ответы ДМ

22. Силы и напряжения в ремне. Зависимость между натяжением ведущей и ведомой ветвями ремня. Формула Эйлера и её анализ.

Силы в ремне:

Сумма натяжений ветвей при передаче полезной нагрузки не меняется по сравнению с начальной: F1 + F2 = 2F0

Решая систему двух уравнений, получаем:

F1=Fo+Ft / 2, F2=F0 - Ft / 2 .

Сила начального натяжения ремня F0 должна обеспечивать передачу полезной нагрузки за счет сил трения между ремнем и шкивом. При этом натяжение должно сохраняться долгое время при удовлетворительной долговечности ремня. С ростом силы F0 несущая способность ременной передачи возрастает, однако срок службы уменьшается.

Норм. напряж. от окружной силы Ft : t Ft / A , где А — площ. сеч. ремня, мм2 . Нормальное напряжение от предварительного натяжения ремня 0 F0 / A

Центробежная сила вызывает нормальные напряж. в ремне, как во вращающемся кольце: Ц 10 6 1v12

где V1 — скорость ремня, м/с; Y1 — плотность материала ремня, кг/м .

При изгибе ремня на шкиве диаметром d относительное удлинение наружных волокон ремня как изогнутого бруса равно 2y/d , где у — расстояние от нейтральной линии в нормальном сечении ремня до наиболее удаленных от него

растянутых волокон. Обычно толщина ремня 2 y .

Наибольшие напряжения изгиба возникают на малом шкиве и равны И E / d1

Максимальные суммарные напряжения возникают на дуге спепления ремня с малым (ведущим) шкивом

M A X 1 И Ц

Эти напряжения используют в расчетах ремня на долговечность, так как при работе передачи в ремне возникают значительные циклические напряжения изгиба и в меньшей мере циклические напряжения

растяжения из-за разности натяжения ведущей и ведомой ветвей ремня.

23. Валы и оси: классификация валов и осей. Особенности и порядок расчёта валов на прочность.

Вал – вращающаяся деталь машины, предназначенная для установки на ней других деталей и передачи вращающего момента Ось – не передаёт вращающий момент, предназначена только для уст.деталей.

Валы и оси бывают: гладкие (пост. диаметра) и ступенчатые.

Основный вид разрушения – усталостное разрушение. Статическое происходит редко из-за случайных кратковременных перегрузок. Поэтому для валов расчёт на сопротивление усталости является основным. Расчёт на статическую прочность выполняют как проверочный.

Прежде всего устанавливают характер цикла напряжений (берут отнулевой). Неточность компенсируют при выборе запаса прочности.

Затем намечают предварительно опасные сечения и устанавливают характер эпюр изгибающих и крутящих моментов.

Для опвсных сечений определяют запасы сопротивления усталости и сравнивают их с допускаемыми.

Для проверки статической прочности определяют эквивалентное напряжение.

26. Опоры валов и осей. Виды трения. Подшипники скольжения и качения, их достоинства и недостатки.

Участки вала, на которые надеваются подшипники называются ЦАПФАМИ. если цапфа на конце вала, то она называется ШИП если цапфа в середине, то она называется ШЕЙКА

В этих случаях вал воспринимают радиальную нагрузку (перпенд. оси вала) Если цапфа воспринимает осевую нагрузку (паралл. оси вала), то она – ПЯТА

Вопорах с подшипниками скольжения взаимно подвижные рабочие поверхности вала и подшипника разделены только смазочным веществом, и вращение вала или корпуса подшипника происходит в условиях чистого скольжения.

Вопорах с подшипниками качения между взаимно подвижными кольцами подшипника находятся шарики или ролики, и вращение вала или корпуса происходит в основном в условиях качения.

Подшипники качения при одинаковой грузоподъемности имеют по сравнению с подшипниками скольжения преимущество вследствие меньшего трения в момент пуска и при умеренных частотах вращения, меньших осевых габаритов (примерно в 2-3 раза), относительно простоты обслуживания и подачи смазки, низкой стоимости (особенно при массововм производстве подшипников качения малых и средних габаритов), малые амплитуды колебания сопротивления вращению в процессе работы механизма.

Кроме того, при использованиии подшипников качения в значительно большей степени удовлетворяется требование взаимозаменяемости и унификации элементов узла: при выходе его из строя замена подшипника не представляет сложности, поскольку габариты и допуски на размеры посадочных мест строго стандартизированы, в то время как при износе подшипников скольжения приходится восстанавливать рабочую поверхность шейки вала, менять или вновь заливать антифрикационным сплавом вкладыш подшипника, подгонять его под требуемые размеры, выдерживая в заданных пределах рабочий зазор между поверхностями вала и подшипника.

Недостатки подшипников качения заключаются в относительно больших радиальных габаритах и большем сопротивлении вращения по сравнению с подшипниками скольжения, работающими в условиях жидкостной смазки, когда поверхности шейки вала и вкладыша полностью разделены тонкими слоем смазывающей жидкости.

На скоростные характеристики подшипников качения влияет трение скольжения, существующее между сепаратором, отделяющим тела качения один от другого, и рабочими элементами подшипника. Поэтому при создании высокоскоростных машин иногда приходится прибегать к установке подшипников скольжения, работающих в условиях жидкостной смазки, несмотря на занчительные трудности в их эксплуатации. Кроме того, в ряде случае подшипники качения обладают меньшей жесткостью, так как могут вызвать вибрацию вала вследствие ритмичного прокатывания тел качения через нагруженную зону опоры.

К недостатку опор на подшипниках качения можно отнести и более сложный монтаж их по сравнению с опорами на подшипниках скольжения разъемного типа.

Подшипник скольжения-это разновидность подшипников в котором трение происходит при скольжении сопряжённых поверхностей.

В зависимости от смазки подшипники скольжения бывают гидродинамические, газодинамические и т.д.

Область применения пошипников скольжения-двигатели внутреннего сгорания, генераторы и т.д.

27. Подшипники качения. Инженерная методика подбора подшипников качения.

Конструкция подшипника качения: 1-наружное кольцо, 2-внутреннее кольцо, 3- шарик, 4-сепаратор.

В опорах с подшипниками качения между взаимно подвижными кольцами подшипника находятся шарики или ролики, и вращение вала или корпуса происходит в основном в условиях качения.

Различают подбор подшипников по динамической грузоподъёмности для предупреждения усталостного выкрашивания, по статической грузоподъёмности для предупреждения остаточных деформаций.

1) Выбор подшипников по динамической грузоподъёмности С по заданному ресурсу или долговечности выполняют при частоте врещения n>=10 мин-1. Условие подбора: С(потребная)<=С(паспортная).

Паспортная динамическая грузоподъёмность С – такая постоянная нагрузка, которую подшипник может выдержать в течение 1 млн. оборотов без появления признаков усталости не менее чем у 90% из определённого числа подшипников, подвергающихся испытанию.

2)Проверка и подбор подшипников по статической грузоподъёмности. Нагрузка растёт с уменьшением ресурса и теоретически не имеет ограничения. Практически нагрузка ограничена потерей статической прочности, или так называемой статической грузоподъёмностью.

Статическую грузоподъёмность используют для подбора подшипников при малых частотах вращения n<1мин-1, когда число циклов нагружений мало и не вызывает усталостных разрушений, а также для проверки подшипников, рассчитанных по динамической грузоподъёмности.

Условие проверки и подбора: P0<=C0, где Р0- эквивалентная статическая нагрузка, С0 – статическая грузоподъёмность.

Под статической грузоподъёмностью понимают такую статическую нагрузку, которой соответствует общая остаточная деформация тел качения и колец в наиболее нагруженной точке контакта, равная 0,0001 диаметра тела качения.

28. Подшипники качения, их классификация. Условия, определяющие выбор типа подшипника. Инженерная методика подбора подшипников качения.

Конструкция подшипника качения: 1-наружное кольцо, 2-внутреннее кольцо, 3- шарик, 4-сепаратор.

В опорах с подшипниками качения между взаимно подвижными кольцами подшипника находятся шарики или ролики, и вращение вала или корпуса происходит в основном в условиях качения.

Достоинство:

1)Высокий КПД η = 0,999

2)Простота в эксплуатации и малый расход смазки

3)Низкая стоимость

4)Уменьшение возможности разрушения при кратковременных перебоях в смазке (например, в периоды пусков, резких изменений нагрузок и скоростей)

Недостаток:

1)Большие габариты

2)Невозможность работать в агрессивных средах

3)На быстроходных валах разрушается (малая быстроходность)

4)Недолговечность при ударных и вибрационных нагрузках

По телу качения

1)Шариковые

2)Роликовые:

a) Цилиндрические б) Конические в) Бочкообразные г) Игольчатые

По внешнему диаметру:

1)Особо легкие серии

2)Легкие серии

3)Средние серии

4)Тяжелые серии

5)Особо тяжелые серии

По направлению (типу) воспринимаемой нагрузки:

1)Радиальные

2)Упорные

3)Радиально-упорные, упорно-радиальные

По ширине

1)Особо узкие

2)Узкие

3)Нормальные

4)Широкие

5)Особо широкие

29. Соединения. Классификация сварных соединений и сварных швов. Характер разрушений и критерий прочности сварных соединений.

1) Разъемные (можно легко собрать и разобрать) а) Резьбовые

б) Шпоночные и зубчатые (шлицевые)

2) Неразъемные (можно разобрать только после их частичного или полного разрушения)

а) Заклепочные б) Сварные в) Пайкой

г) Посадка с натягом

Сварные соединения – образуются под действием сил молекулярного взаимодействия возникающие в результате сильного местного нагрева деталей в зоне контакта.

1)Контактная сварка – основана на местном нагреве зоны контакта при пропускании тока.

2)Дуговая сварка – (ручная или автоматическая) плавящимся электродом

Достоинства:

1)Герметичность

2)Технологичность

3)Невысокая стоимость

4)Небольшие габариты

Недостатки:

1)Коробление детали (из-за неравномерного нагрева)

2)Опасность появления трещин

3)Недостаточная прочность при вибрационных и ударных нагрузках

4)Зависимость прочности от квалификации сварщика

Зависимость от взаимного расположения:

1)Тавровое

2)Угловое

3)Стыковое

4)Нахлесточное

31. Резьбы. Назначение и классификация. Виды резьбовых соединений. Основные геометрические соотношения в резьбе.

По форме основной поверхности различают цилиндрические и конические резьбы. Наиболее распространена цилиндрическая резьба. Коническую резьбу применяют для плотных соединений труб, масленок, пробок.

Профиль резьбы — контур сечения резьбы в плоскости, проходящей через ось основной поверхности. По форме профиля различают треугольные, прямоугольные, трапецеидальные, круглые и другие резьбы.

По направлению винтовой линии различают правую и левую резьбы. У правой резьбы винтовая линия идет слева направо и вверх, у левой — справа налево и вверх. Наиболее распространена правая резьба.

Если витки резьбы расположены по двум или нескольким параллельным винтовым линиям, то они образуют многозаходную резьбу. По числу захода различают однозаходную, двухзаходную и т. д. резьбы. Наиболее распространена однозаходная резьба. Все крепежные резьбы однозаходные. Многозаходные резьбы применяются преимущественно в винтовых механизмах. Число заходов больше трех применяют редко.

Геометрические параметры резьбы: d—наружный диаметр; d1 — внутренний диаметр d2 — средний диаметр, h — рабочая высота профиля; р — шаг; р1—ход (поступательное перемещение образующего профиля за один оборот или относительное осевое перемещение гайки за один оборот).

Для однозаходной резьбы p1=p; для многозаходной р1 = пр, где n число заходов; α — угол профиля; ψ —угол подъема (угол подъема развертки винтовой линии по среднему диаметру).

Резьбы крепежные:

-метрическая с треугольным профилем — основная крепежная резьба; -трубная — треугольная со скругленными вершинами и впадинами; -круглая часто завинч-отвинч, в загрязненных уловиях, пожарная техника; -резьба винтов для дерева.

Резьбы винтовых механизмов (ходовые резьбы): -прямоугольная малонагруженные механизмы;

-трапецеидальная симметричная используется для соединения винт-гайка; -трапецеидальная несимм., или упорная тяжелонагруженные механизмы, домкрат. Приведенная классификация не является строгой, так как в практике встречаются случаи применения метрической резьбы с мелким шагом в точных измерительных винтовых механизмах и, наоборот, трапецеидальных резьб как крепежных.

32. Резьбовые соединения. Коэффициент полезного действия винтовой пары. Самоторможение в резьбе. Необходимость стопорения резьб.

Типы крепёжных деталей:

1)винт+гайка=болт. Применяются в тех случаях, когда есть место для гайки, когда надо собирать/разбирать, когда детали маленькой толщины.

2)винты, ввинчиваемые в одну из скрепляемых деталей. Применяются когда не куда сунуть гайку, когда позволяет толщина и прочность детали. 3)шпилька+гайка

КПД винтовой пары:

отношение работы, затраченной на завинчивание гайки без учёта трения, к той же работе с учётом трения. Работа завинчивания равна произведению момента завинчивания на угол поворота гайки. Так как углы поворота равны в обоих случаях, то отношение работ равно отношению моментов

Самоторможение в резьбе: φ-угол трения

F-осевая сила

ползун не будет спускаться, если Fsinγ<=Fтр

Fтр=N f=N tgφ’

приведённый угол используется во всех видах резьб кроме прямоугольной

y:Σy=0: N=F cosγ

F sinγ<=F cosγ tgφ’ tgγ<= tgφ’

γ<= φ’

Самоотвинчивание разрушает соединения и может привести к авариям. Предохранение от самоотвинчивания весьма важно для повышения надёжности резьбовых соединений и совершенно необходимо при вибрациях, переменных и ударных нагрузках. Вибрации понижают трение и нарушают условие самоторможения в резьбе.

Способы стопорения резьб:

1)дополнительным трением в резьбе (контрогайка, пружинная шайба)

2)при помощи дополнительных устройств

3)создание пластических деформаций.