книги из ГПНТБ / Лариков Е.А. Узлы и детали механизмов приборов. Основы теории и расчета

Проинтегрировав эту зависимость и приняв начальные значе­

откуда следует, что выходная величина <рх определяется натураль­ ным логарифмом от входной ф2 .

Дифференцирование. Наконец, механизм, схема которого изо­ бражена на рис. 18, используется для определения угловых скоро­ стей валов каких-либо устройств, т. е. для дифференцирования.

60

В момент измерения, благодаря наличию обратной отрицатель­ ной связи через дифференциал, колодец с шариками должен оста­ новиться и своим индексом 6 показать величину измеряемой ско­

нены шариковыми подшипниками (рис. 19). Для полного устра­ нения трения скольжения и получения высокой подвижности колодца требуется восемь шариковых подшипников. На практике часто ограничиваются только четырьмя, сохраняя стенки колодца впереди и сзади.

Ясно, что такая конструкция оказывается более сложной, тре­ бующей, высокоточного изготовления и сборки. Оси подшипников должны быть достаточно жесткими, и конструкция должна быть смонтирована в относительно малом объеме, что является большим ее недостатком. Однако при хорошем изготовлении достигается заметное снижение проскальзывания и повышение к. п. д. более чем в 2 раза.

Две других разновидности представлены на рис. 20 и 21. Узел,

В то же время поддерживающий валик может свободно вращаться

61

вокруг своей оси, благодаря чему устраняется скольжение при передаче движения. Но при перемещении колодца вдоль валиков, шарик вращаться не сможет— он будет скользить по диску и по валикам. Поэтому подвижность колодца плохая и применение такого узла в устройствах, где р должно непрерывно изменяться, нецелесообразно.

Узел, показанный на рис. 21, содержит два шарика и два под­ держивающих и прижимающих валика. Благодаря этому возра­ стает подвижность колодца. При перемещении колодца вдоль ва­ ликов шарики / катятся по образующим валиков и диска и друг

Преимуществом настоящего узла по сравнению с узлом, по­ казанным на рис. 16, является то, что в передаче от диска к ведо­ мому валику здесь участвует только один шарик, следовательно, уменьшено общее проскальзывание; скольжение шариков по под­ держивающим валикам заменено на перекатывание их. К- п. д. такой передачи выше, а проскальзывание ниже, чем у передачи, приведенной на рис. 16. Однако подвижность все еще недостаточна.

Рассмотренные схемы узлов отличаются от других наличием промежуточных тел качения — одним или двумя шариками. Это способствует большей подвижности и легкости работы узла, но усложняет его, увеличивает общий коэффициент проскальзыва­ ния и уменьшает способность передавать моменты.

16. РАСЧЕТ УЗЛА С ДВУМЯ ШАРИКАМИ

' Расчет лобового узла с шариками в значительной мере является типовым и лучше, чем другие, иллюстрирует методическую сто­ рону обеспечения сцепляемости элементов большинства фрикцион­ ных передач приборов. Поэтому в качестве примера рассмотрим передаточный узел, конструктивная схема которого представлена

62

на рис. 16. Вместо одной здесь три точки сцепления и проскальзы­

В этой плоскости действуют активные и пассивные моменты со­ противлений и отвечающие им окружные силы и реакции Q, F.

Fi=-Qt

63

Аналогичным путем для шарика 2 найдем

Обычно шарики сделаны из одного и того'же материала, по­ этому fi — fz — /к и > следовательно,

- У» ( 1 _ / к ) 2 •

Для получения сцепления во всех трех точках С, В, А нужно иметь

Nfc > Q2;

ния. Но материалы элементов обычно подбирают так, что все три

телем в первом члене знаменателя. Этим оно учитывает работу двух промежуточных передаточных тел в цепи фрикционного

следовательно, общий коэффициент проскальзывания равен сумме трех по точкам А, В я С.

64

Все три точки цепи взаимодействия испытывают одну и ту же силу прижатия /V, но наиболее слабой по напряжениям окажется та из них, для которой комплекс суммарной кривизны и допускае­ мого удельного давления окажется наименьшим.

Так как прочностные свойства всех четырех элементов цепи взаимодействия примерно одинаковы, то за наиболее уязвимую можно принять точку В контактирования двух сфер. Для вычисле­

и 2г. Учитывая последнее, на основе формул (26) и условия (27)

5 Е. А. Лариков

Г л а в а III

ПЕРЕДАЧИ С ГИБКОЙ СВЯЗЬЮ

17.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ

Вмашинах и приборах применяются узлы, в которых передача движений и воздействий от ведущего звена к ведомому осуществ­ ляется при помощи промежуточных гибких элементов, таких как различные ремни, цепи, стальные ленты, канатики, шнуры и нити. Они носят название гибких связей. Ведомыми и ведущими дета­ лями таких узлов являются шкивы, диски, ролики, барабаны, звездочки. Например, в машинах широко применяется ременная

через гибкие связи. Это сообщает передаточным узлам ряд особен­ ностей и выделяет гибкую связь, как главный объект исследова­ ний и расчета.

В -зависимости от вида используемой гибкой связи разли­ чают:

а) передачи при помощи ремней или ременные; б) передачи пассиками (приборные и маломощные узлы);

66

в) передачи металлическими лентами и канатиками;

Вмашиностроении распространены1 и применяются главным образом ременные, цепные и отчасти передачи гибкими валиками.. Остальные виды встречаются реже и используются в неответствен­ ных устройствах.

Вприборостроении ременные и цепные передачи применяются только в случаях, когда прибор или приборная установка вклю­ чает в себя конструкции, по нагрузкам сходные с машинострои­ тельными, или же когда эти передачи используются как готовые изделия машиностроения (например, клиноременные передачи не­ больших насосов). Остальные четыре вида можно встретить в ли­ ниях различных передающих устройств со средними или невы­ сокими точностями, но чаще в составе приводов от электродви­ гателей.

Вмашинах передачи с гибкими связями, как правило, нагру­ жены значительными моментами, часто работают при относи­ тельно больших скоростях и развивают заметные и большие мощ­ ности. По этой причине их необходимо рассчитывать на прочность

идолговечность.

Гибкие связи передач приборов работают с малыми и неболь­ шими усилиями, но они все же должны подвергаться прочностному и иным расчетам, так как из-за малых поперечных сечений на­ пряжения их материалов легко могут оказаться за пределами до­ пускаемых. Помимо того, иногда необходим подсчет возможных погрешностей от деформаций растяжения, температурных удли­ нений и проскальзывания. В других случаях нужна оценка на­ дежности и запаса сцепления связи с ведущими и ведомым эле­ ментами.

Главной особенностью всякой связи должно быть малое сопро­ тивление изгибу, что позволяет рассматривать ее как идеально гибкую. В то же время она должна быть достаточно прочной про­ тив значительных растягивающих усилий, в нужной мере упругой и приемлемо долго сохранять эти свойства. Иногда требуется, чтобы ее деформации были также достаточны.

По сравнению с другими видами, передачи с гибкими связями обладают некоторыми бесспорными преимуществами, благодаря которым они оказываются предпочтительными при выборе под­ ходящих конструктивных решений той или иной задачи проекти­ рования. Основными достоинствами передач с гибкими связями являются:

а) простота и компактность конструкций, достаточная работо­ способность и надежность;

б) возможность транспортировать энергию и движения на от­ носительно большие расстояния и в любом направлении без за­ метного усложнения конструкций; .

в) способность работать при малых, средних и при больших линейных скоростях в достаточно широком диапазоне передавае­ мых мощностей;

г) способность смягчать ударные воздействия и предохранять ведущие и ведомые устройства от возможных перегрузок за счет эластичности связи и ее проскальзывания.'

Главными недостатками являются:

а) относительно большие размеры узлов по сравнению с зубча­ тыми, повышенные нагрузки на валы и оси (на гибкие валики этотнедостаток не распростра­

няется); б) сравнительно малая

долговечность многих ви­ дов гибких связей, — при интенсивной работе они быстро изнашиваются и требуют замены;

ничивать или совсем исключать их применение. Неточности воз­ никают из-за удлинения связей от температурных изменений, деформаций, от колебаний влажности окружающей среды, про­ висания и от проскальзывания.

Все передачи с гибкими связями, независимо от их конструк­ тивного оформления, можно разделить на:

1)передачи, у которых сцепление гибкой связи с ведущим и ведомым элементами осуществляется за счет сил трения;

2)передачи, у которых гибкая связь своими концами наглухо прикреплена к ведущему и ведомому элементам;

3)передачи со сцеплением связи при помощи зубьев на ведомом

иведущем элементах.

Несколько особое место занимает передача гибким валиком. Способ сцепления накладывает определенный характер на ра­

боту передачи, ее расчет и на проектирование.

Сцепление за счет трения и зубьев используют в случаях, когда требуется передавать непрерывное вращение и заметные мощности. Наглухо прикрепленная связь допускает лишь огра­ ниченные углы поворота, но зато не имеет относительного про­ скальзывания по ведущему и ведомому элементам. Она более точна. Передача с помощью гибкого валика незаменима, когда устройство, потребляющее механическую энергию, должно часто менять свое положение в пространстве относительно неподвижно закрепленного источника движений.

Наиболее распространенной формой поперечного сечения связи является прямоугольник (рис. 25), у которого ширина b на поря­ док или больше превосходит толщину h. Такая форма сечения наиболее приемлема, самая работоспособная и обеспечивает луч-

68

шее качество передачи вращения. Реже и преимущественно в мало­ мощных и менее ответственных устройствах используют связи с поперечным сечением в виде круга. Недостатком такой формы сечения является меньшая точность и высокие .удельные давления по местам сцепления, ведущие к сравнительно быстрому износу рабочих поверхностей связи и шкивов. Наконец, там, где надо иметь повышенную тяговую способность при относительно не­ больших размерах и межцентровых расстояниях, лучшие резуль­ таты показывают связи с клиновым поперечным сечением. Однако они уступают связям ленточной формы по плавности и точности передачи вращения. Применение других форм поперечного сече­ ния связи нецелесообразно.

Ниже главное внимание уделено передаточному узлу со связью прямоугольного поперечного сечения, сцепляющейся со шкивами за счет сил трения.

Основой для построения как простых, так и сложных переда, точных устройств с гибкой связью фрикционного сцепления яв­ ляется простейший передаточный узел, состоящий из ведомого £>2 (рис. 26) и ведущего D1 шкивов, охваченных достаточно упругой

Сила начального натяжения S0 прижимает связь к шкивам и возбуждает силы трения, при помощи которых осуществляется сцепление. Величину S0 подсчитывают как достаточную для нор­ мальной работы узла при нагрузке М2 и заданных условиях. При этом следует учитывать опытные сведения о способности связи сохранять постоянство начального натяжения достаточно долго.

Использование упругих свойств связей для сцепления за счет сил • S от деформаций (/ = const) возможно при выполнении двух условий:

69