Расчет подшипников скольжения.

Расчет опор скольжения диаметра от 0,07 до 0,5 мм. В области малого диаметра микрогеометрические неровности оказывают большое влияние на прочностные характеристики опоры, чем при больших ее диаметрах. Если шероховатость поверхности Rz =0.003 мм –полировка. В процессе происходит истирание микронеровностей, следовательно, уменьшаются поперечные сечения цапфы и снижается прочность. Момент сопряжения W_ф (фактический) становится меньше Wном.

При расчете на прочность цапфы вала рассчитывают как консольно закрепленную балку.

Условие прочности на изгиб:

, W-момент сопряжения сечению изгиба

l=

Для нормальной работы опоры скольжения необходимо чтобы она обладала несущей способностью, износостойкостью и чтобы T_нагр не превышала допустимого значения.

При повышении температуры выше допустимого значения, уменьшается вязкость связки.

 

Конические опоры.

Конические опоры используют для восприятия односторонней осевой нагрузки Fa.

При расположении конических опор с двух сторон вала они воспринимают двухстороннею осевую и радиальные нагрузки. В зависимости от требуемой точности центрирования - от . Точность центрирования сохраняется неизменной при работе опоры, т.к. по мере износа цапфа опускается вертикально несущей поверхности. По сравнению с другими опорами большие нагрузки.

Для обеспечения герметичности цапфу и вал обычно изготовляют из материалов с близкими к ТКЛР (температурный коэффициент линейного расширения).

Недостатком конических опор является их индивидуальная притирка для повышения несущей способности и точности центрирования. Эта операция удорожает конструкцию опоры и делает ее невзаимозаменяемой. Второй существенный недостаток конических опор - большее, чем в цилиндрических опорах, трение, увеличивающееся с уменьшением угла .

Цапфы выполняются из высокоуглеродистых сталей, подшипник из латуни, фосфоритной бронзы.

Опоры на центрах.

В опорах на центрах подшипник выполняют с цилиндрическим отверстием, имеющим зеновку . Цапфа вала конической формы с углом . Диаметр d=1,5…2 мм, по которому происходит касание цапфы и подшипника.

Малая поверхность соприкосновения, следовательно, малая чувствительность, малый перекос, незначительный момент трения.

Регулирование фильтровки достигается путем осевого и радиального перемещения. При тщательном изготовлении и регулировки обеспечивается точность центрирования до 1…2 мкм.

Опоры на центрах используют при малых нагрузках и незначительных частотах вращающего вала. При больших нагрузках происходит смятие, при высоких частотах происходит истирание рабочих поверхностей вала и подшипника.

Для опор на центрах при малых размерах и вращательных моментов используются материалы, не подвергающиеся коррозии. Для цапф используются, конструкционные стали, которые закалены до твердости HRC50…60.Материалы для подшипника - латунь, фосфоритная бронза.

 

Сферические опоры.

Они обеспечивают смещение вала вокруг 3-х взаимно перпендикулярных направлений. Их применяют, когда в процессе эксплуатации или регулировки подвижная система приборного устройства кроме вращения вокруг своей оси должна поворачиваться вокруг опорного узла.

Схематично сферическая опора представляет собой следующее:

Цапфу вала выполняют в виде сферы радиуса r_s, подшипник имеет коническую рабочую поверхность с углом 22⁰, так что их касание происходит по окружности диаметром d или по узкому шаровому пояску. Опоры обычно выполняют с осевыми и радиальными смещениями одного из подшипников, что позволяет регулировать зазор в опоре. Точность центрирования достигает 10 угловых минут.

Опоры малочувствительны к изменениям температуры, имеют малый момент трения, их, как правило, используют при небольших нагрузках и частотах вращения валов и осей. Конструктивно сферическую цапфу выполняют как одно целое с валом или в виде отдельного шарика, закрепленного на валу или оси. Материалом для сферической цапфы могут служить конструкционные стали HRC52..56 или шарикоподшипниковые ШХ10, ШХ15.

 

Опоры на керне.

Типовая опора на керне состоит из цапфы конической формы, на конце которой выполнена сферическая полированная поверхность с малым радиусом r_к и подшипника с вогнутой сферической поверхностью r_n. r_к = 0,05¸0,15; r_n = (4….12) r_к

Соприкосновение цапфы и подшипника происходит в точке, поэтому возникает малый момент трения => опора на керне используется только при незначительных нагрузках, а также невысоких частотах вращения.

Упругие элементы.

У.э.- это элементы, упругие деформации которых полезно используются в работе различных механизмов и устройств. По конфигурации, а также расчетно-конструктивным схемам у.э. подрзделяются на 2 класса – стержневые пружины и оболочки.

Стержневые пружины – плоские пружины, спиральные и винтовые.

Оболочки – плоские и гофрированные трубки(сильфоны) и трубчатые пружины.

По назначению у.э.:

- Измерительные пружины (преобразователи) широко используются в электроизмерительных приборах. Основное требование – стабильность деформации от приложенного усилия;

- Натяжные пружины, обеспечивающие силовой контакт м/у деталями (они прижимают толкательк кулачку);

- Пружины кинематических устройств (передаточные пружины) –опоры;

- Пружины амортизаторов (разделители сред – обепечивают возможность передачи усилий 1-го перемещения из одной изолированной области в другую);

Эксплуатационные свойства у.э. определяются, в первую очередь, их упругие характеристики – зависимости деформации от нагрузки(силы момента).

Упругость пружины характеризуется жесткость пружины .

Для измерительных пружин удобнее пользоваться понятием чувствительности: .

Упругая характеристика пружины может искажаться от несовершенства упругих свойств материала, особенно при большом напряжении. Упругий гистерезис выражается в несовпадении характеристик при нагрузке и разгрузке пружины.

Плоские пружины.

П.п.- наиболее распространенные элементы выполняемые в форме консольной балки: контактные пружины, разъёмы, скользящие токоподводы. Пружины должны иметь определённый коэффициент запаса прочности при воздействии заданной наибольшей нагрузке, а также определенную податливость (ограниченное перемещение конца??).Их обычно выполняют в виде прямоугольных пластин из листового материала, который характеризуется b-ширина,h-толщина.

b>>h.

. -МСИ; ; где ; -момент инерции; Е- модуль упругости.

Сначала в соответствии с условиями работы выбирается материал и размеры, а затем,скоректировав размеры с учетом сортамента материала определяют проверку расчетомна прочность и жестокость.При предварительном проектировании считают заданным допускаемое напряжение ,жесткость пружины и наибольшую нагрузку .

Мембраны.

М. в приборостроении наз-т гибкую(как правило) круглую пластинку,способную получатьзаметный прогиб под действием давления или сосредоточенной силы.

Мембрана может быть плоской либо гофрированной (с кольцевыми волнами).

Основные размеры,определяющие эксплуатационные свойства мембран:

d_н-диаметр мембр. d_ц-диаметр жесткого центра,служащего для передачи движения механизму,соединенного с мембр.

Мембр. широко используют в качестве чувствительных элементов в измерительных проебразователях давления и для измерения величины легко переводящегося в давление.

Упругие эл-ты, конструкции.

Упругие элементы- наз-ют детали, упругая деф-ая которых полезно исп-ся в работе разлю механизмов. По конфигурации упругие элементы (УЭ) подразделяются на 2 класса- стержневые пружины и оболочки. Стержневые- плоские пружины спиральные и винтовые. Исп-ие пружины связано с особыми механизмами. Оболочки- плоские и гофрированные мембраны, трубки(сильфоны), трубч.пружины.

Трубка Бурдона

 

По назначению:

1. измерительные пружины – применяемые к измерительным приборам, монометрах. Основное требование – стабильность деформации от приложенного усилия.

2. затяжные пружины, обеспечивающие затяжной контакт между деталями. Постоянство усилия.

3. заводные пружины – пружинные двигатели

4. пружины амортизатора

5. разделители сред, обеспечивающие возможность передачи усилия.

6. пружины кинематических устройств

Эксплуатационные свойства определяются в их упругой характеристике – зависимости деформации от нагрузки (силы момента). Зависимость может быть линейной и не линейной.

 

 

Упругость пружины, силовое противодействие – жесткость пружины. К=DF/Dl

Для измерения пружин используется понятие чувствительность S=1/K. Упругая характеристика пружин может искажаться от несовершенства упругих свойств, (упругий гистерезис), который выражается в несовпадении характеристик при нагрузке и разгрузке пружин.

 

Наиболее распространены плоские пружины в форме консоли балки: контактные группы, разъемы.

Используется в качестве упругих опор там, где плоская форма пружины должна иметь определенный коэф. запаса прочности, определяющий податливость. Выполняют в виде прямоугольных пластин.