Валы
Вращающиеся детали механических передач крепят на валах и осях, обеспечивающих постоянное положение оси вращения этих деталей.
Оси не передают крутящий момент и работают только на изгиб. Ось может быть подвижной и неподвижной. Валы передают крутящий момент и потому работают на изгиб и кручение.
В зависимости от формы продольной оси валы разделяют на:
- прямые,
- коленчатые,
- гибкие.
По конструкции различают валы:
Ступенчатые валы изготавливают для фиксации деталей в осевом направлении, а также для монтажа деталей при посадке с натягом.
Для уменьшения массы, а также для подведения смазки проектируют пустотелые валы.
Задачами расчета валов является обеспечения усталостной прочности, ограничение деформаций изгиба и кручения, возможных поперечных и крутильных колебаний. Расчет и конструирования валов – взаимосвязанные процессы, поэтому расчет валов состоит из двух этапов: проектного и проверочного расчета.
Проектный расчет
При проектном расчете валов, как правило, известны нагрузки и размеры основных деталей, расположенных на валу.
- Ввыбирают материал а.
- Предварительно оценивают средний диаметр вала из расчета только на кручение при заниженных допускаемых напряжениях.
- Разрабатывают конструкцию вала.
Проверочный расчет валов
- Выбирают расчетную схему и определяют расчетные нагрузки.
- Находят опасные сечения, обусловленные наибольшим изгибающим моментом, ослабленные концентраторами напряжений: галтель, виточка, шпоночный паз, резьба и т.п.
- Проводят расчет на статическую прочность
- Проводят расчет на выносливость по запасу сопротивления усталости.
- Проверяют жесткость вала по условиям жесткости при изгибе и при кручении.
- Проводят расчет на колебание из условия предупреждения вращения в критической зоне.
Подшипники
Подшипники служат опорами для валов и осей, они поддерживают их в пространстве, обеспечивая возможность вращения, воспринимают радиальные и осевые нагрузки. От качества подшипников в значительной степени зависят работоспособность и долговечность машин. Во избежание снижения КПД механизма, потери в подшипниках должны быть минимальными.
Подшипники классифицируют по виду трения и воспринимаемой нагрузке.
По виду трения:
- подшипники скольжения, в которых опорный участок вала скользит по поверхности подшипника;
- подшипники качения, в которых трение скольжения заменяют трением качения с помощью установления шариков или роликов между опорными поверхностями подшипника и вала.
По воспринимаемой нагрузке:
- радиальные, воспринимают радиальные нагрузки;
- упорные, воспринимают осевые нагрузки;
- радиально-упорные, воспринимают радиальные и осевые нагрузки.
Подшипники скольжения - это опоры вращающихся деталей, работающие в условиях скольжения поверхности вала по поверхности подшипника.
Основным элементом подшипника скольжения является вкладыш с тонким слоем антифрикционного материала на опорной поверхности.
Область применения подшипников скольжения в современном машиностроении сократилась в связи с распространением подшипников качения. Однако значение подшипников скольжения в современной технике не снизилось. Их применяют очень широко, и в целом ряде конструкций они незаменимы. К таким подшипникам принадлежат:
- разъемные подшипники, необходимые по условиям сборки, например для коленчатых валов;
- высокоскоростные подшипники (V > 30 м/с), работающие в условиях, при которых долговечность подшипников качения резко сокращается (вибрации, шум, большие инерционные нагрузки на тела качения);
- подшипники прецизионных машин, от которых необходимо особо точное направление валов и возможность регулирования зазоров;
- подшипники, работающие в особых условиях (вода, агрессивная среда и т.п.), в которых подшипники качения нетрудоспособны из-за коррозии;
- подшипники дешевых тихоходных механизмов и некоторые другие.
Основные причины выхода из порядка подшипников скольжения:
- выплавление вкладыша
- износ вкладыша и цапфы
- усталостное выкрашивание (при действии переменных нагрузок)
- хрупкое разрушение (при больших кратковременных перегрузках ударного характера)
В зависимости от режима работы подшипника в нем может быть полужидкостное или жидкостное трения. Наиболее предпочтительный режим жидкостного трения. При жидкостном трении рабочие поверхности вала и вкладыша разделенные слоем смазочного масла.
Подшипники качения.
Применение подшипников качения позволяет заменить трение скольжения трением качения, которое менее существенно зависит от смазки (условный коэффициент трения близкий к коэффициенту жидкостного трения f = 0,0015...0,006. При этом упрощается система смазки и обслуживание подшипника.
Классификация подшипников качения:
По форме тел качения:
По направлению воспринимаемой нагрузки:
- радиальные,
- упорные,
- радиально-упорные,
- упорно-радиальные.
Подшипники качения состоят из внутреннего и внешнего колец с дорожками качения, тел качения (шариков или роликов), сепараторов , которые разделяют и направляют тела качения.
Недостатки подшипников качения:
- сложность разъемных конструкций,
- сравнительно большие радиальные габариты,
- ограниченная быстроходность,
- низкая работоспособность при вибрационных, ударных нагрузках и в агрессивных средах.
Основные причины потери трудоспособности подшипников качения:
- выкрашивание от усталости, наблюдается в подшипниках после продолжительного времени их работы в нормальных условиях;
- износ, наблюдается при недостаточной защите от абразивных частиц (пыли и грязи);
- разрушение сепараторов, дает значительный процент выхода из строя подшипников качения, особенно быстроходных;
- раскалывание колец и тел качения, связано с ударными и вибрационными нагрузками, неправильным монтажом, вызывающим перекосы колец, заклинивание и т.п.;
- остаточные деформации на беговых дорожках и виде лунок и вмятин, наблюдаются в важконагруженных тихоходных подшипниках.
Расчет подшипников качения базируется на двух критериях:
- Расчет на ресурс (долговечность) по усталостному выкрашиванию.
- Расчет на статическую грузоподъемность по окончательным деформациям.
Формат: pdf
Размер: 600 КВ
Язык: русский, украинский