Шейнблит А. Е. Курсовое проектирование деталей машин




НазваниеШейнблит А. Е. Курсовое проектирование деталей машин
страница6/14
Дата05.05.2013
Размер1.64 Mb.
ТипДокументы
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14
Раздел 4 Узлы и детали, обслуживающие вращательное движение

Тема 15 Валы и оси (1 час)

План лекции:

1. Общие сведения. Конструкции валов и осей

2. Способы передачи нагрузок на валы

3. Критерии работоспособности валов и осей


Зубчатые колеса, шкивы, звездочки и другие вращающиеся детали машин устанавливают на валах и осях.

Вал предназначен для передачи вращающего момента вдоль своей оси, а также для поддержания расположенных на нем деталей и восприятия действующих на эти детали сил. Примером могут служить валы редуктора (рис. 76). При работе вал испытывает действие напряжений изгиба и кручения, а в некоторых случаях дополнительно растяжения или сжатия.

Рисунок 76 ЁC Валы редуктора

Ось только поддерживает установленные на ней детали и воспринимает действующие на эти детали силы. Например, ось железнодорожного вагона (рис. 77). В отличие от вала ось не передает вращающего момента и, следовательно, не испытывает кручения. Оси могут быть неподвижными или могут вращаться вместе с насаженными на них деталями. Вращающиеся оси обеспечивают лучшие условия работы подшипников, неподвижные ЁC дешевле, но требуют встройки подшипников во вращающиеся на осях детали.

Большинство валов имеет неизменяемую номинальную геометрическую форму оси ЁC жесткие валы. Особую группу составляют гибкие валы с изменяемой формой геометрической оси.

Рисунок 77 ЁC Ось

По форме геометрической оси валы делят на прямые (рис. 78) и непрямые ЁC коленчатые, служащие для преобразования возвратноЁCпоступательного движения во вращательное (или наоборот), и эксцентриковые.

Оси, как правило, изготовляют прямыми. Прямые валы и оси имеют форму тел вращения и по конструкции мало отличаются друг от друга.

Прямые валы и оси могут быть постоянного диаметра ЎЄ гладкие (рис. 78,а, б) или ступенчатые (большинство валов, рис. 78,в). По форме поперечного сечения валы и оси бывают сплошные и полые (с осевым отверстием, рис. 29.3,б) Полые валы применяют для уменьшения массы, а также при необходимости пропуска сквозь валы или размещения внутри них других деталей или материалов (масла, охлаждающих газов или жидкостей).

По внешнему очертанию поперечного сечения валы разделяют на шлицевые и шпоночные, имеющие на некоторой длине шлицевой профиль или профиль со шпоночным пазом.

Валы классифицируют также по условным признакам, например, по относительной скорости вращения в узле (в редукторе, рис. 76): быстроходный 1, среднескоростной 2, тихоходный 3, или по расположению в узле: входной 1 (ведущий), промежуточный 2, выходной 3 (ведомый).

Опорными частями валов и осей служат цапфы. Промежуточные цапфы называют шейками.

Рисунок 78 ЁC Конструкции валов

Форма вала по длине. По условиям равнопрочности целесообразно конструировать валы в продольном сечении приближающимися к телам равного сопротивления изгибу ЁC очерчиваемым кубической параболой К форме тела равного сопротивления приближаются ступенчатые валы. Эта форма также упрощает изготовление и установку деталей на валу.

Переходные участки валов и осей между двумя ступенями разных диаметров выполняют: с галтелью постоянного радиуса, рис. 79,а (галтель ЁC поверхность плавного перехода от меньшего сечения к большему); с галтелью переменного радиуса (рис. 79,б); с канавкой со скруглением для выхода шлифовального круга (рис. 79,в).

Переходные участки являются концентраторами напряжений. Эффективным средством для снижения концентрации напряжений в переходных участках является повышение их податливости (например, путем увеличения радиусов галтелей, выполнения разгрузочных канавок). Деформационное упрочнение (наклеп) галтелей повышает несущую способность валов и осей.

Рисунок 79 ЁC Оформление переходных участков валов

Способы передачи нагрузок на валы. Основными силами, действующими на валы, являются силы от передач. Силы на валы передают через насаженные на них детали: зубчатые или червячные колеса, шкивы, звездочки, полумуфты и др.

На рис. 80 показана пространственная схема сил, нагружающих валы двухступенчатого цилиндрического зубчатого редуктора с косозубым зацеплением. На расчетных схемах эти силы, а также вращающие моменты изображают как сосредоточенные, приложенные в серединах ступиц. Влиянием силы тяжести валов и установленных на них деталей пренебрегают (за исключением тяжелых маховиков и т.п.). Силы трения в опорах не учитывают.

Передачу вращающего момента осуществляют соединениями: с натягом, шлицевыми, шпоночными, фрикционными коническими кольцами и др. В соединениях с натягом преимущественно применяют цилиндрические детали как более простые в изготовлении.

Рисунок 80 ЁC Пространственная схема сил, нагружающих валы

Конические соединения применяют: для облегчения постановки на вал и снятия с него тяжелых деталей, для быстрой смены деталей типа сменных шестерен, для обеспечения требуемого натяга и для повышения точности центрирования деталей. Наиболее часто кони­ческими выполняют соединения на концевых участках валов. Обязательную для конических соединений осевую силу создают гайкой или винтом и торцовой шайбой.

Радиальные силы передают либо непосредственным контактом ступицы, насаженной на вал (наиболее распространенный случай), либо через подшипники (шатунные шейки коленчатых валов).

Осевые силы передают: значительные по величине ЁC упором деталей в уступы на валу (рис. 81,а), посадкой деталей с натягом; средние ЁC гайками (рис. 81,б), пружинными плоскими упорными кольцами (рис. 81,в), легкие ЁC пружинными кольцами, стопорными винтами.

Рисунок 81 ЁC Конструкции для передачи осевых сил

Критерии работоспособности валов и осей. Основными критериями работоспособности являются прочность и жесткость. В отдельных случаях валы рассчитывают на колебания. В настоящем курсе расчет на колебания не рассмотрен.

Для расчета на прочность валов и осей строят эпюры изгибающих и вращающих моментов, продольных сил. Валы и вращающиеся оси при работе испытывают действие циклически изменяющихся напряжений.

Прочность оценивают коэффициентами запаса ST при расчете валов и осей на статическую прочность и S ЎЄ на сопротивление усталости, а жесткость ЁC прогибом, углами поворота или углами закручивания сечений в местах установки деталей.

Практикой установлено, что разрушение валов и осей быстроходных машин в большинстве случаев носит усталостный характер, поэтому основным является расчет на сопротивление усталости.

Основными расчетными силовыми факторами являются вращающие Т и изгибающие М моменты. Влияние растягивающих и сжимающих сил на прочность мало и их в большинстве случаев не учитывают.


Рекомендуемая литература

1. Гузенков П.Г. Детали машин. ЁC М.: Высшая школа,1986.

2. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. ЁC М.: Высшая школа, 2001.

3. Иванов М.Н. Детали машин. ЁC М.: Высшая школа, 1991.

4. Леликов О.П. Основы расчета и проектирования деталей и узлов машин. ЁC М.: Машиностроение, 2004.

5. Решетов Д.Н. Детали машин. ЁC М.: Машиностроение, 1989.


Тема 16 Подшипники качения. (1 час)

План лекции:

1. Общие сведения. Классификация

2. Назначение основных деталей подшипника

3. Посадка колец подшипника


Подшипником называют опору или направляющую, определяющую положение движущихся частей по отношению к другим частям механизма. Подшипники, работающие преимущественно на движение с трением качения, называют подшипниками качения, а на движение с трением скольжения ЎЄ подшипниками скольжения. Подшипник качения включает в себя детали с дорожками качения и тела качения.

Достоинства подшипников качения.

1. Полная взаимозаменяемость, готовность к эксплуатации без дополнительной подгонки или приработки.

2. Малые осевые размеры, простота монтажа и эксплуатации.

3. Малая потребность в смазочном материале. Подшипники с защитными шайбами заполняют пластичным смазочным материалом при изготовлении. Этого запаса хватает на весь срок работы.

4. Малые потери на трение, особенно при трогании с места и невысоких частотах вращения, незначительный нагрев при работе.

5. Малое использование дефицитных цветных металлов при изготовлении. 6. Малая стоимость изготовления в связи с массовым производством.

Недостатки подшипников качения.

1. Большие радиальные размеры.

2. Малая жесткость.

3. Большое сопротивление вращению, шум и низкая долговечность при высоких частотах вращения.

4. Чувствительность к ударным и вибрационным нагрузкам.

Применение. Подшипники качения являются основным видом опор в машинах: в легковом автомобиле более 30 типоразмеров подшипников, в грузовом автомобиле ЎЄ более 120, в самолете ЎЄ бо­лее 1000 и т.д.

Классификация подшипников качения. Подшипники качения передают силы между валом и корпусом при относительном их вращении. Нагружающие подшипник силы подразделяют на:

ЁC радиальную, действующую в направлении, перпендикулярном оси подшипника;

ЁC осевую, действующую в направлении, параллельном оси подшипника.

Подшипники качения классифицируют по следующим основным признакам:

по форме тел качения (рис. 82) ЎЄ шариковые (а) и роликовые (б ЎЄ з), причем последние могут быть с роликами: цилиндрическими короткими (б), длинными (в) и игольчатыми (г), а также бочкообразными (д), коническими (е), бомбинированными (ж) ЎЄ с небольшой (7ЁC30 мкм на сторону) выпуклостью поверхности качения (бомбиной) и витыми (з) ЁC пустотелыми;

по направлению воспринимаемой нагрузки ЁC радиальные, предназначенные для восприятия радиальных сил; некоторые типы могут воспринимать и осевые силы; радиальноЁCупорные ЎЄ для восприятия радиальных и осевых сил; подшипники регулируемых типов без осевой силы работать не могут; упорные ЎЄ для восприятия осевых сил; радиальную силу не воспринимают; упорноЁCрадиальные ЎЄ для восприятия осевых и небольших радиальных сил;

по числу рядов тел качения ЎЄ одноЁC, двухЁC и четырехрядные;

по основным конструктивным признакам ЎЄ самоустанавливающиеся (например, сферические самоустанавливаются при угловом смещении осей вала и отверстия в корпусе) и несамоустанавливающиеся; с цилиндрическим или конусным отверстием внутреннего кольца, сдвоенные и др.

Рисунок 82 ЁC Виды тел качения подшипников

Назначение основных деталей подшипника. На рис. 83 показано осевое сечение шарикового радиального однорядного подшипника. Основные детали подшипника:

1 ЎЄ внутреннее кольцо с диаметром d отверстия; 2 ЎЄ наружное кольцо; D ЎЄ наружный диаметр подшипника; 3 ЎЄ тело качения ЎЄ шарик; Dw ЎЄ диаметр тела качения; 4 ЎЄ сепаратор; охватывает тела качения и перемещается вместе с ними.

Кольца подшипников имеют желоба (канавки), служащие направляющими для тел качения.

Сепаратор (см. сечения АЁCА и БЁCБ на рис. 30.2) предназначен для направления, удержания тел качения в определенном положении (с целью обеспечения соосности колец) и для разделения тел качения от их непосредственного контакта (с целью уменьшения изнашивания и потерь на трение). При невысоких частотах вращения и при качательном движении применяют подшипники без сепараторов (например, подшипники крестовин карданных валов).

Рисунок 83 ЁC Осевое сечение шарикового радиального однорядного подшипника

Основное применение имеет змейковый сепаратор, состоящий из двух волнистых кольцеобразных полусепараторов, соединенных между собой заклепками; в быстровращающихся узлах и подшипниках высокой точности применяют массивные сепараторы (цельные или составные), обеспечивающие более точное положение тел качения относительно колец подшипников.

Посадки колец подшипников. Различают три случая нагружения колец подшипников:

циркуляционное ЁC кольцо вращается относительно линии действия нагрузки;

местное ЁC кольцо неподвижно относительно линии действия нагрузки;

колебательное ЁC кольцо не совершает полного оборота относительно линии действия нагрузки.

При циркуляционном погружении соединение колец с валом или корпусом должно быть выполнено обязательно с натягом, исключающим проворачивание и обкатывание кольцом сопряженной детали. При недостаточном натяге и циркуляционном нагружении между кольцом и посадочной поверхностью может появиться зазор в разгруженной зоне, что приводит к обкатыванию кольцом сопряженной поверхности, ее развальцовке, контактной коррозии, истиранию, снижению точности вращения и разбалансировке.

При местном нагружении применяют посадки, допускающие небольшой зазор. Обкатывания кольцами сопряженных деталей при таком нагружении не происходит, а нерегулярное проворачивание невращающегося кольца полезно, так как меняется положение его зоны нагружения, что способствует повышению долговечности подшипника. Кроме того, такое сопряжение облегчает осевые перемещения колец при монтаже, при регулировании зазоров в подшипниках и при температурных деформациях.

Посадки подшипников отличаются от обычных расположением и значением полей допусков на посадочные поверхности колец. Подшипник является основным комплектующим изделием, не подлежащим в процессе сборки дополнительной доводке. Требуемые посадки в соединении колец получают назначением соответствующих полей допусков на диаметры вала или отверстия в корпусе (рис. 84).

Интенсивность нагружения подшипникового узла оценивают отношением эквивалентной нагрузки Р к базовой динамической грузоподъемности С.

В соответствии с этим различают режимы нагружения:

легкий ЁC µ §;

нормальный ЁCµ §;

тяжелый ЁC µ §.

Режимам с большими значениями отношения Р/С должны соответствовать более плотные посадки. Роликовые подшипники работают, как правило, при больших нагрузках, поэтому и посадки роликоподшипников более плотные, чем шарикоподшипников.

Рисунок 84 ЁC Требуемые посадки в соединении колец подшипников


Тема 17 Подшипники скольжения. (0,5 часа)

План лекции:

1. Общие сведения

2. Классификация подшипников скольжения

2. Режимы смазки


Подшипники скольжения состоят из корпуса, вкладышей и смазывающих устройств. В простейшем виде подшипник скольжения представляет собой вкладыш (втулку) 1 (рис. 85,а), который с зазором устанавливают на цапфу вала и закрепляют в корпусе подшипника или чаще всего непосредственно в станине или раме машины.

Несущую способность подшипника обеспечивает применение смазочного материала (жидкого, газообразного, пластичного) или создание магнитного поля.

В зависимости от направления воспринимаемой нагрузки подшипники скольжения подразделяют на:

радиальные ЁC предназначенные для восприятия радиальной силы Fr (рис. 33.1,а);

упорные ЁC предназначенные для восприятия осевой силы FaЁCУпорные подшипники часто называют подпятниками (рис. 85,б);

радиальноЁCупорные ЁC предназначенные для восприятия радиальных и осевых сил (рис. 85,в и г).

Достоинства подшипников скольжения.

1. Надежно работают в высокоскоростных приводах (подшипники качения в этих условиях имеют малую долговечность).

2. Способны воспринимать значительные ударные и вибрационные нагрузки вследствие больших размеров рабочей поверхности и высокой демпфирующей способности масляного слоя.

3. Работают бесшумно.

4. Имеют сравнительно малые радиальные размеры (см. рис. 85).

5. Разъемные подшипники допускают установку их на шейки коленчатых валов; при ремонте не требуют демонтажа муфт, шкивов и т.д.

6. Для тихоходных машин могут иметь весьма простую конструкцию.

Рисунок 85 ЁC Подшипники скольжения

Недостатки подшипников скольжения.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14

Похожие:

Шейнблит А. Е. Курсовое проектирование деталей машин iconПрограмма вступительного экзамена в аспирантуру по специальной дисциплине
Классификация деталей машин. Краткий исторический обзор развития конструкций деталей машин. Развитие теории деталей машин. Роль отечественных...
Шейнблит А. Е. Курсовое проектирование деталей машин iconЗадача курса «Деталей машин»
Задача курса «Деталей машин» дать необходимые знания для правильного выбора деталей машин, а также развить навыки конструирования...
Шейнблит А. Е. Курсовое проектирование деталей машин iconИ д етали машин – XXI век
Заведующие кафедрами, профессора и преподаватели общеинженерных дисциплин «Машиноведение и детали машин», «Основы проектирования...
Шейнблит А. Е. Курсовое проектирование деталей машин iconТехнология разработки программных продуктов курсовое проектирование методические указания Дмитров, 2006 Курсовое проектирование: Учебно
Специальность «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем»
Шейнблит А. Е. Курсовое проектирование деталей машин iconПрограмма вступительного экзамена по специальности
Расчеты, проектирование, модернизация деталей, узлов механизмов машин и агрегатов, перерабатывающих пищевые материалы. Методы и методики...
Шейнблит А. Е. Курсовое проектирование деталей машин icon«Технология обслуживания и ремонта машин в апк» контрольные вопросы по дисциплине деталей машин и основы конструирования для госэкзамена. Основные критерии работоспособности и расчета деталей машин
Методы выбора допускаемых напряжений и запаса Требования, предъявляемые к деталям машин при их проектировании и конструировании
Шейнблит А. Е. Курсовое проектирование деталей машин iconКурсовое проектирование по технологии машиностроения
Козлова Т. А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения [Текст]: учеб пособие 2-е изд., перераб и доп. Екатеринбург: Изд-во...
Шейнблит А. Е. Курсовое проектирование деталей машин iconМетодические указания Алюминиевые сплавы в производстве деталей механизмов и машин
В методических указаниях рассматриваются технологические возможности использования алюминиевых сплавов при изготовлении деталей механизмов...
Шейнблит А. Е. Курсовое проектирование деталей машин iconА. О. Горленко упрочнение поверхностей трения деталей машин
Рассмотрены технология, оснастка, управляемый источник питания для электромеханической обработки поверхностей трения деталей машин...
Шейнблит А. Е. Курсовое проектирование деталей машин iconМетодические указания по выполнению курсового проекта дисциплине «Детали машин и основы конструирования» Для специальности: 190201 «Автомобиле и тракторостроение»
Кроме этого, курсовое проектирование предусматривает ознакомление с конструкциями и овладение навыками расчетов и конструирования...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница