pm_l_3 Прикл мех Деталi машин

270

Таблиця18.4 - Коефіцієнтирадіальнихтаосьовихнавантажень

271

продовженнятаблиці18.4

18.3 Підшипникиковзання

18.3.1 Загальнівідомості Підшипникиковзання– цеелементиопорвалівіосей, поверхня

цапфи яких взаємодіє через шар мастила або безпосередньо з охоплюючою їїнерухомою поверхнею підшипника. Нормальна роботапідшипників ковзаннябезсистематичного спрацьовування поверхоньцапфивалаіпідшипникаможливалишеприрозділенні цихповерхоньшароммастиладостатньоїтовщини.

Підшипникиковзанняу сучасномумашинобудуваннімають вужчезастосування, ніж підшипники кочення. Однакзадеякими своїмипозитивнимихарактеристикамивониудеякихвипадкахмають переважне або рівне використання з підшипниками кочення.

Підшипникиковзаннязастосовуютьутакихвипадках:

а) дляопор валів(ω >500 рад/с), урежимахроботи яких довговічністьпідшипниківкоченнядоситьнизька;

б) дляваліввеликогодіаметрачерезвідсутністьстандартних підшипниківкочення;

в) увипадках, колипідшипникизаумовамискладаннямашини повиннібутироз'ємними(наприклад, дляопорколінчастихвалів);

г) прироботіпідшипниківуводіабоагресивномусередовищі, депідшипникикоченнянероботоздатні;

272

д) припотребімалихдіаметральнихрозмірів, наприклад, для близькорозміщенихпаралельнихвалів;

е) длятихохіднихвалівневідповідальнихмеханізмів, депідшипникиковзанняпростішізаконструкцієюідешевші, ніжпідшипники кочення.

Підшипникиковзаннявимагаютьсистематичногонаглядута неперервногозмащування, маютьбільш високівтратинатертяпри малихшвидкостяхобертаннявалівіпотребуютьпідвищенихпусковихмоментівпідчаспускумашинивдію. Крімцього, цапфивалів, щопрацюютьупідшипникахковзання, повиннімативисокуякість поверхнідлятого, щобзапобігтиприскореномуспрацюваннюпідшипникатацапфи.

Рисунок18.11 - Конструкціїпідшипниківковзання

За конструкцією підшипники ковзання бувають дуже різноманітні.

У найпростішому вигляді(рис.18.11,а) підшипник ковзання складаєтьсязкорпусу1 тавкладиша2, якийрозміщуєтьсяіфіксуєтьсяукорпусі. Взаємодіяопорноїцапфивалазпідшипникомвідбуваєтьсячерезшармастиламіжїхнімиповерхнями. Дляподачімастилау корпусііувкладишіпідшипникапередбачаєтьсяспеціальнийотвір. Підшипник ковзання на рис. 18.11 а, є жорстким нероз'ємним

273

підшипником. Прикладконструкціїроз'ємногопідшипникаковзання показанонарис.18.11.б. Такийпідшипникскладаєтьсязкорпусу1, кришки2 тавкладиша3 (двохполовинокциліндричноївтулки). Кришкадокорпусукріпитьсязадопомогою болтівабошпильок. Роз'ємніпідшипникизручніпримонтажівалівідопускаютьрегулюваннязазорівупідшипникузближеннямкришкиікорпусу. Томупереважнезастосуваннямаютьроз' ємніпідшипникиковзання. Якщо виникаютьзначніпрогинивалівабонеможливовиконатиточний монтаж, то використовують самоустановніпідшипники ковзання (рис.18.11 в). Корпустакогопідшипникамаєсферичнуопорнуповерхню, якадозволяєсамовстановлюватисьпідшипникуумежахкута γ=7..8º. Застосуваннясамоустановчихпідшипниківдозволяєзабезпечитирівномірненавантаженнявкладишапойогодовжині.

Розглянутіконструкціїпідшипниківковзанняздатнісприймати тільки радіальненавантаження(рис.18.11.а, б, в). Існуютьтакож підшипникиковзання, якіпризначенідлясприйманняосьовогоабо осьового та радіального навантаження одночасно (рис.18.11 г).

Підшипники ковзання, що сприймають осьове навантаження, називаютьпідп' ятниками, аелементивалів, щопрацюютьутаких підшипниках, називають п' ятами. На рис.18.11 г підп'ятник 1 сприймає осьове навантаження з боку вала і повинен бути зафіксованим від обертанняукорпусі2 підшипника. Вкладиш 3 сприймаєтількирадіальненавантаження.

Основними розмірами підшипників ковзання є посадочний діаметрпідшипникаd тайогодовжинаl. Здебільшогопідшипники ковзання виготовляють із співвідношенням l/d=0,5…1. Вузькі підшипники(l/d < 0,5) маютьнизькувантажністьіслабоутримують мастило. Довгіпідшипники(l/d > 1) вимагаютьпідвищеноїжорсткості валівтаточностіїхньогомонтажу. Товщинастінкисуцільноговкла-

дишаΔ=(0,1…0,2)d.

Найвідповідальнішою деталлю у підшипнику ковзання є вкладиш, який безпосередньо сприймає навантаження. Матеріал вкладишівповиненбутистійкимпротиспрацюваннятазаїдання, мати достатню пластичність, щоб, не руйнуючись, сприймати ударні навантаження, акоефіцієнттертяпарицапфа-вкладиш повиненбути мінімальним. Бажанатакож високатеплопровідністьдлякращого відведеннятеплотивідповерхоньтертяупідшипнику.

274

Затехніко-економічнимиміркуваннямибільш доцільно, щобу паріцапфа-вкладишбільшстійкоюпротиспрацюваннябулаповерхня цапфи. Зцієюметоюцапфивалівпіддаютьповерхневомугартуванню, якезабезпечуєвисокутвердістьробочоїповерхні.

Вкладишивиготовляютьізрізнихматеріалів: чавуну, сплавів кольоровихматеріалів, спеченихматеріалів, графітутасинтетичних матеріалів.

До кольорових антифрикційних сплавів належать бронзи, латуні, бабіти, алюмінієвісплави.

Спеченіматеріалимаютьусвоїйосновіміднийабозалізний порошок.

Неметалеві матеріали (гума, тверді породи деревини та пластмаси) значнорозповсюдженіякпідшипниковіматеріали, що пов'язанозїхнімивисокимиантифрикційнимивластивостямивпарііз сталевоюцапфою вала. Їхважливоюперевагоюєможливістьроботи призмащуванніводою.

Длязмащюванняпідшипників ковзаннязастосовуютьрідкі, пластичнітатвердімастильніматеріали.

Основним мастильним матеріалом єрідкімастила, бовони рівномірнорозподіляютьсянаповерхняхтертяізадовільнопрацюють уширокомудіапазонітемператур. Переважнезастосуваннязнаходять мінеральнімастила, якієпродуктомпереробкинафти.

Подача мастильного матеріалу до підшипників ковзання залежно від їхнього призначення та умов роботи може бути індивідуальноюабоцентралізованою, періодичноюабонеперервною, самоподачею або під тиском. Для змащування використовують спеціальнумастильнуарматуру.

18.3.2Критеріїроботоздатностітарозрахунку підшипниківковзання

Основнимикритеріамироботоздатностіпідшипниківковзанняє стійкістьпротиспрацюваннятастійкістьпротивтомногоруйнування робочихповерхонь.

Стійкістьпротиспрацюванняхарактеризуєтьсяопором абразивномуспрацюванню тазаїданню. Абразивнеспрацюванняможе бути при недостатній несучій здатності мастильного шару в підшипникахпідчасусталеногорежимуроботиіособливопідчас

275

пускутазупинкимашинипіднавантаженням. Абразивнеспрацюваннядужеінтенсивнеприпопаданніупідшипникразомізмастилом твердихабразивнихчастинок, співрозмірнихізтовщиноюмастильногошару. Заїданнявиникаєпривтратімастильною плівкою своєїзахисноїздатностіпривисокихмісцевихтискахітемпературах. Воно проявляєтьсяособливоактивнопринезагартованихцапфахвалівіпри твердихматеріалахвкладишів. Заїданню сприяютьпідвищенийтиск накромкахвкладишів, дефектиповерхоньтертя, температурнідеформаціївалів.

Втомне руйнування вкладишів підшипників ковзання спостерігаєтьсяпідчасдіїнанихзміннихнавантажень(наприклад, у поршневихмашинах, машинахударноїтавібраційноїдії). Крихкому руйнуванню піддаютьсямаломіцніантифрикційніматеріали, такіяк бабітитадеякіпластмаси.

Основнимрозрахункомпідшипниківковзанняєрозрахунокза умовою забезпеченнярідинноготертя, якийбазуєтьсянатому, що мастильнийшарповиненсприйматинавантаження. Прирідинному терті досягається стійкість проти спрацювання та заїдання підшипника.

Підчасрідинноготертяробочіповерхніцапфивалаівкладиша підшипникарозділенішароммастила, товщинаh якогобільшасуми висотнерівностейповерхоньцапфиRz1 тавкладишаRz2:

h > Rz1 + Rz 2 (18.17)

Якщозаписанаумовавиконується, щошармастиласприймає зовнішнєнавантаження, недопускаючиприцьомубезпосереднього дотиканняробочихповерхоньпідшипника, то критичнезначення товщинишарумастила, приякомупорушуєтьсярежим рідинного тертя, беруть

18.3.3 Умовнірозрахункипідшипниківковзання Цірозрахункивиконують, якщорежимрідинноготертянеможе

бутизабезпеченим. Вониунаближенійформіпередбачаютьзапобігання інтенсивномуспрацюванню, перегріванню тазаїданню у підшипниках. Сутьумовнихрозрахунківполягаєуобмеженнітискуp упідшипникутауобмеженніпараметраpVs.

Відповіднорозрахунковіумовизаписуютьутакомувигляді:

277

18.4.1 Загальнівідомостітакласифікаціямуфт Муфтаминазиваютьпристрої, щоз'єднуютьвалиіпередають

обертовиймомент. Інколимуфтамиз' єднуютьвалізрозміщенимина ньомудеталями– зубчастимиколесами, шківами, зірочками.

Застосуваннямуфтпов' язанезтим, щобільшістьмашин, утому числііїхпривод, компонуютьізокремихскладальниходиниць, що маютьвхіднітавихіднівали. Такимискладальнимиодиницямиє, наприклад, двигуніробочийорганмашини(див.рис.18.12,а) абодвигун, редукторіробочийорганмашини(див.рис.18.12,б). Безпосередній кінематичнийісиловийзв' язокміждвигуноміредуктором, редуктороміробочиморганомздійснюєтьсязадопомогою муфт. Потребау муфтахвиникаєівтихвипадках, колидовгівализаумовамитехнологіївиготовленняіскладанняаботранспортуванняслідвиготовлятиз кількохскладовихчастин.

Рисунок18.12 - Найпростішісхемиприводівмашини 1 – двигун; 2 – муфта; 3 – робочийорганмашини; 4 – редуктор

Умашинобудуваннівикористовуютьмуфтидужерізноманітних конструкцій. Яксамостійніскладальніодиницінайбільшчастовживаютьсямуфтистандартизовані.

Основноюхарактеристикоюкожноїмуфтиєобертовиймомент Tp, напередаванняякоговонарозрахована. Іншимиважливимипоказникамиконструкціймуфтєграничначастотаобертання, габаритні розміри, масаімоментінерціїмуфтищодоосіобертання.

Стандартнімуфтинерозраховують, апідбираютьзаобертовим моментомувідповіднихдовідниках. Лишеудеякихвипадкахвразі потребивиконуютьперевірнірозрахунки.

Муфти обчислюютьзарозрахунковим обертовим моментом

Т=КТ, деТ– номінальнийобертовиймомент; К – коефіцієнт, що

р п п

враховуєкороткочасніперевантаженняаборежимроботимуфти. Для машинізневеликимиприводнимимасамиіспокійномунавантаженні

278

Кп=1,0…1,5, длямашинізсереднімимасамитазміннимнавантаженням(поршневікомпресори, стругальніверстати) Кп=1,5…2,0. Умашинахізвеликимиприводнимимасамитаударнимнавантаженням

(молоти, прокатністани, роторнідробарки) берутьК=2,5…3,0.

п

Усімуфтиприводівмашинзапринципомроботиподіляютьна триосновнітипи: механічні, електричнітагідравлічні. Нижчерозглядаємотількинайпоширенішітатиповіконструкціїмеханічнихмуфт.

Класифікаціямеханічнихмуфтнаведенанарис.18.13 увигляді структурноїсхеми. Відповіднодоцієїсхемиусімуфтиподіляютьна4 класи: некеровані, керовані, самокерованітакомбіновані. Кожний класмуфтскладаєтьсяз3 груп, акожнагрупамаєвідповідніпідгрупи, види.

Рисунок18.13 - Класифікаціямуфт

18.4.2 Некерованімуфти Докласунекерованихмуфтналежатьусінерозчіпні(постійно

діючі) муфти, тобтотакі, вякихчастинимуфти(ведучаіведена півмуфти) з'єднані між собою постійно. Цей клас муфт є найпоширенішим.

Глухімуфти призначенідляжорсткогоз' єднанняспіввісних валів. Вонибуваютьвтулковііфланцеві.

Втулковамуфта– найпростішазглухихмуфт, суцільнаінасаджуєтьсянакінцівалів(рис.18.14.а, б), якіпідлягаютьз' єднанню. З'єднаннясуцільноївтулкизваламиможездійснюватисьзадопомо-

279

гоюштифтів, шпонокабозадопомогоюшліців. Примонтажіабодемонтажімуфтивиникаєпотребаувідносномуосьовомузміщенні валів. Томудлявтулковихмуфтневикористовуютьпосадкизгарантованимнатягом.

Втулковімуфтизастосовуютьздебільшогодлядіаметріввалів d≤(60…70) мм. Матеріал втулок– сталь40, 45, апри великих розмірах– чавунСЧ18, СЧ20. Штифтивиготовляютьізсталей45, 50.

Рисунок18.14 - Втулкові(а,б) тафланцева( в) муфти

Міцністьмуфтивизначаєтьсяміцністюїз'єднаннязвалами, а також міцністю самоївтулки. Розрахунок втулки виконують за умовоюміцностінакручення:

аштифтівзаумовоюміцностіназріз