Детали приборов

5.3. Упругие опоры

Упругие опоры с внутренним трением для вращательного движения, часто называемые упругими шарнирами, имеют следующие преимущества: малое трение, отсутствие зазоров и необходимости в смазке, долговечность и надежность работы. К недостаткам относятся противодействующее изменяющееся усилие и ограниченная величина угла поворота подвижного звена.

Например, рычаги должны поворачиваться, чтобы обеспечить передачу измерительной информации от детали к индикатору.

Рисунок 5.9 – Рычаг Закрепить рычаг можно на упругой опоре, рисунок 5.10.

Рисунок 5.10– Закрепление рычага на упругой опоре Используем упругие опоры:

Если закрепить на одной пластине возможно не только угловое перемещение, но и перемещение вверх-вниз (например, вдоль линии измерения, что приведёт к дополнительной погрешности), рисунок 5.10.

Рисунок 5.11 – Закрепление рычага на двух пластинах

172

Решение проблемы: две пластины дополняют друг друга, поэтому рычаг не движется в запрещённых направлениях, а только поворачивается: рисунок 5.11

Примеры крестовых шарниров, рисунок 5.12 и 5.13.

Рисунок 5.12 – Примеры крестовых шарниров Недостаток: появление упругих сил, изменяющих измерительное усилие.

– толщина пружины.

Рычаг поворачивается много раз (циклов). Чтобы устройство не ломалось, берут

большой запас по допустимым напряжениям6 ∙

= ∙ 2 ≤ 150 МПа

Достоинства:

-отсутствие внешнего трения;

-низкие требования к точности изготовления;

-высокая долговечность.

Недостатки:

-значительные размеры;

-маленький угол поворота рычага;

-изменение измерительного усилия прибора из-за упругих сил в пружинах. Материалы изготовления упругих пружин: У10А.

В приборах наиболее широкое распространение получили ленточные, крестообразные и уголковые пружинные шарниры.

- ленточный шарнир, рисунок 5.14.

174

Рисунок 5.14– Изображение ленточного шарнира Пружинная лента 2 жестко закреплена в рычаге 1 и неподвижном основании 3.

Полагают, что при малых углах поворота ось вращения шарнира приближенно располагается в точке пересечения касательных, поведенных к начальной и конечной точкам пружинной ленты, т.е. находится в точке О. Положение оси X-X сильно зависит от приложенной к рычагу нагрузки.

Рисунок 5.15 – Изображение крестообразного пружинного шарнира Рамка 2 может поворачиваться без люфта вокруг оси О1-О2, проходящей через

линию пересечения пружин 1.

Такие шарниры имеют ряд преимуществ по сравнению с подшипниками. Основное преимущество пружинных шарниров состоит в том, что в них имеется

только трение упругости, поэтому они не требуют смазки и не подвержены износу, ко-

175

торый бы увеличивал зазор (мертвый ход). Нагрузки таких шарниров обычно не бывают настолько велики, чтобы вызвать ошибку вследствие смещения пластинок.Пружины 1 выполняются равной длины и толщины. Применяются конструкции с двумя, тремя и четырьмя пружинными лентами, суммарная ширина которых на каждой стороне шарнира одинакова.

176

ГЛАВА 6. МУФТЫ 6.1 Муфты. Общие сведения, назначение и классификация

Муфтами в технике называют устройства, которые служат для соединения концов вала, стержней, труб, электрических проводов и т. д. Рассмотрим только муфты для соединения валов. Так, например, муфты используют для включения и выключения исполнительного механизма при непрерывно работающем двигателе (управляемые муфты); предохранения машины от перегрузки (предохранительные муфты); компенсации вредного влияния несоосности валов (компенсирующие муфты); уменьшения динамических нагрузок (упругие муфты) и т. д.

В современном машиностроении применяют большое количество муфт, различающихся по принципу действия и управления, назначению и конструкции. В электрических и гидравлических муфтах используют принципы сцепления за счет электромагнитных и гидродинамических сил.

Широко применяемые муфты стандартизованы. Основной паспортной характеристикой муфты является значение вращающего момента, на передачу которого она рассчитана.

Рассмотрим следующую схему классификации муфт, согласно которой муфты подразделяются на 4 класса:

1.Нерасцепляемые муфты, в которых ведущая и ведомая полумуфты соединены между собой:

‒Жесткие, для жесткого и неподвижного соединения соосных валов;

‒Компенсирующие самоустанавливающиеся, для соединения валов с не-

большими взаимными смещениями и перекосами геометрических осей, вызванными неточностью изготовления или монтажа, а также упругими деформациями валов;

‒Упругие, для уменьшения динамических нагрузок, передаваемых через соединяемые ими валы;

•Прочие;

2.Управляемые муфты, позволяющие сцеплять и расцеплять валы как во время их остановки так и во время работы:

177

‒Синхронные, допускающие сцепление и расцепление ведущего ведомого валов только при равных или почти равных угловых скоростях;

‒Фрикционные (асинхронные), позволяющие сцеплять и расцеплять ведущий и ведомый валы при различных угловых скоростях;

•Прочие;

3.Самодействующие муфты, при которых ведущий и ведомый валы сцепляются или расцепляются автоматически при изменении заданного режима работы муфты:

•Механические

‒Центробежные

‒Обгонные

‒Предохранительные

•Гидравлические

•Прочие

4.Прочие виды муфт, которые не могут быть отнесены к другим классам. Подгруппы муфт в свою очередь делятся на виды, каждый вид имеет в свою оче-

редь несколько разновидностей муфт, различающихся между собой конструктивными

учитывающий дополнительные динамические нагрузки на муфту (k=1…6).

6.2 Жесткие муфты Муфта втулочная (рисунок 6.1) ‒ простейшая из жестких неразъемных муфт.

Скрепление втулки с валами выполняют с помощью штифтов, шпонок или зубьев (шлиц).

178

а –передача момента штифтами; б – передача момента шпонками Рисунок 6.1 ‒ Муфта втулочная

Втулочные муфты являются простыми по конструкции, дешевыми, нашли широкое применение в легких машинах для соединения валов диаметром примерно до 100 мм. Применение этих муфт ограничивается тем, что при сборке и разборке валов требуются значительные смещения их в осевом направлении, а также тем, что эти муфты требуют очень точного совмещения их восей валов (в противном случае появляются силы, изгибающие валы). Прочность муфты определяется прочностью штифтового, шпоночного или шлицевого соединения, а также прочностью втулки.

Муфта фланцевая (рисунок 6.2). Наиболее распространенная из жестких муфт, разъемных в плоскости, перпендикулярной оси вала. Состоит из двух полумуфт, насаживаемых на концы валов и соединяемых между собой болтами.

На рисунке 6.2 сверху и снизу от осевой линии изображены различные варианты конструкции фланцевой муфты; полумуфты 7, 2 соединяют болтами, поставленными с зазором (I вариант) или без зазора (II вариант). В первом случае крутящий момент пе-

179

редается силами трения, возникающими в стыке полумуфт от затяжки болтов, во втором случае - непосредственно болтами, работающими на срез и смятие.

I – болты ставятся с зазором; II – болты ставятся без зазора Рисунок 6.3 – Фланцевая муфта

Фланцевые муфты широко распространены в машиностроении. Их применяют для соединения валов диаметром до 200 мм и более. Достоинствами таких муфт являются простота конструкции и сравнительно небольшие габариты. Также фланцевые муфты могут воспринимать большие нагрузки, в том числе ударного действия. Расчет фланцевой муфты заключается в проверочном расчете на прочность её болтов и соединения полумуфт с валами.

6.3 Компенсирующие самоустанавливающиеся муфты Муфта зубчатая. Состоит из полумуфт с наружными зубьями и разъемной

обоймы с двумя рядами внутренних зубьев (рисунок 6.4)

180