Техническая механика. Учебное пособие для СПО

Если F0 = Ft, тогда:

F1 = 2Ft.

В ведомой ветви:

F2 = F0 = Ft .

Cила давления на вал:

Q = 3Ft .

8. Цепная передача

Цепная передача относится к передаче зацеплением с гибкой связью (цепью). Цепи бывают втулочно+роликовые и зубчатые. Зубчатые цепи лучше, бесшумнее, но они доро ги и тяжелы. Применяются зубчатые цепи при больших ско ростях.

Достоинства цепной передачи: большое межосевое рас стояние (до 8 мм); отсутствие проскальзывания; передача больших мощностей (до 3000 кВт); компактность.

Недостатки: шум при работе; сильный износ цепи; удли нение цепи.

Передача состоит из цепи и звездочек. Для работы пере дачи необходимо натяжное устройство. Концы цепи соеди няются специальным замком. Цепи характеризуются шагом цепи.

Передаточное число:

u = ω1 = n1 = z2 = T2 ,

ω2 n2 z1 T1 η

где z1, z2 — число зубьев звездочек.

141

Расчет цепной передачи.

1. Определяется передаточное число:

u = ω1 .

ω2

2. Определяется z2:

z2 = z1u.

3. Определяется вращающий момент Т1:

Т = 1000Р1 .

1 ω1

По таблице определяется допускаемое давление в шарни рах [Pu], определяется коэффициент эксплуатации К:

К= 2—3.

4.Определяется шаг цепи:

где R — коэффициент, учитывающий условия монтажа пере дачи и ее эксплуатации;

m — число рядов цепи.

5.Определяется скорость цепи:

ν= рz1 ω1 . 2π

142

ЛЕКЦИЯ № 12. Детали вращения. Редукторы

1. Валы и оси

Валом называется вращающаяся деталь, предназначенная для поддержания насаженных на нее деталей и передачи вра щающего момента.

Осью называется неподвижная или вращающаяся деталь, служащая для поддержания насаженных деталей. Ось вращаю щего момента не передает.

Классификация валов. В зависимости от назначения, валы бывают:

1)коренные — воспринимают работу машины (валы дви гателей, шпиндели);

2)передаточные — передают момент;

3)трансмиссионные — распределяют момент между от дельными потребителями.

Валы, от которых передается момент, называются веду+

щими, а валы, к которым передается — ведомыми. Передаточ ные валы являются одновременно и ведущими, и ведомыми.

В зависимости от конструкции, валы бывают гладкие, сту+ пенчатые, фасонные, а также сплошные и полые.

Валы делаются полыми по конструктивной необходимости (подача масла, охлаждение воды, электропривода, один вал рас положен внутри другого). Чтобы полый вал был легче, должно выполняться условие:

d ≥0,7.

D

144

Если

d = 0,2÷0,3,

D

он будет еще тяжелее.

Для облегчения валы выполняются следующих модифика ций: полые, шлицевые, валы шестерни, валы с наружной или внутренней резьбой.

Элементы вала. Часть вала, находящаяся в подшипнике, называется цапфой. Цапфа на конце вала называется шипом, на середине вала — шейкой. Если цапфа воспринимает осе вую нагрузку, она называется пятой, а подшипник — подпят+ ником.

Пяты бывают сплошные и кольцевые, иногда гребенчатые. Местное увеличение диаметра для восприятия осевой на грузки называется буртом, плавный переход сечения — гал+ телью. На валах бывает проточка или наплавка для установки

стопора.

Для изготовления вала чаще всего используется сталь 45, Ст5, иногда в коробках передач — сталь 40Х или другая.

Расчет оси. Ось работает только на изгиб. Диаметр оси определяется по формуле:

d = 3 Mи , 0,1 σ

где Ми — изгибающий момент; [σ] — допускаемое напряжение.

Если ось неподвижна, принимается [σ0] — предел вынос ливости при нулевом цикле напряжения, если вращается, то [σ−1] — предел выносливости при симметричном цикле на пряжения, так как нагрузка при этом смещена по направле нию осевой силы.

145

Расчет вала. Расчет состоит из четырех стадий.

1.Ориентировочный расчет.

2.Эскизная компоновка (создание конструкции вала).

3.Проверка на совместное действие изгиба и кручения.

4.Уточненный расчет (проверка на усталость).

При ориентировочном расчете определяется диаметр вы ходного конца вала из условия прочности на кручение:

где Т — вращающий момент; [τкр] — допускаемое напряжение кручения.

Полученный диаметр округляется до стандартного. Допускаемое напряжение зависит от марки стали:

2. Подшипники

Подшипником называется опора вращающейся детали (оси, вала, ролика, блока). Подшипник расположен под шипом ва ла, отсюда и название — подшипник.

В зависимости от рода трения различают подшипники сколь+ жения и подшипники качения. В зависимости от воспринимае мой нагрузки, подшипники бывают: радиальные — несут толь ко радиальную нагрузку; радиально+упорные — воспринимают радиальную и осевую нагрузки; упорные — воспринимают осе вую нагрузку.

146

Подшипники скольжения. В подшипнике скольжения дей ствует трение скольжения. Подшипник состоит из корпуса и антифрикционного вкладыша или втулки. Между вклады шем и цапфой обязательно должен быть масляный слой.

Достоинства подшипников скольжения: большая допускае мая нагрузка; большая частота вращения; бесшумность; не большие радиальные размеры; возможность установки на ко ленвалы.

Недостатки: низкий КПД, большие потери на трение; сложность эксплуатации и смазки; большой расход смазки; ограниченная взаимозаменяемость (только в пределах одно типных машин); применение дорогостоящих антифрикцион ных материалов.

Корпус подшипника — чугунный, вкладыш — антифрик ционный. Материалом для подшипника служит бронза, баб бит, антифрикционный чугун, пластмасса, дерево, графит, ме таллографит, фторопласт, капралон.

Смазка подшипников бывает периодическая, кольцевая, капельная, смазка под давлением, циркулярная. КПД равен 0,95—0,96.

Расчет подшипников скольжения. При расчете диаметр вкла дыша принимается равным диаметру цапфы.

Длина вкладыша:

l = (0,5÷1,3)d.

Проводится проверка на выдавливание смазки и нагрев:

P = R ≤[P ],

S

Pν = [Pν],

где R — радиальная нагрузка;

S = dl — площадь проекции цапфы;

ν = πdn — окружная скорость. 60

147

Допускаемые значения [P] и [Pν] зависят от материала, из которого изготовлен подшипник.

Подшипники качения. В подшипниках качения действует трение качения. Подшипник состоит из наружного кольца, внутреннего кольца, тел качения и сепаратора.

В зависимости от тел качения, подшипники бывают шари+ ковые и роликовые.

Достоинства подшипников качения: высокий КПД (η = = 0,99%); низкая стоимость; хорошая взаимозаменяемость; простота обслуживания.

Недостатки: шум при работе; ограниченная нагрузка и часто та вращения; большие радиальные размеры.

Расчет подшипников качения. Тип подшипника выбирается

взависимости от характера нагрузки, номер подшипника —

взависимости от диаметра вала.

Составляется расчетная схема, и проводится проверка под шипника на долговечность.

Определяется реакция подшипников RА и RВ. Далее опре деляется эквивалентная нагрузка на подшипник:

Rэ = (XRK к + YFа )Кб КТ ,

где Х — коэффициент радиальной нагрузки; Y — коэффициент осевой нагрузки;

R — радиальная нагрузка (RА или RВ в зависимости от то го, какой подшипник рассчитывается), берется большая из нагрузок; КК — коэффициент вращения (если вращается внутрен

нее кольцо, КК = 1, если наружное, КК = 1,2); Кб — коэффициент безопасности (Кб = 1—3; для редукто ра Кб = 1,3—1,4);

КТ — температурный коэффициент (КТ = 1 при t < 100 °C). Далее определяется фактическая долговечность подшип

ника:

148

где C — динамическая грузоподъемность подшипника. Если условие

Ly ≥ Lhзвд

не выполняется, необходимо взять более высокую серию или другой тип подшипника и повторить расчет.

При отсутствии осевой нагрузки:

R' = RКк Кб КТ — для радиальных подшипников;

Rэ = Fа Кб КТ — для упорных подшипников.

При частоте вращения n<10 об/мин подшипник на долго вечность не проверяется.

Кроме долговечности, подшипник проверяется на статиче+ скую грузоподъемность:

Rэ ≤C0 ,

где С0 — статическая грузоподъемность подшипника.

3. Посадка деталей. Муфты

Посадкой называется степень подвижности соединяемых деталей. Посадки бывают с натягом, когда d < D, и с зазором, когда d > D. Посадка бывает в системе вала, когда отверстие подгоняется под основной размер вала, и в системе отверстия, когда вал подгоняется.

149

Основной размер обозначается: Н — отверстие;

h — вал.

Посадка подшипника на вал производится в системе отверстия (обозначается Н6 или Н7), а посадка подшипника в гнездо — в системе вала (обозначается К6 или h6). Буква обозначает характер посадки, цифра — квалит в системе допус ков и посадок.

Муфтой называется устройство, предназначенное для со единения двух концов валов и передачи вращающего момента. Муфты могут выполнять и другие функции: электроизоляции, сглаживания толчков, защиты от перегрузок, включения и вы ключения движения. Также муфты могут выполнять роль ма ховика и тормозного барабана.

Муфты подразделяются на жесткие (передают все толчки при работе) и упругие (частично сглаживают возникающие толчки). Те и другие муфты бывают глухие (постоянно соеди ненные) и управляемые (их можно включать и выключать, служат для включения движения).

К жестким муфтам относятся.

1.Втулочная — самая простая, при применении штифтов может быть защитной.

2.Поперечно свертная, или дисковая — состоит из двух полумуфт, соединенных болтами, широко распространена.

3.Продольно свертная — имеет разъем вдоль оси.

4.Крестовая (муфта Ольдгема) — допускает несоосность, применяется при небольших мощностях, состоит из сухаря

идвух полумуфт с пазом.

5.Фрикционная — бывает дисковая и коническая, однодис ковая и многодисковая, сухая и работающая в масляной ван не, применяется в автомобилях как сцепление, в станках — как фрикцион.

6.Обгонная — передает вращение только в одном направ лении, применяется в двигателях внутреннего сгорания как пусковое устройство (храповик, бендикс).

7.Муфта с шарниром Гука — применяется при пересекаю щихся валах, в карданных передачах.

150