Title Here

5.12.1 Конструктивные формы осей и валов

5.12.2 Шпоночные и зубчатые(шлицевые) соединения

5.12.3 Подшипники скольжения

5.12.4 Подшипники качения

5.12.5 Выбор подшипников качения

5.12.6 Направляющие поступательного движения

5.12.7 Назначение и классификация муфт

5.12.8 Глухие жесткие и упругие компенсирующие муфты

5.12.9 Сцепные и предохранительные муфты

5.12.10 Краткие сведения о редукторах

 

 

 

5.12.1 Конструктивные формы осей и валов

 

Детали, на которые насажены вращающиеся части (шкивы, зубчатые колеса и т. п.), называются осями или валами. Оси и валы различаются между собой по условиям работы. Оси, несущие на себе вращающиеся части, не передают моментов и подвергаются только изгибу; валы, являясь, как и оси, поддерживающими деталями, помимо того, передают момент и работают не только на изгиб, но и на кручение.

Поддерживая детали передач, оси и валы, в свою очередь, сами опираются на неподвижные опорные части — подшипники и подпятники. Участки осей и валов, лежащие в опорах, носят название цапф. Концевые цапфы именуются шипами, а промежуточные — шейками (рис. 1).

рис. 1

 

Торцовые части (пли уступы) вала или оси, упирающиеся в неподвижную опору и препятствующие осевому смещению, называются <>bпятами. Пяты могут иметь плоскую, шаровую или коническую форму.

По конструкции оси можно разделить на две основные группы:
- оси, вращающиеся в опорах вместе с насаженными на них деталями (рис. 2, а);
- неподвижные оси, являющиеся опорой вращающихся на них деталей (рис. 2, б).

рис. 2

По конструкции валы делятся на сплошные и полые с прямой осью (см. рис. 1) и коленчатые (рис. 3, а и б) с изменяемой формой геометрической оси (гибкие — рис. 3, в).

рис. 3

Оси и валы конструируют обычно в виде стержней, состоящих из ряда цилиндрических участков различных диаметров.

Соединение оси или вала с деталями передач, насаживаемыми на них, производится при помощи шпонок, шлицев и т. п. С этой целью на валу делают шпоночные канавки или шлицы. Насаживаемые на вал детали удерживаются от сдвига в осевом направлении с помощью специальных установочных колец, клиновых шпонок (редко), распорных втулок, а также благодаря наличию на валах буртиков или уступов. Для удобства сборки валы приходится делать ступенчатыми, чтобы не протаскивать с усилием деталь через предшествующий месту посадки участок вала.

Сопряжение участков вала различных диаметров желательно осуществлять плавным переходом (галтелью), очерченным дугой с возможно большим радиусом (рис. 4, а). Таким образом удается значительно снизить концентрацию напряжений в месте перехода, особенно опасную в связи с тем, что вал и вращающаяся ось испытывают переменные напряжения. Еще больше концентрацию напряжений можно снизить, применяя галтели, очерченные по дуге эллипса или дугами двух различных радиусов. Переход от одного диаметра вала (оси) к другому, выполненный, как показано на рис. 4, 6, нерационален, так как выточка является острым концентратором напряжений. Влияние выточки можно несколько смягчить, если сделать ее закругленной (рис. 4, в).

рис. 4

Для повышения прочности — объемной для вала в целом и поверхностной для цапф, работающих на истирание, — валы подвергают объемной (сплошной или местной) или поверхностной термической обработке.

Длинные валы выполняют составными. Для облегчения вала или оси их иногда делают полыми. Оси и валы изготовляют из углеродистой стали марок Ст5 (без термообработки),35, 40, 45 (с термообработкой) и легированной стали марок 40Х, ЗОХГТ и др.

Один или два бурта (выступа) на шипе предназначены для восприятия небольших осевых нагрузок, действующих соответственно на одном или двух противоположных направлениях.

На рис. 5 показана шейка вала, Уменьшение диаметра шейки по отношению к диаметрам соседних участков вала недопустимо, так как в ее поперечных сечениях возникают крутящие и изгибающие моменты, не меньшие, чем в прилегающих участках вала.

рис. 5

Оси и валы рассчитывают на прочность и жесткость как брусья круглого поперечного сечения, работающие на изгиб или изгиб и кручение

 

5.12.2 Шпоночные и зубчатые(шлицевые) соединения

 

Шпонкой называют стальной стержень, вводимый между валом и посаженной на него деталью — зубчатым колесом, шкивом, муфтой — для взаимного соединения и передачи вращающего момента от вала к детали или от детали к валу.

Шпонки делятся на две основные группы:
- клиновые (с уклоном), дающие напряженные соединения;
- призматические (без уклона), при применении которых получаются ненапряженные соединения.

Напряженными называют соединения, в деталях которых возникают напряжения в процессе монтажа, т. е. до приложения внешних сил.

Клиновую шпонку, имеющую уклон верхней грани 1 : 100, загоняют между валом и деталью легкими ударами молотка, что и обеспечивает напряженное соединение. Применяют также закладные клиновые шпонки: такую шпонку закладывают на паз вала, а затем напрессовывают шкив, цепную звездочку и т. п.

К клиновым шпонкам относятся врезные, на лыске и фрикционные. Канавки для клиновых врезных шпонок 1 выполняют и в детали 2, и на валу 3 (рис. 1).

рис. 1

При клиновых шпонках на лыске канавка делается только в детали, а на валу образуется плоский срез — лыска (рис. 2, а); при клиновых фрикционных шпонках (рис. 2, б) лыски на валу нет.

рис. 2

По форме торцов различают клиновые шпонки с головкой, и без головки. Головка используется для выбивания шпонки при разборке с помощью клина. На вращающемся валу во избежание несчастных случаев головка шпонки должна быть закрыта. У клиновых шпонок рабочими являются широкие грани; по боковым граням имеется зазор.

Основной недостаток соединения деталей при помощи клиновых шпонок — наличие радиального смещения оси насаживаемой детали по отношению к оси вала, что вызывает дополнительное биение. Поэтому они применяются сравнительно редко — в основном в тихоходных передачах.

Призматические шпонки не имеют уклона. Их закладывают в паз на валу (рис. 3, а). Такие шпонки не удерживают деталь от осевого смещения по валу; с этой целью используют заплечики на валу, установочные кольца, стопорные винты и т. п. Призматические шпонки применяют в неподвижных и подвижных шпоночных соединениях. В последнем случае шпонку крепят к валу винтами (рис. 3, б); такая шпонка называется направляющей. По форме торцов различают призматические шпонки со скругленными и плоскими торцами.

рис. 3

Кроме перечисленных, широкое распространение имеют шпонки сегментные, тангенциальные и специальной конструкции. Сегментная шпонка (рис. 4) представляет собой сегментную пластинку, заложенную закругленной стороной в паз соответствующей формы, профрезерованный на валу.

рис. 4

Эти шпонки удобны при сборке и разборке, просты в изготовлении, но применимы при сравнительно небольших вращающих моментах. В отличие от клиновых, у призматических шпонок рабочими являются узкие грани.

Размеры шпонок должны обеспечивать передачу определенного вращающего момента. Размеры вала также зависят от пер¬даваемого момента, поэтому размеры сечения шпонок и диаметров валов должны быть увязаны. Клиновые врезные, призматические и сегментные шпонки стандартизованы.

Таким образом, если задан диаметр вала, размеры сечения шпонки определяют по ГОСТ 8791—68 (шпонки клиновые), по СТ СЭВ 189—75 (шпонки призматические), по ГОСТ 8794—68 (шпонки сегментные), а затем проверяют на прочность. Длину шпонки обычно принимают равной l ≤ 1,5d (d — диаметр вала), но не больше длины ступицы детали (шкива, шестерни), соединяемой с валом.

Шпонки изготовляют из стали, имеющей предел прочности (временное сопротивление) ≥ 500 МПа (сталь 45 и др.).

Канавки для шпонок вызывают существенное ослабление валов, так как создают значительную концентрацию напряжений. Для снижения концентрации напряжений, а также для лучшего центрирования деталей на валу и уменьшения напряжений смятия в шпоночном соединении (что особенно важно для подвижных соединений) применяют шлицевое (или зубчатое) соединение деталей с валом. Этот вид соединений получил в последнее время большое распространение.

Зубчатые соединения образуются выступами на валу и соответствующими впадинами насаживаемой детали. Вал и деталь с отверстием обрабатывают так, чтобы боковые поверхности шлицев или участки цилиндрических поверхностей (по внутреннему или наружному диаметру шлицев) плотно прилегали друг к другу. Соответственно различают шлицевые соединения с центрированием по внутреннему или наружному диаметру или по боковым поверхностям. Между цилиндрическими поверхностями, не являющимися центрирующими, оставляют зазор.

В зависимости от формы выступов и впадин различают: прямобочное соединение по СТ СЭВ 188—75 с центрированием по наружному или внутреннему диаметру, а также по боковым поверхностям с четырьмя, шестььо, восемью или десятью шлицами, треугольное и эвольвентное шлицевые соединения, при последнем боковые поверхности шлицев очерчены по эвольвенте. Общий вид шлицевых валов с различными типами шлицев представлен на рис. 5.

рис. 5

 

 

5.12.3 Подшипники скольжения

 

Для поддержания осей и валов с насаженными на них деталями и восприятия действующих на них усилий служат специальные опоры: подшипники, нагружаемые радиальными силами, и подпятники, нагружаемые осевыми силами. По характеру трения рабочих элементов опоры разделяют на опоры скольжения и опоры качения (шариковые и роликовые подшипники). Выбор вида опоры зависит от большого числа конструктивных и эксплуатационных факторов.

В опорах качения потери на трение обычно меньше, чем в опорах скольжения. Обеспечение в опорах скольжения жидкостного трения, при котором потери на трение соизмеримы с потерями в опорах качения, не всегда возможно.

Подшипники скольжения используют в современном машиностроении значительно реже подшипников качения. Однако имеется ряд областей, где их применение является предпочтительным. Например для подшипников особо тяжелых валов (для которых подшипники качения не изготовляют), для подшипников, подвергающихся ударной или вибрационной нагрузке, если необходимо иметь разъемные подшипники (для коленчатых валов) и тому подобное.

Подшипник скольжения состоит из двух основных элементов: корпуса и вкладыша.

Вкладыш, являющийся рабочим элементом опоры, может быть неподвижным относительно корпуса, подвижным и самоустанавливающимся; тип вкладышей выбирают в зависимости от отношения φ длины цапфы l к ее диаметру d, т. е. φ = l/d, и режима работы данной цапфы.

Неразъемные подшипники делятся на несколько типов: узкие (рис. 1, а), широкие (рис. 1, б), фланцевые (рис. 1, в, г), гнездовые (рис. 1, д).

рис. 1

 

Наиболее прост неразъемный подшипник, представляющий собой бобышку станины или рамы машины с расточкой цилиндрического отверстия для вала.

Более удобны неразъемные подшипники, но выполненные отдельно и соединяемые со станиной болтами (рис. 2).

рис. 2

 

Подшипники подобного типа изготовляют с вкладышем и без вкладыша. Вкладыш представляет собой втулку (из чугуна, бронзы, древесного пластика или другого антифрикционного материала), запрессованную в отверстие. Часто металлические вкладыши заливают тонким слоем антифрикционного сплава (баббита и др.).

Недостаток опор такого типа — отсутствие возможности компенсации износа рабочей поверхности отверстия путем сближения одной его части с другой.

Неразъемные опоры скольжения можно применять для сравнительно жестких осей и валов.

На рис. 3 показан разъемный подшипник. Подшипники этой группы состоят из корпуса 5, разрезного вкладыша 4, крышки 3 и болтов 1. Вкладыш неподвижен относительно корпуса и крышки.

рис. 3

Смазка поступает на трущиеся поверхности через отверстие в крышке из смазочного резервуара — масленки 2. Износ вкладыша компенсируется поджатием крышки с верхней половиной вкладыша. При значительном износе вкладыш заменяют новым.

При сравнительно длинных цапфах (φ = l/d > 1,5) нагрузка по длине неподвижного вкладыша распределяется неравномерно, что приводит к интенсивному износу вкладыша у его торцов. Это объясняется тем, что вкладыш не может следовать за отклон¬ниями оси цапфы, вызванными деформацией вала под действием нагрузки. В указанных случаях следует применять подшипники с самоустанавливающимися вкладышами (рис. 4). Вкладыш 2 сферической поверхностью соприкасается с корпусом и может поворачиваться относительно него.

рис. 4

Вкладыши в подшипниках скольжения изготовляют из чугуна (при малой скорости и умеренном давлении), бронзы (для более нагруженных подшипников и большой скорости), чугуна или стального литья с заливкой баббитом, древесины (бакаута, березы, акации и др.), прессованной древесины, цельнопрессованного дре¬весного пластика, различных пластмасс (текстолита, капрона и др.).

Корпуса крышки подшипников скольжения обычно отливают из чугуна (при больших нагрузках — из стали) или делают сварными.

Для нормальной работы подшипника трущиеся поверхности цапфы и вкладыша должны смазываться. Смазка вводится в зазор между цапфой и вкладышем. Она предназначается для уменьшения потерь работы на трение, уменьшения износа, отвода теплоты, в которую переходит работа трения, и предохранения подшипника от коррозии.

В качестве смазочных материалов применяют жидкие масла и густые (консистентные) мази.

Смазка подшипников производится периодически или непрерывно; она подается либо под давлением, либо без давления. Для механизмов, работающих периодически на малых скоростях и при небольшой нагрузке, используют индивидуальную смазку без давления.

Для периодической подачи жидкой смазки применяют прессмасленки, запрессовываемые или ввертываемые в корпус подшипника.

На рис. 5, а показана игольчатая масленка для подачи жидкой смазки. Масло находится в резервуаре 1, закрытом конической пробкой 2; другой конец пробки, также конической, вставлен в отверстие крышки подшипника. Сквозь пробку проходит игла 3, опирающаяся на поверхность цапфы. При вращении вала игла вследствие неровностей на поверхности цапфы колеблется, и масло из резервуара проходит через зазор между иглой и отверстием в пробке. При неподвижном вале подача масла не происходит.

Фитильные масленки (рис. 5, б) обеспечивают равномерную подачу масла к трущимся поверхностям. Недостаток фитильных масленок заключается в том, что масло из них подается в подшипник и тогда, когда вал не вращается.

Широкое распространение получила кольцевая смазка подшипников скольжения (рис. 5, в). На цапфе помещается кольцо, диаметр которого больше диаметра цапфы. При вращении вала цапфа увлекает за собой кольцо, которое при движении проходит через масляную ванну. Масло с кольца стекает на цапфу и смазывает ее.

Для смазывания подшипника густыми смазками (мазями) применяют колпачковые масленки (рис. 5, г). Смазку в виде мази набивают в полость корпуса масленки и крышку, после чего крышку навертывают на корпус на несколько оборотов. Поворачивая крышку на один-два оборота (по мере расходования смазки), выжимают мазь из масленки к трущимся поверхностям через центральное отверстие.

Распределение масла в подшипнике осуществляется с помощью смазочных канавок. Смазочные канавки должны располагаться по образующей вкладыша на ненагруженной стороне подшипника. Края канавки должны иметь плавные закругления.

рис. 5

 

 

 

5.12.4 Подшипники качения

 

Подшипники качения — стандартные изделия, которые изготовляются в массовом количестве на специализированных заводах.

Подшипники качения классифицируются:

По направлению действия нагрузки:
1) радиальные подшипники воспринимают преимущественно радиальную нагрузку, действующую перпендикулярно оси вращения подшипника (рис. 1, а);
2) упорные подшипники воспринимают преимущественно осевую нагрузку, действующую вдоль оси вращения (рис. 1, б),
3) радиально-упорные подшипники воспринимают комбинированную нагрузку, одновременно действующую на подшипник в радиальном и осевом направлениях.

рис. 1

 

По форме тел качения подшипники делятся на шариковые (рис. 2, а) и роликовые (рис. 2, б).

рис. 2

 

Роликоподшипники в зависимости от формы роликов разделяются на следующие группы: с короткими цилиндрическими роликами, с длинными цилиндрическими роликами, с витыми роликами, с игольчатыми роликами, с коническими и со сферическими роликами.

По числу рядов тел качения подшипники делятся на одно рядные (см. рис. 1, а), двухрядные (рис. 3), четырех- и многорядные.

рис. 3

 

По основным конструктивным признакам подшипники делятся на самоустанавливающиеся и несамоустаиавлиаающиеся; с цилиндрическим или конусным отверстием внутреннего кольца.

Подшипники качения (см. рис. 1) состоят из двух колец — внутреннего 1 и наружного 2 (внутреннее кольцо насаживается на вал, а наружное закрепляется в корпусе подшипника); тел качения — шариков 3 или роликов, катящихся по беговым дорожкам колец на некотором расстоянии один от другого, и сепаратора 4 — специальной детали, удерживающей тела качения на постоянном расстоянии друг от друга. Тела качения и кольца изготовляют из высокопрочной закаленной термически обработанной стали.

Смазка подшипников качения производится жидкими и консистентными смазками; жидкая смазка часто осуществляется мелкими каплями масла, разбрызгиваемого быстроходными зубчатыми колесами (в корпусе передачи образуется «масляный туман») .

Консистентную смазку закладывают в опору при сборке узла; заменяют смазку (с обязательной промывкой керосином) в зависимости от условий работы опоры раз в 2—12 мес.

Защита подшипникового узла от попадания влаги и пыли извне, а также от вытекания смазки достигается при помощи уплотнений, отделяющих подшипник как от внутренней части корпуса, так и от внешнего пространства. Варианты уплотнений показаны на рис. 4, а (войлочное уплотнение) и на рис. 4, б (лабиринтное уплотнение).

рис. 4

Подшипники качения изготовляют различных классов точности. В общем машиностроении применяется в основном нормальный класс точности Н.

5.12.5 Выбор подшипников качения

 

 

Подшипники качения — первая группа деталей, для которых введен расчет на долговечность. Срок службы подшипников качения ограничивается усталостным выкрашиванием поверхностных слоев дорожек качения.

Подбор подшипников качения производят по статической или динамической грузоподъемности.

По статической грузоподъемности подбирают подшипники при условии, что вращающееся кольцо подшипника имеет частоту вращения n ≤ 1 об/мин. Выбор подшипников производят по условию: , где — требуемая величина статической грузоподъемности; — табличное значение, указанное в таблицах каталога на подшипники качения.

При частоте вращения подшипника более 1 об/мин подбор подшипников производят по динамической грузоподъемности.

Согласно ГОСТ 18855—73, динамическая грузоподъемность радиальных и радиально-упорных подшипников — это постоянная радиальная нагрузка, при которой группа идентичных подшипников с неподвижным наружным кольчом может выдержать 1 млн оборотов внутреннего кольца.

Для упорных и упорно-радиальных подшипников динамическая грузоподъемность — это постоянная осевая нагрузка, при которой группа идентичных подшипников может выдержать 1 млн оборотов одного из колец.

При подборе подшипников задаются их долговечностью в часах или в миллионах оборотов. Гарантированная долговечность — это также число часов работы, в течение которых не менее 90 % из данной группы подшипников должны отработать без появления признаков усталости металла.

Исследования работы подшипников качения позволили установить зависимость между нагрузкой , динамической грузоподъемностью С и долговечностью подшипников

где α — показатель степени, равный для шарикоподшипников 3, а для роликоподшипников 3,33; С — динамическая грузоподъемность, указанная в каталогах на подшипники качения.

Приведенная (эквивалентная) нагрузка учитывает ряд факторов, влияющих на работоспособность подшипников; совместное действие радиальной и осевой нагрузок, возникающие толчки и удары, вращения внутреннего или внешнего кольца, а также изменение температуры.

Для шариковых радиальных и радиально-упорных и роликовых радиально-упорных подшипников эквивалентную нагрузку вычисляют по формуле

где — коэффициент вращения (при вращении внутреннего кольца = 1, при вращении наружного кольца = 1,2); — радиальная нагрузка; — осевая нагрузка; X и Y — коэффициенты радиальной и осевой нагрузок; определяются для каждого типа подшипников качения в зависимости от соотношения радиальной и осевой нагрузок; — коэффициент безопасности, учитывающий динамичность действующей нагрузки; — температурный коэффициент, вводимый при повышенной рабочей температуре (более 100 °С).

По вычисленной приведенной нагрузке и расчетной долговечности определяют требуемую динамическую грузоподъемность подшипника по формуле

Выбор подшипника качения производят по таблицам каталога, где указаны все необходимые справочные величины.

5.12.6 Направляющие поступательного движения

 

Основные требования, предъявляемые к направляющим поступательного движения: легкость хода, точность перемещения и отсутствие заклинивания.

Направляющие поступательного движения бывают двух видов; трения скольжения, трения качения.

Направляющие с трением скольжения наиболее распространены и применяются в различных механизмах, где имеются поступательно перемещающиеся звенья: игловодители швейных машин, каретки пишущих машин, шпиндели сверлильных станков и др. На рис. 1, а показано устройство цилиндрических направляющих, а на рис. 1, б — призматических направляющих. Направляющие поступательного движения должны иметь устройство, предохраняющее звенья механизмов от проворачивания.

рис. 1

Для уменьшения трения в ответственных конструкциях применяют направляющие с трением качения. На рис. 2 показано такое устройство.

рис. 2

5.12.7 Назначение и классификация муфт

 

Муфтами называют устройства, служащие для соединения валов между собой или с деталями, свободно насаженными на валы (зубчатые колеса, шкивы), с целью передачи вращающего момента. Муфты делятся на постоянные и сцепные.

Постоянные муфты: глухие, требующие строгой соосности соединяемых валов; компенсирующие, допускающие параллельное смещение, взаимный перекос осей, осевое перемещение вследствие температурных изменений длины соединяемых валов.

Компенсирующие муфты, в свою очередь, подразделяются на жесткие, т. е. не имеющие эластичных элементов и передающие вместе с моментом возможные толчки и удары, и упругие, смягчающие толчки и удары.

Сцепные муфты: фрикционные (т. е. осуществляющие сцепление за счет сил трения) и кулачковые.

Кроме муфт, назначением которых является постоянное или управляемое соединение валов, применяют предохранительные муфты, предназначенные не только для соединения валов, но и для; предохранения машины от поломки при аварийной перегрузке.

Число известных типов муфт велико. Ниже рассмотрены только некоторые наиболее употребительные конструкции.

5.12.8 Глухие жесткие и упругие компенсирующие муфты

 

рис. 1

Втулочные муфты (рис. 1) — простейшая из глухих постоянных муфт. Это стальная или чугунная втулка, установленная с натягом на концы соединяемых валов. Муфта закрепляется на валах и передает момент при помощи призматических, клиновых или сегментных шпонок или конических штифтов. Конструкция и изготовление муфты несложны.

Недостатки втулочной муфты: трудность разборки, необходимость очень точного совмещения осей валов.

Поперечно-свертная муфта (рис. 2) также применяется для соединения строго ссосных валов.

рис. 2

 

Муфта состоит из двух полумуфт, имеющих форму фланцев. Полумуфты насаживают на концы соединяемых валов и стягивают болтами.

Продольно-свертная (или продольно-разъемная) глухая муфта состоит из двух половин, соединенных болтами (рис. 3).

рис. 3

 

Для создания давления между поверхностью вала и муфтой в плоскости разъема муфты имеется небольшой зазор. Давление, создающееся при затягивании болтов, вызывает на поверхности вала силы трения.

Достоинства продольно-свертных муфт; простота сборки и разборки, малый габарит по диаметру и возможность снятия муфты без осевого перемещения валов.

Жесткие и упругие компенсирующие муфты применяют для компенсации погрешностей в относительном положении и соеди¬яемых валов; смещения центров; взаимного наклона осей; осевого смещения.

Возможность компенсировать тот или иной вид отклонений зависит от конструкции муфты. Так, кулачковая расширительная муфта, (рис. 4) компенсирует только осевое смещение.

рис. 4

 

Для компенсации параллельного смещения осей валов, а также небольших осевых смещений применяют крестово-кулисную муфту или муфту Ольдгема (рис. 5).

рис. 5

 

Она состоит из двух полумуфт с пазами на торцовой поверхности и среднего диска с двумя взаимно перпендикулярными выступами, входящими в пазы полумуфт. При вращении соединенных муфтой валов, оси которых смещены, но параллельны, выступы среднего диска скользят по впадинам полумуфт.

К жестким компенсирующим муфтам относится также крестово-шарнирная муфта (универсальный шарнир, муфта Кардана — Гука) (рис. 6), широко применяемая в автостроении, приборостроении и других отраслях промышленности.

рис. 6

 

Муфта состоит из двух вилок и крестовины. Вилки насаживают на соединяемые концы валов, а крестовина шарнирно соединяет вилки.

Упругими называются постоянные компенсирующие муфты, которые не только допускают некоторое смещение и взаимный наклон осей валов, но и смягчают толчки и удары при передаче вращающего момента.

Наиболее проста и распространена упругая втулочно-пальцевая муфта (рис. 7).

рис. 7

По конструкции она схожа с поперечно-свертной муфтой (полумуфты-фланцы также насажены на концы валов), но вместо болтов в одной полумуфте закреплены стальные пальцы, на которые надеты резиновые втулки. В диске второй полумуфты имеются отверстия, в которые входят пальцы с втулками. Толчки и удары при передаче момента смягчаются вследствие деформации резиновых втулок.

В качестве упругих элементов в различных конструкциях упругих муфт применяют резину, кожу, пружины разнообразных форм и жесткости.

5.12.9 Сцепные и предохранительные муфты

 

Сцепные муфты предназначены для соединения и разъединения валов во время вращения (на ходу) или во время остановки (в покое).

Кулачковая сцепная муфта (рис. 1) состоит из двух частей, насаженных на соединяемые концы валов.

рис. 1

 

Одна полумуфта посажена наглухо, вторая может перемещаться вдоль вала по призматической направляющей шпонке при помощи рычага управления. На внутренних торцах обеих полумуфт имеются выступы (кулачки) и впадины между ними. При сцеплении кулачки подвижной полумуфты входят во впадины неподвижной полумуфты.

Фрикционные муфты обеспечивают плавное сцепление ведомого и ведущего валов и пуск в ход неподвижного вала от вращающегося ведущего. Передача момента осуществляется за счет силы трения между ведущей и ведомой частями муфты. При перегрузках фрикционные муфты проскальзывают, что предохраняет машину или механизм от поломки.

В зависимости от формы и числа рабочих поверхностей трения фрикционные муфты делятся на дисковые (рис. 2), многодисковые, конические, барабанные (с колодками, разжимными кольцами, обтяжными лентами или пружинами).

рис. 2

 

Предохранительные муфты применяют в механизмах для ограничения передаваемого момента и предохранения частей машины от поломок при значительных перегрузках, превышающих расчетную и могущих возникнуть в процессе работы и при пуске или резком торможении машины.

Наиболее простой предохранительной муфтой является муфта со срезным штифтом. Стальной штифт (рис. 3), вставленный в закаленные стальные втулки, соединяет полумуфты.

рис. 3

 

Таким образом, момент передается от одной полумуфты к другой только штифтом, работающим в данном случае на срез. При перегрузке штифт срезается.

Широко распространены фрикционные предохранительные муфты (рис. 4). По конструкции они сходны со сцепными, но имеют устройства для выключения. Эти муфты постоянно замкнуты.

 

рис. 4

 

 

5.12.10 Краткие сведения о редукторах

 

Обширный класс машин составляют производственные машины, которые преобразуют механическую работу, получаемую от двигателя, в работу, связанную с выполнением определенных технологических процессов. К ним, в частности, относятся машины по обработке металлов, древесины, почвы и др.

В производственных машинах необходим большой вращающий момент при угловой скорости, меньшей, чем у двигателя.

Для передачи движения от двигателя к производственной машине и изменения при этом угловой скорости и вращающего момента служат различные передаточные механизмы.

Зубчатый, или червячный, передаточный механизм, предназначенный для уменьшения угловых скоростей и представляющий систему зубчатых колес в отдельном закрытом, корпусе, непроницаемом для масла и пыли и одновременно являющемся масляной ванной для механизма, называется редуктором.

Размещение опор валов редуктора в одном общем жестком корпусе обеспечивает постоянство относительного расположения осей валов, а это позволяет применять широкие колеса с малым модулем. Применение малых модулей, в свою очередь, приводит к увеличению точности и уменьшению шума при работе передачи, к снижению стоимости ее изготовления. Обильная смазка способствует малому износу и повышает к. п. д. редукторной передачи, Наличие корпуса обеспечивает безопасность работы редукторов. Этими достоинствами редукторов объясняется их широкое применение в современном машиностроении и вытеснение ими открытых передач.

В современном машиностроении существует большое разнообразие кинематических схем редукторов, их форм и конструкций.

По виду звеньев передачи редукторы делятся на цилиндрические (оси ведущего и ведомого валов параллельны), конические (оси валов пересекаются), червячные (оси валов перекрещиваются в пространстве). Встречаются и комбинированные редукторы, представляющие сочетание зубчатых (цилиндрических и кониче¬ких) и червячных передач.

По числу пар передач редукторы делятся на одноступенчатые и многоступенчатые.

Ниже рассматриваются некоторые из основных схем редукторов.

Одноступенчатый цилиндрический редуктор (рис. 1) обычно применяют при передаточном числе u ≤ 7.

рис. 1

 

Одноступенчатый редуктор наиболее прост и надежен в работе. Применяется для мощностей до 40 000 кВт.

Двухступенчатые цилиндрические редукторы (рис. 2), обычно применяются при передаточных числах u ≤ 40.

рис. 2

 

Первая (быстроходная) ступень редуктора во многих случаях имеет косозубые колеса; тихоходная ступень может быть выполнена с прямозубыми колесами. Не менее часто применяет редукторы, у которых обе ступени имеют колеса одинакового типа (прямозубые, косозубые и шевронные).

Трехступенчатый цилиндрический редуктор (рис. 3) обеспечивает передаточное число u ≤ 150 и выше.

рис. 3

 

Достоинство данной схемы — симметричное расположение зубчатых колес всех ступеней.

На рис. 4 показан трехступенчатый цилиндрический редуктор с несимметричным расположением зубчатых колес и наклонным разъемом корпуса.

рис. 4

 

Коническо-цилиндрический двухступенчатый редуктор (рис. 5) применяют, при пересекающихся осях ведущего и ведомого валов.

рис. 5

 

Передаточное число такого редуктора обычно не выше 25.

Червячный редуктор (рис. 6) применяют при перекрещивающихся в пространстве осях ведущего и ведомого валов и передаточном числе u (обычно в пределах 10—70).

рис. 6

 

По относительному расположению червяка и червячного колеса различают схемы с нижним червяком (рис. 6) и с верхним червяком (рис. 7).

рис. 7

 

Червячные редукторы благодаря малым габаритам, бесшумности и плавности работы широко применяются в современном машиностроении. Недостаток их (при цилиндрическом червяке) — сравнительно низкий к. п. д.

Иногда необходимо получить различные угловые скорости выходного вала. Для этого в корпусе размещают несколько пар зубчатых колес с различными передаточными числами и специальный механизм переключения, который может включать по мере надобности ту или иную пару зубчатых колес. Такие передаточные механизмы называют коробками передач.

Предыдущий раздел

Главная

Содержание

 
 
Закрыть