Материал: 4668
26
риков или роликов между опорными поверхностями оси или вала и подшипника. Подшипники качения по сравнению с подшипниками скольжения обладают рядом достоинств.
Взависимости от направления воспринимаемой нагрузки подшипники скольжения различают: радиальные для восприятия радиальных нагрузок; упорные, или подпятники, для восприятия нагрузок, расположенных вдоль осевых линий осей и валов; радиально
–упорные для восприятия одновременно радиальных и осевых нагрузок.
Основные требования к подшипникам скольжения: конструкции и материалы подшипников должны обеспечивать минимальные потери на трение и износ валов, иметь достаточную прочность и жёсткость.
Корпуса подшипников обычно выполняют из чугуна СЧ12-48, СЧ15-32 и СЧ18-36. Вкладыши подшипников скольжения изготовляют из бронз, чугунов, пластмасс и других материалов. Широко применяют чугунные или бронзовые вкладыши с баббитовой заливкой. Такие вкладыши хорошо прирабатываются, стойки против заедания. Эти вкладыши особенно хорошо зарекомендовали себя при больших скоростях и постоянном вращении осей и валов в одну сторону. При работе с ударами и реверсивном вращении оси или вала рекомендуют бронзовые вкладыши. При длительных перерывах в работе и малой окружной скорости оси или вала применяют вкладыши из антифрикционных чугунов, которые значительно дешевле бронзовых, или вкладыши с баббитовой заливкой.
Внекоторых подшипниках скольжения применяют металлокерамические вкладыши из порошков железа или бронзы с добавлением графита и других примесей путём прессования под высоким давлением и последующего спекания при высокой температуре. Достоинство металлокерамических вкладышей – высокая пористость их материалов, благодаря чему они пропитываются маслом и могут в течение продолжительного времени работать без смазки. Пластмассовые вкладыши подшипников скольжения изготовляют из древеснослоистых пластиков, текстолита, текстоволокнита. Основные достоинства пластмассовых вкладышей - отсутствие заедания вала, хорошая прирабатываемость, возможность смазки водой или другой жидкостью. Наиболее распространены вкладыши из текстолита и древеснослоистых пластиков (ДСП), которые широко применяют в прокатных станах, шаровых мельницах, гидравлических и других машинах с тяжёлым режимом работы. Вкладыши из текстолита и ДСП изготовляют наборными из отдельных элементов, которые устанавливают в металлических кассетах. Текстоволокнитовые, а иногда и текстолитовые вкладыши, изготовляют цельнопрессован-
27
ными. Нейлоновые, капроновые и тефлоновые вкладыши выполняют на металлической основе, на которую наносят тонкий слой нейлона, капрона или тефлона. Эти вкладыши в паре со стальной цапфой имеют очень низкий коэффициент трения и могут работать без смазки.
В некоторых подшипниках применяют вкладыши из дерева (бакаута, самшита и других твёрдых пород), резины и некоторых других материалов.
Резиновые вкладыши применяют главным образом в подшипниках, работающих в воде, например в подшипниках роторов гидротурбин. Достоинства резиновых вкладышей – высокая податливость, компенсирующая неточность изготовления; пониженная чувствительность к попаданию на рабочую поверхность вкладыша твёрдых частиц; возможность смазки водой. В резиновых вкладышах слой резины помещают внутри стальной втулки и снабжают продольными канавками для усиления охлаждения подшипника и удаления из него абразивных частиц.
8. СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН
Для выполнения своих функций детали машин соответствующим образом соединяют между собой, образуя подвижное или не-
подвижное соединение.
Различают разъёмные соединения, допускающие удобную разборку деталей машин без разрушения соединяющих или соединяемых элементов, и неразъёмные, которые можно разобрать только после их полного или частичного разрушения. К разъёмным соединениям относят резьбовые, клиновые, штифтовые, шпоночные, зубчатые (шлицевые) и профильные (бесшпоночные). К неразъёмным соединениям относят заклёпочные, сварные, паяные, клеевые и соединения с натягом.
Заклёпка представляет собой стержень круглого поперечного сечения с головками по концам, одна из которых, называемая закладной, изготовляется одновременно со стержнем, а другая, называемая замыкающей, выполняется в процессе клёпки.
Расчёт заклёпки на прочность производят по диаметру стержня поставленной заклёпки (т.е. по диаметру отверстия).
Во избежании хим. коррозии в соединениях заклёпки ставят из того же материала, что и соединяемые детали. По роду материала различают стальные, алюминиевые, латунные, медные и др. заклёпки. Материал заклёпок должен быть достаточно пластичным для обеспечения формирования головок.
28
Расчёт заклёпочного шва заключается в определении диаметра и числа заклёпок, шага заклёпочного шва, расстояния заклёпок до края соединяемой детали и расстояния между рядами заклёпок.
8.1. Сварные соединения
Сварка – это технологический процесс соединения металлических деталей, основанный на использовании сил молекулярного сцепления и происходящий при сильном местном нагреве их до расплавленного (сварка плавлением) или пластического состояния с применением механического усилия (сварка давлением).
В машиностроении применяют ручную дуговую сварку плавящимся электродом, автоматическую дуговую сварку плавящимся электродом под флюсом, электрошлаковую сварку и контактную сварку – стыковую, шовную и точечную.
Основное требование при проектировании сварных конструкций – обеспечение равнопрочности шва и соединяемых им деталей.
При расчёте на прочность стыковых швов утолщение (наплыв металла) не учитывают. В зависимости от работы стыкового шва его соответственно рассчитывают на растяжение:
σ,р = δFl ≤ [σ,р ] ;
и на сжатие:
σ,с = δFl ≤ [σ,с ],
где σ,р и σ,с - соответственно расчётное напряжение в шве при рас-
тяжении и сжатии F – сила, растягивающая или сжимающая соединяемые элементы; δ - толщина более тонкой свариваемой детали; l - длина шва; [σ,р ] и [σ,с ] - соответственно допускаемое напряжение
для шва при растяжении и сжатии.
8.2. Резьбовые соединения
Это соединения, осуществляемые крепёжными деталями посредством резьбы. Основными крепёжными деталями являются: болты, винты, шпильки, гайки, шайбы и гаечные замки.
По форме профиля резьбы делятся на треугольные, прямоугольные, трапецеидальные, круглые. По форме поверхности, на которую наносится резьба, - цилиндрические, конические. По направлению винтовой линии – правая и левая резьба. По числу заходов – однозаходная и многозаходная.
29
Основными параметрами резьбы является: d – наружный диаметр; d1 – внутренний диаметр; d2 – средний диаметр; α - угол профиля; р – шаг резьбы; р1 – ход винта (для многозаходных резьб); γ - угол подъёма винтовой линии.
Расчёт резьбовых соединений зависит от типа соединения: незатянутое болтовое соединение (например, крепление грузового крюка) рассчитывают на растяжение; затянутые – по эквивалентным напряжениям
σэкв = |
1,3V |
≤ [σp ] ; |
πd2 |
||
|
1 |
|
|
4 |
|
где V – сила затяжки; d1 – внутренний диаметр резьбы; [σр ] - допус-
каемые напряжения на растяжения.
Резьбовые соединения, работающие на сдвиг, рассчитывают по эквивалентным напряжениям (когда болт установлен с зазором) и на смятие и срез (когда болт установлен без зазора). При расчёте напряжённых резьбовых соединений следует учитывать, какая часть от действующей нагрузки приходится на болт.
9. ПРУЖИНЫ
Пружины широко распространены в современных машинах. Они предназначены для создания силы натяжения (муфты, тормоза
ит.п.); виброизоляции и амортизации ударов (амортизаторы, рессоры и т.п.); измерения сил (приборы, динамометры, и т.п.) и др.
По конструкции пружины различают: витые цилиндрические
ифасонные, тарельчатые, листовые, плоские, спиральные и др. По характеристике – постоянной и переменной жёсткости.
Наибольшее распространение имеют витые цилиндрические пружины растяжения и сжатия. Наиболее распространённым материалом для пружин является высокоуглеродистая и легированная сталь, а из цветных металлов – бронза.
Прочность пружин сжатия и растяжения по касательным напряжениям оценивается по зависимости
τ = |
8FDK |
≤ [τk ] , |
|
πd |
|||
|
|
где F - максимальная растягивающая или сжимающая сила; D – средний диаметр пружины;
К – коэффициент кривизны витков;
30
d – диаметр проволоки;
[τk ] - допускаемые напряжения, смотрятся по таблицам в зависимости от характера нагрузки и ответственности пружины.
10. МУФТЫ ПРИВОДОВ
Муфты приводов служат для соединения валов и осей и передачи крутящих моментов. В зависимости от условий работы используют различные муфты.
Классификация муфт:
1 – глухие муфты – для соединения строго центрированных валов;
2 – компенсирующие – для соединения валов, обладающих некоторой относительной подвижностью (бывают жёсткие и упругие, могут компенсировать осевые, радиальные и угловые смещения валов);
3 – управляемые (сцепные) – для включения и выключения машин и механизмов;
4 – автоматические (самоуправляемые) - для разъединения валов, когда параметры машины становятся недопустимыми, к ним относятся предохранительные муфты (со срезным штифтом, кулачковые, шариковые, фрикционные), центробежные муфты и муфты обгона.
5 – комбинированные – сочетающие две или более муфты. Большинство муфт стандартизированы. Размеры муфт прини-
мают по таблицам ГОСТа в зависимости от расчётного крутящего момента
Тр = кТн ,
где к – коэффициент запаса; Тн – номинальный крутящий момент.
11. КОРПУСНЫЕ ДЕТАЛИ
Служат для установки деталей привода и других механизмов, обеспечения заданного их взаимного расположения с целью созда-
ния постоянства условий относительного движения и передачи усилий, предусмотренных назначением машины. Они в основном определяют компоновку машины и её внешние очертания. Для монтажа деталей передач служат корпуса редукторов; рамы автомобилей; станины станков; плиты, колоны. К корпусным относятся отдельные детали, выполняющие вспомогательную роль – кронштейны, крышки, кожухи и т.п.