Резьба может быть изготовлена.

нарезанием слесарным инструментом — метчиками, плаш­ками (как вручную, так и на станках);

нарезанием резцом на токарно-винторезном станке или на специальных болтонарезных станках;

фрезерованием на специальных резьбофрезерных станках; накаткой на специальных резьбонакатных станках (большин­ство стандартных крепежных деталей);

отливкой чугунных, пластмассовых, стеклянных деталей и деталей, из цветных сплавов;

выдавливанием для тонкостенных деталей (например, из латуни).

 

Рис.3

Конструкции резьбовых деталей и применяемые

Материалы

Основные резьбовые крепежные детали — болты, винты, шпильки, гайки: а также шайбы и устройства, предохраняю­щие резьбовые соединения от самоотвинчивания, гаечные ключи.

Болты и винты для крепежных изделий. Болтами (рис. 3.а) скрепляют детали не очень большой толщины. Отверстия в соединяемых дета­лях выполняют несколько боль­шего диаметра, чтобы можно было легко вставить болт, не повредив резьбы. С торца голов­ку болта обтачивают на конус (снимают фаску), чтобы срезать вершины углов призмы, кото­рые могут создавать затруднения при захватывании клю­чом.

Резьбу у болтов накатывают или нарезают на заготовках, полученных горячей высадкой из прутка. Болты также изго­товляют из фасонного прутка (шестигранного или другого профиля) на токарно-винторезных станках или автоматах.

Болты и винты находят широкое применение во всех от­раслях машиностроения для получения разъемных соединений. Они стандартизованы.

Конструктивные формы болтов и винтов. По форме головки болты и винты изготовляют с шестигранной головкой (рис.4, а), квадратной (рис.4, 6), цилиндрической (рис.4, в), полукруглой (рис.4, г), потайной (рис.4, д) с углублением под шестигранный ключ (рис.4, е\ или спе­циальную отвертку (рис.4, ж). Имеются и другие конструк­ции головок. Болты, как правило, имеют головку, захваты­ваемую снаружи инструментом — гаечным ключом, рис.4, а, б, винты (а иногда и болты) — специальным торцовым ключом (рис.4, в - ж).

Рис. 4

При необходимости болты и винты изготовляют с под головком, препятствующим повороту их в детали (рис.5). Эти болты называют закладными.

 

Концы болтов и винтов выполняют плоскими, с конической фаской или сферическими.

 

 

Рис.7 Специальные болты

Установочные винты применяют для фиксации положения деталей и предотвращения их сдвига. Винты с плоским торцом можно применять при малой толщине деталей; с коническим и ступенчатыми — для детален, имеющих предварительное засверливание. Винты с засверлен­ным концом используют совместно с шариком. Установочные винты изготавливаются небольшой длины с резьбой по всей длине.

Шпильки. Шпильки применяют, когда по конструктивным особенностям соедине­ний установить болт или винт нельзя. Шпильки делят на два типа: с проточкой; без проточки, со сбегом резьбы на посадочном конце. Один конец шпильки ввинчивается в тело детали до отказа с затяжкой на сбег резьбы (шпилька ввинчивает­ся, например, с помощью двух гаек. Диаметр резьбы на обоих концах шпильки, как правило, одинаков. Глу­бина ввинчивания зависит от материала детали, опреде­ляется по табл.

Гайки. Болты и шпильки снабжены гайками. Гайки имеют различную форму. Наиболее распространены шестигран­ные гайки. На рис.8 показаны шестигранные гайки, приме­няемые в машиностроении: а —с одной фаской; б — с одной фаской и проточкой; в — прорезные; г — корончатые. У корон­чатых гаек для установки стопорных шплинтов выполнены прорези. Имеются и другие конструктивные разновидности шести-I рлшьгх Гаек. Для крепления подшипников качения, рулевогоустройства в велосипедах, мотоциклах и других машинах при­меняют круглые гайки со шлицами (рис.8. д). При частом отвинчивании и завинчивании с небольшой силой затяжки при­меняют гайки-барашки (рис.8, е, ж).

 

Шайбы. Под гайки, головки болтов и винтов, как правило, устанавливают шайбы. Назначение шайб — увеличение опорной поверхности и предохранение деталей от задиров. Для стопорения служат специальные шайбы. Наибольшее рас­пространение в машиностроении' получили шайбы круглые. Первые изготовляют штамповкой, вторые обраба­тывают на токарных станках. Толщина шайбы и наружный диаметр зависят от диаметра резьбового изделия. Шайбу плоскую квадратную или особой формы приме­няют для стопорения гайки; круглую лепестковую - для стопорения круглых гаек со шлицами; круглую пружинную-для стопорения любых гаек

Гаечные замки. Во избежание самоотвинчивания гаек, винтов применяют особые устройства, называемые гаечными замками. Существует очень много способов стопорения или предохранения гаек от самоотвинчивания.

При установке контргайки 2 (рис. 9, а) создается дополни­тельное натяжение и трение в резьбе, поэтому самоотвинчи­вание гайки 1 затрудняется. При установке пружинной шайбы (см. рис. 9, г) само отвинчивание исключается за счет упру­гости шайбы. Кроме того, упругость этой шайбы значительно уменьшает 'вибрации гайки. При установке шплинта (рис.9, б, в) или при обвязке группы болтов проволокой (рис. 9, г) гайка жестко соединяется со стержнем болта (шпильки). Иногда гайки жестко соединяют с деталью с по­мощью специальной шайбы (см.рис.9, б), планки (рис.9, д) и т. п

 

 

 

Гаечные ключи. В зависимости от конфигурации гаек, головок болтов, винтов для их завинчивания и отвинчивания применяют различные конструкции ключей (рис. 10). Для шестигранных и квадратных гаек и головок болтов (винтов). применяют ключи, показанные на рис. 10, а — и, или развод­ные ключи с регулируемым зевом. Круглые гайки со шлицами завинчивают я отвинчивают серпообразным ключом (рис. 10, г), гайки с отверстиями (см. рис. 10, к) — рожко­вым ключом (рис. 10, д), винты со шлицами — с помощью отверток. При необходимости создать строго определенную силу затяжки гайки, болта нли винта применяют специальные динамометрические ключи (рис. 10, е). В массовом произ­водстве применяют пневматические или электрические ключи.

Материалы для изготовления резьбовых изделий. Болты, винты, шпильки, гайки общего назначения изготов­ляют из углеродистых и легированных сталей марок Ст3, Ст4, Ст5, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 35Х, 50Х и др. Кроме сталей в технически обоснованных случаях для перечисленных резьбо­вых изделий применяют цветные металлы и сплавы (латунь, титановые и другие сплавы), неметаллические материалы (по­лиамиды, нейлон и др.).

Для тяжелонагруженных крепежных резьбовых изделий (бол­тов, винтов, шпилек, гаек) применяют стали марок 20ХН, ЗОХНЗА, 40ХН2МА и др.

Плоские шайбы и детали гаечных замков изготовляют из сталей марок Ст1, Ст2, СтЗ, 0,8, 10, 15, 20, 25, пластмасс, полиамидов, текстолита и нейлона. Пружинные шайбы изго­товляют из сталей марок 65, 70, 75, 65Г, 30X13, бронзы БрКМц 3-1 и др.

Для гаечных ключей чаще применяют сталь 45. Для повы­шения прочности резьбовых изделий гаечные ключи подвергают соответствующей термической обработке или механическому упрочнению.

 

Глава 18. РЕДУКТОРЫ

Общие сведения

Редуктором называется механизм, понижающий угловую скорость и увеличивающий вращающий момент в приводах от электродвигателя к рабочей машине.

 

Рис. 1Кинематические схемы редукторов: Б — быстроходный вал; Т — тихоходный вал

 

Рис..2. Мотор-редуктор: электродвигатель; 2 -редуктор

Редуктор состоит из зубчатых или червячных передач, уста­новленных в отдельном герметичном корпусе, что принципиально отличает его от зубчатой или червячной передачи, встраиваемой в исполнительный механизм или машину.

Редукторы широко применяют в различных отраслях машиностроения, поэтому число разновидностей их велико

Чтобы уменьшить габариты привода и улучшить его внешний н ид, в машиностроении широко применяют мотор-редукторы, представляющие агрегат, в котором объединены электродвигатель и редуктор (рис.2)

Классификация редукторов

Редукторы классифицируются по типам, типоразмерам и исполнениям.

Тип редуктора определяется составом передач, порядком их размещения в направлении от быстроходного вала к тихо­ходному и положением осей валов в пространстве.

Для обозначения передач используются прописные буквы русского алфавита: Ц — цилиндрическая, К — коническая, Ч — червячная,

Г - глобоидная, П — планетарная, В — волновая.

Если одинаковых передач две или более, то после буквы ста­вится соответствующая цифра. Широкий редуктор обозначается буквой Ш, узкий — У, соосный — С. В мотор-редукторах к обоз­начению впереди добавляется буква М.

Наиболее распространены редукторы с валами, расположен­ными в горизонтальной плоскости, и поэтому специального обоз­начения не имеют (у червячных редукторов валы скрещиваются, оставаясь горизонтальными).

Так, например, на рис. 1, ж показана схема редуктора типа КЦ2 — коническо-цилиидрического трехступенчатого редуктора с одной конической и двумя цилиндрическими передачами, все валы которого расположены в горизонтальной плоскости (мотор-редуктор на базе этого примера обозначается МКЦ2).

Если все валы редуктора расположены в одной вертикальной плоскости, то к обозначению типа добавляется индекс В. Если ось тихоходного вала вертикальна, то добавляется индекс Т, если ось быстроходного вала вертикальна,— индекс Б.

Например, на рис 1. в, приведена схема редуктора типа Ц2в — цилиндрического двухступенчатого редуктора, все валы которого расположены в вертикальной плоскости, а на рис. 1, л показана схема редуктора типа Чт — червячного односту­пенчатого с вертикальной осью тихоходного вала.

Типоразмер редуктора определяется типом и главным параметром тихоходной ступени.

Для цилиндрической, червячной и глобоидной передач глав­ным параметром является межосевое расстояние а_w., кониче­ской — внешний делительный диаметр колеса d_e2, планетарной — радиус водила R_w, волновой — внутренний диаметр гибкого коле­са d в недеформированном состоянии.

Исполнение редуктора определяется передаточным чис­лом, вариантом сборки и формой концевых участков валов.

Так, например, типоразмер приведенного выше мотор-редук­тора с межосевым расстоянием тихоходной ступени a_ш— 180 мм и передаточным числом u = 56 будет обозначаться МКЦ2-180—56.

Основная энергетическая характеристикаредуктора — номинальный вращающий момент Т на его тихо­ходном валу при постоянной нагрузке.

Зубчатые редукторы

Цилиндрические редукторы благодаря широкому диапазону передаваемых мощностей, долговечности, простоте изготовления и обслуживания получили широкое распространение в машино­строении.

Одноступенчатые редукторы типа Ц (см. рис.1, а и 3) используют при передаточном числе u≤8. Зацепление в боль­шинстве случаев косозубое.

Двухступенчатые редукторы выполняют по разверну­той (см. рис.1, б, в), раздвоенной (см. рис.1, г) и соосной (см. рис. 1, д) схемам.

Наиболее распространены цилиндрические двухступенчатые горизонтальные редукторы чипа Ц2 (см. рис.1, б), выполнен­ные по развернутой схеме. Они технологичны, имеют малую ши­рину. Недостатком этих редукторов является повышенная неравномерность нагрузки по длине зуба из-за несим­метричного расположения колес относительно опор.

Для улучшения условий работы зубчатых колес применяют редукторы с раздвоенной быстроходной ступенью типа Ц2Ш (см. рис.1, г), которые легче, но шире.

Соосные редукторы типа Ц2С (см. рис. 1, д) применяют для уменьшения длины корпуса. Они проще по конструкции и ме­нее трудоемки в изготовлении.

Цилиндрические трехступенчатые редукторы выпол­няют по развернутой или раздвоенной схеме при передаточном числе и≤250.

Конические редукторы типа К (см, рис. 16.1, е) выполняют С круговыми зубьями при передаточном числе и≤5.

Коиическо-цилиндрические редукторы (см. рис. 1, ж) неза­висимо от числа ступеней выполняют с быстроходной конической ступенью.

Планетарные редукторы позволяют получить большое пере­даточное число при малых габаритах. По конструкции они слож­нее редукторов, описанных ранее. В редукторостроении наиболее распространен простой планетарный зубчатый редуктор типа П. Последовательным соединением нескольких простых планетар­ных рядов можно получить редуктор с требуемым передаточным числом. Особенно эффективно применение планетарных мотор-редукторов.

Волновые редукторы являются разновидностью планетарных. В редукторостроении наиболее распространены двухволновые передачи с неподвижным жестким корпусом. Они широко приме­няются в робототехнике.

Червячные редукторы

Основное распространение имеют одноступенчатые редукто­ры типа Ч (см. рис. 1, и — л) с передаточным числом и = 8…80.

Для приводов тихоходных машин применяют червячно-цилиндрические типа ЧЦ (см. рис. 1, з) или двухступенчатые типа Ч2 (см. рис. 1, м) редукторы, в которых передаточное число достигает и≤4000.

Основными параметрами всех редукторов (см. § 2) явля­ются: передаточное число, коэффициенты ширины колес, модули зацепления, углы наклона зубьев, коэффициенты диаметров чер­вяков.

Тип редуктора, параметры и конструкцию определяют в зави­симости от его места в силовой цепи привода машины, передавае­мой мощности и угловой скорости, назначения машины и условий эксплуатации. Необходимо стремиться использовать стандарт­ные редукторы, которые изготовляются на специализированных заводах и потому дешевле.

Цилиндрические редукторы нужно предпочитать другим вви­ду более высоких значений к.п.д. При больших передаточных числах используют червячные или глобоидные редукторы. При ограниченности места предпочтение отдают мотор-редукторам. Корпуса (картеры) редукторов должны быть прочными и жесткими. Их отливают из серого чугуна. Для удобства сборки корпуса редукторов выполняют разъемными.

Опорами валов редукторов, как правило, являются подшип­ники качения.

Смазывание зубчатых или червячных передач редукторов в большинстве случаев осуществляется погружением, а подшип­ников — разбрызгиванием или пластичным смазочным материа­лом. В корпус редуктора заливают масло из расчета 0,4...0,7 л на 1 кВт передаваемой мощности, при этом колесо или червяк долж­ны погружаться в масло на глубину не менее высоты зуба или витка.

При окружной скорости колеса свыше 3 м/с происходит ин­тенсивное разбрызгивание масла в корпусе и образование масля­ного тумана, обеспечивающего смазывание всех других зацепле­ний и подшипников качения.

Во избежание больших гидравлических потерь окружная ско­рость погружаемой детали не должна превышать 15 м/с.

Сорта масел назначают в зависимости от режима работы передач и твердости рабочих поверхностей зубьев,

В результате эксплуатации смазочные масла постепенно те­ряют свои свойства. Периодичность смены масла устанавливают опытным путем в зависимости от условий работы.

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1. М.С. Мовнин, А.В. Израелит «Основы технической механики», Л., Машиностроение, 1990.

2. И.И. Мархель «Детали машин», М., Машиностроение, 1986.

3. Н.Г. Куклин, Г.С. Куклина «Детали машин», М., Высшая школа,1987.