Клеевые соединения, соединения заформовкой

Склеиванием называют соединение деталей тонким слоем быстротвердеющего раствора – клея. Процесс склеивания состоит из: подготовки соединяемых поверхностей деталей, нанесения клея, соединения деталей и выдержки при определенных давлении и температуре.

К клеевым соединениям не предъявляют требований высокой прочности, но они должны хорошо сопротивляться вибрациям, воздействию влаги, колебаниям температур. Клеевые соединения улучшают герметизацию, снижают стоимость изделия и позволяют проще решать задачи миниатюризации конструкций.

Прочность определяется прочностью сцепления клея с поверхностью соединенной детали. Желательно чтоб поверхность была неровной.

В зависимости от способа отвердевания, различают следующие виды:

а) путем удаления растворителя(свойство обратимости)

б) при охлаждении

в) химическая реакция(поляризация)

Достоинства: можно соединять различные материалы без дополнительного материалов.

Недостатки: низкая прочность, чувствительность к температуре, влаге.

 

Заформовка заключается в соединении металлических (стальных) элементов с легко плавкими сплавами, стеклом, резиной. Металлические элементы (арматура) погружается в материал находящийся в вязко-текучем или жидком состоянии. Соединение происходит при охлаждении. Прочность соединения определяется особенностью геометрии металлической детали.

Достоинства: не требуются высокие точность и чистота обработки погружаемых частей арматуры, возможность получать конструкции с различными противоположенными свойствами, дешевизна.

Недостатки: прочность зависит от температуры.

 

Валы и оси

Валы (валики) и оси предназначены для поддержания, установки и крепления на них вращающихся деталей механизмов типа зубчатых колес, шкивов, полумуфт, муфт, маховиков, указателей и т.д.

Отличия: при работе валы нагружены поперечными, а иногда и продольными силами, всегда передают вращающий момент, т.е. подвижны, и испытывают деформацию кручения и изгиба.

Оси, в отличие от валов, не передают вращающий момент, т.е. не испытывают кручения, они могут быть подвижными и неподвижными. Нагрузки, действующие на оси, вызывают в них деформацию изгиба. В зависимости от положения геометрической оси валы могут быть с прямолинейной (прямые), ступенчатой (коленчатые, применяют для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное или наоборот) и изменяющейся (гибкие, с их помощью можно передавать вращение под любым углом) осью. В зависимости от изменения сечения вдоль геометрической оси валы могут быть гладкие (при использовании калиброванных прутков и соответственно посадок в системе вала или при отсутствии продольных сил.), ступенчатые (обеспечивают равнопрочность по длине, более удобны при сборке, установке сопряженных деталей, но менее технологичны).

Опорные части валов и осей называют цапфами. Цапфы, передающие на опоры радиальную нагрузку, называют шипами, а осевую нагрузку – пятами. По форме шипы могут быть цилиндрическими, коническими и сферическими, а пяты – плоскими и шаровыми.

Достоинства: воспринимают осевые нагрузки, для точной фиксации при сборке на вал детали, простота сборки, равнопрочность.

Недостатки: часть вала предназначенная для опоры (цапфа).

Валы и оси по назначению являются ответственными деталями механизмов. Материал валов и осей должен хорошо обрабатываться и быть прочным. Чаще всего в качестве материалов применяют следующие углеродистые и легированные стали: качественные стали 40, 45, 50,

 

Опоры скольжения

Опоры механизмов должны обеспечить наибольшую точность перемещения, минимальные потери на трение, быть надежными в работе, сохранять возможность вращения при изменении температуры рабочей среды, виброустойчивы. Опоры скольжения появились значительно раньше опор качения. В зависимости от формы рабочей поверхности опоры скольжения выполняют цилиндрическими, коническими и сферическими.

Наибольшее распространение получили цилиндрические опоры. Их простейшим видом может быть отверстие (рис. а) под цапфу непосредственно в корпусе либо в другой детали, поддерживающей вал или ось.

Они требуют: низкий коэффициент трения, износостойкость корпуса, прочность, т.к. требования к материалу корпуса не соответствуют требованиям к опоре, опоры выполняют в виде отдельных конструктивных элементов – втулки, с различными способами крепления к корпусу.

Материал втулки должен быть износостойким, хорошо прирабатываться и иметь в паре с материалом цапфы минимальный коэффициент трения.

Опоры скольжения имеют следующие достоинства Достоинства: малые радиальные размеры, долговечность, надежность при больших нагрузках, малочувствительны к вибрациям, ударам.

Недостатки: большие потери на трении, низкий КПД, неравномерный износ.

Цилиндрические опоры в отличие от конических мало чувствительны к изменению температуры из-за наличия зазоров между цапфой и подшипником, наиболее просты по конструкции. Конические опоры могут воспринимать как радиальную, так и осевую нагрузку, более сложны и дороже, имеют большие потери на трение. Сферические или шаровые опоры применяют, если при эксплуатации и сборке может иметь место перекос оси вала по отношению к оси подшипника.

 

 

Классификация опор качения

Подшипник качения представляет собой готовый стандартный узел, основными элементами которого являются тела качения – шарики или ролики различной формы, установленные между кольцами – наружным и внутренним. Внутреннее кольцо насаживается на вал или ось, наружное – устанавливается в корпусе механизма. В процессе работы тела качения катятся по беговым дорожкам колец, геометрическая форма которых определяется формой тел качения. Для равномерного распределения тел качения между кольцами служит сепаратор. Основными размерами подшипника качения (рис. 9.2) являются внутренний и наружный диаметры, ширина. Обычно подвижным является внутреннее кольцо, а наружное – неподвижной деталью.

Достоинства: широкий диапазон типов и размеров, массовое производство, низкая стоймость, низкие потери на трении

Недостатки: чувствительных к вибрациям, ударам, малая долговечность.

Классификация:

В зависимости от форм тел качения: шариковые, роликовые (цилиндрическими(рис1), коническими(рис2), бочкообразными(3) и игольчатыми(4))

в зависимости от направления воспринимаемой нагрузки: радиальные радиально-упорные и осевые(упорные)

в зависимости от числа рядов тел качения: одно-, двух- и четырехрядные.

При высокой частоте вращения и действии небольших нагрузок целесообразно использовать подшипники сверхлегкой и особо легкой серий. Для восприятия повышенных нагрузок при высокой частоте вращения используют подшипники легкой серии. Наиболее часто применяют на практике подшипники легкой и средней серий, нормальные по ширине.

Подшипники изготавливаются следующих классов точности в порядке ее повышения: 0 (нормальный), 6 (повышенный), 5 (высокий), 4 (особо высокий), 2 (сверхвысокий)

В подшипниках качения смазка уменьшает трение, шум, отводит тепло, защищает подшипник от коррозии, заполняет зазоры в уплотнениях, обеспечивая герметизацию подшипникового узла. Применяют жидкие, консистентные и твердые смазки.

 

Выбор подшипников качения

Подшипник качения представляет собой готовый стандартный узел, основными элементами которого являются тела качения – шарики или ролики различной формы, установленные между кольцами – наружным и внутренним.

Внутренний диаметр d подшипника подбирают по диаметру вала, рассчитанному или принятому. Основным критерием для выбора серии подшипника при частоте вращения n> 1 об/мин служит динамическая грузоподъемность. Расчет заключается в определении расчетной динамической грузоподъемности С_р и сравнении этой величины с допустимым значением С_adm, приведённым в таблицах для данного подшипника: С_р<=С_adm.

Допустимая динамическая грузоподъемность представляет собой постоянную радиальную нагрузку, которую подшипник с не вращающимся наружным кольцом может выдержать в течение одного миллиона оборотов внутреннего кольца без появления с вероятностью равной 0,9 признаков усталостного контактного разрушения.
Расчетная динамическая грузоподъемность определяется для шариковых подшипников по формуле: C_p = F_экв , где F_экв –эквивалентная нагрузка, L–долговечность, выраженная в количестве миллионов оборотов, ее можно выражать через долговечность L_h в часах как L=60∙n∙L_h∙10^–6, где n – частота вращения вала, об/мин.

Под эквивалентной (F_экв) понимают постоянную радиальную нагрузку, одинаково воздействующую на долговечность подшипников, как и реальная нагрузка, действующая при эксплуатации подшипникового узла.

Эквивалентная нагрузка F_экв для радиальных и радиально-упорных шарикоподшипников равна F_экв= (VXF_r + YF_a) ∙ K_σ∙ K_t, где F_r и F_a – радиальная и осевая нагрузки на подшипнике, Н;

Х и Y - безразмерные коэффициенты радиальной и осевой нагрузок;

V – кинематический коэффициент

К – коэффициент динамичности нагрузки (при постоянной нагрузке К = 1, при переменной К = 1,3 … 1,8, К_t – температурный коэффициент (при t ≤ 125 ˚C К_t = 1, при t = 125 … 150 ˚C К_t = 1,05 … 1,1).

!!!!!!!Выбор подшипника осуществляется в следующей последовательности: принимают тип и внутренний диаметр (по валу) подшипника; вычисляют эквивалентную нагрузку; по заданной долговечности и рассчитанной эквивалентной нагрузке определяют расчетную динамическую грузоподъемность. Далее по каталогам подбирают размеры (серию, ширину) подшипника намеченного типа с учетом того, чтобы при выбранном диаметре d выполнялось условие С_р£С_adm

 

45. Специальные опоры (упругие, магнитные)

К специальным опорам относят опоры с трением упругости, магнитные и др.

Основным элементом опор с трением упругости является упругая проволока или лента, один конец которой прикреплен к неподвижному основанию, другой – к подвижной рамке прибора. Опоры выполнены в виде подвеса (рис.а) или растяжки (рис. б) из материалов, обладающих хорошими упругими свойствами (бронза, легированные стали). Такие опоры применяют при небольших углах поворота рамки. В них практически отсутствует трение, они не нуждаются в смазке, нечувствительны к загрязнением. К недостаткам опор помимо небольших углов поворота подвижных элементов следует отнести пониженную виброустойчивость, чувствительность к ударам и вибрациям.
Достоинства: малые потери на трении, не нуждаются в смазке, нечувствительны к загрязнением.
Недостатки: ограниченный угол поворота

В магнитных опорах в зазоре между трущимися поверхностями действуют силы притяжения между магнитами 1 и 2, которые уравновешивают вес подвижных звеньев. Магнитные опоры помимо малых потерь на трение могут работать при любых скоростях вращения. В силовых механизмах их не применяют из-за громоздкости магнитов, создающих усилия для подъема нагруженных валов. Используют магнитные опоры в электросчетчиках, приборах времени и других приборах.

Достоинства: малые потери на трение, могут работать при любых скоростях вращения.