13. Передачі гвинт – гайка застосовують для перетворення обертового руху у поступальний. Вони використовуються у різних галузях техніки – від точного приладобудування до важконавантажених приводів натискних пристроїв прокатних станів, гвинтових пресів та підйомних механізмів, кранів. Такі передачі створюють значні сили, забезпечують точні переміщення робочих органів різних верстатів та приладів або виконують функції регулювальних пристроїв.

14. Ступінчасті вали і вали з нарізаними зубчастими вінцями більш складні за конструкцією та у виготовленні, але дають змогу більш просто здійснити різні посадки деталей на окремих ділянках, забезпечують створення упорів та бортиків для осьової фіксації встановлених на валах деталей. Крім цього, змінюючи розміри перерізів, можна наблизити форму вала до найвигіднішої форми бруса рівного опору, що особливо важливо для валів, навантажених змінними за довжиною згинальними та крутними моментами.

15. У випадках, коли не можна забезпечити міцність шпонкових з'єднань деталей із валами (через обмежену довжину маточини), використовують зубчасті з'єднання. Такі з'єднання утворюються за допомогою зубців (шліців), що нарізуються на поверхнях вала та отвору маточини деталі, яка з'єднується з валом. За формою профілю зубців розрізняють три типи з'єднань: прямокутні, евольвентні та трикутні.

Exercise 6. Translate the following sentences, observing different meanings of the words and word combinations given in italics:

1. This catch pin secures the bushing on the axle. 2. Examine side plates / straps and check for distortion, wear or cracking (especially around main load pin hole and top suspension hole). 3. The rim of the gearwheel 47 is performed as pin teeth 51, mounted freely on axes 52, fixed in the hub 48. 4. Examine shackle body and check for wear in the crown and pin holes, deformation and cracking. 5. Give me some drawing pins. 6. The gearwheel with internal engagement can be made both pin and cycloidal. 7. Check that the clevis pin and pin holes are free from distortion / wear. 8. Piston pin knocking is the characteristic noise of a piston engine being overloaded. 9. The engaged composite gearwheels of claim 7, wherein the gear rims are bevel. 10. The main drawback of this mechanism is the small gear ratio, determined as the ratio of radii of central gearwheels. 11. The gears and link reduction gear are closed with a case cover 47. 12. The planetary train consists of the large gear 3 and the small gear 4. 13. The aircraft landed with its landing gear up. 14. The second pressing of the keу 31 chooses the mode of setting the output signal frequency. 15. Press the pound key to approve. 16. Press the END key to end a call or reject an incoming call. 17. They can be any of known elements, for instance, threaded, key or spline. 18. The inventive gear drive may be implemented in various areas of technology, and used in various fields of man's activity. 19. An electrical mechanical drive moves a semitransparent screen or another diffuser with reflection coefficient about 4%. 20. The proposed torque transmission unit may operate also in differential mode, for this purpose one of said cages 3 or 4 is connected with another drive instead of housing. 21. Reverse transmission of solution results from said central apparatus to all controllable objects included in the system is necessary as well. 22. If all technical means of engine, transmission and vehicle technologies are implemented, a 40% improvement in the fuel economy of gasoline vehicles could be achieved at low costs by 2050. 23. A microscope is known in which repeated transmission of a light beam via a transparent specimen for analysis is formed using two objective lenses with identical optical characteristics and a mirror.

Exercise 7. Match terms with its definitions

TERMS	DEFINITIONS
1. Axis	А. a type of friction clutch that is used to slow or stop the transfer of energy from a shaft to a load, thereby slowing or stopping the motion of a load.
2. Clutch	В. a type of rolling-element bearing that uses balls to maintain the separation between the races.
3. Friction	C. a device used to connect two shafts together at their ends for the purpose of transmitting power.
4. Gear	D. is the force resisting the relative motion of solid surfaces, fluid layers, and material elements sliding against each other.
5. Bearing	E. the force resisting the relative motion of solid surfaces, fluid layers, and material elements sliding against each other.
6. Ball bearing	F. A loop of flexible material used in a belt drive system to transmit motion. They are made of various materials and come in different types, such as flat belt
7. Coupling	G. a mechanical device that provides for the transmission of power (and therefore usually motion) from one component (the driving member) to another (the driven member) when engaged, but can be disengaged.
8. Belt	H. a mechanical method of transferring energy from one device to another and is used to increase torque while reducing speed.
9. Brake	I. a rotating machine part having cut teeth, or cogs, which mesh with another toothed part in order to transmit torque, in most cases with teeth on the one gear of identical shape, and often also with that shape (or at least width) on the other gear.
10. Shaft	J. the vertical and horizontal lines that make up the quadrants of a coordinate plane.
11. Gearbox	K. a machine element that constrains relative motion between moving parts to only the desired motion.
12. Worm Gear	L. a revolving rod that transmits motion or power: usually used of axial rotation
13. Bolt	M. a metal shaft that transmits power in axial reciprocating motion
14. Rod	N. a type of plain bearing designed to reduce friction by supporting radial loads.
15. Journal bearing	O. a type of fastener with a threaded hole. It is almost always used opposite a mating bolt to fasten a stack of parts together.
16. Nut	P. a gear arrangement in which a worm (which is a gear in the form of a screw) meshes with a worm gear (which is similar in appearance to a spur gear, and is also called a worm wheel).
17. Transmission	R. a rotating or sliding piece in a mechanical linkage used especially in transforming rotary motion into linear motion or vice-versa.
18. Cam	S. something, such as a hook, used to attach one thing to another firmly.
19. Fastening	T. an assembly of parts including the speed-changing gears and the propeller shaft by which the power is transmitted from an engine to a live axle
20. Screw	U. a type of fastener characterized by a helical ridge, known as an external thread or just thread, wrapped around a cylinder.

.

Exercise 8. Match the sentences in column A with their equivalents in column B.

COLUMN A	COLUMN B
1. The distance between shafts being limited, multidisc clutches are used.	А. Основа може бути зафіксована на станині штирем замку або може обертатися на осі або на підшипнику і роликах.
2. The cam is activated at the end. It recovers the start position of the reciprocating ram in which the keyhole gets open and fits together with the slot of the ram.	Б. На контейнері або клапані відповідно також можуть бути встановлені елементи зчеплення - штовхачі, зубчасті елементи, втулки, кулачки, фіксатори, вилки.
3. The roller 31 at its rotation has no translational movement, the position of a screw flute 32, with which coils of a spiral needle 12 cooperate, changes only.	В. При русі цапфи вгору пелюстки секції повертаються на колишнє місце і також ковзають один по одному з тертям, породжуючи фрикційне демпфірування.
4. The base can be fixed on the frame with the pin of the lock or can rotate on the axis or on the bearing and rollers. .	Г. Кінематична зв'язок турбіни з механізмом для перетворення механічної енергії може бути виконане, наприклад, у вигляді пасової передачі, карданних валів або зубчастої передачі.
5. The container or the valve, respectively, can be provided with binding elements-push bars, toothed members, hubs, advancing cams, clamps, plug connectors..	Д. Коли відстань між валами обмежена, використовуються багатодискові муфти
6. When the journal moves up, that is in backward direction, inner foils of said section return to the initial place and also slide relatively each other generating frictional damping.	Е. У редукторі за цією схемою центральне колесо зовнішнього зачеплення встановлено на ведучому валу, колесо внутрішнього зачеплення зазвичай нерухомо, а водило пов'язане з веденим валом.
7. Accordingly, it is a principal object of the invention to provide a ball gearing with increasing both an efficiency and reliability, and especially, it is when high torque is transmitted.	Є. Ролик при своєму обертанні не має поступального руху; змінюється лише положення гвинтової канавки, з якою взаємодіють витки спіральної голки.
8. In the gearbox with this scheme, the central gearwheel with external engagement is mounted on the driving shaft, the gearwheel with internal engagement is usually stationary, and the carrier is connected with the driven shaft.	Ж. У плиті нижнього фланця такими засобами є безліч виконаних в ній за певною схемою отвори під елементи кріплення, відповідних різним місцях кріплення вузлів на плиті.
9. The kinematic coupling of the turbine with said mechanism 5 can be executed, for example, as a belt drive, a propeller shaft or a gear transmission.	З. Ця головка, що чистить містить несучий стрижень, кінець якого роздвоєний.
10. In the bottom flange plate, such mounting fasteners are a variety of holes made in the plate for various fastening elements corresponding to the arrangement of units on the plate.	И. Останнім спрацьовує кулачок, повертаючи повзун у вихідне положення, в якому відкривається замкова щілина, поєднуючись з пазом повзуна.
11. The deformable rollers perform the rolling motion with respect to the shaft and the housing side wall, so that the wear caused by friction (sliding) between the contacting surfaces is eliminated	І. Завданням винаходу є підвищення ККД та надійності передавальних вузлів з кульковим зачепленням, особливо для передачі високих моментів.
12. That cleaning head consists of a bearing rod, one end of which is splitting in two parts.	Ї. Спіральна голка, що розташовується однією стороною в гвинтовий канавці ролика, щільно притискається до знімною пластині нерухомої губки.
13. A drill pipe consists of the pipe body connected by permanent connection at both ends (welded connection) with connecting joints (tool joints), having either external or internal tapered thread.	Й. Охолодження опорних валків здійснюється прокачуванням рідкого мастила через підшипникові вузли.
14. The spiral needle, settled down with one part in a screw flute of a roller, is densely nestled on a demountable plate of a motionless gripping jaw.	К. Бурильна труба складається з тіла труби, з'єднаного по кінцях через нероз'ємне з'єднання (зварний шов) з сполучними замковими деталями (замками), що мають конічну різьбу, зовнішню або внутрішню.
15. The backup rolls were cooled a liquid lubricant circulating through bearing units.	Л. Ролики, що деформуються. здійснюють рух кочення щодо валу і бічної стінки корпусу, внаслідок чого усувається знос, викликаний тертям (ковзанням) між контактуючими поверхнями

Exercise 9. Fill in the gaps with suitable terms and terminological units and translate this text.

CLUTCHES

disc; key; shafts; disengaged; solid;

divided; transmit; axis; pulley; coupling; rim; movable; cone; wheel; friction; meshed; wheel; radial; combined; bushing; engagement; fastened

A clutch is a device for connecting two parts, such as __1__or a shaft and a __2__. The difference between a__3__ and a clutch is that a coupling is used to connect two shafts permanently, while a clutch may ensure easy and quick connection and disconnection of two shafts. Clutches used in lathes are subdivided into several types, such as rigid couplings and disengaging clutches. A rigid coupling serves for connecting coaxial shafts which are not __4__ in the. process of operation. Fig. shows a rigid coupling, which consists of a__5__ connecting electric motor and lathe shafts by means of a key. Disengaging clutches are applied in lathes for temporary __6__ and disengagement of a shaft and parts connected with it. They are__7__ into friction clutches and yaw clutches. Friction clutches serve to connect а stationary machine part to__8__ the required power. Sometimes friction clutches are intended as safety devices to prevent the breakage of parts in the transmission train.

Friction clutches may be divided into two groups, according to the direction of the acting force: axial clutches and radial or rim clutches. In axial clutches the contact pressure is applied in a direction parallel to the __9__of rotation, while in rim clutches the contact pressure is applied upon a__10__ in a radial direction. Axial clutches can be subdivided into cone clutches, and combined cone and disc clutches. Fig. shows a cone clutch. By moving a__11__ wheel the__12__ connected with the toothed wheel by a__13_ may engage the cone located in the movable __14__. Thus the cone disc is pressed against the inside cone of the movable disc,__15__ necessary for transmitting rotary movement to the movable wheel being created between the two cones. The outside cones are__16__ by an eccentric clamp. By turning the eccentric clamp to 90° the friction clutch is disengaged, a spring pressing out the toothed__17__ from the friction disc. __18__or rim clutches may be classified as band clutches, block clutches, and as external, internal, and__19__ internal and external clutches. Jaw clutches consist of two half-clutches – a. fixed one and a movable one which have jaws on their faces. The fixed half-clutch is rigidly __20__on one shaft, the movable one being keyed to another shaft. The shafts are connected through the coupling of jaws on both half-clutches.

Exercise 10. Decipher and translate the following abbreviations into Ukrainian or Russian.

1. c.g.s.-

2. psi -

3. mph -

4. BRG -

5. FW -

6. RWC -

7. BY -

8. NUX -

9. MA -

10. GGTV1 -

11. Scr. -

12. Cap Scr. -

13. SP -

14. ESC -

15. TB -

16. BBS -

17. TN -

18. ZCN -

19. Cl -

20. CLU -

Exercise 11. Translate and learn by heart these terms and terminological combinations into English.

Болт, гайка, муфта, підшипник кочення, цапфа, втулки, кулачки, фіксатори, вилки, обертовий рух, зубчаста передача, обід, черв'ячна передача, наружное кольцо подшипника качения, крутний момент, прокатний стан, вали, обертовий рух, перевантаження, ланцюгова передача, замкнуте коло, тертя, пасова, передача, тяговий орган, плоский пас, зубці трацепієвідної форми, зірочки, подача мастила, нерухома поверхня підшипника, двигун внутрішнього згорання, елементи машин, розподільний вал, розподільний вал, цільний підшипник ковзання, гвинтова нарізка, штовхач клапана.

Exercise 12. Translate the text into English paying attention to new words and word combinations

Хвильові зубчасті передачі

Хвильова передача здійснюється на принципі перетворення параметрів руху хвильовим деформуванням однієї з ланок передачі. Цей принцип вперше був запропонований російським вченим А. І. Москвітіним у 1944 р. для варіанту фрикційної передачі та американським вченим В. Массером у 1959 р. для зубчастої передачі.

Хвильова передача складається з гнучкого зубчастого вінця, з'єднаного з веденим валом і здеформованого генератором хвиль, на якому розміщений гнучкий підшипник. Гнучкий зубчастий вінець у здеформованому стані входить у зачеплення з двох діаметрально протилежних боків із нерухомим жорстким зубчастим вінцем, який розміщений у корпусі передачі і має внутрішні зубці. При обертанні генератора хвиль, виконаного у вигляді кулачка, з кутовою швидкістю ω₁ гнучке колесо і ведений вал, зв'язаний із ним, будуть обертатись із кутовою швидкістю ω₂. Передавання обертового руху із зміною кутової швидкості забезпечується різницею чисел зубців жорсткого та гнучкого зубчастих коліс. Гнучкий підшипник призначений для зменшення тертя між генератором хвиль та гнучким колесом. Передача такого виду називається хвильовою через хвилеподібне деформування гнучкого колеса при обертанні генератора. Хвильова передача називається двохвильовою, оскільки за один оберт генератора гнучке колесо сприймає дві хвилі деформації. Відомі також одно- і трихвильові та рідко застосовувані чотирихвильові передачі. Число хвиль деформації гнучкого колеса залежить від форми та конструкції генератора хвиль.

На сьогодні відома велика кількість схем та конструкцій хвильових зубчастих передач. Хвильова передача має з'єднане з веденим валом гнучке зубчасте колесо, а жорстке колесо нерухомо встановлене в корпусі передачі. У хвильовій передачі гнучке колесо не обертається, бо воно з'єднане з корпусом, а жорстке зубчасте колесо обертається разом із веденим валом. Гнучке зубчасте колесо виготовлене у формі стакана і закріплене герметично своїм краєм із корпусом, а жорстке зубчасте колесо розміщене на веденому валу, який обертається в ізольованому просторі.

Доцільність використання принципу хвильової передачі полягає у багатопарності зачеплення зубців, яка визначає всі переваги такої передачі у порівнянні з іншими, а саме:

а) достатньо висока несуча здатність хвильових передач при малій масі та габаритних розмірах;

б) можливість здійснення за допомогою однієї пари коліс великих передаточних чисел у межах 60–300;

в) достатньо високий ККД, що досягає 0,85–0,90;

г) висока кінематична точність;

д) передача дає змогу передавати обертовий рух у ізольований простір.

Недоліками хвильових передач є такі:

а) обмеження частоти обертання генератора хвиль (до 4000 хв–¹);

б) складність виготовлення гнучкого колеса;

в) низька довговічність гнучкого колеса з огляду на великі навантаження та значні деформації.

Сучасний стан використання хвильових передач можна характеризувати як такий, що має перспективу. Розроблено також стандартний ряд редукторів, до складу якого входять 11 типорозмірів із діапазоном діаметрів ділильних кіл гнучких коліс 50–510 мм і різними передаточними числами. Діапазон обертових моментів на веденому валу 30 – 30 000 Нм.

На хвильових передачах застосовують дискові та кулачкові генератори хвиль. Дискові генератори здебільшого використовують у малосерійному виробництві. Такий генератор має два диски H, які деформують гнучке колесо для забезпечення його зачеплення із жорстким колесом. Диски розміщені на ексцентричних шийках ведучого вала і обертаються відносно своїх осей на підшипниках.

Кулачковий генератор складається із спрофільованого кулачка та гнучкого кулькового підшипника. Внутрішнє кільце підшипника спряжене з кулачком, а зовнішнє – в внутрішньою поверхнею гнучкого колеса. Гнучкий підшипник кулачкового генератора конструктивно не відрізняється від стандартних підшипників надлегкої серії, у яких для забезпечення гнучкості додатково шліфують зовнішнє та внутрішнє кільця. Кулачковий генератор більш надійно зберігає форму деформації гнучкого колеса під навантаженням. Тому такі генератори мають ширше застосування.

Розміри профілю кулачка, на якому знаходиться гнучкий підшипник, визначаються за потрібною деформацією W₀ гнучкого колеса та внутрішнім діаметром підшипника d_П. Для спряження профілю кулачка із внутрішньою поверхнею підшипника треба забезпечити рівність зовнішнього периметра кулачка із периметром отвору підшипника. Потрібну деформацію гнучкого колеса рекомендують брати W₀ = (1,04... 1,10)m, де m – модуль зубців зубчастих коліс.

Exercise 13. Translate and learn by heart these terms and terminological combinations into English

простой плоский подшипник скольжения, ползун, вязкость, цапфа, возвратно-поступательное движение, заедание цафры вала, растрескивание, контакт качения, шарикоподшипник, вогнутый ролик, упорный подшипник, подшипник углового типа, винт, обильный слой смазки, самоустанавливающийся двухрядный радиальный подшипник, жесткие муфты, мембранные муфты, зубчатый ремень, шарнирные муфты.

Exercise 14. Translate the text into English without the dictionary paying attention to new words and word combinationsns.

Основным элементом резьбовых соединений является резьба - поверхность, образованная при винтовом движении плоского контура по цилиндрической или конической поверхности. Резьба классифицируется по следующим признакам:

а) в зависимости от формы поверхности, на которой выполнена резьба, резьбы подразделяются на цилиндрические, образованные на цилиндрической поверхности, и конические, образованные на конической поверхности;

б) в зависимости от расположения резьбы на поверхности стержня или отверстия резьбы подразделяются на внешние и внутренние;

в) в зависимости от формы профиля резьбы, то есть контура сечения резьбы в плоскости, проходящей через её ось, различают резьбы треугольного, прямоугольного, трапециевидного, круглого и других профилей.

Треугольную резьбу подразделяют на метрическую, трубную и коническую дюймовую; трапециевидную — на трапецеидальную, окулярную и упорную.

Резьбовы е соединени я образуются с помощью резьбовых крепёжных деталей: винтов, болтов, шпилек, гаек или резьбы, нанесенной непосредственно на соединяемые детали. Резьбовые соединения относятся к разъёмным неподвижным соединениям. В такого рода соединениях соединяемые детали друг относительно друга не перемещаются, а за счёт наличия резьбовых деталей такое соединение легко разбирается на составные части без нарушения целостности входящих в соединение деталей.

Болт представляет собой цилиндрический стержень, на одном конце которого имеется резьба, выполненная способом накатки или нарезки, а на другом - головка. Форма головок: шестигранная, квадратная, цилиндрическая и т. д.

Винт представляет собой резьбовой стержень с головкой, форма и размеры которой отличаются от головок болтов. В зависимости от формы головки винтов они могут завинчиваться ключами или отвертками, для чего в головке винта выполняется специальный шлиц (прорезь) для отвертки.

Шпилькой называется крепежная деталь, представляющая собой цилиндрический стержень, имеющий с двух концов резьбу.Шпильки общего применения выпускаются нормальной и повышенной точности для деталей с резьбовыми отверстиями и для деталей с гладкими отверстиями.

Exercise 15. Translate the following English text into Ukranian or Russian and explain all translation lexical transformations you used

GEARS A gear is a toothed wheel used to transmit rotary motion from one shaft to another. If power is transmitted between the two shafts, the angular velocity ratio of these two shafts is constant and the driving shaft and the driven shaft rotate at a uniform rate. Shafts may be parallel, intersecting, and non-coplanar. Types of gears may be diverse depending upon the above positions of the shafts. Gears may be classified according to their shape and according to the position which the teeth occupy respectively to the axis of rotation. The teeth cut on the face of л gear may be curved, straight or helical.

The main types of gears are: bevel gears, eccentric gears, helical or spiral gears, herringbone gears, screw gears, spur gears and worm gears. Bevel gearing is used to transmit power between two shafts, which lie in a common plane and whose axes intersect each other. The axes may be inclined to each other at any angle, although 90' is the most common one. The teeth of bevel gears may be either straight or spiral. In the straight bevel gears the elements of teeth converge to a common point called the "apex".

Eccentric gears operating on parallel shafts are used to transmit a varying angular velocity either continuously or for a portion of revolution.

1. Helical or spiral gears operate on parallel shafts at high speeds, providing maximum strength of gear teeth for a given width of face. Such gears are heat-treated and then ground to accurate shape and size, necessary for smooth and quiet running at high speeds. The teeth of helical gears, having been cut on a conical surface, curve continually toward or away from the apex of the cone upon which they are cut. These gears closely resemble bevel gears and are frequently called spiral bevel gears. Similarly to helical gears, herringbone gears also operate on parallel shafts. Herringbone gears have helical teeth radiating from the center of the face towards the sides of the gear body. They are used where high speeds and high gear ratios are necessary. Screw gearing is used for converting some rotary motion into a forward motion, and for connecting shafts which are not intersecting. Spur gears are gears having straight or helical teeth cut on a cylindrical surface at an angle to the shaft axis.

2. Spur gearing is used to transmit power between two shafts, the axes of which are parallel. Spur gearing may be divided into three types such as: external gearing, internal gearing and rack-and-pinion gearing. Rack-and-pinion gearing serves for converting rotary motion into forward motion and is widely used in lathes. It consists of a rack-and-pinion. A worm gear is a gear having the teeth cut at an angle to the axis of rotation of the gear body and radially in the gear face. A worm gear is driven by a wormwhich resembles a large screw. Worm gearing is applied for transmitting power between non-intersecting shafts which are at right angles to each other.

3. In practice friction gearing and toothed gearing are most widely used for transmitting power from one shaft to another and for connecting the shafts. Friction gears are used for light and medium powers in machinery which is frequently started and stopped. Their advantages are flexibility and noiselessness. The disadvantages of friction gears are the thrust on the bearings and slippage. Toothed gears are used when a constant speed is desirable and the distance between the shafts is rather small. Transmission of rotary motion is performed by means of shafts and gears or gear trains mounted on them with the help of inserted keys.

4. Shafts may be of different length and diameters. When rotating, the shafts transmit both the rotation and the torque. Gears replace belt-and-pulley drives wherepositive motion is required. Gear teeth for all types mentioned above are made in mass production by the generating process on specially designed machines. In this process, the cutter used for cutting teeth has the form of a tooth of the mating gear. One of the most important gear-cutting processes is that of hobbing. In this process, the cutter used for hobbing gear teeth is made like a worm with gashes parallel to the axis to provide cutting edges on the worm. Such a cutter is called the"hob".

Exercise 16. Translate the following Ukrainian text into English and explain all translation lexical transformations you used