Критериями работоспособности деталей

КЛАССИФИКАЦИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Не существует абсолютной, полной и завершённой классификации всех существующих деталей машин, т.к. конструкции их многообразны и, к тому же, постоянно разрабатываются новые.

Для ориентирования в бесконечном многообразии детали машин классифицируют на типовые группы по характеру их использования [1,10,11].

è ПЕРЕДАЧИ передают движение от источника к потребителю.

è ВАЛЫ и ОСИ несут на себе вращающиеся детали передач.

è ОПОРЫ служат для установки валов и осей.

è МУФТЫ соединяют между собой валы и передают вращающий момент.

è СОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ ДЕТАЛИ (СОЕДИНЕНИЯ) соединяют детали между собой.

è УПРУГИЕ ЭЛЕМЕНТЫ смягчают вибрацию и удары, накапливают энергию, обеспечивают постоянное сжатие деталей.

è КОРПУСНЫЕ ДЕТАЛИ организуют внутри себя пространство для размещения всех остальных деталей, обеспечивают их защиту.

Рамки учебного курса не позволяют изучить все разновидности деталей машин и все нюансы проектирования. Однако знание, по крайней мере, типовых деталей и общих принципов конструирования машин даёт инженеру надёжный фундамент и мощный инструмент для выполнения проектных работ практически любой сложности.

 

3 Основные требования предъявляемые к конструкции деталей машин

Основными требованиями, предъявляемыми к деталям, являются простота их форм, экономичность (стоимость материала, затраты на изготовление и эксплуатацию) и надежность (способность сохранять во времени свою работоспособность). Работоспособность же определяют, как по отдельным, так и совместным показателям прочности, износостойкости, теплостойкости, жесткости, устойчивости и виброустойчивости. Значения необходимых показателей зависят от условий работы деталей (для крепежных деталей — прочность, для ходового винта — износостойкость). Однако главным показателем для большинства деталей является прочность — свойство детали сопротивляться изменению формы (разрушению) под воздействием внешних нагрузок.

При расчетах деталей машин на прочность при постоянных или переменных напряжениях в качестве предельного напряжения принимают соответствующие пределы прочности и выносливости (при растяжении, сжатии, изгибе и кручении), а также коэффициенты запаса прочности по табличным данным. Для определения требуемых размеров детали выполняют проектный расчет по допускаемым напряжениям, а затем уточненный проверочный расчет по коэффициентам запаса прочности.

Надежность деталей зависит от изготовления (точность обработки), и качества используемого материала, а также правильного выбора видов и режимов работы деталей.

Критериями работоспособности деталей

Критериями работоспособности деталей является их прочность, жесткость, износостойкость, виброустойчивость, теплостойкость. Под надежностью деталей и сборочных единиц понимают их свойство сохранять работоспособность в течение заданного срока эксплуатации.

В зависимости от назначения детали ее расчет ведут по одному или нескольким критериям. Например, валы рассчитывают на прочность, жесткость, виброустойчивость, а для резьбовых и сварных соединений главным критерием является их прочность.

Прочность – важнейший критерий работоспособности детали, характеризует ее способность сопротивляться действию нагрузок без разрушения или пластических деформаций. Непрочные детали не могут работать.

Различают поломки деталей при статическом нагружении и при повторно-переменном нагружении, когда рабочие напряжения достигают соответственно предела прочности σ_в (предела текучести σ_т) и пределов выносливости σ_-1, τ_-1.

Жесткость характеризуется изменением размеров и формы детали под нагрузкой. Упругие перемещения деталей не должны превышать допустимых перемещений, устанавливаемых на основании опытов и расчетов. Например, при больших прогибах валов в редукторе резко ухудшается работа зубчатых колес и подшипников.

Износостойкость. В результате изнашивания выходят из строя большинство подвижно соединенных деталей. При этом происходит увеличение зазоров в соединении, что приводит к потере точности работы механизма, возрастанию динамических нагрузок и даже поломке деталей.

 

5 требования изготовления и технологичность деталей машин

Детали машин — изделия, изготовленные из одно­родного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций. Изготовление деталей машин производиться на металлообрабатывающих станках. Сборочная единица - изделие, составные детали которого подлежат соединению между собой на предприятии-изготови­теле сборочными операциями.

Наилучшее решение достигается вы­бором конструкции, которая обеспечивает решение постав­ленной задачи в конкретных условиях при минимальных затратах ресурсов с учетом ограничений производственного, технологического характера при изготовлении и эксплуатации деталей машин.

Технологичность деталей машин в основном зависит от материала, формы и способа получения ее заготовки; требуемой точности изготовления и шероховатости обрабатываемых поверхностей. При проектировании всегда следует предпочитать детали цилиндрической или конической формы, как наиболее простые и дешевые для обработки.

Большое техническое и экономическое значение имеет технологичность машин и их деталей. Технологичной называется такая конструкция, которая обеспечивает заданные эксплуатационные качества и позволяет при данной серийности изготовлять ее с наименьшими затратами труда, материалов, средств и времени. Технологичность деталей машин в основном зависит от формы, материала, требуемой точности и шероховатости обрабатываемых поверхностей. При выборе формы учитывают условия работы и назначение детали, способы изготовления и тип производства.

 

Влияние параметров поверхностей на прочность деталей машин

Рассмотренные характеристики поверхностного слоя - шероховатость поверхности, структура и наклеп слоя, остаточные напряжения оказывают существенное влияние на такие важные эксплуатационные свойства деталей машин, как износостойкость, статическую, длительную и усталостную прочность, коррозионную стойкость, прочность соединений с натягом.

Шероховатость и волнистость поверхности, структура, фазовый и химические составы поверхностного слоя по-разному влияют на эксплуатационные свойства деталей.

Виды трения и износ

При наличии относительного движения двух контактирующих тел силы трения, возникающие при их взаимодействии, можно подразделить на:

· Трение скольжения — сила, возникающая при поступательном перемещении одного из контактирующих/взаимодействующих тел относительно другого и действующая на это тело в направлении, противоположном направлению скольжения.

· Трение качения — момент сил, возникающий при качении одного из двух контактирующих/взаимодействующих тел относительно другого.

· Трение покоя — сила, возникающая между двумя контактирующими телами и препятствующая возникновению относительного движения. Эту силу необходимо преодолеть для того, чтобы привести два контактирующих тела в движение друг относительно друга. Возникает при микроперемещениях (например, при деформации) контактирующих тел. Она действует в направлении, противоположном направлению возможного относительного движения.

В физике взаимодействия трение принято разделять на:

· сухое, когда взаимодействующие твёрдые тела не разделены никакими дополнительными слоями/смазками (в том числе и твердыми смазочными материалами) — очень редко встречающийся на практике случай. Характерная отличительная черта сухого трения — наличие значительной силы трения покоя;

· граничное, когда в области контакта могут содержаться слои и участки различной природы (окисные плёнки, жидкость и так далее) — наиболее распространённый случай при трении скольжения.

· смешанное, когда область контакта содержит участки сухого и жидкостного трения;

· жидкостное (вязкое), при взаимодействии тел, разделённых слоем твёрдого тела (порошком графита), жидкости или газа (смазки) различной толщины — как правило, встречается при трении качения, когда твёрдые тела погружены в жидкость, величина вязкого трения характеризуется вязкостью среды;

Трение и износ тесно связаны между собой. Износ есть результат работы трения.

Износы, появляющиеся при эксплуатации машин, можно подразделить на естественные и аварийные.

Естественные износы деталей машин происходят в результате действия сил трения и определяются условиями работы деталей, качеством материала, характером обработки и др. Эти износы являются неизбежными и появляются в результате относительно длительного периода работы машины.

Аварийные износы являются результатом быстро нарастающего естественного износа и нарушения нормального режима работы машины, нарушения правил технического ухода, эксплуатации и ремонта машин. Эти износы почти всегда характеризуются резкими деформациями деталей, разрушением отдельных узлов, агрегатов и всей машины.

Наиболее распространенным видом естественного износа является механический износ.

Чисто механический износ (эрозия металла) сопровождается изменением формы и объема трущихся деталей без существенных проявлений химических процессов. Этот вид износа является результатом работы сил трения, которые возникают при движении поверхностей деталей относительно друг друга.

В зависимости от рода трения чисто механический износ разделяется на три основных вида: износ от трения скольжения, от трения качения и сложный износ, который проявляется при одновременном действии трения скольжения и трения качения.

Износ от трения скольжения имеет наибольшее распространение в узлах и агрегатах дорожных машин; возникает он, например, на поверхностях шеек валов и подшипников, поршневых колец и цилиндров, стержней клапанов и направляющих втулок и т. д.

Наиболее наглядным износом от трения качения является износ в шариковых и роликовых подшипниках, которые имеют широкое распространение в дорожных машина

Химико-механический износ (коррозия металла) характеризуется тем, что механический износ сопровождается химическими процессами. В качестве примера такого износа можно указать коррозию, при наличии которой значительно усиливается и ускоряется механический износ

Электрохимическая коррозия происходит, если при контакте двух различных металлов образуется гальваническая пара, т. е. один металл с более отрицательным потенциалом служит анодом, а другой — катодом. Металл, имеющий более отрицательный потенциал, будет, как правило, коррозировать.

 

Классификация соединений

Чтобы в детали получился узел машины между собой тем или иным способом.Эти соединения можно подразделить как:

1) подвижные - шарниры,подшипники, различные направляющие.

2) неподвижные -резьбовые,заклепочные, паянные, клеевые,шпоночные. шлицевые и т.д

Соед. по признаку возможности разборки делят на:

1) неразъемные, ко­торые нельзя разобрать без разрушения или повреждения (заклепочные, сварные)

2) разъемные, позволяющие повторные сборку и разборку (резьбовые, клиновые, шлицевые и др.)

Основным критерием работоспособности является прочность что прежде всего учитывается при расчете и конструировании, поэтому необходимо что бы соединение было равнопрочным с соединяемыми деталями или более прочным.

Сварные соед. — не­разъемные соед., основанные на ис­полнении сил молекулярного сцепления и получаемые путем местного нагрева де­талей до расплавленного сост. (свар­ка плавлением электродуговая, электро­шлаковая и др.)

Заклепка -представляет со­бой стержень круглого сечения с головка­ми на концах, одну из которых, закладную, выполняют на заготовке заранее, а вторую, замыкаю­щую, формируют при клепке.

Клеевые соед. - соед. неметаллическим веществом посредством поверхностного схватывания (адгезии) и внутренней межмолекулярной связи в клеящем слое.

Паяные соед. - неразъемные соед., обеспечиваемые силами молекулярного взаимодействия между соединяемыми деталями и припоем.

Сварное соединение втавр.

Соединение осуществляется встыковыми для тонких деталей (рис. 1) и угловыми для массивных профилей (рис. 2).

сварные соединения втавр, нагруженнные отрывающими и сдвигающими нагрузками, выполненные стыковым швом.
Конструирование шва заключается в подготовке кромок к сварке стыковым швом. Шов обычно делают непрерывным по всему периметру соединяемых деталей. Толщина шва обычно равна толщине деталей.
Подобные соединения могут воспринимать произвольно направленные нагрузки.
При сочетании нескольких силовых факторов применяют метод суперпозиции (независимости действия сил) (см. п. 1.4.8). Условие прочности шва
Сварные соединения втавр, нагруженнные отрывающими и сдвигающими нагрузками, выполненные угловым швом.
Конструирование шва упрощается, так как соединение осуществляется сваркой без подготовки кромок. Размеры шва при этом рекомендуется принимать по рекомендациям п. 1.5.2.
Соединение может быть нагружено произвольно направленными силами и моментами.
Обратите внимание, что условного деления швов на лобовые и фланговые для такого соединения не вводят, хотя при нагружении соединения сдвигающими силами и моментами такое деление можно ввести.
Швы тавровых соединений можно делать прерывистыми и непрерывными по всему сечению.
При расчетах тавровых соединений угловыми швами используют те же допущения, что и для нахлесточных соединений см. п. 1.5.12)
Дополнительно к п. 1.6.2.5, при действии на соединение изгибающих моментов М_х и М_y, возникают дополнительно напряжения, рассчитываемые так:

Если на соединение действуют несколько силовых факторов, приведенных к центру тяжести стыка, то, применяя метод суперпозиции, определяют последовательно , , , , , , и суммируют для наиболее нагруженной зоны сварного стыка

Пользоваться упрощенной методикой расчета тавровых соединений угловыми швами не рекомендуется.
Обратите внимание, что в формуле для некоторые члены суммируются алгебраически, другие — геометрически.

Расчет шпоночных соединений

Шпоночные соединения. Предназначены для передачи вращательного движения с детали на вал или наоборот. Достоинства и недостатки. Достоинства: Простота конструкции соединения Þ ¯ стоимость изготовления и эксплуатации, простота процесса сборки и разборки. Недостатки: Шпоночный паз ослабляет деталь не столько за счёт уменьшения его диаметра сколько за счёт концентрации напряжений в шпоночном пазу, невысока степень взаимозаменяемости все шпонки требуют пригонки по месту во избежание перекоса детали в узле.

1.Ненапряжённое шпоночное соединение. А) Призматическая шпонка

, , , . Шпонка работает на срез и на смятие рабочие грани боковые! Зазор по верхней горизонтальной грани. Б) Сегментная шпонка

«+» ‑ устойчивое положение на валу. «-» ‑ больше ослабляет вал. Применяется на концах валов, при необходимости ставится 2-3 штуки. . 2.Напряжённые шпоночные соединения. Осуществляются клиновыми шпонками, напряжения в узле возникают при сборке ещё до приложения внешней нагрузки. Клиновые шпонки выполняются с головкой (для выбивания) и без.

У клиновой шпонки рабочие грани горизонтальные они больше боковых. Конструкции клиновых шпонок. А) Клиновая шпонка на лыске.

«+» ‑ меньше ослабляет вал. «-» ‑ передаёт меньшие моменты . Б) Фрикционная шпонка

«+» ‑ не ослабляет вал. «-» ‑ передаёт ещё меньшие моменты . В) Тангенциальная шпонка.

«+» ‑ расклинивает деталь и вал в окружном направлении Þ не нарушается центрирование детали, применяется в тяжёлом машиностроении, передаёт осевую нагрузку. «-» ‑ недостатки всех клиновых шпонок а) нарушается центрирование детали, б) перекос посаженной на вал детали (торец колеса неперпендикулярен оси вала).

Стандартные шпонки на срез не рассчитывать потому что удовлетворяют условию прочности на срез при проектировании по диаметру вала из таблиц выбирают поперечное сечение шпонки длину шпонки выбирают на 5-10 мм короче ступицы. Затем проводят проверочный расчёт на смятие, а если условие прочности не удовлетворяется: 1) Удлиняем ступицу вала максимум на 20% нет ® . 2) Ставим две шпонки под углом 180° ® нет ®. 3) ставим три шпонки. 4) Переходим к шлицевому соединению.

42-43 Шлицевые соединения.

Шлицевые соединения предназначены для передачи вращательного момента. Образованы выступами на поверхности вала и впадинами на колесе. Достоинства: 1) Обеспечивают лучшее центрирование и перемещение посаженной на вал детали в осевом направлении. 2) Надёжней работают при вибрационных и ударных нагрузках вследствие равномерного распределения нагрузки между шлицами. 3) Выше несущая способность при одинаковых габаритах со шпоночным соединением вследствие увеличения площадки контакта. 4) Корче ступица. 5) Меньше деталей соединения. 6) Шлицы меньше ослабляют вал, чем шпоночная канавка, на прочность вал рассчитывают как гладкий с диаметром . Недостатки: 1) Высокая точность изготовления приводит к усложнению технологии и повышению стоимости. Классификация: В зависимости от назначения делятся на:

Неподвижные и подвижные. В зависимости от формы профиля: прямобочные, треугольные, эвольвентные. Прямобочное шлицевое соединение с центрированием по наружному диаметру .

Прямобочное шлицевое соединение с центрированием по внутреннему диаметру .

В зависимости от грузоподъёмности шлицевые соединения делятся на серии (лёгкая, средняя, тяжёлая). (Самые высокие шлицы ‑ для тяжёлых Þ ­ площадка контакта). В зависимости от способа центрирования делятся на шлицевые соединения с центрированием 1) По ; 2) По ; 3) По боковым граням. 1) и 2) применяются в механизмах с высокими требованиями к кинематической точности по перемещению в осевом направлении или центрированным (в станках, самолётах). 3) применяются в тяжело нагруженных механизмах). Критерий работоспособности – прочность. Размеры шлицов стандартизованы, шлицы работают на срез и смятие. Стандартные шлицы на срез не рассчитывают, размеры , , выбирают из таблиц справочника в зависимости от .

Проверочный расчёт на смятие. ; Þ . Где ‑ число шлицев. , ‑ коэффициент учитывающий неравномерность распределения по шлицам. .

Механических передачи

Передачи – это механизм предназначенный для передачи механической энергии от двигателя к исполнительному органу машины. При этом передача может: 1) ¯ или ­ (­ или ¯ ), 2) преобразует закон движения (вращательное в поступательное, равномерное в прерывистое), 3) распределять энергию между несколькими исполнительными органами, 4) реверсировать движение (прямой и обратный ход), 5) регулировать . В зависимости от принципа действия различают передачи: 1) зацеплением (зубчатые, цепные, червячные, волновые и др.); 2) трением (фрикционные, ременные). В зависимости от способа соединения ведущего и ведомого звена различают: 1) передачи непосредственного контакта (зубчатые, червячные, волновые и др., фрикционные); 2) передачи гибкой связью (ременные, цепные). Основные соотношения передачи. Передачу полностью можно определить двумя параметрами 1) Мощность , на ведущем и ведомом валах; 2) Быстроходность , или , (угловая скорость или частота вращения). ‑ ведущее, ‑ ведомое. . Вспомогательные параметры: 1) КПД ; если это передачи то ; 2) Передаточное отношение ‑ это отношение угловых скоростей в направлении потока мощности . Передачу можно задать или , , , или , , , . Основные силовые соотношения. А) , Þ ‑ окружная сила и вращающий момент. , ‑ линейная скорость, . Если колёса перекатываются без проскальзывания то Þ Þ Þ . ‑ вектор, ‑ передаточное число. Б)

 

Виды механических передач.

По принципу передачи вращения	С постоянным контактом	С гибкой связью
Трением	Фрикцион.	Ремен.
Зацеплен.	Зубчатые, червяные, винтовые и др.	Цепные, ременно-зубчатые

Передачи могут быть понижающие – редукторы и повышающие – мультипликаторы. Передаточное число определяется отношением w₁/w₂ = n₁/n₂, 1 – ведущее, 2 – ведомое. По числу степеней передачи делятся на:

1)бесступенчатые (вариаторы), 2)одноступенчатые

3) многоступенчатые (с помощью зуб. колес, либо ременными передачами со ступенчатыми шкивами).

В зависимости от расположения валов различают передачи:

1) с параллельными валами:

– зубчатые передачи

– фрикционные передачи

– ременные передачи

– цепные передачи

2) с пересекающимися валами

– коническая передача

3) с перекрещивающимися валами

– червячные передачи

– винтовые передачи

Виды механических передач

1) фрикционные передачи

Преимущества: простота конструкции, постоянство угловой скорости, возможность применения для бесступенчатого регулирования угловой скорости

бесшумность работы

Недостатки:

большие нагрузки на валы Þ низкий КПД

большие габариты (больше, чем у зубчатых при одном и том же передаточном отношении), большое тепловыделение

2) Зубчатые передачи

Преимущества:

небольшие габариты, высокая несущая способность (моменты, скорости частоты), высокий КПД, постоянство передаточного отношения

Недостатки:

требует высокой точности изготовления, требуют хорошей смазки, шумная работы

3) Червячные передачи

Преимущества: плавность работы, мыле габариты при большом пер. отношении

Недостатки: низкий КПД, нагрев, износ зубьев, применение дорогостоящих материалов

4) Ременные передачи

Преимущества: простота и бесшумность, возможность большого межосевого расстояния, возможность бесступенчатого регулирования, предохраняют от перегрузки

Недостатки: невысокая нагрузочная способность, низкий ресурс ремня, непостоянство передаточного отношения

5) Цепные передачи

Достоинства: возможность применения в значительном диапазоне межосевых расстояний, габариты, меньшие, чем у ременной передачи, отсутствие проскальзывания,

высокий КПД, малые силы, действующие на валы

Недостатки: работает в условиях отсутствия жидкостного трения, требует большой степени точности установки валов, неравномерность хода цепи

Вариаторы

Вариа́тор (англ. Continuously Variable Transmission) — механическая передача, способная плавно менять передаточное отношение в некотором диапазоне регулирования. Изменение передаточного отношения производится вручную или автоматически. (Диапазон регулирования (отношение наибольшего передаточного числа к наименьшему) обычно 3—6, реже 10—12.)

• Фрикционные вариаторы:
• лобовые;
• конусные;
• шаровые;
• многодисковые;
• торовые;
• волновые;
• клиноременные.

Для достижения максимального экономического эффекта рекомендуется внедрять вариаторы в те процессы, где

• изменяется количество выпускаемой продукции в единицу времени;
• требуется плавное регулирование параметров рабочего процесса механизма;
• изменяется тип или структура исходного материала для разных видов выпускаемой продукции;
• технологическое оборудование, вентиляторы, компрессоры работают с переменной, либо неполной нагрузкой;
• требуются частые пуски, остановы, реверс приводных двигателей, приводящие к повышенным нагрузкам на оборудование и электропривод, к гидроударам в трубопроводах, сокращающие их срок службы;
• применяются неэкономичные нерегулируемые электроприводы с механическими вариаторами, редукторами, муфтами и т.п.;
• имеется перерасход электроэнергии и энергоносителей.

Ременные передачи

Достоинства:

Большие габариты, малый КПД

Открытая

Перекрестная

Полуперекрестная

Виды ремней

I. Плоские ремни. Применяют 2-х типов:

– прорезиненные бумажные и кожаные

– слойные сдвоенные

II. Клиноременные ремни

Нагрузочная способность выше, чем у плоскоременных. Бывают 3-х видов:

– нормальные b_p/h = 1,4

– узкие b_p/h = 1

– широкие или вариаторные ремни

b_p/h = 2…4

III. Поликлиновые

IV. Круглоременные ремни

Виды разрушения зуб колес

1) Излом зуба (изгиб зуба)

а) мгновенный излом от нарушения статической прочности при значительных нагрузках

б) усталостный излом в результате многократного изгиба зуба.

2) разрушение рабочей поверхности в виде:

а) абразивный износ

б) заедание и волочение из-за отсутствия смазки или недостаточной вязкости

в) выкрашивание – появление и развитие усталостных трещин на поверхности. При этом повышаются контактные напряжения.

г) смятие поверхности.

Изготовление червяков

Червяки могут быть нарезаны на

токарно-винторезном станке

или модульной фрезой.

 

Червячные колеса чаще всего нарезают червячными фрезами с более высоким профилем и острыми кромками.

КПДчервячногоредуктора

КПД в червячном редукторе определяют по зависимости

Приведенный угол трения j¢= arctg f¢,

f¢= f/ cos£, где f¢– приведенный коэффициент трения, f– коэффициент трения.g_W– начальный угол подъема витка

Чем мягче материал колеса, тем более скорость скольжения, тем чище рабочая поверхность и меньше приведенный угол трения.

При j¢> g_Wпередача самотормозящая g_W= arctg(z₁/(q+2X), где g_W– начальный угол подъема витка, q– коэффициент диаметра червяка, x– коэффициент смещения. Общий КПД передачи определяется как

x= xзацепления * xразбрызг_. Масла

Передача винт-гайка

Передача в.-г. служит для преобразования вращ. движ. в поступательное. В винтовых мех. вращение винта или гайки осущест­вляют обычно с помощью маховика, шестерни и т.п. При этом передаточное отношение условно можно выразить от­ношением окружного перемещения маховичка S_M к перемеще­нию гайки (винта) S_Г:

i =S_M /S_Г = πd_M,/p1; где d_M —диаметр маховичка (шестерни и т. п.); p1—ход винта. При малом p1 и сравнительно большом d_M можно получить очень большое i. Например, при p1= 1 мм d_м = 200мм, i = 628. Зависимость между окружной силой F_t на маховичке и осевой силой F_A на гайке (винте) запишем в виде: F_t = F_A / ; где — к.п.д. винтовой пары. Для i= 628 и =0,3 получим F_A=190 F_{t. Т}аким образом, при простой и компактной конструкции передача в.-г. позволяет получать большой выигрыш в силе или осуществлять медленные и точные перемещения. Осн. недостаток передачи — низкий к.п.д. В соответ­ствии с этим передачу в.-г. применяют в мех., где необходимо создавать большие усилия (домкраты, прессы и т. п.), а также в мех. точных перемещений (мех-мы подачи станков, измерительные, установочные и регулировоч­ные мех.). Разработано много конструкций специальных винтовых пар, которые позволяют компенсировать ошибки изготовления, зазоров и износа; обеспечивают очень большие передаточные отношения дифференциальная двойная резьба с разным ша­гом; повышают к.п.д. путем замены трения скольжения трением качения (шариковые винтовые пары) и т. п.

Валы и оси

Валы и оси

Валы предназначены для:

Закрепление в тангенсальном направлении необходимо для передачи вращающегося момента. Производится шпонками, шлицами, штифтами, посадками с натягом. Для закрепления в осевом направлении используются конструктивные элементы балок – заплечики, буртики, а также втулки, штифты, установочные кольца, стопорные шайбы.

Расчет валов

Расчет на кручение. проектировочный расчет вала производят условно только на кручение, а влияние изгиба, концентрации напряжений и характера нагрузки на прочность вала компенсируют понижением допускаемых напряжений на

кручение [τ] к. При проектировочном расчете обычно определяют диаметр выходного конца, а для промежуточного вала — диаметр под колесом. Диаметры других участков вала назначают при разработке конструкции с учетом технологииизготовления и сборки.Диаметр расчетного сечения вала: где Мк — крутящий момент, Мк = Т, Н.м; [τ] _к — допускаемое напряжение на кручение, Н/мм2./ Оси работают как поддерживающие детали и поэтому нагружены только изгибающими нагрузками. Действием растягивающих и сжимающих сил пренебрегают. Проектировочный расчет осей на статическую прочность выполняют аналогично расчету балок с шарнирными опорами обычными методами сопромата.

Уточненый расчет валов.

Проверочный расчет валов производят на сопротивление усталости и на жесткость. Расчет на сопротивление усталости заключается в определении расчетных коэффициентов запаса прочности в предположительно опасныхсечениях, предварительно намеченных в соответствии с

эпюрами моментов и расположением зон концентрации напряжений. При расчете принимают, что напряжения изгиба изменяются по симметричному циклу, а напряжения кручения по отнулевому циклу. Проверку на сопротивление усталости производят по коэффициенту запаса прочности S. Амплитуда симметричного цикла напряжений при изгибе вала

амплитуда отнулевого цикланапряжений при кручении вала

— результирующий изгибающий момент (МВ и МГ — изгибающие моменты в вертиканой и горизонтальной плоскостях); Мк — крутящий момент; W м и Wк — моменты сопротивления изгибу и кручению сечения вала: W м = 0,1d ³; Wк = 0,2d ³.

Проверочный расчет на сопротивление усталости ведут по максимальной длительно действующей нагрузке. Минимально допустимое значение коэффициента запаса прочности [ s ] = 1,6...2,5. Расчет валов на жесткость выполняют в тех случаях, когда их деформации (линейные или угловые) существенно влияют на работу сопряженных с валом деталей.

Различают изгибную и крутильную жесткость вала. Изгибную жесткость валов оценивают углом θнаклона, который определяют методами сопротивления материалов. Крутильную жесткость валов оценивают углом закручивания на единицу длины вала.

91-92 Подшипники качения. Классификация и типы.

Преимущество подшипников качения по сравнению с подшипниками скольжения:

1. меньше потери на трение; 2. меньше осевые габариты; 3. проще в обслуживании;4дешевле