Техническая механика. Учебное пособие для СПО

К упругим муфтам относятся.

1.Втулочно пальцевая — за счет деформации втулки (рези новой или кожаной) происходит сглаживание толчка, очень широко применяется при любых мощностях.

2.Муфта с упругим кольцом — широко применяется для привода насосов в котельных.

3.Пружинная — является компенсирующей.

4.Зубчатая — допускает несоосность валов (компенсирую щая муфта), обладает очень высокой надежностью, применя ется в грузоподъемных машинах.

5.Кулачковая — применяется как управляемая.

6.Расширительная — аналогична кулачковой, но имеет увеличенные зазоры, работает при большой разности темпе ратур.

7.Гидравлическая — может не только передавать, но и из менять момент, применяется на кораблях, в автомобилях, обладает очень большой плавностью.

4.Редукторы

Редуктором называется закрытая зубчатая или червячная передача, спроектированная в виде отдельного или встроен ного в машину агрегата.

Редукторы предназначены для понижения угловой скоро сти ведомого вала по сравнению с ведущим; уменьшение уг ловой скорости сопровождается увеличением вращающего момента на ведомом валу. Устройства, повышающие угловую скорость, называются ускорителями, или мультипликаторами.

Редукторы бывают одно+ и многоступенчатыми. Передаточ ное число редуктора с одной ступенью в виде цилиндрической пары колес обычно не превышает imax = 8. Для конических ко созубых передач imax = 5÷6. Двухступенчатые редукторы имеют большие передаточные числа, но не выше i = 63. При i от 31,5 до 400 делают трехступенчатые редукторы. Редукторы с чис лом ступеней более трех встречаются редко. При больших пе редаточных числах одну из ступеней делают в виде червячной или планетарной передачи.

151

Редукторы проектируют или специально для данной ма шины, или используют серийно выпускаемые редукторы, предназначенные для установки в самых различных машинах.

Одноступенчатые редукторы с цилиндрическими колесами обычно имеют горизонтальное расположение валов. Колеса могут быть с прямыми, косыми или шевронными зубьями. Корпуса редукторов чаще всего изготавливают литыми чугун ными, реже — сварными стальными. Валы зубчатых передач редукторов монтируют на подшипниках качения или сколь жения.

Двухступенчатые редукторы выполняют по двум схемам.

Впервом случае оси входного и выходного валов не совпа дают, и концы их могут быть выведены с любой стороны кор пуса редуктора. Во втором случае оси входного и выходного валов совпадают, образуя одну линию, такие редукторы назы ваются соосными. Их преимущество — меньшая длина по сравнению с редукторами, выполненными по первой схеме.

Несимметричное расположение зубчатых колес относи тельно опор при больших нагрузках (вследствие деформации валов) приводит к неравномерному распределению передавае мого усилия по длине зуба. Этот недостаток устраняют ис пользованием схемы с раздвоенной ступенью. При этом для равномерного распределения нагрузки между параллельно ра ботающими колесами и для устранения осевых нагрузок на подшипниках винтовые линии зубьев колес, установленных на одном валу, делают противоположного направления. Устройство опор в этом случае должно позволять некоторое осевое смещение одного из двух валов.

Редукторы изготавливаются в горизонтальном и в верти кальном исполнении или даже с наклонным расположением плоскости осей валов.

Втех случаях, когда необходимо передавать вращаю щий момент между валами с взаимно перпендикулярным рас положением осей, применяют одно или двухступенчатые ко нические редукторы. Передаточные числа таких редукторов

спрямозубыми коническими колесами не превышают i = 4,

152

а при косых и криволинейных зубьях — не более i = 5 (в ред ких случаях i = 6). При больших передаточных числах приме няют коническо цилиндрические редукторы.

Червячные редукторы могут быть с верхним, боковым или вертикальным расположением червяка. Нижнее расположе ние червяка применяется при окружных скоростях червяка до 4—5 м/с.

Редукторы, выполняемые в металле по какой либо из при веденных выше схем, имеют конструкцию, определяемую

вкаждом частном случае самой схемой и назначением редук тора.

Масло для смазки зацепления и подшипников заливают

вкорпус редуктора с таким расчетом, чтобы зубья и часть вен ца колеса погружались (окунались) в него. При быстром вра щении колес масло разбрызгивается и попадает в зацепление. Стекая по стенкам и по специальным каналам в плоскости разъема корпуса, масло попадает и в подшипники валов.

5. Расчет редукторов

При проектировании редукторов выполняется кинемати ческий расчет и расчет на прочность.

Кинематический расчет сводится к определению обще го передаточного числа редуктора и отдельных его ступеней и уточнению принятой кинематической схемы. Передаточные числа между ступенями распределяются в зависимости от ви да передач (цилиндрические, конические или червячные) и ве личины общего передаточного числа редуктора. В свою оче редь, общее передаточное число зависит от угловых скоростей входного и выходного валов.

Расчет на прочность сводится к определению межосевых расстояний, модулей зацепления колес передач, размеров ко лес и вала. При этом попутно выполняют геометрические рас четы элементов зацепления передач. Передаточные числа, как общие, так и по отдельным ступеням, для редукторов одно , двух и трехступенчатых с цилиндрическими колесами регла ментированы ГОСТом. При использовании в конструкциях

153

приводов стандартных серийно выпускаемых редукторов их зубчатые передачи и валы подвергаются проверочному расче ту с учетом конкретных условий эксплуатации.

Расчет и проектирование редукторов состоят из следующих основных этапов:

1. Выбор электродвигателя и кинематический расчет ре дуктора.

Электродвигатель выбирают по номинальной мощности и скорости вращения его вала с учетом конкретных условий работы редуктора. Для определения номинальной мощности электродвигателя Рэл нужно знать общий КПД редуктора ηред. Тогда

Р

Рэл = ηред ,

где N — мощность на выходном валу редуктора.

2.Ориентировочный расчет валов редуктора.

3.Расчет зубчатых и червячных передач.

4.Подбор подшипников.

5.Эскизная компоновка редуктора.

6.Окончательный расчет валов.

Пример кинематического расчета редуктора. Рассчитываем редуктор с жестко посаженными колесами (рис. 12).

Определяем требуемое передаточное отношение:

i = n1 , n2

где n1 — частота вращения быстроходного вала; n2 — частота вращения тихоходного вала.

Так как редуктор нестандартный, полученное значение округляется до десятых долей.

154

Шестерня

n1, T1

aω

Колесо

n2, T2

Рис. 12. Кинематическая схема редуктора с жестко посаженными колесами

Уточняем частоту вращения тихоходного вала:

n2 = n1 . i

Определяем расхождение частоты вращения тихоходно го вала:

= n2 −n2зад 100%,

n2зад

где n2 — расчетная (уточненная) частота вращения тихо ходного вала;

n2зад — заданная частота вращения тихоходного вала. Допускаемое расхождение:

[ ]= ±2.

155

Содержание

ЛЕКЦИЯ № 1. Основные понятия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1. Введение. Аксиомы и понятие силы статики . . . . . . .3 2. Связи и реакции связей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

ЛЕКЦИЯ № 2. Плоская система сходящихся сил. Балочные системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1. Определение равнодействующей геометрическим способом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 2. Определение равнодействующей

аналитическим способом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 3. Пара сил. Момент силы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 4. Плоская система произвольно расположенных сил . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

5. Балочные системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16 6. Пространственная сходящаяся система сил . . . . . . .18 7. Центр тяжести . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

ЛЕКЦИЯ № 3. Кинематика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 1. Основные понятия кинематики . . . . . . . . . . . . . . . . .24 2. Кинематика точки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27 3. Простейшие движения твердого тела . . . . . . . . . . . .29 4. Сложное движение твердого тела . . . . . . . . . . . . . . . .31

ЛЕКЦИЯ № 4. Динамика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 1. Основные понятия и аксиомы динамики . . . . . . . . .34 2. Трение. Виды трения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36 3. Основы киностатики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38 4. Работа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41 5. Мощность. Коэффициент полезного действия . . . . .45 6. Общие теоремы динамики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47

157

ЛЕКЦИЯ № 5. Основные понятия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 1. Виды расчетов в сопротивлении материалов . . . . . .51 2. Нагрузки и элементы конструкции . . . . . . . . . . . . . .54 3. Внешние и внутренние нагрузки.

Метод сечений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .55

ЛЕКЦИЯ № 6. Растяжение и сжатие . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 1. Деформация растяжения, сжатия . . . . . . . . . . . . . . . .59 2. Определение механических характеристик материалов. Характеристики прочности и пластичности. Диаграммы растяжения . . . . . . . . . . .62

3. Предельные и допустимые напряжения.

Условие прочности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65

ЛЕКЦИЯ № 7. Сдвиг и кручение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 1. Деформации сдвига . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69 2. Геометрические характеристики плоских сечений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .72

3. Деформации при кручении . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74 4. Напряжения при кручении . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77

ЛЕКЦИЯ № 8. Изгиб . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 1. Основные понятия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .81 2. Поперечные силы и изгибающие моменты . . . . . . .84 3. Построение эпюр поперечных сил и изгибающих моментов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .87

4. Расчеты на прочность при изгибе . . . . . . . . . . . . . . . .89

ЛЕКЦИЯ № 9. Сочетание основных деформаций. . . . . . . 93 1. Теория напряженного состояния . . . . . . . . . . . . . . . .93 2. Расчет круглого бруса на изгиб с кручением . . . . . .95 3. Устойчивость сжатых стержней . . . . . . . . . . . . . . . . .97

ЛЕКЦИЯ № 10. Основные положения . . . . . . . . . . . . . . . 101 1. Основные понятия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .101 2. Разъемные соединения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .103

158