- •Раздел 2. Соединения деталей. 7
- •Раздел 3. Механические передачи 29
- •Раздел 4. Валы, оси и опоры 57
- •Раздел 5.Редкуторы и мультипликаторы 70
- •Введение
- •Введение в машиноведение
- •Принципы преобразования движения
- •Раздел 1. Общие вопросы проектирования деталей и узлов машин
- •Детали и узлы машин
- •Критерии работоспособности
- •Допускаемые расчетные напряжения
- •Проектный и проверочный расчеты
- •Раздел 2. Соединения деталей.
- •Соединения деталей
- •Сварные соединения
- •Показатели циклической прочности основных сварных соединений
- •Паяные соединения
- •Клеевые соединения
- •Заклепочные соединения
- •Соединение с натягом
- •Резьбовые соединения
- •Шпоночные соединения
- •Шлицевые соединения
- •Клиновые соединения
- •Клеммовые соединения
- •Профильные соединения
- •Конусные соединения
- •Раздел 3. Механические передачи
- •Механические передачи
- •Зубчатые передача
- •Цилиндрическая прямозубая передача
- •Цилиндрические передачи с косыми и шевронными зубьями
- •Конические зубчатые передачи
- •Червячные передачи
- •Планетарные передачи
- •Волновые передачи
- •Ременные передачи
- •Плоскоременная передача
- •Клиноременная передача
- •Поликлиновая ременная передача
- •Цепные передачи
- •Передача винт-гайка
- •Вариаторы
- •Раздел 4. Валы, оси и опоры
- •Оси и валы
- •Подшипники
- •Подшипник скольжения
- •Подшипниковая промышленность
- •Подшипник качения
- •Подпятники
- •Магнитные подшипники
- •Бесконтактный магнитный подшипник вращения
- •Раздел 5.Редкуторы и мультипликаторы
- •Редукторы
- •Мультипликаторы
- •Использование мультипликатора
Подпятники
Подпятники - упорный подшипник, опора вращающихся деталей машин, воспринимающая только осевые нагрузки. Различают подпятники скольжения, у которых трущиеся поверхности разделены слоем смазки, и качения, имеющие шарики или ролики. Подпятники работают во взаимодействии с пятами валов.
Назначение подпятников — воспринимать осевые нагрузки или осуществлять осевую фиксацию вала (рис. 96). Вал снабжают упорным диском или гребнями, которые взаимодействуют с неподвижной пятой.
В гидродинамических подпятниках нет естественного, клинового зазора, как в подшипниках скольжения и его создают искусственно (рис. 96, а). Поэтому сужающийся зазор должен быть создан искусственно. Для этого на кольцах делают радиальные канавки и скосы в окружном направлении под оптимальным для данного режима углом. В гидростатических подшипниках (рис. 96, б) давление в масле создают специальным насосом.
Хороший эффект дает применение самоустанавливающихся подушек на сферических опорах (рис. 97). Подушки автоматически устанавливаются под оптимальным углом.
Рис.96. Схемы подпятника: а — гидродинамического; Рис.97. Самоустанавливающиеся подушки
б — гидростатического гидродинамического подпятника
В настоящее время подпятники скольжения по возможности заменяют опорами качения в связи с тем, что в подпятниках труднее, чем в подшипниках, обеспечить жидкостную смазку и применяют еще при очень больших нагрузках, например в гидрогенераторах, в которых подшипники качения имели бы очень большие размеры.
Осевой фиксации валов, а также восприятия малых осевых сил можно достигнуть взаимодействием буртов на валу или упорных колец с торцами вкладышей подшипников скольжения.
Важнейшим условием хорошей работы подпятников является перпендикулярность плоскости подушки и пяты к оси вращения. Если ее нельзя обеспечить технологически, то необходимо применять самоустанавливающиеся конструкции подпятников.
В подпятниках, работающих с износом (в условиях несовершенного трения), давление возрастает к центру, где меньше скорость скольжения и износ. Поэтому опорную поверхность делают кольцевой.
Подпятники с автоматическим выравниванием давления на подушки допускают более высокую нагрузку (до 50 %), чем без автоматического выравнивания.
Магнитные подшипники
В магнитных подшипниках (в основном, электромагнитных) подъемная сила создается в результате взаимодействия магнитных полей. Подшипники способны работать без износа с очень высокими частотами вращения (до 108 мин-1) и при температуре от абсолютного нуля до +250°С. Величина и направление магнитных сил регулируются электронной системой управления, работающей совместно с датчиками положения вала. Магнитные подшипники пока еще достаточно дороги. Например, шпиндели фрезерных и шлифовальных станков с магнитными подшипниками фирмы Ibag имеют стоимость порядка 100 тыс. марок.
Достоинства магнитных подшипников: применяемость при высоких скоростях, высокая точность вращения, малый расход энергии и малый нагрев, отсутствие изнашивания, отсутствие необходимости смазки и уплотнений от ее вытекания, возможность работы в вакууме, при низких и высоких температурах, в коррозионной и радиоактивной среде, возможность управляемого смещения оси вала в пределах зазора. Зато эти подшипники вместе с системой питания и управления, естественно, сложнее, а интенсивность магнитных сил меньше, чем сил в гидродинамических и гидростатических подшипниках, а потому они имеют меньшую несущую способность. Для общемашиностроительного применения основное значение имеют активные электромагнитные подшипники. В них ось вала стабильно поддерживается в пространстве электромагнитными силами, управление которых производится по сигналам от индуктивных датчиков, контролирующих положение вала.
Подобно асинхронному двигателю ротор радиального подшипника образован кольцевым пакетом листового железа с высокими магнитными свойствами. Надежность обеспечивается резервированием обмоток и электронных схем. Число полюсов от 8 до 32 (с резервными).
Несущая способность при применении кремнистого железа 0,25 МПа, а кобальтового железа 0,50 МПа, что обычно бывает достаточно для быстроходных подшипников, включая подшипники паровых и газовых турбин. Подшипники с постоянными магнитами обладают меньшей несущей способностью.