Типовые детали, передающие вращательные движения
самые характерными типовыми подробностями, передающими вращательные перемещения в промышленном оборудовании, являются валы, оси, подшипники, муфты и др.
оси и Валы
Вал является детальюавтомобили, вращающуюся в подшипниках и служащую для передачи крутящего момента. По конструкции валы делятся на прямые, коленчатые, шлицевые, вал-шестерни и др. Особенную группу составляют эластичные валы. Валы смогут быть ровными либо ступенчатыми.
Образование ступеней связано с разной напряженностью посадок отдельных сечений, и условиями удобства и изготовления сборки Долгие валы смогут складываться из отдельных частей, соединенных муфтами.
Валы являются опорой для вращающихся подробностей. При работе валы испытывают кручение и изгиб, а в отдельных случаях дополнительно сжатие и растяжение.
По типу сечения оси и валы делают целыми и полыми. Полое сечение используется для уменьшения массы либо для размещения в вторых подробностей.
Валы активно используются в сборочных единицах и механизмах автомобилей. Вращающиеся части приводов автомобилей — шестеренки, диски, муфты, шкивы и т. п. как правило устанавливаются на валах и осях, каковые смогут иметь разное размещение — горизонтальное, вертикальное, наклонное. Отличие между валом и осью пребывает в том, что вал вращается и передает упрочнение через закрепленные на нем подробности вторым подробностям, каковые с ними сопрягаются, в то время как ось, вращаясь либо оставаясь неподвижной, лишь поддерживает сидящие на ней подробности.
Для передачи упрочнений валы соединяют с зубчатыми колесами, и со шкивами при помощи особых подробностей — шпонок, устанавливаемых частью на валу, частью в сопрягаемой подробности, либо при помощи шлицевых соединений. Сечение шпонок и шпоночных пазов в соединяемых подробностях подбирается в зависимости от диаметра вала и характера сопряжения.
Цапфами именуют участки вала либо оси, лежащие в опорах качения либо скольжения. Цапфы в зависимости от их положения на валу делятся на шипы, пяты и шейки. Шип расположен на финише вала и принимает радиальную нагрузку. Шейка находится в средней части вала, кроме этого принимает радиальную нагрузку и в один момент подвержена действию крутящего момента.
Пята — торцовая часть вала либо оси и принимает лишь осевые нагрузки.
оси и Валы — важные датели автомобилей. Опорные части валов весьма шепетильно обрабатываются для лучшего их сопряжения с соединяемыми подробностями.
Конструкция валов определяется методом крепления на них подробностей, размерами и типом подшипников, каковые для них будут являться опорой, технологическими условиями сборки и обработки.
Во многих станках используются шлицевые валы — с поверхностными продольными канавками на поверхности. Канавки чередуются с выступами — шлицами, каковые смогут быть прямоугольного, треугольного либо фасонного профиля. Совершенно верно такие же шлицы делают в ступице, сопрягающейся с валом подробности, которую возможно перемещать по валу.
Шлицевые соединения сложнее по изготовлению и устройству, чем шпоночные, но они снабжают правильное размещение подробности на валу и разрешают передавать большие вращающие упрочнения при меньшем поперечном сечении вала, чем при соединении на шпонке, помимо этого, они долговечны и износостойки.
Подшипники
Подшипниками именуют опоры валов и осей, предназначенные для восприятия радиальных и осевых нагрузок. Радиальной нагрузкой именуется упрочнение, действующее перпендикулярно оси вала. Осевой нагрузкой именуется упрочнение, действующее на протяжении оси вала.
В зависимости от характера относительного перемещения подробностей различают трение двух видов: трение качения и трение скольжения.
При трении скольжения поверхность, линия либо точка касания одной подробности, перемещающейся по второй, остается все время неизменной. Это отмечается, к примеру, при перемещении поршня в цилиндре, перемещение каретки суппорта токарного станка по направляющим станины, при вычерчивании круга на плоскости острием циркуля и т. д.
При трении качения подробности перекатываются одна по второй без поверхности и скольжения их касаются друг друга лишь по линии либо в одной точке, причем по мере перекатывания подробностей линия либо точка касания все время сменяется новой, что отмечается, к примеру, при качении катков по рельсам, перекатывании (без скольжения) зубьев колес в зубчатой передаче и т. д.
При однообразной конструкции парно сочлененных подробностей и равной нагрузке на них сопротивление трения качения намного меньше сопротивления трения скольжения и износ подробностей, вызываемый работой силы трения качения, кроме этого меньше.
Самый характерно проявление работы сил трения в подшипниках, неподвижных опорах, в которых вращаются шипы (цапфы) валов. По виду появляющегося в них трения подшипники разделяются на подшипники качения и подшипники скольжения
Подшипники скольжения. Эти подробности именуются так вследствие того что между вращающейся шейкой вала и неподвижной опорной внутренней поверхностью подшипников появляется трение скольжения. Начальный зазор между шейкой вала и посадочной поверхностью подшипника возрастает по мере их износа.
Скорость повышения зазора зависит от конструкции подшипника.
В промышленном оборудовании используются подшипники скольжения различных конструкций.
Они изготовляются в основном из антифрикционных материалов, каковые снабжают;
— твёрдость и достаточную прочность как при обычных температурах, так и при температурах громаднейшего нагрева в ходе работы;
— мельчайшее трение, износ и нагревание; легкую пришабриваемость и стремительную прирабатываемость: некую микропористость для сохранения смазки во время остановки вала (шпинделя);
— легкость удаления маслом продуктов износа. В станкостроении подшипники по большей части изготовляются из антифрикционных цветных сплавов двух типов: латуней оловянных и алюминиевых, и баббитов.
Подшипники скольжения возможно поделить на две главные группы: неразъемные и разъемные.
Неразъемные подшипники смогут быть нерегулируемыми и регулируемыми. К первым в большинстве случаев относятся втулки и посадочные места под валы в разных корпусах, а также в станинах. Тут нельзя регулировать величину зазора между шейкой вала и поверхностью, на которую она опирается.
В регулируемых подшипниках зазор возможно поддерживать постоянным, не обращая внимания на шейки и износ подшипника вала.
Разъемные подшипники в большинстве случаев складываются из двух половинок (полувтулок) либо нескольких сегментов.
Для подшипников скольжения свойственны следующие недочёты: тяжелые потери передаваемой мощности благодаря трения; неизбежность развития начального зазора между посадочным местом и вкладышем, намерено образуемого для масляного слоя в пределах этого зазора;
большая трудоемкость изготовления подшипников, расход цветных металлов и др.
Подшипники качения обширно используют во всех отраслях машиностроения. Они являются готовые сборочные единицы, главным элементом которых являются тела качения — шарики либо ролики, установленные между кольцами и удерживаемые друг от друга на определенном расстоянии при помощи сепаратора. В ходе работы шарики (либо ролики) катятся по беговым дорожкам колец, одно из которых, в большинстве случаев, размещают в механизме без движений.
При трении качения утраты передаваемой мощности намного меньше, чем при трении скольжения.
Рис. 1. Подшипники качения:
а — радиальный шариковый однорядный, б — радиальный роликовый, в — роликовый конический, г — радиально-упорный шариковый
Постоянные соединения валов приобретают при помощи твёрдых и упругих муфт. Твёрдыми втулочными муфтами соединяют соосно расположенные валы при штифтов и помощи втулки либо шпонок. Эти муфты компактны, недороги, мало изнашиваются.
Их, в большинстве случаев, не ремонтируют, а по окончании износа заменяют новыми.
Рис. 2. Муфты:
а — твёрдая втулочная, б — упругая пальцевая, в — крестовая, г — раздвижная кулачковая, д — обгонная
Упругие муфты допускают некое отклонение соединяемых валов от соосности, смягчают удары и толчки.
Одна из несложных упругих муфт продемонстрирована на рис. 2, б. Она складывается из полумуфт, причем в одной полумуфте закреплено четыре либо шесть пальцев с насаженными на них кольцами — резиновыми, кожаными либо из прорезиненной ткани. Кольца входят в отверстия второй полумуфты, и без того как они владеют упругостью, то разрешают осям полумуфт пара сместиться либо перекоситься при работе.
Пальцы крепят гайками.
Для постоянного соединения валов в современных автомобилях активно используются кулачково-дисковые (крестовые) самоцентрирующие муфты, являющиеся разновидностью упругих муфт. Такая муфта складывается из двух полумуфт, имеющих по одному прямоугольному пазу на торце, и промежуточной подробности. Эта подробность возможно в виде диска либо кольца, на торцах которого взаимно перпендикулярно расположены два выступа.
Собственными выступами промежуточная подробность входит в пазы фланцев.
Крестовыми муфтами возможно соединить два вала при отклонении от соосности до 0,04 диаметра вала и угловым отклонением не более 0°30’. Подробности этих муфт изготовляют из цементируемых сталей с последующей закалкой. Промежуточную подробность для малонагруженных муФт изготовляют из текстолита либо древеснослоистых пластиков.
Сцепная кулачковая муфта представлена на рис. 2, г. Ее полумуфта закрепляется на валу без движений, полумуфту соединяют с другим валом при помощи шпонки Для передачи перемещения от одного вала к второму необходимо передвинуть полумуфту в осевом направлении (наряду с этим шпоночный паз будет скользить по ее шпонке) и ввести в зацепление кулачки. Муфты этого типа снабжают надежное соединение валов.
Кулачковые муфты имеют малые габариты, несложны по конструкции, изготовление их обходится недорого. Недочёт этих муфг в том, что их включение на стремительном ходу без определенных мер предосторожности сопровождается ударом, что возможно обстоятельством аварии.
Обгонные муфты активно применяются в механизмах для передачи перемещения в одном направлении,они машинально замыкаются при одном направлении вращения и размыкаются — при противоположном.
На рис. 2, д продемонстрирована фрикционная обгонная муфта с роликами. Она складывается из обоймы с ровной цилиндрической внутренней поверхностью, роликов и звездочки Между звёздочкой и обоймой образованы суживающиеся в одном направлении полости. Ролики выталкиваются толкателями с пружинками в суживающиеся части полостей.
При вращении звездочки по часовой стрелке под действием сил трения ролики заклиниваются и увлекают за собой обойму, закрепленную в механизме, к примеру при помощи шпонки. При вращении в обратном направлении, обойма обгоняет звездочку, выкатывает ролики в широкие части полостей и муфта размыкается.
Подробности обгонных муфт имеют высокую поверхностную твердость До HRC 50—60. Ролики изготовляют из стали ШХ15; звездочки, вклады шн 24 и обоймы — из стали 20Х либо 40Х.
Такие муфгы изготовляют для диаметров валов -н 90 мм и для передачи моментов от 2,5 до 770 Н-м.
Многодисковые фрикционные муфгы образуют из двух либо нескольких дисков, хорошо прижатых друг к другу торцовыми поверхностями. Наряду с этим количество и диаметры дисков подбирают в зависимости от передаваемой мощности. Чем больше площадь контакта между дисками, тем больше передаваемая мощность.
Представление 0 таковой муфте дает, к примеру, многодисковая фрикционная электромагнитная муфта, трудящаяся за счет сил трения, появляющихся под действием магнитного притяжения между подробностями, связанными соответственно с ведущей и ведомыми частями. Привод данной муфты осуществляется через зубчатое колесо, насаженное на корпус.
В последнем помещена электромагнитная катушка, один финиш провода которой выведен на корпус, т. е. заземлен, а второй присоединен к контактному кольцу, изолированному от корпуса кольцом. Корпус вместе с запрессованной вгулкой вольно вращается на ведомом валике и удерживается от осевого перемещения кольцом, закрепленным стопорным винтом.
Рис. 3. Схема многодисковой электромагнитной муфты
диск и якорь соединены с валиком при помощи шлицевого соединения и вольно перемещаются на протяжении оси. Диски имеют наружные выступы, каковые вольно перемещаются по пазам обоймы закрепленной на корпусе.
Включают муфту подачей постоянного тока в обмотку катушки через контактное кольцо. Наряду с этим под действием появившегося магнитного поля диски и зажимаются между корпусом и якорем и перемещение передается всему механизму и валику.
