Выполнить условные обозначения подшипника, муфты, цилиндрической и конической передачи. Дайте определение передаточного отношения зубчатой передачи.

Информацию для ответа на вторую часть вопроса можно найти в следующих источниках: [15] с. 37-40, [21], [24]. В последних двух источниках приводится значительный объем информации по первой части вопроса. Передаточное отношение – величина безразмерная.

Оси и валы

Оси и валы поддерживают в пространстве вращающиеся детали и части машин. При этом оси только поддерживают вращающиеся части в пространстве, а валы не только поддерживают, но и передают им вращательное движение.

Ось – деталь машины, предназначенная только для поддержания установленных на ней деталей. Ось не передает вращающегося момента и, следовательно, не испытывает кручения. Оси могут быть подвижными и неподвижными. Как правило, оси изготавливаются прямыми.

Вал – вращающаяся деталь машины, предназначенная для поддержания установленных на нем деталей или для передачи вращающегося момента. При работе вал испытывает изгиб и кручение, в отдельных случаях растяжение и сжатие. По геометрической форме валы делятся на прямые, коленчатые и гибкие.

Обозначение валов и осей на схемах -

Прямые валы и оси могут быть гладкими или ступенчатыми. Образование ступеней связано с различной напряженностью отдельных сечений, а также условиями изготовления и сборки.

По типу сечения оси и валы бывают сплошные и полые. Полое сечение применяется для уменьшения массы и для размещения внутри другой детали.

Цапфы – участки вала или оси, лежащие в опорах. Они подразделяются на шипы, шейки и пяты. Опорами для шипов и пяты являются соответственно подшипники и подпятники. Наиболее часто используются подшипники, которые по характеру силы трения подразделяются на подшипники трения скольжения и подшипники трения качения.

 

Коленчатый вал Прямые валы

Основное отличие оси от вала состоит в том, что ось не осуществляет передачу крутящего момента на другие детали. На нее оказывают воздействие только поперечные нагрузки, и она не испытывают сил кручения.

Вал, в отличие от оси, передает полезный крутящий момент деталям, которые на нем закреплены. Кроме того, оси бывают как вращающимися, так и неподвижными. Вал же вращается всегда. Большинство валов можно разделить по геометрической форме оси на прямые, кривошипные (эксцентриковые) и гибкие. Также бывают валы коленчатые или непрямые, которые служат для преобразования возвратно-поступательных движений во вращательные. Оси же по своей геометрической форме бывают только прямыми.

Опоры валов – подшипники.

Опорные части валов в зависимости от расположения называются шип и пята. Опорами для них являются соответственно подшипники и подпятники. Наиболее часто используются подшипники, которые по характеру силы трения подразделяются на подшипники трения скольжения и подшипники трения качения.

Подшипники скольжения проще по конструкции, чем подшипники качения, и представляют собой два диска: один внутри другого. На внутренний диск, который называется вкладыш, укрепляется вал, а наружный диск закрепляется внутри корпуса (станины). Подшипники данного типа подразделяются на глухие — неразъемные и разъемны. Глухие подшипники не могут передавать большие мощности и не выдерживают больших скоростей.

Подшипники

Подшипник – сборочный узел, являющийся частью опоры или упора и поддерживающий вал или иную подвижную конструкцию с заданной жесткостью. Фиксирует положение в пространстве, обеспечивает вращение, качение или линейное перемещение с наименьшим сопротивлением, воспринимает и передает нагрузку от подвижного узла на другие части конструкции.

По принципу работы подшипники можно разделить на:

· подшипники качения;

· подшипники скольжения.

Подшипники качения состоят из двух колец, тел качения и сепаратора, отделяющего тела качения друг от друга, удерживающего на равном расстоянии и направляющего их движение. По наружной поверхности внутреннего кольца и внутренней поверхности наружного кольца выполняют желоба – дорожки качения, по которым при работе подшипника катается тела качения.

Имеются подшипники качения, изготовленные без сепаратора. Такие подшипники имеют большее число тел качения и большую грузоподъемность. Однако предельные частоты вращения таких подшипников значительно ниже.

В подшипниках качения возникает преимущественно трение качения, поэтому по сравнению с подшипниками скольжения снижаются потери энергии и трение, и уменьшается износ.

Схема шарикоподшипника

 

Виды шариковых подшипников

 

 

· По виду телам качения:

o шариковые;

o роликовые;

· По типу воспринимаемой нагрузки:

o радиальные;

o радиально – упорные, упорно – радиальные;

o упорные;

 

 

Шарикоподшипники, роликоподшипники и иглоподшипники в отличие от подшипников скольжения имеют меньше потерь на трение и нагрев, меньшие габариты, но боятся загрязнений и требуют смазки.

· По числу рядов тел качения:

o Однорядные.

o Двухрядные.

o Многорядные.

· По способности компенсировать несоосность вала и втулки:

o Самоустанавливающиеся.

o Несамоустанавливающиеся.

Виды подшипников

Шарикоподшипник - а –однорядный, б- двухрядный;

Роликоподшипник – в - однорядный, г – двухрядный;

Игольчатый подшипник – д.

Подшипник скольжения – опора или направляющая механизма или машины, в которой трение происходит при скольжении сопряженных поверхностей.

Радиальный подшипник скольжения представляет собой корпус, имеющий цилиндрическое отверстие, в которое вставляется рабочий элемент – вкладыш, или втулка и смазывающее устройство. Между валом и отверстием втулки подшипника имеется зазор, заполненные смазочным материалом, который позволяет свободно вращаться валу.

 

Схема подшипника скольжения

Примеры подшипников скольжения

 

 

 

Смазка является одним из основных условий надежной работы подшипника и обеспечивает: низкое трение, разделение подвижных частей, теплоотвод, защиту от вредного воздействия окружающей среды и может быть:

· жидкой;

· пластичной;

· твердой;

· газообразной.

Достоинства подшипников скольжения:

· Надежность в высокоскоростных приводах.

· Способны воспринимать значительные ударные и вибрационные нагрузки.

· Сравнительно малые радиальные размеры.

· Допускают установку разъемных подшипников на шейки коленчатых валов и не требуют демонтажа других деталей при ремонте.

· Простая конструкция в тихоходных машинах.

· Позволяют работать в воде.

· Допускают регулирование зазора и обеспечивают точную установку геометрической оси вала.

· Экономичны при больших диаметрах валов.

Недостатки:

· В процессе работы требуют постоянного надзора за смазкой.

· Сравнительно большие осевые размеры.

· Большие потери на трение при пуске и несовершенной смазке.

· Большой расход смазочного материала.

· Высокие требования к температуре и чистоте смазки.

· Пониженный коэффициент полезного действия.

· Неравномерный износ подшипника и цапфы.

· Применение более дорогих материалов.

Обозначение подшипников и валов на схемах –

Муфты

Муфта — деталь машины, предназначенная для соединения друг с другом концов валов и свободно сидящих на них деталей и передачи крутящего момента. Служат для соединения двух валов, расположенных на одной оси или под углом друг к другу. Муфта передаёт механическую энергию без изменения её величины.

Пример жесткой муфты

Классификация:

По видам управления:

· Управляемые — сцепные, автоматические.

· Неуправляемые — постоянно действующие.

По группам муфт:

· Жёсткие муфты.

· Компенсирующие муфты — компенсируют радиальные, осевые и угловые смещения валов.

· Упругие муфты — компенсация динамических нагрузок.

· Сцепные муфты — соединение или разъединение валов или валов с установленными на них деталями.

· Самоуправляемые (автоматические) муфты.

· Гидравлические (гидродинамические).

· Электромагнитные и магнитные.

Передачи

Передачи – механизмы, которые передают механическую энергию, изменяя скорость вращательного движения, а иногда и направление вращения, и положение оси вращения в пространстве.

Передаточное число или передаточное отношение – отношение угловой скорости ведущей шестерни к угловой скорости ведомой шестерни, или отношение числа зубцов ведомой шестерни к числу зубцов ведущей шестерни.

, где

i – передаточное отношение;

W1 – угловая скорость ведущей шестерни;

W2 – угловая скорость ведомой шестерни;

Z1 – число зубцов ведущей шестерни;

Z2 – число зубцов ведомой шестерни.

Передачи, где возможно плавное регулирование скоростей на ходу, называются вариаторами.

Различают следующие виды передачи: с гибкой связью и с жесткой связью; трением и зацеплением.

К передачам с гибкой связью относятся:

· ременные и цепные (г, д);

· с жесткой связью — фрикционные (а);

· зубчатые (б); червячные (в).

К передачам трением — фрикционные (а) и ременные (г).

К передачам зацеплением—зубчатые, червячные, цепные,планетарные.

Ременные передачи

Состоят из двух шкивов и надетого на них бесконечного ремня. Передача движения происходит за счет силы трения, которая возникает между поверхностями ремня и шкива.

По виду ремня различают плоскоременные, клиноременные, поликлиновые и круглоременные передачи. В подавляющем большинстве ременные передачи передают движение параллельным валам. Натяжение ремня можно регулировать увеличением расстояния между шкивами или с помощью натяжного ролика.

Преимуществами ременных передач являются простота изготовления, бесшумность и плавность хода, возможность передавать движение на большое расстояние, самопредохранение (при перегрузках — пробуксовывание ремня), а также возможность одним ремнем привести в действие несколько валов.

К недостаткам относятся: невозможность передачи больших мощностей, непостоянство передаточного числа (при пробуксовывании), пониженный КПД (92—95%), растяжение (провисание) ремня, соскальзывание ремня со шкива.

Примеры ременных передач

Цепные передачи

Состоят из двух зубчатых колес (звездочек), на которые надета гибкая бесконечная цепь. Передача движения осуществляется за счет зацепления зубьев звездочки со звеньями шарнирной цепи.

Цепная передача вращает только параллельные валы. Цепь бывает двух видов: роликовая и зубчатая. Наиболее распространена роликовая.

Преимуществами цепной передачи являются возможность передавать движение на большое расстояние, одной цепью приводить в действие несколько валов, при необходимости вращать их в разные стороны, достаточно высокий КПД (97—98%).

Недостатки: сложность изготовления, большой шум при работе по сравнению с ременной передачей, растяжение цепи из-за износа шарниров и поэтому необходимость периодического натяжения цепи, а также необходимость смазки.

Цепная передача

Зубчатые передачи