Тимонина / Глава 5

Глава 5.Информация о деталях механических передач

5.1. Общие сведения о деталях механических передач

• Подши́пник— изделие, являющееся частью опоры или упора, которое поддерживает вал, ось или иную подвижную конструкцию с заданной жёсткостью. Фиксирует положение в пространстве, обеспечивает вращение, качение или линейное перемещение (для линейных подшипников) с наименьшим сопротивлением, воспринимает и передаёт нагрузку от подвижного узла на другие части конструкции. Изобрел подшипник в 1829 году чешский лесник Йозеф Рессел.

Опора с упорным подшипником называется подпятником.

Основные параметры подшипников:

• Максимальные динамическая и статическая нагрузка (радиальная и осевая).

• Максимальная скорость (оборотов в минуту для радиальных подшипников).

• Посадочные размеры.

• Класс точности подшипников.

• Требования к смазке.

• Ресурс подшипника до появления признаков усталости, в оборотах.

• Шумы подшипника

Нагружающие подшипник силы подразделяют на:

• радиальную, действующую в направлении, перпендикулярном оси подшипника;

• осевую, действующую в направлении, параллельном оси подшипника.

По принципу работы все подшипники можно разделить на несколько типов:

• подшипники качения;

• подшипники скольжения;

• газостатические подшипники;

• газодинамические подшипники;

• гидростатические подшипники;

• гидродинамические подшипники;

• магнитные подшипники.

Основные типы, которые применяются в машиностроении — это подшипники качения и подшипники скольжения.

Подшипники качения состоят из двух колец, тел качения (различной формы) и сепаратора (некоторые типы подшипников могут быть без сепаратора), отделяющего тела качения друг от друга, удерживающего на равном расстоянии и направляющего их движение. По наружной поверхности внутреннего кольца и внутренней поверхности наружного кольца (на торцевых поверхностях колец упорных подшипников качения) выполняют желоба — дорожки качения, по которым при работе подшипника катятся тела качения.

В некоторых узлах машин в целях уменьшения габаритов, а также повышения точности и жёсткости применяют так называемые совмещённые опоры: дорожки качения при этом выполняют непосредственно на валу или на поверхности корпусной детали.

Имеются подшипники качения, изготовленные без сепаратора. Такие подшипники имеют большое число тел качения и большую грузоподъёмность. Однако предельные частоты вращения бессепараторных подшипников значительно ниже вследствие повышенных моментов сопротивления вращению.

В подшипниках качения возникает преимущественно трение качения (имеются только небольшие потери на трение скольжения между сепаратором и телами качения), поэтому по сравнению с подшипниками скольжения снижаются потери энергии на трение и уменьшается износ. Закрытые подшипники качения (имеющие защитные крышки) практически не требуют обслуживания (замены смазки), открытые — чувствительны к попаданию инородных тел, что может привести к быстрому разрушению подшипника.

Классификация

Классификация подшипников качения осуществляется на основе следующих признаков:

По виду тел качения

• Шариковые,

• Роликовые;

По типу воспринимаемой нагрузки

• Радиальные,

• Радиально-упорные,

• Упорно-радиальные,

• Упорные,

• Линейные;

По числу рядов тел качения

• Однорядные,

• Двухрядные,

• Многорядные;

По способности компенсировать перекосы валов

• Самоустанавливающиеся,

• Несамоустанавливающиеся.

• Муфта — устройство (деталь машины), предназначенное для соединения друг с другом концов валов, а также валов и свободно сидящих на них деталей и передачи крутящего момента. Служат для соединения двух валов, расположенных на одной оси или под углом друг к другу.

Муфта передаёт механическую энергию без изменения её величины.

Жёсткая фланцевая и втулочная муфта.

По видам управления

• Управляемые — сцепные, автоматические

• Неуправляемые — постоянно действующие.

По группам муфт (механические)

• Жёсткие (глухие) муфты:

  • втулочные (по ГОСТ 24246-80) ;

  • фланцевые (по ГОСТ 20761-96);

  • продольно-свёртные (по ГОСТ 23106-78).

• Компенсирующие муфты — компенсируют радиальные, осевые и угловые смещения валов:

  • шарнирные муфты — угловое смещение до 45° (по ГОСТ 5147-97)

  • зубчатые;

  • цепные (по ГОСТ 20742-93).

• Упругие муфты — компенсация динамических нагрузок:

  • муфты с торообразной оболочкой (по ГОСТ 20884-93);

  • втулочно-пальцевые (по ГОСТ 21424-93);

  • муфты со звёздочкой (по ГОСТ 14084-93).

• Сцепные муфты — соединение или разъединение валов или валов с установленными на них деталями.

  • муфты кулачково-дисковые (по ГОСТ 20720-93);

  • кулачковые муфты;

  • фрикционные;

  • центробежные.

• Самоуправляемые (автоматические) муфты:

  • обгонные муфты — передача вращения только в одном направлении;

  • центробежные — ограничение частоты вращения;

  • предохранительные муфты — ограничение передаваемого момента (с разрушающимся элементом и автоматические).

• Винты — крепёжное изделие в виде стержня с наружной резьбой на одном конце и конструктивным элементом для передачи крутящего момента на другом^[1]. Передающим усилие элементом могут являться различного рода головки, шлицы в торце стержня и т. п. От шурупа винт отличается тем, что не имеет конического сужения на конце и не создаёт резьбу при вкручивании. Винт предназначен для образования резьбового соединения или фиксации.

Классификация

В зависимости от назначения существуют:

• крепёжные винты (для разъёмного соединения деталей);

• установочные винты (для взаимной фиксации деталей).

Крепёжные винты

Наиболее распространённым типом винта в технике является крепёжный винт. Такой винт является главной деталью разъёмного винтового соединения и представляет собой стержень с резьбой на одном конце и головкой на другом.

Головка винта служит для прижатия соединяемых деталей и захвата винта отвёрткой, гаечным ключом, имбусовым ключом или другим инструментом. Получили распространение крепёжные винты с круглой, шестигранной, квадратной и другими головками. Разновидность головки винта — секретка — применяется для затруднения откручивания винта посторонними. (Например, винт с одним или двумя отверстиями на головке (вместо шлица), винты под Y-образную отвёртку и т. д. В СССР на железных дорогах (крепление путевых устройств) часто применялись 5-гранные болты.) Для автолюбителей продаются «секретки» для крепления колёс автомобиля — все они, как правило, требуют своего уникального нестандартного ключа.

В России механические свойства болтов, крепёжных винтов и шпилек из углеродистых нелегированных и легированных сталей по ГОСТ 1759.4-87^[6] (ISO 898/1-78) при нормальных условиях характеризуют 11 классов прочности: 3.6; 4.6; 4.8; 5.6; 5.8; 6.6; 6.8; 8.8; 9.8; 10.9; 12.9. Первое число умноженное на 100, определяет номинальное временное сопротивление в Н/мм², второе число (отделённое точкой от первого) умноженное на 10, — отношение предела текучести к временному сопротивлению в процентах. Произведение чисел, умноженное на 10, определяет номинальный предел текучести в Н/мм². Наиболее распространены винты и болты с классом прочности 8.8 (нормальной прочности).

Соединение деталей с помощью винта и гайки называются болтовыми, а предназначенные для них винты, соответственно, болтами. Болты, как правило, имеют шестигранную головку «под ключ».

Установочные винты

Установочные винты

Симметричный установочный винт

Установочные винты применяются при необходимости зафиксировать взаимное расположение деталей относительно друг друга. Для этого на концах имеют различные выступы или углубления для лучшей фиксации деталей, а также, если имеется необходимость или возможность, изготавливают специальные отверстия под концы установочных винтов.

Примеры концов установочных винтов:

• по ГОСТ 12414-94 Концы болтов, винтов и шпилек. Размеры. (ISO 4753:1999):

  • конический конец;

  • плоский конец;

  • цилиндрический конец;

  • засверлённый конец;

  • ступенчатый конец;

  • ступенчатый конец со сферой;

  • ступенчатый конец с конусом;

• по другим стандартам:

  • рифлёный конец;

  • шариковый конец;

  • симметричные установочные винты со шлицами с обеих сторон (применяются при автоматической сборке).

    • Шпо́ночное соедине́ние — соединение охватывающей и охватываемой детали для передачи крутящего момента с помощью шпонки. Шпоночное соединение позволяет обеспечить подвижное соединение вдоль продольной оси. Классификация соединений в зависимости от формы шпонки: соединения призматическими шпонками, соединения клиновыми шпонками, соединения тангенциальными шпонками, соединения сегментными шпонками, соединения цилиндрическими шпонками.

Основной критерий работоспособности шпоночного соединения — прочность на смятие.

5.2.Таблицы,входящие в базу данных

• Подшипники

Для всех типов подшипников:

Для шариковых подшипников:

Для роликовых подшипников:

51