Детали вращения.
Вал - вращающаяся деталь, предназначенная для поддержания насаженных на нее деталей и передачи вращающего момента.
Ось – это неподвижная или вращ деталь, которая служит для поддержания насаженных деталей. Ось вращающего момента не передает.
Классификация валов: 1) коренные (воспринимают работу машины), 2) передаточные (передают момент), 3) трансмиссионные (распределяют момент между отдельными потребителями).
Вал, от которого передается момент, называется ведущим. Вал к которому передается момент называется ведомым.
В зависимости от конструкций: гладкие, ступенчатые, фасонные, а также сплошные и полые. Полые делаются по конструктивным необходимостям для подачи масла, охлаждения воды.
Элементы вала – 1) цапфа – это часть вала в подшипнике (цапфа на конце вала – шип, в середине – шейка, цапфа воспринимает осевую нагрузку – пята). 2) галтель – это местное увеличение диаметра для восприятия осевой нагрузки. 3) проточка и наплавка для установки стопора.
Т.К. валы воспринимают осевую нагрузку и крутящий момент, то основной критерий работоспособности 1) прочность 2) жесткость.
Расчет проводится в 2 этапа: 1) проектировочный – только под действием крутящего момента; 2) проверочный – крутящий и изгибающий момент.
Подшипники качения и подшипники скольжения.
Подшипники поддерживают вращающиеся оси и валы, воспринимают от них радиальные и осевые нагрузки и сохраняют заданное положение оси вращения вала.
Подшипники классифицируют:
По виду трения различают: подшипники скольжения, у которых опорный участок вала скользит по поверхности подшипника; подшипники качения, у которых трение скольжения заменяют трением качения посредством установки шариков или роликов между опорными поверхностями подшипника и вала.
По воспринимаемой нагрузке различают подшипники: радиальные – воспринимают радиальные нагрузки; упорные – воспринимают осевые нагрузки; радиально-упорные – воспринимают радиальные и осевые нагрузки.
Все типы подшипников широко распространены.
Подшипники скольжения – это опоры вращающихся деталей, работающие при относительном скольжении цапфы по поверхности подшипника.
Достоинства подшипников скольжения:
- малые габариты в радиальном направлении;
- возможность работы при высоких скоростях вращения и нагрузках, в воде и в агрессивных средах;
- обеспечение высокой точности установки валов;
- малая чувствительность к ударным и вибрационным нагрузкам;
Недостатки:
- выше, чем у подшипников качения, потери мощности на трение;
- более сложная смазочная система;
- необходимость использования дефицитных материалов.
Материалы (оловянистые бронзы, алюминиевые бронзы, металлографитовые сплавы и др.).
Подшипники качения состоят из наружного и внутреннего колец, между которыми в сепараторе расположены шарики или ролики.
Преимуществами подшипников качения являются:
- небольшие потери на трение;
- взаимозаменяемость, облегчающая монтаж и ремонт подшипниковых узлов;
- малые пусковые моменты;
Недостатками подшипников качения являются:
- чувствительность к ударам и вибрациям вследствие большой жесткости подшипника;
- сравнительно большие радиальные габаритные размеры;
- шум при работе с высокой частотой вращения.
Большая часть вращающихся деталей авиационных конструкций установлена на подшипниках качения.
Классификация. По форме тел качения подшипники разделяют на шариковые и роликовые, по направлению воспринимаемой нагрузки – на радиальные, упорные, радиально-упорные и упорно-радиальные.
Маркировка. В условных обозначениях приводят внутренний диаметр (1,2 справа) подшипника, его серию (3 справа), тип (4 справа), конструктивные особенности (5,6 справа) и класс точности.
Грузоподъемность подшипников характеризуется базовой динамической грузоподъемностью С и базовой статической грузоподъемностью С0.
Под базовой динамической грузоподъемностью подшипника понимают радиальную или осевую нагрузку, которую он может выдержать при долговечности в 1 млн. оборотов. Базовой считают долговечность при 90-процентной надежности.
Расчетная долговечность выражается числом его оборотов L (в миллионах) или часов работы LH, при которых на рабочих поверхностях у 90 % подшипников из партии не должно появляться признаков усталости металла (выкрашивания, отслаивания).
Долговечность подшипника определяют по эмпирическим зависимостям:
и ,
где С – динамическая грузоподъемность подшипника, кН;
Р – динамическая эквивалентная нагрузка, кН;
р – показатель степени, равный 3 для шарикоподшипников и 10/3 для роликоподшипников;
n – частота вращения подшипника, мин-1.
Муфты.
Муфта – устройство, предназначенное для соединения концов валов или для соединения валов с расположенными на них деталями. Основное назначение: передача вращающего момента без изменения его модуля и направления.
Классификация :
По назначению:
— постоянного действия (неуправляемые)
— сцепные (управляемые).
По типу:
— жесткие: 1) втулочные 2) фланцевые
— компенсирующие
Втулочные муфты. Достоинства: просты по конструкции, малы по габариту; применяются для диаметров валов 120мм. Недостатком: их является то, что для соединения валов последние необходимо раздвигать.
Фланцевые муфты обычно состоят из двух полумуфт и бывают двух типов. В одном типе муфт болты устанавливают без зазора, другом типе муфт болты устанавливают с зазором.
Компенсирующие муфты соединяют валы при некотором их взаимном смещении или перекосе в результате неточности изготовления, монтажа или деформации во время работы.
При подборе муфт, в приборостроении исходят из конструктивных особенностей соединяемых частей механизмов, функций, выполняемой муфтой, и величины передаваемого крутящего момента.