pm_l_3 Прикл мех Деталi машин

200

* МатеріалСт2; 10кп ** Тесаме, Ст3; 20кп

деFmin ,Fmax – відповіднонайменшеінайбільшевзятізісвоїми

знакамизначеннязнакозмінногонавантаження, щодієназаклепкове з’єднання.

16.6. З’єднаннядеталейпаяннямтасклеюванням

Законструкцією з’єднанняпаянням(паяніз’єднання) тасклеюванням(клейовіз’єднання) подібнідозварнихз’єднань. Навідміну відзварювання, паяннятасклеюванняздійснюєтьсябезрозплавлюванняз’єднуємихдеталей. Зв’язокміжелементамитутзабезпечується силамимолекулярноївзаємодіїабоадгезіїповерхоньдеталейіздодатковимматеріалом– припоємабоклеєм.

Паяннямтасклеюваннямможназ’єднуватидеталінетількиз однорідних, ай неоднорідних матеріалів. За допомогою паяння з’єднуютьдеталізчорнихтакольоровихметалівтасплавів, деталізі скла, кераміки, графіту. Склеюватиможнадеталізметалівіздеталями зіскла, фарфору, кераміки, дерева, гуми.

Заміцністюпаянітаклейовіз’єднанняпоступаютьсяпередзварними, виконанимиякіснимзварюванням. Тількиприз’єднаннітонкостіннихконструкційможнадосягтирівноміцностіз’єднанняпаяннямтасклеюванняміматеріалудеталей.

Областьвикористанняпаянихтаклейовихз’єднаньутехніцівсе більшерозширюєтьсяузв’язкуіззастосуваннямновихконструкційнихматеріалів, високоміцнихлегованихсталей, багатозякихважко

201

піддаютьсязварюванню. Насьогодніпаянняширокозастосовуютьв авіабудуванні.

Паяннявикористовуютьпривиготовленнікамерзгораннясучаснихреактивнихдвигунів, ядернихреакторівтаіншихоб’єктів(радіаторівавтомобілівітракторів, паливнихтамаслянихтрубопроводів). Паяніз’єднанняможутьпрацюватипривисокихтисках, температурахтавагресивнихсередовищах. Клейовіз’єднаннятакожзастосовуютьувідповіднихконструкціях, убудівництвімостів, авіабудівництві. Паянітаклейовіз’єднаннядужеширокорозповсюдженів приладобудуванні.

16.6.1 Паяніз’єднання Напрактицівикористовуютьпереважностикові(рис.16.28, а) та

напусткові(рис.16.28, б) з’єднання деталей. Міцність стикового з’єднанняпідвищується, якщозастосовуватиступеневуабокосуформу кромок з’єднуваних паянням деталей. Міцністьнапусткового з’єднанняможнапідвищувати, збільшуючинапускабозастосовуючи однуабодвінакладки. Аналогічнимчиномвиконуютьпаяніз’єднання трубопроводів(рис.16.28, в).

Рисунок16.28 – Конструкціїпаянихз'єднань

Процесз’єднаннядеталейпаянням здійснюєтьсянагріванням з'єднуючихдеталейдотемпературиплавленнядодатковогоматеріалу

– припою.

Особливістю процесупаянняєпотребаіснуваннямалихірівномірнихзазорівміжз’єднуванимиповерхнямидеталей. Розмірзазо-

202

рівзалежновідвидуприпоюможебутивідкількохсотихдодесятих частокміліметра.

Дляприпоївзастосовуютьсплавинаосновіолова, міді, срібла. Розрізняютьлегкоплавкіабом’якіприпої(олов’яно-свинцеві) зтем-

о

пературоюплавленнядо350 Статугоплавкіаботвердіприпої(сріблі

о

абомідно-цинкові) зтемпературоюплавленнябільше600 С. Допершихприпоїввідносяться: ПОС30, ПОС40, ПОС50 іін., додругих– ПСр40, ПСр45 таін.

Рисунок16.29 – Дорозрахункупаянихз’єднань

Розрахунокнаміцністьпаянихз’єднаньвиконуютьаналогічно розрахункузварнихз’єднань. Длястиковогоз’єднання(рис. 16.29, а) умовуміцностінарозтягзаписуютьувигляді

адлянапустковихз’єднань(рис. 16.29,б) умоваміцностіназріз

Унаведенихформулахрозміриз’єднаньвідповідаютьвказаним нарис.16.29. Поверхнянапустковогоз’єднання, щопередаєнавантаженнявідоднієїдеталідоіншоїізнаходитьсяпіддієюзсуву, дорівнюєплощістикудеталей. Допустимінапругиможнаприймати:

нарозтяг: р=(100...120)МПа;

назріз: длям’якихприпоїв, зр=(20...30)МПа; длятвердих

припоїв, зр=(175...230)МПа.

203

Слідвідзначити, щом’якіприпоїзастосовуютьуз’єднаннях працюючихпритемпературах 100 оСітомувонизнайшлишироке застосуванняуприладобудуванні.

16.6.2 Клейовіз’єднання

Конструкціїклейовихз’єднаньподібнідоконструкційпаяних з’єднань(див. рис. 16.28), тількизамістьприпою використовується клей. Післязатвердінняклеювиникаютьсилиадгезії, зарахунокяких передаєтьсяз’єднаннямдеякенавантаження. Процессклеюваннявідбуваєтьсябезнагріванняабовумовахпорівняноневеликогонагріванняз’єднуванихдеталей(дляприскореннязатвердінняклею). Передсклеюваннямповерхнідеталейповиннібутиочищеннітаобробленінаждачним папером, оскількишорсткістьзбільшуєповерхню склеювання.

Насьогоднівиготовляютьсяклейовісумішізвибірковоюадгезією добудь-якихпевнихматеріалів(спеціальніклеї) абозвисокою адгезієюдорізнихматеріалів(універсальніклеї, наприклад, типуБФ).

Несучаздатністьклейовихз’єднаньзалежитьвідтовщиникле- йовогошару(оптимальнезначення0,05-0,15мм). Найрозповсюдженішими є клейовіз’єднання, що працюють на зріз (напусткові з’єднання). Нарозтягклейовийшарпрацюєзначногірше.

Розрахунокнаміцністьклейовихз’єднаньможнавиконуватиза тимисамимиформулами, щойпаяні.

Допустимінапругиназрізклейовогошваможнаприймати: дляклеяБФ-2, 'зр (15...20 )МПа; дляклеяБФ-4, 'зр ( 25...30 )МПа.

ЛЕКЦІЇ22 І23

17 МЕХАНІЧНІПЕРЕДАЧІ

204

Механічною передачеюназиваютьмеханізм, щопередаєенергіювіддвигунадоробочогоорганумашинизперетвореннямпараметрівруху. Вбільшостівипадківмеханічніпередачіперетворюютьпараметриобертовогоруху, змінюючимодульабонапрямшвидкості, а інколиіхарактерруху(обертовийрухперетворюютьупоступальний).

Обертовийрухнайпоширенішийумашинахізоглядунавластивійомуперевагивпорівняннізіншимивидамируху: існуєможливістьздійсненнянеперервноготарівномірногоруху; невеликівтрати натертявспряженняхобертовихдеталей; порівняльнапростотата компактністьдеталей, щозабезпечуютьобертовийрух.

Безпосереднійзв’язокдвигуназробочиморганоммашинихоча іможливий, алевикористовуєтьсярідко, наприклад, увідцентрових насосах, девалелектродвигунабезпосередньоз’єднуєтьсязвалом насоса. Потребавпровадженнямеханічноїпередачіміждвигуномта робочиморганоммашинидиктуєтьсятакимиміркуваннями:

а) потрібнішвидкостіробочихорганівмашини, якправило, не узгоджуютьсязнайвигіднішимишвидкостями двигуна; швидкості робочихорганівмашининайчастішенизькі; аствореннятихохідних двигунівспричинюєзбільшенняїхньоїмаситагабаритнихрозмірів;

б) удеякихмашинахтребарегулюватишвидкістьруху, проте регулюванняшвидкостідвигунанезавждиможливетадоцільне;

в) валдвигуназдійснюєобертовийрухздебільшогоспостійноюшвидкістю, авмашинахінколипотрібеннерівномірнийрухабо рухпоступальний, гвинтовийтощо.

Одже, основнепризначеннямеханічнихпередачцеузгодження параметріврухуробочихорганівмашинизпараметрамирухувала двигуна.

Усімеханічніпередачіподіляютьнадвігрупи: а) передачі, що базуютьсянавикористаннісилтертя(пасові, фрикційні) ; б) передачі, щобазуютьсяназачепленні(зубчасті, черв’ячні, ланцюгові, гвинтові).

205

Таблиця17.1 - Основнігрупитавидимеханічнихпередач

Усвоючергу, передачітертямтапередачізацепленнямможуть здійснюватисябезпосереднімдотиканнямведучоготаведеногоелементівпередачі(фрикційні, зубчасті, черв’яні) ізадопомогоюпромі- жноїгнучноїланки-такзваніпередачігнучкимзв’язком(пасові, ланцюгові).

Основнівидимеханічнихпередачнаведенівтабл.17.1.

17.1 Циліндричнізубчастіпередачі

Циліндричнізубчастіпередачієнайрозповсюдженішимимеха- нічнимипередачамиусучасномумашино-таприладобудуванні. Вони застосовуютьсяякумеханізмахнайточнішихприладів, дерозміри колісвимірюютьсякількомаміліметрами, таківнайпотужнішихмашинахізрозмірамиколісдо10 м.

Зубчастапередачаскладаєтьсяздвохколіс, наободіякихрозміщенізубці. Зубціцихколісвходятьузачепленняміжсобоюізавдя-

206

киїхнійвзаємодіїзабезпечуютьпередачуобертовогорухувідодного колесадодругого. Меншездвохспряженихколісназиваютьшестірнею, більше-колесом; термін“зубчастеколесо”належитьдообохколіспередачі.

Зубчастіпередачіможутьвикористовуватисьдляпередавання обертовогорухуміждовільнорозміщенимиупросторівалами, мають високийККД( =0,94…0,99), можутьлегкотазручнокомпонуватись уокреміагрегатидлясерійноговиробництва(редуктори), забезпечуютьдостатнійдіапазонпередаточнихчисел(u 20) .

Конструкціязубчастихколісзалежитьвідїхніхрозмірів, матеріалу, способуітехнологіївиготовленнязаготовки, експлуатаційних вимог. Якщодіаметрколавпадинмаловідрізняєтьсявіддіаметравала, шестернювиготовляютьізваломякоднудеталь(рис. 17.1, a, б). Зубчастіколеса, щодопускаютьпосадкутазакріпленнянавалу, як правило, виготовляютьнасадними. Зубчастіколесаневеликогодіаметра(d 200мм) можутьвиготовлятисьізкруглогопрокату, кованих абоштампованихзаготовокувиглядісуцільногодискабезматочини абозматочиною(рис.17.1, в). Колесасередніхдіаметрів(d 600 мм) виготовляютьіззаготовоккуванням, штампуваннямаболиттям.

У більшостівипадківтакіколесамаютьдисковуконструкцію (рис.17.1, г, ). Наближенірозміриелементівцихколістакі: діаметр

Длявеликогабаритнихпередачзаготовкидлязубчастихколіс виготовляютьлиттям(рис.17.1, ) абозварюванням(рис.17.1, е). При використаннідлязубчастихвінціввисокоякіснихсталейінколизастосовуютьбандажованізубчастіколеса(рис.17.1, є). Уцьомуразізубчастийвінецьнасаджуютьнацентральнуколіснучастинузгарантованимнатягомідодатковозакріплюютьгвинтами.

Однимізосновнихпоказниківякостізубчастихпередачєїхточність. Точністьвиготовленнязубчастихколістапередачвизначаєне тількиїхнікінематичнітаексплуатаційніпоказники, айтакіхарактеристики, якінтенсивністьшумутавібрації, такожсуттєвовпливаєна показникиміцностіпередачі, довговічністьїїроботи, втратинатертя тощо.

207

Рисунок17.1 - Конструкціїзубчастихколіс

Занормамикінематичноїточності, плавностіроботитаконтактузубцівзубчастіпередачііколесаподіляютьна12 ступенівточності(іззбільшеннямномераступеняточностіточністьзменшується). Найбільшерозповсюдженнямаютьзубчастіпередачіізступенемто-

чності5, 6, 7, 8 та9.

Зубчастіколесавиготовляютьізрізноманітнихматеріалів. Основнимізнихєсталь, якадопускаєзміцнюючутермічнутахімікотермічнуобробку. Сталевізубчастіколесазабезпечуютьвисокунесучу здатністьтадовговічністьзубчастоїпередачі.

Длявиготовленнязубчастихколіснайбільшезастосуваннямаютьякіснівуглецевісталі40, 45, 50, сталізпідвищенимвмістоммарганцю40Г2, 50Г, легованісталі40Х, 40ХН, 40ХНМА, 35ХГСАтаін.

Залежновідтвердостісталевізубчастіколесаумовноможнаподілитинадвіосновнігрупи:

а) зубчастіколесазНВ 3500МПа, вонимаютьвеликуприробленість, добруподатливість, атакожнепіддаютьсякрихкомуруйнуваннюпридинамічнихнавантаженнях;

б) зубчастіколесазНВ>3500 МПа, маютьпідвищенуміцністьі жорсткість, атакожзносостійкість.

208

Дляліпшогоприпрацюваннязубцівтвердістьшестернірекомендуютьназначитибільшоювідтвердостіколесана(300…500) МПа.

17.1.1 Видируйнуваннязубцівтакритеріїїхпрацездатності Підчасроботизубчастоїпередачізубціколісперіодичновзає-

модіютьміжсобою. Прицьомулініяконтактузубцівпостійноміняє своєположеннянаактивнійповерхнізубцівзачасзнаходженняїху контакті. Наявністьковзанняактивнихповерхоньпризводитьдовиникненнясилтертяміжнавантаженимизубцями. Такийскладнийхарактернавантаженняконтактузубцівзубчастихколісєпричиноюпевнихруйнуваньякповерхневогошарузубців, такізубціввзагалі.

Практикаексплуатаціїзубчастихпередачпоказує, щонайбільш характернимиє таківидируйнуваннязубців: втомневикришування активнихповерхонь, поломказубців, абразивнеспрацюваннятазаїданнязубців.

Втомневикришуванняактивнихповерхоньзубцівпов’язанез дієюциклічнозміннихконтактнихнапружень. Цінапругиспричинюютьвиникненнявтомнихтріщинуповерхневихшарахматеріалузубців, подальшийрозвитокякихпризводитьдовикришуваннячастинокметалу, тобтодозносуконтактуючихповерхоньзубців.

Поломказубціввнаслідокраптовогохарактерупоявиєдуженебезпечнимвидомїхньогоруйнування. Вонаєрезультатомперіодичної діїзмінногонавантаженняприкожномувходженнізубцівузачеплення.

Абразивнеспрацюваннязубцівцеосновнапричинавиходуз ладузубчастихпередачізнедостатнімзмащуваннямзубців. Сутьйогополягаєвстиранніактивнихповерхоньзубців, якезалежить від тиску, швидкостіковзаннязубців, можливостіпопаданнявзонузачепленняабразивнихчастинок(пісок, камінцітаін.)

Заїданняспостерігаєтьсяпереважноувисоконавантаженихта високошвидкісних зубчастихпередачах. Узоніконтактузубцівцих передачрозвиваєтьсявисокатемпература, якасприяєрозривумасляноїплівкиіутворенню безпосередньогометалевогоконтактузубців. Тутвідбуваєтьсязчепленнячастинокметалузподальшимвідривоміх відменшміцноїповерхні. Нерівності, щоутворилисьприцьомузадираютьробочіповерхнізубцівунапряміковзання. Ударнінавантаження, особливокромковийудар, сприяютьзаїданнюзубців.

209

Критеріїпрацездатностівизначаютьсявидамипошкодженнязубцівізнихвипливаєдварозрахункипередач:

1)розрахунокнавитривалістьробочихповерхонь, тобтонаконтактнуміцність;

2)розрахунокназгиндлязапобіганнязламузубців.

Першийвидрозрахунку єосновнимкритеріємрозрахункудля закритихпередач, другий– длявідкритихпередачіперевірочнимдля закритихпередач. Досвідпоказує, щорозмірипередачі, яківизначені ізумовиконтактноїміцності, забезпечуютьдостатню міцністьіна згин.

17.1.2 Параметрипрямотакосозубихзубчастихпередач Згідноздіючимистандартамипараметрипочаткового контуру

дляциліндричнихпрямотакосозубихпередачрегламентованітакимизначеннями(длязубчастихколісізмодулем m 1 мм): кутголо-

вногопрофілю =20 ; коефіцієнти-висотиголовкизубцяha* 1 , раді-

альногозазораC * =0,25, висотиніжкизубцяh f ha* C* = 1,25 раді-

усакривизниперехідноїкривої =0,38.

f

Розглянемоосновнізалежностідлярозрахункурозмірівзубців тавінцівнекоригованихзубчастихколіс.

Рисунок17.2 - Форматарозміщеннязубцівзубчастихколіс

Основноювідмінністюкосозубихколіс(рис.17.2, б) упорівняннізпрямозубими(рис.17.2, а) єте, щоукосозубихлініязубцівнахиленапіддеякимкутом дотвірноїділильногоциліндра(рис.17.2, б).

Різновидністю косозубих коліс є шевронні зубчасті колеса