«Детали машин и основы конструирования» – один из основных инженерных курсов, который преподается большинству студентов инженерно-технических специальностей.
В программе курса изучается устройство, принципы работы, а также методы конструирования деталей и узлов машин общего назначения: разъемных и неразъемных соединений, передач трением и зацеплением, валов и осей, подшипников скольжения и качения, различных муфт.
В начале курсе излагаются понятия и определения, используемые в машиностроении, критерии работоспособности деталей машин, основные машиностроительные материалы, нормирование точности изготовления деталей, рассматриваются различные варианты соединения деталей: резьбовые, сварные, заклепочные, шпоночные, шлицевые и т.д.
Подробно изучаются наиболее используемые механизмы в машиностроении - механические передачи, а именно зубчатые передачи (среди них планетарные, червячные, волновые), фрикционные, цепные, а также передачи «винт-гайка».
Рассматриваются их кинематические расчеты, расчеты на прочность и жесткость, методы рационального выбора материалов и способы соединения деталей, расчеты валов и осей, подшипников, муфт.
В конце курса на примере одного из редукторов обобщается методика конструирования привода: от расчетов его кинематических и энергосиловых параметров до определения размеров подшипников.
Формат
Курс включает в себя просмотр тематических видеолекций с несколькими вопросами для самопроверки; выполнение многовариантных тестовых заданий с автоматизированной проверкой результатов; объяснение примеров решения задач; лабораторные работы.
Информационные ресурсы
1. Учебник «Детали машин и основы конструирования» / С.М. Горбатюк, А.Н. Веремеевич, С.В. Албул, И.Г. Морозова, М.Г. Наумова - М.: Изд. Дом МИСиС, 2014 / ISBN 978-5-87623-754-5
2. Учебно-методическое пособие «Детали машин и оборудование. Проектирование приводов» / С.М. Горбатюк, С.В. Албул - М.: Изд. Дом МИСиС, 2013
Требования
Для полноценного освоения курса слушатель должен владеть базовыми знаниями из курсов математики, инженерной графики, теоретической механики, сопротивления материалов.
Программа курса
1. Основные понятия и определения. Критерии работоспособности деталей машин;
2. Машиностроительные материалы. Их классификация и область применения;
3. Допуски размеров. Посадки деталей. Отклонения формы и расположения поверхностей. Шероховатость поверхности;
4. Неразъемные соединения деталей: сварные, заклепочные, паяные, клеевые;
5. Разъемные соединения деталей: резьбовые, шпоночные, шлицевые, штифтовые, клеммовые;
6. Зубчатые передачи. Основная теорема зацепления. Геометрия зубьев. Методика расчета передач;
7. Многозвенные зубчатые передачи: планетарные, дифференциальные, волновые. Кинематика передач;
8. Червячные передачи. Геометрия и конструкция. КПД передачи и ее тепловой расчет;
9. Фрикционные передачи и вариаторы. Ременные передачи;
10. Валы и оси. Критерии работоспособности. Расчет на прочность. Уплотнения валов;
11. Подшипники. Классификация и конструкция. Расчет подшипников;
12. Муфты: неуправляемые, компенсирующие, предохранительные;
13. Методика конструирования. Пример конструирования редуктора.
Результаты обучения
После прохождения курса слушатели будут знать:
основные типы соединений деталей машин;
основные типы и характеристики механических передач;
основные типы и область применения подшипников качения и скольжения, муфт;
методы расчета и проектирования узлов и деталей машин общего назначения;
методы проектно-конструкторской работы.
Уметь:
составлять расчетные схемы нагружения узлов;
определять усилия, моменты, напряжения и перемещения, действующие на детали машин;
проектировать и конструировать типовые элементы машин, выполнять их оценку по прочности, жесткости и другим критериям работоспособности.
Владеть:
навыками выбора материалов и назначения их обработки;
навыками оформления проектной и конструкторской документации в соответствии с требованиями ЕСКД;
навыками эскизного, технического и рабочего проектирования узлов машин.
Формируемые компетенции
15.03.02 Технологические машины и оборудование
- способность использовать основы философских знаний для формирования мировоззренческой позиции (ОК-1);
- способность принимать участие в работах по расчету и проектированию деталей и узлов машиностроительных конструкций в соответствии с техническими заданиями и использованием стандартных средств автоматизации проектирования (ПК-5);
- способность разрабатывать рабочую проектную и техническую документацию, оформлять законченные проектно-конструкторские работы с проверкой соответствия разрабатываемых проектов и технической документации стандартам, техническим условиям и другим нормативным документам (ПК-6);
- способность создавать техническую документацию на конструкторские разработки в соответствии с существующими стандартами и другими нормативными документами (ППК-2);
- способность разрабатывать технологическую и производственную документацию с использованием современных инструментальных средств (ППК-9).
Машиной называется устройство, создаваемое человеком, выполняющее механические движения для преобразования энергии, материалов и информации с целью полной замены или облегчения физического и умственного труда человека, увеличения его производительности.
Под материалами понимаются обрабатываемые предметы, перемещаемые грузы и т. д.
Машину характеризуют следующие признаки :
преобразование энергии в механическую работу или преобразование механической работы в другой вид энергии;
определённость движения всех ее частей при заданном движении одной части;
искусственность происхождения в результате труда человека.
По характеру рабочего процесса, все машины можно разделить на классы :
машины – двигатели. Это энергетические машины, предназначенные для преобразования энергии любого вида (электрической, тепловой и т. д.) в механическую энергию (твердого тела);
машины – преобразователи – энергетические машины, предназначенные для преобразования механической энергии в энергию любого вида (электрические генераторы, воздушные и гидравлические насосы и т. д.);
транспортные машины;
технологические машины;
информационные машины.
Все машины и механизмы состоят из деталей, узлов, агрегатов.
Деталь – часть машины, изготавливаемая из однородного материала без применения сборочных операций.
Узел – законченная сборочная единица, которая состоит из ряда соединенных деталей. Например: подшипник, муфта.
Механизмом называется искусственно созданная система тел, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемые движения других тел.
Требования к машинам:
Высокая производительность;
2. Окупаемость затрат на проектирования и изготовление;
3. Высокий КПД;
4. Надёжность и долговечность;
5. Простота управления и обслуживания;
6. Транспортабельность;
7. Малые габариты;
8. Безопасность в работе;
Надёжность – это способность детали сохранять свои эксплутационные показатели, выполнять заданные функции в течение заданного срока службы.
Требования к деталям машин :
а) прочность – сопротивляемость детали разрушению или возникновению пластических деформаций в течение гарантийного срока службы;
б) жесткость – гарантированная степень сопротивления упругому деформированию детали в процессе ее эксплуатации;
в) износостойкость – сопротивление детали: механическому изнашиванию или коррозийно-механическому изнашиванию;
г) малые габариты и масса ;
д) изготовление из недорогих материалов ;
е) технологичность (изготовление должно осуществляться при наименьших затратах труда и времени);
ж) безопасность;
з) соответствие государственным стандартам.
При расчете деталей на прочность нужно в опасном сечении получить такое напряжение, которое будет меньше или равно допускаемому: δ max ≤[δ]; τ max ≤[τ]
Допускаемое напряжения – это максимальное рабочее напряжение, которое может быть допущено в опасном сечении, при условии обеспечения необходимой прочности и долговечности детали во время ее эксплуатации.
Допускаемое напряжение выбирают в зависимости от предельного напряжения
;
n
– допускаемый коэффициент запаса
прочности, который зависит от типа
конструкции, ее ответственности,
характера нагрузок.
Жесткость детали проверяется сравнением величины наибольшего линейного ¦ или углового j перемещения с допускаемым: для линейного ¦ max £ [¦]; для углового j max £ [j]
Введение
Цели и задачи курса «Детали машин», его связь с другими предметами
0.1. Курс «Детали машин» является заключительным разделом дисциплины «Техническая механика», изучаемого в средних специальных учебных заведениях. Курс «Детали машин» является связующим звеном между общетехническими и специальными дисциплинами. В пределах, предусмотренных учебным планом и программой, в этом курсе изучаются основы расчета на прочность и жесткость деталей машин общего назначения, выбор материалов, конструирование деталей с учетом технологии изготовления и эксплуатации машин. Теоретические знания закрепляются курсовым проектом.
На каких предметах базируется курс «Детали машин»?
0.2. В предлагаемом учебном пособии рассмотрены теоретические основы расчета и конструирования деталей и сборочных единиц (узлов) общего назначения. Изучаемые детали и узлы общего назначения делятся на три основные группы:
Детали соединений (болты, шпильки, винты и др.);
Механические передачи (зубчатые, червячные, винт-гайки, цепные, ременные, фрикционные и др.);
Детали иузлы передач (валы, подшипники, муфты и др.).
Детали и узлы, которые встречаются только в специальных типах машин, называют деталями и узлами специального назначения (клапаны, поршни, шатуны, шпиндели станков и т. п.); их изучают в специальных курсах («Двигатели внутреннего сгорания», «Металлорежущие станки» и т. д.).
С учетом ранее изученных общетехнических дисциплин дайте определение, что такое деталь.
0.3. Машина - механическое устройство, предназначенное для выполнения требуемой полезной работы, связанной с процессом производства или транспортирования или же с процессом преобразования энергии, или информации.
Машину собирают из механизмов, деталей и узлов. Из ответа на вопрос, поставленный в шаге 0.2 (см. стр. 17), Вы знаете, что называется деталью.
Механизмом называется система подвижно соединенных тел, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких тел в целесообразные движения других тел (например, кривошипно-ползунный механизм, механические передачи и т. п.).
Узел - сборочная единица, которую можно собирать отдельно от изделия в целом, выполняющая определенную функцию в изделиях одного назначе-ния только совместно с другими составными частями изделия (муфты, подшипники качения и др.).
По характеру рабочего процесса и назначению машины можно разделить на три класса:
I класс - машины-двигатели, преобразующие тот или иной вид энергии в механическую работу (двигатели внутреннего сгорания, турбины и др.);
II класс - машины-преобразователи (генераторы), преобразующие механическую энергию (полученную от машины-двигателя) в другой вид энергий (например, электрические машины - генераторы тока);
III класс - машины-орудия (рабочие машины), использующие механическую энергию, получаемую от машины-двигателя, для выполнения технологического процесса, связанного с изменением свойств, состояния и формы обрабатываемого объекта (металлообрабатывающие станки, сельскохозяйственные машины и др.), а также машины, предназначенные для выполнения транспортных операций (конвейеры, подъемные краны, насосы и т. д.). К этому же классу можно отнести машины, частично заменяющие интеллектуальную деятельность человека (например, ЭВМ).
По характеру рабочего процесса и назначению, к какому классу можно отнести такие машины, как компрессор, электродвигатель, пресс?
Основные направления в развитии машиностроения. Требования, предъявляемые к проектируемым машинам, узлам и деталям
При проектировании новых и модернизации старых машин, узлов и деталей необходимо учитывать новейшие достижения в области науки и техники.
0.4 . Требования, предъявляемые к проектируемым машинам:
Увеличение мощности при тех же габаритных размерах;
Повышение скорости и производительности;
Повышение коэффициента полезного действия (КПД);
Автоматизация работы машин;
Использование стандартных деталей и типовых узлов;
Минимальная масса и низкая стоимость изготовления. Примеры реализации требований шага 0.4 в машиностроении.
1. Мощность одного электрогенератора Волховской электростанции, построенной в 1927 г., составляет 8000 кВт, Красноярской (1967 г.) - 508 000 кВт, т. е. увеличение мощности в 63 раза.
2. Сравните скорость самолетов сороковых годов со скоростью современного сверхзвукового лайнера.
3. На железнодорожном транспорте паровозы, имевшие низкий КПД, заменены тепловозами и электровозами, КПД которых во много раз выше.
4. Комплексная автоматизация становится основой организации всех отраслей народного хозяйства. Созданы заводы-автоматы по изготовлению подшипников качения; контроль технологических процессов и управление производством механизируются и автоматизируются.
5. Любая машина (механизм) состоят из стандартных деталей и узлов (болтов, винтов, муфт и т. д.), что упрошает и удешевляет изготовление.
0.5. Основными требованиями, которым должны удовлетворять детали и узлы машин, являются:
Прочность (подробно см. шаг 0.6);
Износостойкость (см. шаг 0.8);
Жесткость (см. шаг 0.7);
Теплостойкость (см. шаг 0.9);
Виброустойчивость (см. шаг 0.10).
Коррозионная стойкость. Для предохранения от коррозии детали изготовляют из коррозионно-стойкой стали, цветных металлов и сплавов на их основе, биметаллов - металлических материалов, состоящих из двух слоев (например, из стали и цветного металла), а также применяют различные покрытия (анодирование, никелирование, хромирование, лужение, эмалирование и покрытие красками);
Снижение массы деталей. В самолетостроении и некоторых других отраслях промышленности выполнение этого требования является одной из главных расчетно-конструкторских задач;
Использование недефицитных и дешевых материалов. Это условие должно быть предметом особого внимания во всех случаях при проектировании деталей машин. Необходимо экономить цветные металлы и сплавы на их основе;
Простота изготовления и технологичность деталей и узлов должны быть предметом всемерного внимания;
Удобство эксплуатации. При проектировании необходимо стремиться, чтобы отдельные узлы и детали можно было снять или заменить без нарушения соединения смежных узлов. Все смазочные устройства должны работать безотказно, а уплотнения - не пропускать масла. Движущиеся детали, не заключенные в корпус машины, должны иметь ограждения для безопасности обслуживающего персонала;
Транспортабельность машин, узлов и деталей, т. е. возможность и удобство, их переноски и перевозки. Например, электродвигатели и редукторы должны иметь на корпусе рым-болт, за который их поднимают при перемещении. Крупные детали, корпуса гидротурбин, статоры крупных генераторов электрического тока на месте изготовления выполняют из отдельных частей, а на месте установки собирают в одно целое;
Стандартизация имеет большое экономическое значение, так как обеспечивает высокое качество продукции, взаимозаменяемость деталей и позволяет вести сборку в условиях серийного производства;
Красота форм. Оформление узлов и деталей, определяющих внешние очертания машины, должно быть красивым и отвечать требованиям художественного конструирования (дизайн). Формы наружных деталей для создания привлекательного их вида разрабатывают с участием дизайнеров. Специально подбираются цвета для окраски;
Экономичность конструкции определяется широким использованием стандартных и унифицированных деталей и узлов, продуманным выбором материалов, проектированием деталей с учетом технологических возможностей изготовляющего их предприятия.
Перечислите требования, предъявляемые при проектировании деталей и узлов машин {запишите в конспект).
Уточните последовательность проверочного расчета.
Контрольная карточка 0.1
| Вопрос | Ответ | Код |
| Укажите детали машин общего назначения | Ротор Поршень Патрон токарного станка Клапан Детали общего назначения не перечислены | |
| Из перечисленных деталей назовите детали, которые относятся к группе детали-соединения | Муфты Шпонки Заклепки Подшипники Валы | |
| Перечислите основные критерии работоспособности деталей общего назначения | Прочность Жесткость Долговечность Теплостойкость Виброустойчивость | |
| Как называется расчет, определяющий фактические характеристики (параметры) детали | Проектировочный расчет Проверочный расчет | |
| Определите табличным способом допускаемый коэффициент запаса прочности (материал детали - высокопрочная сталь) | 1,5-2,2 2,0-3,5 1,5-1,7 |
Ответы на вопросы
0.1. Курс «Детали машин» базируется на предметах: математика, физика, химия, технология конструкционных металлов, теоретическая механика, сопротивление материалов, взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения, черчение.
0.2. Деталью называют изделие из однородного материала, изготовленную без применения сборочных операций (иногда деталью называют отдельную, не подлежащую разборке элементарную часть машины, изготовленную из нескольких элементов, соединенных^сваркой, клепкой и т. п.).
0.3. По характеру рабочего процесса и назначению компрессор можно отнести ко II классу, электродвигатель к I, пресс к III классу.
0.5 . Прочность деталей, жесткость, долговечность, теплостойкость, виброустойчивость, коррозионная стойкость, снижение массы деталей, использование недефицитных материалов, удобство изготовления и технологичность конструкции, удобство в эксплуатации, транспортабельность детали, эстетичность и экономичность.
0.6. Под прочностью понимают способность материала детали в определенных условиях и пределах, не разрушаясь, воспринимать те или иные воздействия (сопротивляться разрушению или возникновению пластических деформаций под действием приложенных к ней нагрузок).
0.7. Условие жесткости детали: возникающие (рабочие) упругие перемещения (прогибы, углы поворота поперечных сечений и т. д.) в деталях под действием рабочих нагрузок должны быть меньше или равны допускаемым.
0.8. Износ - изменение размеров, формы, массы или состояния поверхности деталей вследствие разрушения (изнашивания) поверхностного слоя при трении. Хорошее смазывание, увеличение твердости, применение покрытий, правильный выбор материалов сопряженной пары и другие меры уменьшают изнашивание.
0.9. Понизится несущая способность детали, возможно появление остаточных деформаций и т. п.; нарушится жидкостный режим смазывания и усилится изнашивание деталей; уменьшатся зазоры в сопряженных трущихся деталях, в связи с чем возможно заклинивание деталей, а следовательно, выход их из строя, снижение точности.
0.10. В металлорежущих станках вибрации снижают точность обработки и ухудшают качество поверхности обрабатываемых деталей.
0.12. По формуле (0.4) определяют рабочее напряжение растяжения, возникающее в круглом стержне, и, сравнивая его с допускаемым напря-. жением для данного материала, делают заключение о прочности. Для известных размеров детали (по рассчитанному ст р) подобрать по таблице материал. Формула (0.4) - для проверочного расчета.
0.13. Предельное напряжение (предел выносливости) зависит от материала детали, типа напряженного состояния и характера изменения напряжений во времени. Предел выносливости также зависит от конструктивной формы детали, ее размеров, агрессивности среды и т. д. (состояние поверхности, упрочняющей обработки).
При возникновении в детали напряжений, переменных во времени.
0.14. Для стальных отливок (второй случай нагружения): [s] = 1,7 ÷ 2,2 (см. табл. 0.1).
0.15. При выборе материала для проектируемой детали обычно исходят из следующих основных требований:
Эксплуатационных - материал должен удовлетворять условиям работы детали;
Технологических - материал должен удовлетворять возможности изготовления детали при выбранном технологическом процессе;
Экономических - материал должен быть выгодным с точки зрения стоимости детали.
ЧАСТЬ I
МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
Глава 1
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПЕРЕДАЧАХ
Контрольная карточка 1.2
§ 4. Механизмы преобразования одного вида движения в другой (общие сведения)
В данном учебнике «Детали машин» в пределах учебной программы рассматриваются рычажные, кулачковые и храповые механизмы: назначение, принцип работы, устройство, область применения.
Подробно тема § 4 изучается в курсе «Теория механизмов и машин».
Рычажные механизмы.
Рычажные механизмы предназначены для преобразования одного вида движения в другое, колебательное вдоль или вокруг оси. Наиболее распространенные рычажные механизмы - шарнирный четырехзвенный, кривошип-но-ползунный и кулисный.
Шарнирный четырехзвенный механизм (рис. 1.10) состоит из кривошипа 7, шатуна 2 и коромысла 3. В зависимости от соотношения длин рычагов 1, 2, 3 механизм и его звенья будут выполнять разные функции. Механизм, изображенный на рис. 1.10, со звеном 1, наиболее коротким из всех, называется однокривошипным. При вращении кривошипа. 1 вокруг оси О, коромысло 3 совершает колебательное движение вокруг оси О 2 , шатун 2 совершает сложное плоскопараллельное движение.
Кривошипно-ползунный механизм получают из шарнирного четырехзвен-ника при замене коромысла 3 ползуном 3 (рис. 1.11). При этом вращение кривошипа 1, ползун 3 совершает колебательное прямолинейное движение вдоль направляющей ползуна. В двигателях внутреннего сгорания, таким ползуном, является поршень, а направляющей - цилиндр.
Кулисные механизмы служат для преобразования равномерно-вращательного движения кривошипа в качательное движение кулисы или неравномерное прямолинейное колебательное (возвратно-поступательное) движение ползуна. Кулисные механизмы используются в строгальных станках, когда рабочий ход (снятие стружки) происходит медленно, а нерабочий ход (возвращение резца) - быстро. На рис. 1.12 показана схема кулисного механизма с входным поршнем на шатуне. Такая схема используется в механизмах гидронасосов ротационного типа с вращающимися лопастями, а также в различных гидро- или пневмоприводах механизма с входным поршнем 3 на шатуне, скользящем в качающемся (или вращающемся) цилиндре.
Рис. 1.10. Шарнирный четырехзвенный механизм:
1 - кривошип; 2 - шатун; 3 - коромысло
Рис. 1.11. Кривошипно-шатунный
механизм: 1 - кривошип; 2 -
шатун; 3 - ползун
Рис. 1.12. Кулисный механизм: / - кривошип; 2 - шатун; 3 - поршень
Кулачковые механизмы.
Кулачковые механизмы предназначены для преобразования вращательного движения ведущего звена (кулачка) в заведомо заданный закон возвратно-поступательного движения ведомого звена (толкателя). Широко применяются кулачковые механизмы в швейных машинах, двигателях внутреннего сгорания, автоматах и позволяют получить заведомо заданный закон движения толкателя, а также обеспечить временные остановы ведомого звена при непрерывном движении ведущего.
На рис. 1.13 приведены плоские кулачковые механизмы. Кулачковый механизм состоит из трех звеньев: кулачка /, толкателя 2 и стойки (опоры) 3. Для уменьшения трения в кулачковый механизм вводится ролик. Ведущим звеном в кулачковом механизме является кулачок. Кулачок может совершать как вращательное движение, так и поступательное. Движение ведомого звена - толкателя - может быть поступательным и вращательным.
Рис. 1.13. Кулачковые механизмы: / - кулачок; 2 - толкатель; 3 - стойка (опора)
Недостатки кулачковых механизмов: высокие удельные давления, повышенный износ звеньев механизма, необходимость обеспечения замыкания звеньев, что приводит к дополнительным нагрузкам на звенья и к усложнению конструкции.
Храповые механизмы.
Храповые механизмы относятся к механизмам прерывистого действия, которые обеспечивают движения ведомого звена в одном направлении с периодическими остановками. Конструктивно храповые механизмы делятся на нереверсивные с внутренним зацеплением и с храповым колесом, а также реверсивные в виде зубчатой рейки.
Нереверсивный храповый механизм с внутренним зацеплением (рис. 1.14).Ведущим звеном может быть как храповое колесо внутреннего зацепления /, соединенное с зубчатым колесом внешнего зацепления, так и втулка 4 с закрепленной на ней собачкой 3, подпружиненной к зубьям храпового колеса 1 пружиной 2.
Рис. 1.14. Нереверсивный храповый механизм с внутренним зацеплением:
1 - храповое колесо; 2 - пружина; 3 - собачка; 4 - втулка
В нереверсивных механизмах (рис. 1.15) храповое колесо выполняют в виде рейки 1 в направляющих, и тогда собачка 2 сообщает рейке с храповым зубом прерывистое прямолинейное движение. В этом случае предусматривает устройство, которое возвращает рейку в начальное положение.
Рис. 1.15.Нереверсивный храповый механизм: Рис. 1.16. Реверсивный храповый механизм:
1 - рейка; 2 - собачка 1- храповик; 2 - ведущий рычаг; 3 - собачка
Реверсивные храповые механизмы (рис. 1.16) имеют: храповое колесо 1 с зубьями эвольвентного профиля, а на ведущем рычаге 2 шарнирно устанавливают собачку 3, которую при необходимости реверса перебрасывают вокруг оси О х.
В машино- и приборостроении применяют храповые механизмы, в которых механизм (ведомое звено) двигается в одном направлении с периодическими остановками (металлообрабатывающие станки, задняя ведущая втулка у велосипеда и др.).
Глава 2
ФРИКЦИОННЫЕ ПЕРЕДАЧИ
2.1. Фрикционная передача - механическая передача, служащая для передачи вращательного движения (или для преобразования вращательного движения в поступательное) между валами с помощью сил трения, возникающих между катками, цилиндрами или конусами, насаженными на валы и прижимаемыми один к другому.
Фрикционные передачи состоят из двух катков (рис. 2.1): ведущего 1 и ведомого 2, которые прижимаются один к другому силой F r (на рисунке - пружиной), так что сила трения Ту в месте контакта катков достаточна для передаваемой окружной силы F t .
Рис. 2.1. Цилиндрическая фрикционная передача:
1 - ведущий каток; 2 - ведомый каток
Условие работоспособности передачи:
F f ≥F t (2.1)
Нарушение условия (2.1) приводит к буксованию. Один каток к другому может быть прижат:
Предварительно затянутыми пружинами (в передачах, предназначен
ных для работы при небольших нагрузках);
Гидроцилиндрами (при передаче больших нагрузок);
Собственной массой машины или узла;
Через систему рычагов с помощью перечисленных выше средств;
Центробежной силой (в случае сложного движения катков в планетарных системах).
Контрольная карточка 2.1
| Вопрос | Ответы | Код |
| Как классифицировать фрикционные передачи по принципу передачи движения и способу соединения ведущего и ведомого звеньев? | Зацеплением Трением с непосредственным контактом Передача с промежуточным звеном Трением с гибкой связью | |
| Как называется деталь, обозначенная цифрой 2 на рис. 2.6? | ||
| Можно ли применить фрикционную передачу для изменения скорости приводных колес автомобиля, снегохода и т. д. | Нельзя Можно | |
| Из какого материала изготовляют катки тяжелонагруженных быстроходных закрытых фрикционных передач? | Сталь Чугун Бронза Из любого материала (сталь, чугун, бронза) Текстолит, и другие неметаллические материалы | |
| Определите частоту вращения ведомого вала фрикционной передачи, если n= 1000 об/мин, D 1 = 100 мм, D 2 = 200 мм (скольжением пренебречь) | 500 |
Контрольная карточка 2.2
| Вопрос | Ответы | Код |
| Как называется передача, показанная на рис. 2.8? | Цилиндрическая фрикционная с гладкими катками Клинчатая фрикционная Коническая фрикционная Червячная | |
| Какой из указанных недостатков фрикционной передачи не дает возможность применения для точных делительных механизмов | Непостоянство передаточного отношения Большие нагрузки на валы Низкий КПД Ограниченная величина окружной скорости | б |
| Формула для определения диаметра ведомого катка цилиндрической фрикционной передачи | aΨ a | |
| Для чего в расчетные формулы вводят коэффициент K с? | Для увеличения КПД передачи Для снижения пробуксовки катков при перегрузках Для снижения коэффициента трения | |
| Как уменьшить межосевое расстояние а при проектировании фрикционной передачи (без увеличения размеров и нагруженности передачи) | Выбрать более прочный материал Увеличить коэффициент К с Увеличить коэффициент f Увеличить коэффициент Ψ а |
Вариаторы
2.25. Фрикционный механизм, предназначенный для бесступенчатого регулирования передаточного числа, называют фрикционным вариатором или просто вариатором.
Вариаторы выполняют в виде отдельных одноступенчатых механизмов с непосредственным касанием катков без промежуточного диска (см. рис. 2.11) или с промежуточным диском (см. рис. 2.12 и 2.13). Основная кинематическая характеристика вариатора - диапазон регулирования угловой скорости (передаточного числа) ведомого вала при постоянной угловой скорости ведущего вала:
(2.31)
Контрольная карточка 2.3
| Вопрос | Ответы | Код |
| Как называется передача, показанная на рис. 2.11? | Цилиндрическая фрикционная передача Лобовой вариатор Торовый вариатор Вариатор с коническими катками | |
| К каким передачам относятся вариаторы? | С нерегулируемым передаточным числом С регулируемым передаточным числом | |
| В какое положение необходимо поместить зедущий каток / (см. рис. 2.11), чтобы увеличить угловую скорость ведомого катка 2? | Влево к оси вала катка 2 В правое крайнее положение | |
| Какое направление вращения будет иметь ведомый каток 2 (см. рис. 2.11), если ведущий каток / переместить влево (на рисунке показано штриховыми линиями) | По часовой стрелке Против часовой стрелки | |
| Как назвать деталь, обозначенную цифрой 3 на рис. 2.12? | Ведущий каток Ведомый каток Промежуточный диск |
Ответы на вопросы
2.1. При буксовании ведомый каток 2 (см. рис. 2.1) останавливается, а зедущий 7 скользит по нему, при этом рабочие поверхности катков изнашиваются (образуются лыски).
2.2. Передача, изображенная на рис. 2.4, фрикционная с нерегулируемым передаточным числом, коническая, с пересекающимися осями валов, закрытая.
2.3. Достоинство - предохранение: от поломок недостатки - непостоянство передаточного числа и, повышенное и неравномерное изнашивание катков.
2.5. Ведомый каток во избежание образования лысок рекомендуют изготовлять из более износостойкого материала.
2.7. Наличием на рабочих поверхностях катков масляной пленки, невозможностью оптимизировать величину силы нажатия вследствие неравномерности передаваемой нагрузки при работе передачи. Передаточное число фрикционной передачи - отношение диаметра ведомого катка D 2 к диаметру ведущего D 1 ; u= D 2 /D 1 , (без учета проскальзывания).
2.8 . Детали закрытых фрикционных передач работают в масляной ванне, поэтому сумма относительных потерь ∑ Ψ этих передач меньше, чем открытых.
2.9. Усталостные трещины образуются на поверхности ведущего катка / з поверхностном слое и ведомого катка 2, за счет сил трения образуются
микротрещины (рис. 2.7). При вращении катков давление масла 3 возрастает, микротрещина увеличивается, и от поверхности катка 2 откалываются частицы металла.
2.11 . В качестве прижимного устройства для цилиндрической фрикционной передачи могут служить пружины, рычаги с противовесом и т. п. (на рис. 2.6 прижимное устройство показано схематично стрелкой F 1 , на рис. 2.1 - прижимное устройство пружинного типа).
2.14. Формула для определения диаметра ведомого катка D 2: u = D 2 /D 1 , отсюда D 2 = D 1 u. Подставим вместо D, его значение из формулы (2.7). Тогда D 2 = 2аu/(1 + и).
2.15. Максимальная сила трения F f в месте контакта катков должна быть больше передаваемой окружной силы F t , т. е. F f ≥ F t .
2.16. Для цилиндрической фрикционной передачи со стальными, чугунными или текстолитовыми катками. Контактные напряжения σ н зависят от значений D 1 , D 2 и b.
2.18. От силы нажатия F r .
2.19. Для цилиндрических фрикционных передач, катки которых изготовлены (или облицованы) из фибры, резины, кожи и дерева. Материал не подчиняется закону Гука.
2.22. Для конической фрикционной передачи (см. рис. 2.10) ведущий вал 1 устанавливается на подвижные подшипники, ведомый 2 на неподвижные. Для обеспечения работоспособного состояния передачи катки D 1 и D 2 прижимаются один к другому (нажимным делается больший каток) специальным прижимным устройством рычажного, пружинного или другого типа (на рис. 2.10 F r - сила нажатия катков).
2.24. Зависит. Чем больше коэффициент трения /, тем меньше сила прижатия F r и наоборот. Сила прижатия зависит от среднего диаметра ведущего катка.
2.25.
Основная - диапазон регулирования. Диапазон регулирования угловой скорости ведомого катка - отношение наибольшей (максимальной) угловой скорости ведомого вала к наименьшей (минимальное) его угловой скорости, т. е. 
.
2.26. Если малый каток вариатора переместится к центру большого (рис. 2.11), то передаточное отношение уменьшится.
Лобовой вариатор - вариатор с пересекающимися валами.
2.27. При положении, осей 4 (см. рис. 2.12) промежуточных дисков 3, перпендикулярном к оси катков 1 и 2, передаточное число и = 1. Направление вращения ведомого катка по часовой стрелке. На рис. 2.5 показан вариатор с соосными валами.
2.28.
Диаметр промежуточного диска 3
(см. рис. 2.13) не влияет на передаточное число. Доказательство: u о6щ = u 1 u 2 ; и 1
= R пр /R 1 ; u 2 = R 2 /R np .
Отсюда 
.
По рис. 2.13 и< 1, т. е. передача повышающая. Вариатор с параллельными валами.
Глава 3
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Контрольная карточка 3.1
| Вопрос | Ответы | Код |
| Какое основное отличие зубчатой передачи от фрикционной? | Постоянство передаточного числа Непостоянство передаточного числа | |
| Как классифицируется по взаимному расположению осей колес передача на рис. 3.1, е? | Оси параллельны Оси пересекаются Оси скрещиваются | |
| Как называется способ обработки зубь-ев, показанный на рис. 3.6? | Фрезерование дисковой фрезой Фрезерование червячной фрезой («обкатка») Шевингование Притирка | |
| Как классифицируется по способу изготовления заготовки зубчатое колесо, на рис. 3.14? | Кованое Штампованное Бандажированное Сварное | |
| Применяются ли (как правило) в общем машиностроении для изготовления зубчатых колес бронза, латунь? | Да Нет |
§ 3. Основные элементы зубчатой передачи. Термины, определения и обозначения
3.12. Одноступенчатая зубчатая передача состоит из двух зубчатых колес - ведущего и ведомого. Меньшее по числу зубьев из пары колес называют шестерней, а большее колесом. Термин «зубчатое колесо» является общим. Параметрам шестерни (ведущего колеса) приписывают при обозначении нечетные индексы (1, 3, 5 и т. д.), а параметрам ведомого колеса - четные (2, 4, 6 и т. д.).
Зубчатое зацепление характеризуется следующими основными параметрами:
d a - диаметр вершин зубьев;
d r - диаметр впадин зубьев;
d a - начальный диаметр;
d - делительный диаметр;
р - окружной шаг;
h - высота зуба;
h a - высота ножки зуба;
с - радиальный зазор;
b - ширина венца (длина зуба);
е, - окружная ширина впадины зуба;
s, - окружная толщина зуба;
а ш - межосевое расстояние;
а - делительное межосевое расстояние;
Z - число зубьев.
Делительная окружность - окружность, по которой обкатывается инструмент при нарезании. Делительная окружность связана с колесом и делит зуб на головку и ножку.
Основные элементы зубчатых колес представлены на рис. 3.15.
Рис. 3.15. Геометрические параметры цилиндрических зубчатых колес
Модулем зубьев т называется часть диаметра делительной окружности, приходящаяся на один зуб.
Модуль является основной характеристикой размеров зубьев. Для пары зацепляющихся колес модуль должен быть одинаковым.
Линейную величину, в п раз меньшую окружного шага зубьев, называют окружным модулем зубьев и обозначают т:
Размеры цилиндрических прямозубых колес вычисляют по окружному модулю, который называют расчетным модулем зубчатого колеса, или просто модулем; обозначают буквой т. Модуль измеряют в миллиметрах. Модули стандартизованы (табл. 3.1).
Таблица 3.1. Стандартные значения модулей
| 1-й ряд | 2-й ряд | 1-й ряд | 2-й ряд | 1-й ряд | 2-й ряд | 1-й ряд | 2-й ряд |
| 1,125 | 3,5 | ||||||
| 1,25 | 1,375 | 4,5 | |||||
| 1,5 | 1,75 | 5,5 | |||||
| 2,25 | |||||||
| 2,5 | 2,75 | 8. |
Примечание. При назначении модулей первый ряд значений следует предпочитать второму.
Контрольная карточка 3.2
| Вопрос | Ответы | Код |
| Как называется деталь, изображенная на рис. 3.16? | Зубчатое колесо цилиндрическое Зубчатое колесо коническое Червячное колесо | |
| Какназывается деталь 1, изображенная нарис. 3.17? | Червяк Шестерня Колесо зубчатое Звездочка Шкив | |
| Как называется окружность (см. рис. 3.16), диаметр которой Ø 140 мм? | Начальная окружность Окружность вершин зубьев Делительная окружность Окружность впадин | |
| Как называется окружность (см. рис. 3.16), диаметр которой Ø 130 мм? | Окружность ступицы колеса Окружность впадин Окружность вершин зубьев Делительная окружность | |
| Напишите формулу для определения модуля зубчатого зацепления | π/р t р,/π h f -h a |
 |
 |
Рис. 3.16 Рис. 3.17
Контрольная карточка 3.3
| Вопрос | : Ответы | Ксл |
| Что называется полюсом зацепления? | Точка касания двух соседних зубьев Отношение числа к к шагу зацепления Точка касания делительных (или начальных) окружностей шестерни и колеса Точка касания линии зацепления с основной окружностью шестерни или колеса | |
| Покажите на рис. 3.22 активную линию зацепления (рабочий участок) | Отрезок АД Отрезок ВС На чертеже не показан | |
| Какой профиль имеют зубья передачи, показанной на рис. 3.21? | Эльвовентный Циклоидальный Зацепление Новикова Эти профили в машиностроении не используются | |
| Определить, сколько пар зубьев находится одновременно в зацеплении, если ε a = 1,7 | В течение 70 % времени в зацеплении находятся две пары, а в течение 30% времени - одна В течение 30 % времени в зацеплении находятся две пары, а в течение 70 % - одна | |
| Какой угол зацепления принят для стандартных зубчатых колес, нарезанных без смещения | Любой |
Виды разрушений зубьев
Любая машина, механизм или прибор состоит из отдельных деталей, объединяемых в сборочные единицы.
Деталью называют такую часть машины, изготовление которой не требует сборочных операций. По своей геометрической форме детали могут быть простыми (гайки, шпонки и т. п.) или сложными (корпусные детали, станины станков и т. п.).
Сборочной единицей (узлом) называют изделие, составные части которого подлежат соединению между собой свинчиванием, сваркой, клепкой, склеиванием и т. п. Детали, входящие в состав отдельных сборочных единиц, соединяются между собой подвижно или неподвижно.
Из большого разнообразия деталей, применяемых в машинах различного назначения, можно выделить такие, которые встречаются почти во всех машинах. Эти детали (болты, валы, детали передач и т. п.) называются деталями общего назначения и являются предметом изучения курса «Детали машин».
Другие детали, являющиеся специфичными для определенного типа машин (поршни, лопатки турбин, гребные винты и т. п.) называются деталями специального назначения и изучаются в соответствующих специальных дисциплинах.
Курс «Детали машин» устанавливает общие требования, предъявляемые к конструкции деталей машин. Эти требования должны учитываться три конструировании и изготовлении различных машин.
Совершенство конструкции деталей машин оценивается по их работоспособности и экономичности. Работоспособность объединяет такие требования, как прочность, жесткость, износостойкость и теплостойкость. Экономичность определяется стоимостью машины или отдельных ее деталей и эксплуатационными расходами. Поэтому основными требованиями, обеспечивающими экономичность, являются минимальная масса, простота конструкции, высокая технологичность, применение недефицитных материалов, высокий механический КПД и соответствие стандартам.
Кроме того, в курсе «Детали машин» даются рекомендации по выбору материалов для изготовления деталей машин. Выбор материалов зависит от назначения машины, назначения деталей, способов их изготовления и ряда других факторов. Правильный выбор материала в значительной мере влияет на качество детали и машины в целом.
Соединения деталей в машинах делятся на две основные группы - подвижные и неподвижные. Подвижные соединения служат для обеспечения относительного вращательного, поступательного или сложного движения деталей. Неподвижные соединения предназначены для жесткого скрепления деталей между собой или для установки машин на основаниях и фундаментах. Неподвижные соединения могут быть разъемными и неразъемными.
Разъемные соединения (болтовые, шпоночные, зубчатые и др.) допускают многократную сборку и разборку без разрушения соединительных деталей.
Неразъемные соединения (заклепочные, сварные, клеевые и др.) могут быть разобраны лишь путем разрушения соединяющих элементов - заклепок, сварного шва и др.
Рассмотрим разъемные соединения.
Механизм - искусственно созданная система тел, предназначенная для преобразования движения одного из них или нескольких в требуемые движения других тел. Машина - механизм или сочетание механизмов, которые служат для
ния других тел.
В зависимости от назначения различают:
Энергетические машины- двигатели, компрессоры;
Рабочие машины – технологические, транспортные, информационные.
Все машины состоят из деталей, которые объединены в узлы. Деталь - это часть машины, изготовленная без применения сборочных операций.
Узел - крупная сборочная единица, имеющая вполне определенное функциональное назначение.
Различают детали и узлы общего и специального назначения.
Детали и узлы общего назначения делят на три основные группы:
Соединительные детали;
Передачи вращательного и поступательного движения;
Детали, обслуживающие передачи.
Создание машин и их звеньев из различных деталей вызывает необхо димость соединения последних между собой. Этой цели служит целая группа
соединительных деталей (соединения), которые, в свою очередь, делятся на:
Неразъемные - заклепочные, сварные, клеевые; с натягом;
Разъемные – резьбовые; шпоночные; шлицевые.
Любая машина состоит из двигательного, передаточного и исполни тельного механизмов. Наиболее общими для всех машин являются передаточ-
ные механизмы. Передачу энергии удобнее всего производить при вращательном движении. Для передачи энергии во вращательном движении служат
передачи, валы и муфты.
Передачи вращательного движения являются механизмами, предназна ченными передавать энергию с одного вала на другой, как правило, с преоб-
разованием (уменьшением или увеличением) угловых скоростей и соответствующим изменением крутящих моментов.
Передачи подразделяют на передачи зацеплением (зубчатые, червячные, цепные) и трением (ременные, фрикционные).
Вращательные детали передачи - зубчатые колеса, шкивы, звездочки устанавливают на валах и осях. Валы служат для передачи крутящего момен-
та вдоль своей оси и для поддержания указанных выше деталей. Для поддержания вращающихся деталей без передачи крутящего момента служат оси.
Валы соединяют с помощью муфт. Различают муфты постоянные и сцепны
Валы и оси вращаются в подшипниках. В зависимости от вида трения их подразделяют на подшипники качения и скольжения.
В большинстве машин необходимо использовать упругие элементы - пружины и рессоры, назначение которых аккумулировать энергию или
предотвращать вибрации.
Для повышения равномерности хода, уравновешивания деталей машин и накопления энергии в целях повышения силы удара применяют маховики,
маятники, бабы, копры.
Долговечность машин в значительной степени определяется устройствами для защиты от загрязнений и для смазки.
Важную группу составляют детали и механизмы управления. Кроме того, весьма значительные группы составляют специфические
Для энергетических машин - цилиндры, поршни, клапаны, лопатки и диски турбин, роторы, статоры и другие;
Для транспортных машин - колеса, гусеницы, рельсы, крюки, ковши и другие.
2 . Основы проектирования механизмов. Проектированием называется процесс разработки технической документации, содержащей технико-экономические обоснования, расчеты, чертежи, макеты, сметы, пояснительные записки и другие материалы, необходимые для производства машины. По типу изображения объекта различают чертежное и объемное проектирование; последнее включает выполнение макета или модели объекта. Для деталей машин характерен чертежный метод проектирования. Совокупность конструкторских документов, полученных в результате проектирования, называется проектом.
Чтобы избавить конструктора от выполнения трудоемких расчетов, многофакторного анализа и большого объема графических работ используют ЭВМ. При этом конструктор ставит задачу для ЭВМ и принимает окончательное решение, а машина обрабатывает весь объем информации и делает первичный отбор. Для такого общения человека с машиной создаются системы автоматизированного проектирования (САПР), которые способствуют повышению технико-экономического уровня проектируемых объектов, сокращению сроков, уменьшению стоимости и трудоемкости проектирования.Стадии разработки конструкторской документации и этапы работ установлены стандартом, который обобщает опыт, накопленный в передовых странах по проектированию механизмов и машин.
Первая стадия – разработка технического задания - документа содержащего наименование, основное назначение и технические характеристики, показатели качества и технико-экономические требования, предъявляемые заказчиком к разрабатываемому изделию.
Вторая стадия – разработка технического предложения - совокупность конструкторских документов, содержащих технические и технико-экономические обоснования целесообразности разработки документации изделия на основании анализа технического задания, сравнительной оценки возможных решений с учетом достижений науки и техники в стране и за рубежом, а также патентных материалов. Техническое предложение утверждается заказчиком и генеральным подрядчиком.Третья стадия – разработка эскизного проекта - совокупность конструктор-ских документов, содержащих принципиальные конструктивные решения и разработки общих видов чертежей, дающих общие представления об устройстве и принципе работы разрабатываемых изделии, его основных параметрах и габаритных размерах.Четвертая стадия - разработка технического проекта - совокупность конст-рукторских документов, содержащих окончательные технические решения, дающих полное представление об устройстве изделия. Чертежи проекта состоят из общих видов и сборочных чертежей узлов, полученных с учетом достижений науки и техники. На этой стадии рассматриваются вопросы надежности узлов, соответствие требованиям техники безопасности, условиям транспортирования и др.Пятая стадия - разработка рабочей документации - совокупности документов, содержащих чертежи общих видов, узлов и деталей, оформленных так, что по ним можно изготавливать изделия и контролировать их производство и эксплуатацию (спе-цификации, технические условия на изготовление, сборку, испытание изделия и др.). На этой стадии разрабатываются конструкции деталей, оптимальные по показателям надежности, технологичности и экономичности.В соответствии с разработанной в процессе проектирования рабочей документа-ции в дальнейшем создается технологическая документация, которая определяет тех-нологию изготовления изделия.Рабочие, технологические, а также нормативно-технические документы (послед-ние включают стандарты всех категорий, руководящие технические материалы, общие технические требования и т. п.) в совокупности составляют техническую документацию, необходимую для организации и осуществления производства, испытаний, эксплуатации и ремонта предмета производства (изделия).Условия работы деталей машин бывают весьма разнообразными и трудно под-дающимися точному учету, поэтому расчеты деталей машин часто выполняют по при-ближенным, а иногда, эмпирическим формулам, полученными в результате обобщения накопленного опыта проектирования, испытаний и эксплуатации деталей и узлов машин. В процессе проектирования деталей машин встречаются два вида расчетов, а именно: проектный расчет, при котором обычно определяются основные размеры деталей или узла, проверочный расчет, когда для созданной конструкции определяется, например, значение напряжений в опасных сечениях, тепловой режим работы, долговечность и другие необходимые параметры.
3. Основные требования, предъявляемые к деталям машин на стадии проектирования. Детали машин должны отвечать следующим требованиям, определяющим совершенство конструкции детали: -работоспособность -надёжность -экономичность I. Работоспособность - это способность детали выполнять заданныефункции. Обычно выделяют пять основных критериев работоспособности. -Прочность – это способность детали воспринимать нагрузки не разрушаясь.
-Жесткость – это способность детали сопротивляться изменению формы под действием нагрузки (не подвергаясь остаточной деформации).-Износостойкость – способность детали противостоять изменению геометрических размеров вследствие износа (истирания). -Теплостойкость – это способность детали сохранять работоспособность в заданных температурных режимах без снижения эксплуатационных характеристик. -Вибростойкость – способность детали выполнять заданные функции без недопустимых резонансных колебаний.
Если деталь удовлетворяет всем перечисленным критериям работоспособности, то далее необходимо проверить выполнение следующего требования, предъявляемого к ее конструкции - надежность . II. Надежность - это способность конструкции выполнять заданные функции в течение заданного времени или заданной наработки, сохраняя эксплуатационные показатели в нормативных пределах. Надежность является сложным свойством, которое состоит из сочетания: безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости . Для повышения надежности системы используют несколько приемов. а)-применение более коротких кинематических цепей (меньшего числа изделий); б)-применение дублирующих (параллельных) систем, т.е. в цепь добавляется параллельная система, которая включится при отказе штатной системы. III. Экономичность - комплекс мероприятий, направленных на создание работоспособных надежных конструкций при минимальных затратах. 4. Основные критерии работоспособности
Цель расчета деталей машин – определение материала и геометрических размеров деталей. Расчет производится по одному или нескольким критериям. Прочность – главный критерий – способность детали сопротивляться разрушению под действием внешних нагрузок. Следует различать прочность материала и прочность детали. Для повышения прочности надо использовать правильный выбор материала и рациональный выбор формы детали. Увеличение размеров – очевидный, но нежелательный путь. Жесткость – способность детали сопротивляться изменению формы под действием нагрузок. Износостойкость – способность детали сопротивляться истиранию по поверхности силового контакта с другими деталями. Повышенный износ приводит к изменению формы детали, физико-механических свойств поверхностного слоя. Меры по предупреждению износа: а) правильный подбор пар трения; б) снижение температуры узла трения; в) обеспечение хорошей смазки; г) предотвращение попадания частиц износа в зону контакта. Теплостойкость – способность детали сохранять свои расчетные параметры (геометрические размеры и прочностные характеристики) в условиях повышенных температур. Заметное снижение прочности наступает для черных металлов при t = 350-4000, для цветных – 100-1500. При длительном воздействии нагрузки в условиях повышенных температур наблюдается явление ползучести- непрерывная пластическая деформация при постоянной нагрузке. Для увеличения теплостойкости используют: а) материалы с малым коэффициентом линейного расширения; б) специальные жаропрочные стали. Виброустойчивость – способность детали работать в заданном режиме движения без недопустимых колебаний. Надежность – способность детали безусловно работать в течение заданного срока службы. Кн= 1-Q (1.1.1), где Кн – коэффициент надежности – вероятность безотказной работы машины, Q – вероятность отказа детали. Если машина состоит из n деталей, то Кн = 1- nQ , то есть меньше единицы, чем меньше деталей в машине, тем она более надежная.
5.Механической передачей называют устройство для передачи механического движения от двигателя к исполнительным органам машины. Может осуществляться с изменением значения и направления скорости движения, с преобразованием вида движения. Необходимость применения таких устройств обусловлена нецелесообразностью, а иногда и невозможностью непосредственного соединения рабочего органа машины с валом двигателя. Механизмы вращательного движения позволяют осуществить непрерывное и равномерное движение с наименьшими потерями энергии на преодоление трения и наименьшими инерционными нагрузками.
Механические передачи вращательного движения делятся:
По способу передачи движения от ведущего звена к ведомому на передачи трением (фрикционные, ременные) и зацеплением (цепные, зубчатые, червячные);
По соотношению скоростей ведущего и ведомого звеньев на замедляющие (редукторы) и ускоряющие (мультипликаторы);
По взаимному расположению осей ведущего и ведомого валов на передачи с параллельными , пресекающимися и перекрещивающимися осями валов.
Зубчатой передачей называется трехзвенный механизм, в котором два подвижных звена являются зубчатыми колесами, или колесо и рейка с зубьями, образующими с неподвижным звеном (корпусом) вращательную или поступательную пару.
Зубчатая передача состоит из двух колес, посредством которых они сцепляются между собой. Зубчатое колесо с меньшим числом зубьев называютшестерней , с большим числом зубьев – колесом .
Планетарными называются передачи, содержащие зубчатые колеса с перемещающимися осями (рис. 2.6). Передача состоит из центрального колеса 1 с наружными зубьями, центрального колеса 3 с внутренними зубьями, водила Н и сателлитов 2. Сателлиты вращаются вокруг своих осей и вместе с осью вокруг центрального колеса, т.е. совершают движение, подобное движению планет.
При неподвижном колесе 3 движение может передаваться от 1 к Н или от Н к 1; при неподвижном водиле Н – от 1 к 3 или от 3 к 1. При всех свободных звеньях одно движение можно раскладывать на два (от 3 к 1 и Н) или два соединять в одно (от 1 и Н к 3). В этом случае передачу называютдифференциальной .
Червячная передача применяется для передачи вращения от одного вала к другому, когда оси валов перекрещиваются. Угол перекрещивания в большинстве случаев равен 90º. Наиболее распространенная червячная передача (рис. 2.10) состоит из так называемого архимедова червяка , т.е. винта, имеющего трапецеидальную резьбу с углом профиля в осевом сечении, равным двойному углу зацепления (2α = 40°), и червячного колеса.
Волновая передача основана на принципе преобразования параметров движения за счет волнового деформирования гибкого звена механизма. Впервые такая передача была запатентована в США инженером Массером.
Волновые зубчатые передачи (рис. 2.14) являются разновидностью планетарных передач, у которых одно из колес гибкое.
Волновая передача включает в себя жесткое зубчатое колесо b с внутренними зубьями и вращающееся гибкое колесо g c наружными зубьями. Гибкое колесо входит в зацепление с жестким в двух зонах с помощью генератора волн (например, водила h с двумя роликами), который соединяют с корпусом передачи b .
Передачи, работа которых основана на использовании сил трения, возникающих между рабочими поверхностями двух прижатых друг к другу тел вращения, называют фрикционными передачами .
Для нормальной работы передачи необходимо, чтобы сила трения F т р была больше окружной силы F t , определяющей заданный вращающий момент:
F t < F т р . (2.42)
Сила трения
F т р = F n f ,
где F n – сила прижатия катков;
f – коэффициент трения.
Нарушение условия (2.42) приводит к буксованию и быстрому износу катков.
В зависимости от назначения фрикционные передачи можно разделить на две основные группы: передачи с нерегулируемым передаточным отношением (рис. 2.15, а); регулируемые передачи, называемые вариаторами, позволяющими плавно (бесступенчато) изменять передаточное отношение.
Ременная передача состоит из двух шкивов, закрепленных на валах, и охватывающего их ремня. Ремень надет на шкивы с определенным натяжением, обеспечивающим трение между ремнем и шкивами, достаточное для передачи мощности от ведущего шкива к ведомому.
В зависимости от формы поперечного сечения ремня различают: плоскоременную, клиноременную и круглоременную (рис. 2.16, а – в) передачи.
Цепная передача состоит из двух колес с зубьями (звездочек) и охватывающей их цепи. Наиболее распространены передачи с втулочно-роликовой цепью (рис. 2.19, а) и зубчатой цепью (рис. 2.19, б). Цепные передачи применяются для передачи средних мощностей (не более 150 кВт) между параллельными валами в случаях, когда межосевые расстояния велики для зубчатых передач.
Передача винт-гайка служит для преобразования вращательного движения в поступательное. Широкое применение таких передач определяется тем, что при простой и компактной конструкции удается осуществить медленные и точные перемещения.
В авиастроении передача винт-гайка используется в механизмах управления самолетом: для перемещения взлетно-посадочных закрылков, для управления триммерами, поворотными стабилизаторами и др.
К преимуществам передачи относятся простота и компактность конструкции, большой выигрыш в силе, точность перемещений.
Недостатком передачи является большая потеря на трение и связанный с этим малый КПД.
Механизмы, в которые входят жесткие звенья, соединенные между собой кинематическими парами пятого класса, называют рычажными механизмами .
В кинематических парах таких механизмов давление и интенсивность изнашивания звеньев меньше, чем в высших кинематических парах.
Среди разнообразных рычажных механизмов наиболее распространенными являются плоские четырехзвенные механизмы . Они могут иметь четыре шарнира (шарнирные четырехзвенники), три шарнира и одну поступательную пару или два шарнира и две поступательные пары. Их используют для воспроизведения заданной траектории выходных звеньев механизмов, преобразования движения, передачи движения с переменным передаточным отношением.
Под передаточным отношением рычажного механизма понимают отношение угловых скоростей основных звеньев, если они совершают вращательные движения, или отношение линейных скоростей центра пальца кривошипа и выходного звена, если оно совершает поступательное движение.
6. Валом называют деталь (как правило, гладкой или ступенчатой цилиндрической формы), предназначенную для поддержания установленных на ней шкивов, зубчатых колес, звездочек, катков и т. д., и для передачи вращающего момента.
При работе вал испытывает изгиб и кручение, а в отдельных случаях помимо изгиба и кручения валы могут испытывать деформацию растяжения (сжатия).
Некоторые валы не поддерживают вращающиеся детали и работают только на кручение.
Вал 1 (рис.1) имеет опоры 2, называемые подшипниками. Часть вала, охватываемую опорой, называют цапфой. Концевые цапфы именуют шипами 3, а промежуточные - шейками 4.
Осью называют деталь, предназначенную только для поддержания ус тановленных на ней деталей.
В отличие от вала ось не передает вращающего момента и работает только на изгиб. В машинах оси могут быть неподвижными или же могут вращаться вместе с сидящими на них деталями (подвижные оси).
Не следует путать понятия "ось колеса", это деталь и "ось вращения", это геометрическая линия центров вращения.
Формы валов и осей весьма многообразны от простейших цилиндров до сложных коленчатых конструкций. Известны конструкции гибких валов, которые предложил шведский инженер Карл де Лаваль ещё в 1889 г.
Форма вала определяется распределением изгибающих и крутящих моментов по его длине. Правильно спроектированный вал представляет собой балку равного сопротивления. Валы и оси вращаются, а следовательно, испытывают знакопеременные нагрузки, напряжения и деформации (рис.3). Поэтому поломки валов и осей имеют усталостный характер.
Расчет осей и валов на жесткость
Валы и оси, рассчитанные на статическую или усталостную прочность, не всегда обеспечивают нормальную работу машин. Под действием нагрузок F (рис. 12) валы и оси в процессе работы деформируются и получают линейные прогибы f и угловые перемещения, что, в свою очередь,ухудшает работоспособность отдельных узлов машин. Так, например, значительный прогиб f вала электродвигателя увеличивает зазор между ротором и статором, что отрицательно сказывается на его работе. Угловые перемещения вала или оси ухудшают работу подшипников, точность зацепления передач. От прогиба вала в зубчатом зацеплении возникает концентрация нагрузки по длине зуба. При больших углах поворота в подшипнике может произойти защемление вала. В металлорежущих станках перемещения валов (в особенности шпинделей) снижают точность обработки и качество поверхности деталей. В делительных и отсчетных механизмах упругие перемещения снижают точность измерений и т. д.
Для обеспечения требуемой жесткости вала или оси необходимо произвести расчет на изгибную или крутильную жесткость.
Расчет валов и осей на изгибную жесткость.
Параметрами, характеризующими изгибную жесткость валов и осей, являются прогиб вала f и угол наклона , а также угол закручивания
Условие для обеспечения в процессе эксплуатации требуемой жесткости на изгиб:
где f - действительный прогиб вала (оси), определяемый по формуле (сначала определяется максимальный прогиб в плоскости (Y)- f y , затем в плоскости (Z) - f z , после чего эти прогибы векторно суммируются); [ f ] - допускаемый прогиб (табл. 3); и- действительный и допускаемый углы наклона (табл. 3).
Расчет валов и осей на крутильную жесткость.
Максимальный угол закручивания определяется также по формулам курса "Сопротивление материалов".
Допускаемый угол закрутки в градусах на метр длины можно принимать равным:
Допускаемые упругие перемещения зависят от конкретных требований к конструкции и определяются в каждом отдельном случае. Так, например, для валов зубчатых цилиндрических передач допустимая стрела прогиба под колесом , гдет – модуль зацепления.
Малое значение допускаемых перемещений иногда приводит к тому, что размеры вала определяет не прочность, а жесткость. Тогда нецелесообразно изготовлять вал из дорогих высокопрочных сталей.
Перемещения при изгибе целесообразно определять, используя интеграл Мора или способ Верещагина (см. курс «Сопротивление материалов»).
|
7. Подшипники Подшипники применяемые в опорах машин и механизмов, делятся на два типа: скольжения и качения . В опорах с подшипниками скольжения взаимно подвижные рабочие поверхности вала и подшипника разделены только смазочным веществом, и вращение вала или корпуса подшипника происходит в условиях чистого скольжения. В опорах с подшипниками качения между взаимно подвижными кольцами подшипника находятся шарики или ролики, и вращение вала или корпуса происходит в основном в условиях качения. Подшипники качения, как и подшипники скольжения, в определенных условиях могут в различной степени удовлетворять требованиям, связанным с назначением механизма, условиям его монтажа и эксплуатации.Подшипники качения при одинаковой грузоподъемности имеют по сравнению с подшипниками скольжения преимущество вследствие меньшего трения в момент пуска и при умеренных частотах вращения, меньших осевых габаритов (примерно в 2-3 раза), относительно простоты обслуживания и подачи смазки, низкой стоимости (особенно при массововм производствеподшипников качения малых и средних габаритов), малые амплитуды колебания сопротивления вращению в процессе работы механизма. Кроме того, при использованиии подшипников качения в значительно большей степени удовлетворяется требование взаимозаменяемости и унификации элементов узла: при выходе его из строя замена подшипника не представляет сложности, поскольку габариты и допуски на размеры посадочных мест строго стандартизированы, в то время как при износе подшипников скольжения приходится восстанавливать рабочую поверхность шейки вала, менять или вновь заливать антифрикационным сплавом вкладыш подшипника , подгонять его под требуемые размеры, выдерживая в заданных пределах рабочий зазор между поверхностями вала и подшипника . Недостатки подшипников качения заключаются в относительно больших радиальных габаритах и большем сопротивлении вращения по сравнению с подшипниками скольжения, работающими в условиях жидкостной смазки, когда поверхности шейки вала и вкладыша полностью разделены тонкими слоем смазывающей жидкости. На скоростные характеристики подшипников качения влияет трение скольжения, существующее между сепаратором, отделяющим тела качения один от другого, и рабочими элементамиподшипника . Поэтому при создании высокоскоростных машин иногда приходится прибегать к установке подшипников скольжения, работающих в условиях жидкостной смазки, несмотря на занчительные трудности в их эксплуатации. Кроме того, в ряде случае подшипники качения обладают меньшей жесткостью, так как могут вызвать вибрацию вала вследствие ритмичного прокатывания тел качения через нагруженную зону опоры. К недостатку опор на подшипниках качения можно отнести и более сложный монтаж их по сравнению с опорами на подшипниках скольжения разъемного типа. Конструкция подшипника качения: 1-наружное кольцо, 2-внутреннее кольцо, 3-шарик, 4-сепаратор. |
Подшипник скольжения-это разновидность подшипников в котором трение происходит при скольжении сопряжённых поверхностей. В зависимости от смазки подшипники скольжения бывают гидродинамические, газодинамические и т.д. Область применения подшипников скольжения-двигатели внутреннего сгорания, генераторы и т.д.
Фиксированный подшипник
Такой подшипник воспринимает радиальную и осевую нагрузку одновременно в двух направлениях. Он имеет осевую опору на валу и в корпусе. Для этого применяют радиальные шарикоподшипники, сферические роликоподшипники и двурядные или спаренные радиально-упорные шарикоподшипники и конические роликоподшипники.
Цилиндрические роликоподшипники с одним безбортовым кольцом можно использовать в фиксированной опоре в паре с другим, упорным подшипником, воспринимающим осевые нагрузки. Упорный подшипник устанавливается в корпусе с радиальным зазором.
Плавающий подшипник
Плавающий подшипник воспринимает только радиальную нагрузку и допускает возможность относительного осевого перемещения вала и корпуса. осевое перемещение осуществляется либо в самом подшипнике (цилиндрические роликоподшипники), либо в посадке с зазором кольца подшипника и сопряженной детали.
8. Уплотнительное устройство - устройство или способ предотвращения или уменьшения утечки жидкости, газа путём создания преграды в местах соединения между деталями машин (механизма) состоящее из одной детали и более. Существуют две большие группы: неподвижные уплотнительные устройства (торцевые, радиальные, конусные) иподвижные уплотнительные устройства (торцевые, радиальные, конусные, комбинированные).
герметик (вещество с высокой адгезией к соединяемым деталям и нерастворимое в запорной среде);
прокладки из различных материалов и различной конфигурации;
кольца круглого сечения из эластичного материала ;
уплотнительные шайбы;
применение конусной резьбы;
контактное уплотнение.
Неподвижные уплотнительные устройства:
канавочные уплотнения;
лабиринты;
кольца круглого сечения из эластичного материала;
войлочные кольца;
маслоотражательные устройства;
манжеты различной конфигурации;
лепестковое уплотнение;
шевронные многорядные уплотнения;
сальниковые устройства;
сильфонные уплотнения;
торцевые механические уплотнения;
торцевые газовые уплотнения.
Подвижные уплотнительные устройства (позволяют совершать различные движения, такие как: осевое перемещение, вращение (в одном или двух направлениях) или сложное движение):
|
Шпилечное соединение состоит из шпильки, шайбы, гайки и соединяемых деталей. Соединение деталей шпилькой применяется тогда, когда нет места для головки болта или когда одна из соединяемых деталей имеет значительную толщину. В этом случае экономически нецелесообразно сверлить глубокое отверстие и ставить болт большой длины. Соединение шпилькой уменьшает массу конструкций. Одна из соединяемых шпилькой деталей имеет углубление с резьбой - гнездо под шпильку, которая ввинчивается в него концом l1 (см. рис. 2.2.24). Остальные соединяемые детали имеют сквозные отверстия диаметром d0 = (1,05...1,10)d, где d-диаметр резьбы шпильки. Гнездо сначала высверливается на глубину l2, которая на 0,5d больше ввинчиваемого конца шпильки, а затем в гнезде нарезается резьба. На входе в гнездо выполняется фаска с = 0,15d (рис. 2.2.29, а). При ввинченной в гнездо шпильке соединение деталей дальше осуществляется как в случае болтового соединения.Винтовые (ходовые) соединения относятся к подвижным разъемным соединениям. В этих соединениях одна деталь перемещается относительно другой детали по резьбе. Обычно в этих соединениях применяются резьбы трапецеидальная, упорная, прямоугольная и квадратная. Чертежи винтовых соединений выполняются по общим правилам.Зубчатое (шлицевое) соединение представляет собой многошпоночное соединение, в котором шпонка выполнена заодно с валом и расположена параллельно его оси. Зубчатые соединения, как и шпоночные, используются для передачи крутящего момента, а также в конструкциях, требующих перемещения деталей вдоль оси вала, например в коробках скоростей. Соединение шпоночное состоит из вала, колеса и шпонки. Шпонка (рис. 2.2.36) представляет собой деталь призматической (шпонки призматические или клиновые) или сегментной (шпонки сегментные) формы, размеры которой определены стандартом. Шпонки примСоединение штифтами (рис. 2.2.38) - цилиндрическими или коническими - используется для точной взаимной фиксации скрепляемых деталей. Цилиндрические штифты обеспечивают неоднократную сборку и разборку деталей.Шплинты применяют для ограничения осевого перемещения деталей (рис. 2.2.39) стопорения корончатых гаек.Клиновые соединения (рис. 2.2.40) обеспечивают легкую разборку соединяемых деталей. Грани клиньев имеют уклон от 1/5 до1/40.
10. Неразъемные соединения получили широкое распространение в машиностроении. К ним относятся соединения сварные, заклепочные, паяные, клеевые. Сюда относятся также соединения, полученные оп-рессовкой, заливкой, развальцовкой (или завальцовкой), кернением, сшиванием, посадкой с натягом и др.
Сварные соединения получают с помощью сварки. Сваркой называют процесс получения неразъемного соединения твердых предметов, состоящих из металлов, пластмасс или других материалов, путем местного их нагревания до расплавленного или пластического состояния без применения или с применением механических усилий.
Сварным соединением называется совокупность изделий, соединенных с помощью сварки.
Сварным швом называется затвердевший после расплавления материал. Металлический сварной шов отличается по своей структуре от структуры металла свариваемых металлических деталей.
По способу взаимного расположения свариваемых деталей различают соединения стыковые (рис. 242, а), угловые (рис. 242, б), тавровые (рис. 242, в) и внахлестку (рис. 242, г). Вид соединения определяет вид сварного шва. Сварные швы подразделяются на: стыковые, угловые (для угловых, тавровых соединений и соединений внахлестку), точечные (для соединений внахлестку, сваркой точками).
По своей протяженности сварные швы могут быть: непрерывными по замкнутому контуру (рис. 243, а) и по незамкнутому контуру (рис. 243, б) и прерывистыми (рис. 243, в). Прерывистые швы имеют равные по длине проваренные участки с равными промежутками между ними. При двусторонней сварке, если заваренные участки расположены друг против друга, такой шов называется цепным (рис. 244, а), если же участки чередуются, то шов называется шахматным (рис. 244, б).
Клепаные соединения применяются в конструкциях, подверженных действию высокой температуры, коррозии, вибрации, а также в соединениях из плохо сваривающихся металлов или в соединениях металлов с неметаллическими частями. Такие соединения нашли широкое применение в котлах, железнодорожных мостах, некоторых авиационных конструкциях и в отраслях легкой промышленности.
В то же время в ряде отраслей промышленности с усовершенствованием технологии сварного производства объем применения заклепочных соединений постепенно сокращается.
Основным скрепляющим элементом заклепочных соединений является заклепка. Она представляет собой короткий цилиндрический стержень круглого сечения, на одном конце которого находится головка (рис. 249). Головки заклепок могут иметь сферическую, кониче-
скую или коническо-сферическую форму. В зависимости от этого различают головки полукруглые (рис. 249, а), потайные (рис. 249, б), полупотайные (рис. 249, в), плоские (рис. 249, г).
На сборочных чертежах головки заклепок изображают не по их действительным размерам, а по относительным размерам, в зависимости от диаметра стержня заклепки d.
Технология выполнения заклепочного соединения следующая. В соединяемых деталях выполняют отверстия сверлением или другим способом. В сквозное отверстие соединяемых деталей вставляют до упора головной стержень заклепки. Причем заклепка может быть в горячем или холодном виде. Свободный конец заклепки выходит за пределы детали примерно на 1,5d. Его заклепывают ударами или сильным давлением и создают вторую головку
Соединения деталей пайкой находят широкое применение в приборостроении, электротехнике. При впайке соединяемые детали нагреваются до температуры, не приводящей к их расплавлению. Зазор между соединяемыми деталями заполняется расплавленным припоем. Припой имеет более низкую температуру плавления, чем соединяемые пайкой материалы. Для пайки используют мягкие припои ПОС - оловянно-свинцовые по ГОСТ 21930-76 и ГОСТ 21931-76 и твердые припои Пер - серебряные по ГОСТ 19738-74.
Припой на видах и разрезах изображают сплошной линией толщиной 2S. Для обозначения пайки используют условный знак (рис. 252, а)- дуга выпуклостью к стрелке, который чертят на линии-выноске, указывающей паяный шов. Если шов выполняется по периметру, то линию-выноску заканчивают окружностью. Номер швов указывают на линии-выноске (рис. 252, б).
Марка припоя записывается или в технических требованиях, или в спецификации в разделе «Материалы» (см. § 101).
Клеевые соединения позволяют соединять разнообразные материалы. Клеевой шов, как и паяный, согласно изображается сплошной линией толщиной 25. На линии-выноске чертят условный знак (рис. 253, а), напоминающий букву К. Если шов выполняется по периметру, то линию-выноску заканчивают окружностью (рис. 253, б). Марка клея записывается или в технических требованиях, или в спецификации в разделе «Материалы».
Опрессовка (армирование) защищает соединяемые элементы от коррозии и химического воздействия вредной среды, выполняет изолирующие функции, позволяет уменьшить массу изделия (рис. 254), экономить материалы.
Вальцовка и кернение осуществляется деформацией соединяемых деталей (рис. 255, а, б). Сшивание нитками, металлическими скобками применяется для соединения бумажных листов, картона, различных тканей.
ГОСТ 2.313-82 устанавливают условные обозначения и изображения швов неразъемных соединений, получаемых пайкой, склеиванием, сшиванием.
Соединение деталей путем посадки с натягом обеспечивается системой допусков и посадок определенным температурным режимом перед сваркой деталей.
11. Упругими элементами (УЭ) - пружинами - называют детали, упругие деформации которых полезно используются в работе различных механизмов и устройств приборов, аппаратов, информационных машин. По конфигурации, конструктивным и расчетным схемам УЭ разделяют на два класса - стержневые пружины и оболочки. Стержневые - это плоские пружины, спиральные и винтовые (рис. 4.1, а). Использование той или иной конструктивной схемы связано с конструкцией механизма, в котором применяют пружину. Расчет и конструирование стержневых пружин хорошо разработаны и обычно не представляют затруднений для конструктора. Оболочки - это плоские и гофрированные мембраны, гофрированные трубки - сильфоны и трубчатые пружины (рис. 4.1,6). Хотя определение эксплуатационных характеристик этих УЭ значительно сложнее, разработаны методы расчета, в том числе с помощью ЭВМ, позволяющие получать результаты с точностью, достаточной для практических нужд. По назначению УЭ делят на следующие группы. Измерительные пружины (преобразователи), широко применяемые в электроизмерительных приборах, манометрах, динамометрах, термометрах и других измерительных приборах. Основное требование к эксплуатационным свойствам измерительных пружин - стабильность зависимости деформации от приложенного усилия. Натяжные пружины, обеспечивающие силовой контакт между деталями (они, например, прижимают толкатель к кулачку, собачку к храповому колесу и пр.). Основное требование к этим пружинам - усилие прижатия должно быть постоянным или изменяться в допустимых пределах. Заводные пружины (пружинные двигатели), широко распространенные в автономных приборах с ограниченными габаритами и массой (часы, лентопротяжные механизмы). Основное требование к свойствам - способность запасать необходимую для работы прибора энергию упругих деформаций (см. гл. 15). Пружины кинематических устройств - передаточные пружины, упругие опоры. Эти пружины должны быть гибкими и достаточно прочными. Пружины амортизаторов выполняют различных конструктивных форм. Пружины должны выдерживать переменные нагрузки, удары, большие перемещения. Нередко конструкция создается такой, чтобы при деформации пружины происходили потери (рассеивание) энергии. Разделители сред, обеспечивающие возможность передачи усилий или перемещений из одной изолированной полости в другую (разные среды, разные давления сред). Должны обеспечивать возможность больших перемещений при незначительном сопротивлении этим перемещениям и достаточной прочности. По конструктивным формам это оболочки (сильфоны, мембраны и т. п.). Токоведущие упругие элементы - тонкие винтовые или спиральные пружины или натянутая нить. Часто функцию токоподвода совмещают с функцией измерительной пружины.,Основные требования к эксплуатационным свойствам: малое электрическое сопротивление, высокая податливость. Пружины фрикционных и храповых муфт - винтовые пружины кручения (редко спиральные), которые с натягом надеваются на валы (иногда внутрь втулки) и позволяют сцеплять валы (или вал и надетую на него втулку) или расцеплять их в зависимости от направления взаимного вращения. Важное требование к материалу этих пружин - высокая износостойкость. Эксплуатационные свойства упругих элементов отражаются в первую очередь в их упругой характеристике - зависимости деформации от нагрузки (силой, моментом). Характеристика может быть выражена в аналитической форме или в виде графика. Она может быть линейной (рис. 4.2, а) - наиболее предпочтительна, но может быть и нелинейной, возрастающей, затухающей (рис. 4.2, б). Характеристика ограничивается предельной нагрузкой Fпр и соответствующим ей предельным перемещением λпр (ход, осадка и т. д.), при которой становятся заметными остаточные деформации или выше которой пружина разрушается. Fmах и λтах - максимальная сила и перемещение, которые испытывает пружина при эксплуатации. Сила Ртах не должна превышать допускаемых значений, поэтому Fmах = [F]; λтах = [λ].
Муфта (от нем. Muffe или голл. mouwtje) в технике, устройства для постоянного или временного соединения валов, труб, стальных канатов, кабелей и т. п.
Муфта передаёт механическую энергию без изменения её величины и направления.
Примеры муфт
Муфты соединительные
Муфты приводов машин и механизмов
Муфты соединительные, которые в зависимости от выполняемой функции обеспечивают прочность соединения, герметичность, защищают от коррозии и т. п.
Муфты приводов машин и механизмов, которые передают вращательное движение и вращающий момент с одного вала на другой вал, обычно соосно расположенный с первым, или с вала на свободно сидящую на нём деталь (шкив, зубчатое колесо и т. п.) без изменения вращающего момента.
Функции муфт
Компенсация небольших монтажных отклонений,
Разъединение валов,
Автоматическое управление,
Бесступенчатое регулирование передаточного отношения,
Предохранение машин от поломок в аварийном режиме и т. д.
Муфты применяют для передачи как ничтожно малых, так и значительных моментов и мощностей (до нескольких тыс. квт). Различные способы передачи вращающего момента, разнообразие функций, выполняемых муфтой, обусловили большой типаж конструкций современных муфт.
Передача момента в муфте может осуществляться механической связью между деталями, выполняемой в виде неподвижных соединений или кинематических пар (Муфта с геометрическим замыканием); за счёт сил трения или магнитного притяжения (Муфта с силовым замыканием); сил инерции или индукционным взаимодействием электромагнитных полей (Муфта с динамическим замыканием).
