Старооскольский технологический институт

Старооскольский технологический институт

(филиал)

Московского института стали и сплавов

(технологического университета)

Кафедра АиПЭ

А.Ю. Еременко

Технологические процессы и производство

Методические указания

к выполнению лабораторных работ

для студентов специальности

 

Одобрено редакционно-издательским советом

Старый Оскол

2006

 

 

УДК

ББК

 

 

Рецензент:

 

    Еременко А.Ю. Технологические процессы и производство. Методические указания к выполнению лабораторных работ. Старый Оскол, СТИ МИСиС, 2006. – с.

 

Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Технологические процессы и производство» для студентов специальности ________ очной, очно-заочной, заочной форм обучения.

 

© Еременко А.Ю.

 

© СТИ МИСиС

 

 

 

 

Содержание
Предисловие
Лабораторная работа № 1

Механический привод механизмов и машин. Кинематические схемы

 

Цель работы: Изучить основные элементы привода механизмов и машин, принципы построения кинематических схем и научиться производить основные их расчеты.

 

Теоретическое введение

 

1. Понятие о машинах, оборудовании*, механизмах и деталях машин

 

В промышленности применяются разнообразные машины, со­стоящие из различных механизмов и сборочных единиц (узлов), которые в свою очередь представляют собой комплексы из круп­ных и мелких деталей, разнообразных по форме, материалу, а часто и по свойствам.

Машина представляет собой механическое устройство с сог­ласованно работающими частями, осуществляющее определенные целесообразные движения для преобразования энергии, материалов или информации.

В зависимости от характера выполняемой работы машины мож­но разделить на машины-двигатели, машины-орудия, транспорти­рующие машины и новый класс - управляющие машины.

Машины-двигатели служат для преобразования теп­ловой, электрической и всякой другой энергии в механическую работу. К ним относятся паровые машины, гидравлические и га­зовые турбины, электродвигатели, двигатели внутреннего сгора­ния и др.

Машины-генераторы, преобразующие механическую энергию в другой вид энергии. К ним относятся компрессоры, динамо-машины и др.

Машины-орудия -  это машины, использующие меха­ническую работу машин-двигателей для выполнения технологи­ческих операций, т.е. операций обработки и переработки различ­ных материалов, изготовления всевозможных изделий, частей (деталей) машин и т. д. Машиной-орудием являются, например, автоматические линии, токарный и строгальный станки, ковочный пресс.

Транспортирующие машины, например мосто­вые краны, автокраны, конвейеры, служат для перемещения различных грузов.

Сочетание машины-двигателя, передаточных механизмов и машины-орудия образует машинный агрегат.

 

Рис. 1 Схема кривошипно-шатунного механизма

 

Управляющие машины представляют собой автоматизи­рованные комплексы для управления сложными агрегатами, си­стемами или совокупностью взаимосвязанных объектов, имеющие в своем составе одно или несколько вычислительных устройств или ЭВМ (электронно-вычислительные машины). Применяются для обеспечения наиболее эффективного режима работы управляемого объекта (достижения наибольшей производительности и наивысшего качества, наименьшего расхода сырья и др.).

Все машины состоят из деталей, которые объединены в механизмы и сборочные единицы (узлы).

Деталь представляет собой изделие, изготовленное из единого куска материала без применения сборочных операций. Деталями являются как простые мелкие изделия, например винт, гайка, шайба, так и крупные, сложной формы – станица, корпус двигателя, вал турбины и др.

Механизмом называют совокупность подвижно соеди­ненных тел (звеньев), совершающих под действием приложенных сил определенные целесообразные движения. Работа механизма связана с изменением угловых скоростей (зубчатая, ременная, цеп­ная и другие передачи) или с преобразованием одного вида механи­ческого движения в другой, например вращательного в возвратно-поступательное и наоборот (кривошипно-шатунный, кулачковый и другие механизмы).

Механизм образуется из подвижных звеньев, соединенных меж­ду собой кинематическими парами и неподвижным звеном.

Соединение двух звеньев поверхностями, линиями или точками называют кинематическими парами.

Примером механизма может являться кривошипно-шатунный механизм (рис. 1). Этот механизм имеет четыре кинематические пары, соединенные в точках A, B, C и D. Кривошип 1  совершает вращательное движение относительно неподвижной опоры на станине 4  в точке A . За полный оборот кривошипа точки A, B, C и D подвижных звеньев -  кривошипа 1, шатуна 2 и ползуна 3   - описывают соответствующие траектории, причем за каждый последующий оборот кривошипа подвижных звеньев будут перемещаться по тем же траекториям, преобразуя вращательное движение кривошипа 1 в возвратно-поступательное движение ползуна 3. Когда ведущим звеном служит поршень, механизм преобразует его возвратно-поступательное движение во вращательное движение кривошипа.

Сборочной единицей называют комплекс совместно работающих деталей, например насос, суппорт, редуктор, муфты, подшипник качения и др.

Подавляющее большинство деталей сборочных единиц встре­чается почти во всех машинах (болты, валы, подшипники качения и др.) и поэтому их называют деталями и сборочными единицами общего назначения. Деталями и сборочными единицами специаль­ного назначения называют такие, которые встречаются только в од­ном или нескольких типах машин, например шпиндели станков, поршни, коленчатые валы и др.

Все детали и сборочные единицы общего назначения делятся на соединительные (заклепочные, шпоночные, резьбовые и др.), передающие вращательное движение (зубчатые колеса, шкивы и др.) и обслуживающие передачи (валы, подшипники, муфты и др.).

 

Ременные передачи

 

Натяжной ролик

Этот вид гибкой передачи наиболее распространен. По сравне­нию с другими видами механических передач, они позволяют наи­более просто и бесшумно передать крутящий момент от двига­теля или промежуточного вала к рабочему органу станка в доста­точно широком диапазоне скоростей

Рис. 2 Передачи с плоским ремнем:

с - открытая; б - перекрестная, в - полуперекрестная, г - с натяжным роликом

 

и мощностей. Ремень охва­тывает два шкива, насаженных на валы. Нагрузка передается силами трения, возникающими между шкивом и ремнем вследствие натяжения последнего. Эти передачи бывают с плоским ремнем, с клиновым ремнем и круглым ремнем.

 

В приводах машин применяются плоские ремни - кожаные, хлопчатобумажные цельнотканые, хлопчатобумажные шитые, тка­ные прорезиненные и клиновидные. Используются также шерстяные тканые ремни. В станках применяются главным образом ремни кожаные, прорезиненные и клиновидные. Для уменьшения скольже­ния ремня вследствие недостаточного трения из-за небольшого угла обхвата применяют натяжные ролики (рис. 2, г). Натяжной ролик представляет собой промежуточный шкив на шарнирно укрепленном рычаге. Под действием груза на длинном плече рычага ролик нажи­мает на ремень, натягивая его и увеличивая угол обхвата ремнем большого шкива.

Рис. 3 Передачи с клиновидным ремнем: а – нормального сечения,                       б - шариком

Диаметр натяжного ролика не должен быть меньше диаметра малого шкива. Натяжной ролик следует устанавливать у ведомой ветви не слишком близко к шкивам.

Передача клиновыми (текстропными) ремнями широко распро­странены в промышленности, они просты и надежны в эксплуатации. Основное преимущество клиновых ремней - лучшее сцепление их со шкивом и относительно малое скольжение. Причем габариты пе­редачи получаются значительно меньше по сравнению с плоскими рем­нями.

На рис. 3, а показан клиновидный ремень в сечении; он состоит из нескольких рядов прорезиненной ткани 1, нескольких рядов кор­да 2 (коря -толстые крученые хлопчатобумажные нити), слоя ре­зины 3 и обертки 4 из прорезиненной ткани. Ремень укладывают в ручей на ободе шкива 7, и он утапливается настолько, что не касается дна 6 шкива своей поверхностью 5.

Для передачи больших крутящих усилий применяют многоручье­вые клиноременные приводы со шкивами обода, которые оснащены рядом канавок.

Цепные передачи

 

Для передачи вращательного движения между удаленными друг от друга валами применяется помимо ременной цепная передача. Как показано на рис. 4, а, она представляет собой замкнутую металличе­скую шарнирную цепь, охватывающую два зубчатых колеса (звез­дочки). Цепь в отличие от ремня не проскальзывает, кроме того, ее можно применять в передачах также при малом расстоянии между валами и в передачах со значительным передаточным числом.

Рис. 4 Цепные передачи:

а — общий вид, б—однорядная роликовая цепь, в—замок, г — пластинчатая цепь; а - межосевое расстояние, Р — шаг цепи

 

Цепные передачи передают мощность от долей лошадиных сил (велосипедные цепи) до тысячи лошадиных сил (многорядные цепи повышенной прочности).

Цепи работают с большими скоростями, доходящими до 30 м/с, и передаточным числом и = 15. Коэффициент полезного действия цепных передач составляет в отдельных случаях 0,98.

Цепная передача состоит из двух звездочек — ведущей 1 и ведо­мой 2, сидящих на валах, и бесконечной цепи 3, надетой на эти звез­дочки.

Из различных видов цепей наибольшее распространение имеют цепи однорядные и многорядные роликовые и пластинчатые.

Роликовые цепи допускают наибольшую скорость до 18 м/с, пластинчатые - до 30 м/с. 

В цепных передачах сохраняется постоянным передаточное число: кроме того, они очень прочны, что позволяет передавать большие уси­лия. В связи с этим цепные передачи применяют, например, в таких грузоподъемных механизмах, как тали и лебедки. Цепи большой длины используются в эскалаторах метро, конвейерах.

 

Фрикционные передачи

Во фрикционных передачах вращательное движение передается от ведущего к ведомому валу посредством плотно прижатых друг к другу гладких колес (дисков) цилиндрической или конической фор­мы (рис. 5, а, б). Фрикционная передача применяется в лебедках, винтовых прес­сах, станках и ряде других машин.

	Рис. 5 Фрикционные передачи: а - с цилиндрическими колесами, б — с ко­ническими колесами

 

Чтобы фрикционная передача работала без скольжения и таким образом обеспечивала необходимую величину силы трения (сцеп­ления) Т, поверхность ведомого колеса покрывают кожей, рези­ной, прессованной бумагой, древесиной или другим материалом, который может создать надлежащее сцепление со стальным или чугунным ведущим колесом. Во фрикционных передачах применяют цилиндрические колеса для передачи движения между валами, расположенными параллельно (рис. 5, а), а конические - между пересекающимися валами (рис. 5, б).

В оборудовании находят применение фрикционные передачи с ре­гулируемым передаточным числом. Одна из простейших таких пере­дач показана на рис. 6.

Для изменения передаточного числа они оснащены устройствами, перемещающими одно из колес (дисков) вдоль вала и в соответст­вующем месте его закрепляющими. Уменьшение таким устройством диаметра D  ведомого колеса до рабочего диаметра D ₁ обеспечивающее увеличение частоты вращения ведомого колеса. В результате уменьша­ется передаточное число .  По мере удаления ведущего колеса от оси ведомого передаточное число, наоборот, увеличивается. Та­кое плавное регулирование скорости называется бесступенчатым, а устройство, осуществляющее регулирование - вариа­тором скоростей.

 

Зубчатые передачи

 

Зубчатые передачи имеются почти во всех сборочных единицах промышленного оборудования. С их помощью изменяют по величине и направлению скорости движущихся частей станков, передают от одного вала к другому усилия и крутящие моменты, а также преоб­разуют их.

В зубчатой передаче движение передается с помощью пары зубча­тых колес (рис. 7, а - ж). В практике меньшее зубчатое колесо приня­то называть шестерней, а большее - колесом. Термин «зубчатое коле­со» относится как к шестерне, так и к колесу.

В зависимости от взаимного расположения геометрических осей валов зубчатые передачи бывают: цилиндрические, конические и вин­товые. Зубчатые колеса для промышленного оборудования изготов­ляют с прямыми, косыми и угловыми (шевронными) зубьями.

По профилю зубьев зубчатые передачи различают: эвольвентные, с зацеплением Новикова и циклоидальные. В машиностроении широко применяют эвольвентное зацепление. Принципиально новое зацепле­ние М. А. Новикова возможно лишь в косых зубьях и благодаря высо­кой несущей способности является перспективным. Циклоидальное зацепление используется в приборах и часах.

Цилиндрические зубчатые колеса в прямым зубом (рис. 7, а) служат в передачах с параллельно расположенными осями валов и монтируются на последних неподвижно или подвижно.

Зубчатые колеса с косым зубом (рис. 7, б) применяются для пере­дачи движения между валами, оси которых пересекаются в прост­ранстве, а в ряде случаев и между параллельными валами, например, когда в передаче должны сочетаться повышенная окружная скорость колес и бесшумность их работы при больших передаточных отношениях до 15:1.

Косозубые колеса монтируют на валах только неподвижно. Работа косозубых колес сопровождается осевым давлением, а потому они пригодны для передачи лишь сравнительно небольших мощностей. Осевое давление можно устранить, соединив два косозубых колеса с одинаковыми, но направленными в разные стороны - зубьями. Так получают шевронное колесо (рис. 7, б), которое монтируют, обращая вершину угла зубьев в сторону вращения колеса. На специальных станках шевронные колеса изготовляют целыми из одной заготовки.

Шевронные колеса отличаются большой прочностью, их применя­ют для передачи больших мощностей в условиях, когда зубчатое за­цепление испытывает во время работы толчки и удары. Эти колеса также устанавливают на валах неподвижно.

Конические зубчатые передачи различают по форме зубьев: прямозубые, косозубые и круговые.

 

На рис. 7, г показаны конические прямозубые, а на рис. 7, ж круговые зубчатые колеса. Их назначение — передача вращения между валами, оси которых пересекаются.

Конические зубчатые колеса с круговым зубом применяются в пе­редачах, где требуется особая плавность и бесшумность движения.

На рис. 7, д изображены зубчатое колесо и рейка. В этой переда­че вращательное движение колеса 1 преобразуется в прямолинейное движение рейки 2.

Червячные передачи. Червячные передачи позволяют получить малые передаточные числа, что делает их применение целе­сообразным в случаях, когда требуются небольшие частоты вращения ведомого вала. Имеет существенное значение и то, что червячные передачи занимают меньше места, чем зубчатые. Червячная передача (см. рис. 7, е) состоит из червяка /, насаживаемого на ведущий вал или изготовляемого заодно с ним, и червячного колеса 2, закрепляе­мого на ведомом валу. Червяк представляет собой винт с трапецеи­дальной резьбой. Червячное колесо имеет вогнутые по длине винтовые зубья.

 

По числу зубьев различают червяки однозаходные, двухзаходные и т.д. Однозаходный червяк за один оборот поворачивает колесо на один зуб, двухзаходный червяк - два и т.д.

Чтобы подсчитать передаточное число и червячной передачи, нужно число заходов К червяка разделить на число зубьев z₂ червяч­ного колеса. Допустим, К == 2, а z₂= 50, тогда

                                    u = =                                     (9)

При частоте вращения червяка п == 500 в минуту получим для червячного колеса n ₂ = 500·0,04 ==20 об/мин.

Недостатком червячных передач являются большие потери пере­даваемой мощности на трение. Для уменьшения потерь червяк изго­товляют из стали и его поверхность после закалки шлифуют, а чер­вячное колесо изготовляют из бронзы. При таком сочетании материа­лов трение уменьшается, следовательно, меньше становятся потери мощности; кроме того, уменьшается износ детали.

Из бронзы в целях экономии обычно делают не все червячное ко­лесо, а только обод, надеваемый затем на стальную ступицу.

 

3. Механизмы преобразования вращательного движения

 

Наиболее распространенными механизмами преобразования вра­щательного движения в прямолинейное являются знакомые нам по рис. 1 кривошипно-шатунный и по рис. 7, д -  реечный, а также вин­товой, эксцентриковый, кулисный, храповой и другие механизмы.

Винтовые механизмы

 

Винтовые механизмы широко применяются в самых разнообраз­ных машинах для преобразования вращательного движения в поступательное и, наоборот, поступательного во вращательное. Особенно часто они применяются в станках для осуществления прямолинейного вспомогательного (подача) или установочного (подвод, отвод, зажа­тие) движения таких сборочных единиц, как столы, суппорты, карет­ки, шпиндельные бабки, головки и т. д. Винты, применяемые в этих механизмах, называются ходовыми. Часто также винтовой механизм служит для подъема грузов или вообще для передачи усилий. Приме­ром такого применения винтового механизма является использование его в домкратах, винтовых стяжках и т. д. В этом случае винты будут называться грузовыми. Грузовые винты обычно работают с незначи­тельными скоростями, но с большими усилиями по сравнению с ходо­выми винтами.

Основными деталями винтового механизма являются винт и гайка. Обычно в винтовых механизмах (передачах винт - гайка) движение передается от винта к гайке, т. е. вращательное движение винта пре­образуется в поступательное движение гайки, например механизм поперечного перемещения суппорта токарного станка. Встречаются конструкции, когда движение передается от гайки к винту, и винтовые передачи, в которых вращение винта преобразуется в поступательное того же винта, при закрепленной неподвижно гайке. Примером такого механизма может служить винтовая передача верхней части стола (рис. 9, а) фрезерного станка. При вращении рукояткой 6 винта 1 в гайке 2, закрепленной винтом 8 в салазках 4 стола 5, винт / начина­ет двигаться поступательно. Вместе с ним движется по направляющим салазок стол 5.

 

Храповые механизмы

 

Эти механизмы позволяют в широком диапазоне изменять величи­ну периодических перемещений рабочих органов машин. Типы и об­ласть применения храповых механизмов разнообразны.

Храповой механизм (рис. 10) состоит из четырех основных зве­ньев: стойки 1, храповика (зубчатого колеса) 4, рычага 2 и детали 3 с выступом, которая носит название собачки. Храповик со скошенны­ми в одну сторону зубьями насажен на ведомый вал механизма. На одной оси с валом шарнирно закреплен рычаг 2, поворачивающийся (качающейся) под действием приводной штанги 6. На ры­чаге также шарнирно укреплена собачка, выступ которой имеет форму, соответ­ствующую впадине между зубьями храповика.

Во время работы храпового меха­низма приходит в движение рычаг 2.

Когда он движется вправо, собачка свободно скользит по закруг­ленной части зуба храповика, затем она под действием своей си­лы тяжести или специальной пружины заскакивает во впадину и, упираясь в следующий зуб, толкает его вперед. В результате этого храповик, а с ним и ведомый вал поворачиваются. Обратный поворот храповика с ведомым валом при холостом ходе рычага с собачкой 3 предотвращается стопорной собачкой 5, шарнирно закрепленной на неподвижной оси и прижатой к храповику пружиной.

Описанный механизм преобразует качательное движение рычага в прерывисто-вращательное движение ведомого вала.

 

Валы и оси

 

Вал представляет собой деталь машины, вращающуюся в подшип­никах и служащую для передачи крутящего момента. По конструкции валы делятся на прямые, коленчатые, шлицевые, вал шестерни и др. Особую группу составляют гибкие валы. Валы могут быть гладкими или ступенчатыми. Образование ступеней связано с различной напря­женностью посадок отдельных сечений, а также условиями изготов­ления и удобства сборки. Длинные валы могут состоять из отдельных частей, соединенных муфтами.

Валы служат опорой для вращающихся деталей. При работе валы испытывают изгиб и кручение, а в отдельных случаях дополни­тельно растяжение и сжатие.

По типу сечения валы и оси выполняют сплошными и полыми. Полое сечение применяется для уменьшения массы или для размеще­ния внутри других деталей.

Валы широко применяются в механизмах и сборочных единицах машин. Вращающиеся части приводов машин — зубчатые колеса, диски, муфты, шкивы и т. п. в большинстве случаев устанавливаются на валах и осях, которые могут иметь различное расположение — го­ризонтальное, вертикальное, наклонное. Разница между валом и осью состоит в том, что вал вращается и передает усилие через закреплен­ные на нем детали другим деталям, которые с ними сопрягаются, тогда как ось, вращаясь или оставаясь неподвижной, только поддер­живает сидящие на ней детали.

Для передачи усилий валы соединяют с зубчатыми колесами, а также со шкивами посредством специальных деталей — шпонок, устанавливаемых частью на валу, частью в сопрягаемой детали, или при помощи шлицевых соединений. Сечение шпонок и шпоночных пазов в соединяемых деталях подбирается в зависимости от диаметра вала и характера сопряжения.

Цапфами называют участки вала или оси, лежащие в опорах каче­ния или скольжения. Цапфы в зависимости от их положения на валу делятся на шипы, шейки и пяты. Шип расположен на конце вала и воспринимает радиальную нагрузку. Шейка расположена в средней части вала, также воспринимает радиальную нагрузку и одновремен­но подвержена действию крутящего момента. Пята - торцовая часть вала или оси и воспринимает только осевые нагрузки.

Валы и оси — ответственные детали машин. Опорные части валов очень тщательно обрабатываются для лучшего их сопряжения с со­единяемыми деталями.

Конструкция валов определяется способом крепления на них де­талей, типом и размерами подшипников, которые для них будут слу­жить опорой, технологическими условиями обработки и сборки.

Во многих станках применяются шлицевые валы — с неглубокими продольными канавками на поверхности. Канавки чередуются с вы­ступами — шлицами, которые могут быть прямоугольного, треуголь­ного или фасонного профиля. Точно такие же шлицы делают в сту­пице, сопрягающейся с валом детали, которую можно перемещать по валу.

Шлицевые соединения сложнее по устройству и изготовлению, чем шпоночные, зато они обеспечивают точное расположение детали на валу и позволяют передавать очень большие вращающие усилия при меньшем поперечном сечении вала, чем при соединении на шпонке, кроме того, они долговечны и износостойки.

 

Подшипники

Подшипниками называют опоры валов и осей, предназначенные для восприятия радиальных и осевых нагрузок. Радиальной нагруз­кой называется усилие, действующее перпендикулярно оси вала. Осе­вой нагрузкой называется усилие, действующее вдоль оси вала.

В зависимости от характера относительного перемещения деталей различают трение двух видов: трение скольжения и трение качения.

По виду возникающего в них трения подшипники разделяются на подшипники скольжения и подшипники качения.

Подшипники скольжения. Эти детали называются так потому, что между вращающейся шейкой вала и неподвижной опорной внутренней поверхностью подшипников возникает трение скольжения. Первоначальный зазор между шейкой вала и посадочной поверхностью подшипника увеличивается по мере их износа. Скорость увеличения зазора зависит от конструкции подшипника.

В промышленном оборудовании применяются подшипники скольжения разных конструкций. Они изготовляются главным образом из антифрикционных материалов, которые обеспечивают:

 

Рис. 11 Подшипники качения: а - радиальный шариковый однорядный, б - радиальный роликовый, в — роликовый конический, г - радиально-упорный шариковый

 

достаточную прочность и твердость как при нормальных темпера­турах, так и при температурах наибольшего нагрева в процессе ра­боты;

наименьшее трение, нагревание и износ;

легкую пришабриваемость и быструю прирабатываемость;

некоторую микропористость для сохранения смазки в период оста­новки вала (шпинделя);

легкость удаления маслом продуктов износа.

В станкостроении подшипники в основном изготовляются из ан­тифрикционных цветных сплавов двух типов: бронз оловянных и алюминиевых, а также баббитов.

Подшипники скольжения можно разделить на две ос­новные группы: неразъемные и разъемные.

Для подшипников скольжения характерны следующие недостатки:

большие потери передаваемой мощности вследствие трения;

неизбежность развития начального зазора между вкладышем и посадочным местом, специально образуемого для создания масляного слоя в пределах этого зазора;

значительная трудоемкость изготовления подшипников, расход цветных металлов и др.

Подшипники качения (рис. 11, а - г) широко приме­няют во всех отраслях машиностроения. Они представляют собой го­товые сборочные единицы, основным элементом которых являются тела качения — шарики или ролики, установленные между кольцами и удерживаемые друг от друга на определенном расстоянии посредст­вом сепаратора 4 (рис. 11, а). В процессе работы шарики 2 (или ролики) катятся по беговым дорожкам колец 1 и 3, одно из которых, как пра­вило, размещают в механизме неподвижно. При трении качения потери передаваемой мощности значительно меньше, чем при трении сколь­жения.

Радиально-упорные шарикоподшипники (рис. 11, г) предназначены для восприятия комбинированных нагрузок (одновременно дейст­вующих радиальных и осевых).

В подшипниках качения цапфа вала, как правило, опирается на поверхность внутреннего кольца и вращается вместе с ним относитель­но наружного кольца.

Подшипники качения более износостойки, чем подшипники сколь­жения. Кроме того, они способны работать при разных скоростях без дополнительной регулировки, не нуждаются в большом количестве смазки, не требуют сложного ухода. Наконец, применение подшипников ка­чения характеризуется наименьшими потерями мощности от трения в опорах.

    В зависимости от характера нагру­зок, воспринимаемых подшипниками качения, их разделяют в конструктив­ном отношении на три группы: радиальные шарико- и роликопод­шипники, упорные шарико- и роликоподшипники, а также радиально-упорные ролико- и шарикоподшипники. Ролики по форме могут быть цилиндрическими, бочкообразными, коническими, игольчатыми или витыми.

С целью уменьшения радиальных размеров подшипника в неко­торых случаях кольца отсутствуют, а ролики катятся не­посредственно по цапфе  и корпусу.

Подшипники каждого из указанных видов делятся на одно-, двух- и многорядные. Однорядные шарико- и роликоподшипники показаны на рис. 11.

Двухрядные шарико- и роликоподшипники состоят из тех же ча­стей, что и однорядные, но внутреннее кольцо у них имеет две парал­лельные дорожки качения, а дорожка качения наружного кольца вы­полнена в форме сферы. Последним обусловливается название этих подшипников — сферическое. Благодаря сферической форме внутрен­ней поверхности наружного кольца происходит свободная самоуста­новка подшипника при повышенной несоосности (перекос) гнезд под­шипников для вала—в корпусной детали; этим предотвращается защемление шариков или роликов. В связи с этой особенностью сфери­ческих подшипников их называют также самоустанавливающимися. В обычных подшипниках качения перекосы вала не допускаются.

Многорядные подшипники имеют несколько рядов шариков или роликов.

 

Соединительные муфты

В механизмах промышленного оборудования используются раз­личные соединительные муфты. Одни служат для соединения двух соосно расположенных валов или валов, близких к этому положению, другие муфты — фрикционные — предназначаются для соединения двух валов или соединения вала с посаженной на него деталью. Мно­годисковые фрикционные муфты применяют также для включения или выключения некоторых механизмов.

Постоянные соединения валов получают при помощи жестких и упругих муфт. Жесткими втулочными муфтами соединяют соосно расположенные валы / и 4 при помощи втулки 3 и штифтов " (рис. 14, а) или шпонок. Эти муфты компактны, дешевы, мало изнашиваются. Их, как правило, не ремонтируют, а после износа заменяют новыми.

Упругие муфты допускают некоторое отклонение соединяемых ва­лов от соосности, смягчают толчки и удары.

 

 

Одна из простейших упругих муфт показана на рис. 14, б. Она состоит из полумуфт 5 и 6, причем в одной полумуфте закреплено че­тыре или шесть пальцев 7 с насаженными на них кольцами 8 — ре­зиновыми, кожаными или из прорезиненной ткани. Кольца входят в отверстия второй полумуфты, и так как они обладают упругостью, то позволяют осям полумуфт несколько сместиться или перекоситься при работе. Пальцы крепят гайками 9.

Для постоянного соединения валов в современных машинах широко применяются кулачково-дисковые (крестовые) самоцентрирующие муфты, являющиеся разновидностью упругих муфт.

Крестовыми муфтами можно соединить два вала при отклонении от соосности до 0,04 диаметра вала и угловым отклонением не бо­лее 0°30'.

Сцепная кулачковая муфта представлена на рис. 14, г. Кулачковые муфты имеют малые габа­риты, просты по конструкции, изготовление их обходится недорого. Недостаток этих муфт в том, что их включение на быстром ходу без определенных мер предосторож­ности сопровождается ударом, который может быть причиной аварии.

Обгонные муфты широко используются в механизмах для передачи движения в од­ном направлении, они автоматически замы­каются при одном направлении вращения и размыкаются - при противоположном.

Многодисковые фрикционные муфты образуют из двух или не­скольких дисков, плотно прижатых друг к другу торцовыми поверх­ностями. При этом диаметры и количество дисков подбирают в за­висимости от передаваемой мощности. Чем больше площадь контакта между дисками, тем больше передаваемая мощность.

 

Тормозные механизмы

 

Тормозные устройства предназначены для быстрого останова вра­щающихся деталей станков и машин. Торможение осуществляется при

помощи средств электромеханики, гидравлики, пневматики, ме­ханического действия и комбинированных устройств.

Тормозные устройства, например конусные, дисковые, колодоч­ные, ленточные и другие, компонуют с приводами оборудования. Они имеют много общего с фрикционными муфтами, отличаются от них тем, что часть деталей лишена возможности вращения.

Тормоза часто блокируют с пусковыми устройствами так, чтобы при включении станка или узла тормоз включался, и наоборот.

 

 

Практическая часть

 

Задание 1.

    По кинематической схеме, соответствующей варианту:

1. Описать кинематическую схему с указанием основных ее элементов и их назначение;

2. Произвести расчет передаточных чисел по ступеням цепи и для механизма в целом;

3. Определить скорость и характер перемещения рабочего органа механизма, представленного на кинематической схеме.

 

Задание 2.

 Пользуясь мерительным инструментом (штангенциркуль, микрометр, штихмас, кронциркуль, глубиномер и т.д.) произвести обмер и начертить на миллиметровой бумаге рабочий эскиз детали, предложенной руководителем (для зубчатых колёс рассчитать модуль). При выполнении эскиза руководствоваться ЕСКД.

Пример выполнения описания и расчета кинематической цепи (к Заданию 1)

 

Схема 1. Кинематическая схема к выполнению задания 1.

На схеме представлена кинематическая цепь, состоящая из электродвигателя, мощностью Р =1.1кВт и частотой вращения ротора n =1500 об/мин клиноременной передачи, одноступенчатого редуктора, тихоходный вал которого через муфту соединен с рабочим органом (барабаном ленточного конвейера).

Первая ступень кинематической цепи представлена ремённой передачей с двумя шкивами:

d₁ = … мм смонтирован на приводном валу двигателя;

d₂ = … мм смонтирован на первичном (быстроходном) валу редуктора;

вращательное движение передается клиновыми ремнями, передаточное отношение передачи: u₁= d₂ / d₁=…

Вторая ступень представлена редуктором с цилиндрической зубчатой передачей с ведущим зубчатым колесом z₁=…, и ведомым зубчатым колесом z₂=…. смонтированными на валах, вращающихся в подшипниках в корпусе редуктора,

Передаточное отношение ступени u₂= z₂ / z₁=…

Рабочим органом схемы является приводной барабан ленточного конвейера, смонтированный на раме и вращающийся в подшипниковых опорах.

Скорость вращения барабана и передаточное число цепи:

1. Частота вращения ротора двигателя n =…

2. Частота вращения быстроходного вала редуктора ω₂ = ω₁ / u₁

3. Частота вращения тихоходного вала редуктора (барабана конвейера) ω₃ = ω₂ / u₂

4. Общее передаточное число в цепи: u_общ= u₁ u₂ =…

Регулировка натяжения ленты конвейера осуществляется натяжным механизмом А, представляющим собой передаточное устройство винт – гайка, преобразующее вращательное движение винта в поступательное движение опор холостого барабана конвейера.

Пример выполнения эскиза детали – вала (к Заданию 2)

РАСЧЁТНАЯ СХЕМА 1
Вариант, №	n	d1	d2	Z1	Z2	Z3	Z4	Z5	Z6
1.1	1500	15	60	11	18	15	30
1.2	1900	15	45	13	22	19	28
1.3	1300	30	120	17	42	21	60
1.4	1500	15	75	9	28	15	45
1.5	2200	25	100	15	50	23	66
1.6	1400	20	100	19	28	25	80
1.7	2000	10	50	9	18	15	42
1.8	1000	25	50	21	50	29	100
1.9	2500	35	105	9	16	13	42
1.10	1100	25	75	15	34	19	65
РАСЧЁТНАЯ СХЕМА 2
Вариант, №	N	d1	d2	Z1	Z2	Z3	Z4	Z5	Z6
2.1	1100	10	30	15	42	19	50
2.2	1600	15	60	11	50	21	80
2.3	1800	40	160	21	44	25	90
2.4	1500	30	90	17	50	27	76
2.5	2000	25	100	11	46	17	88
2.6	1300	25	75	21	70	31	120
2.7	2300	30	120	29	66	39	78
2.8	1900	60	240	25	60	31	106
2.9	2100	45	180	31	72	37	140
2.10	1500	10	40	9	46	19	94

 

РАСЧЁТНАЯ СХЕМА 3
Вариант, №	n	d1	d2	Z1	Z2	Z3	Z4	Z5	Z6
3.1	2200	50	200	1	50	21	64	41	86
3.2	2300	15	60	4	40	37	56	45	74
3.3	1300	16	64	3	90	43	108	67	140
3.4	1900	34	136	1	70	41	80	61	102
3.5	1600	22	66	2	60	29	86	49	98
3.6	1000	17	85	4	80	35	94	53	122
3.7	2600	35	105	3	90	45	112	61	142
3.8	1400	12	72	2	60	23	86	47	108
3.9	2300	46	184	1	40	17	58	35	84
3.10	1500	20	100	2	50	19	66	29	94
РАСЧЁТНАЯ СХЕМА 4
Вариант, №	n	d1	d2	Z1	Z2	Z3	Z4	Z5	Z6
4.1	1500	9	54	11	30	17	42	25	102
4.2	1300	27	108	13	28	23	44	31	76
4.3	1600	35	105	21	34	29	40	37	110
4.4	2600	57	342	17	26	23	36	31	70
4.5	2500	33	132	29	42	35	54	47	116
4.6	1500	15	60	17	38	29	50	43	66
4.7	2200	14	70	11	22	15	32	27	82
4.8	2300	60	240	13	24	17	38	33	80
4.9	1900	17	85	15	24	19	42	29	92
4.10	1800	16	64	13	28	25	44	35	96

 

РАСЧЁТНАЯ СХЕМА 5
Вариант, №	n	d1	d2	Z1		Z2		Z3		Z4		Z5		Z6
5.1	1500	37	111	17		50		27		76		49		96
5.2	1000	45	225	15		46		35		56		41		74
5.3	1100	13	39	13		28		23		44		31		76
5.4	1600	24	72	17		42		21		60		49		82
5.5	1700	15	60	21		34		29		40		37		110
5.6	1900	25	75	19		44		31		68		52		102
5.7	1100	28	168	15		24		19		42		29		92
5.8	1900	16	80	25		34		29		42		39		84
5.9	1600	32	160	31		72		37		140		67		172
5.10	1300	35	105	15		50		23		66		43		88
РАСЧЁТНАЯ СХЕМА 6
Вариант, №	n	d1	d2	Z1	Z2		Z3		Z4		Z5		Z6
6.1	2000	15	60	21	34		29		40		37		110
6.2	2100	28	168	15	24		19		42		29		92
6.3	1500	14	70	23	43		37		68		49		88
6.4	1000	22	66	29	42		35		54		47		116
6.5	2300	25	100	17	38		29		50		43		66
6.6	2000	13	39	15	50		23		66		43		88
6.7	1600	37	111	31	72		37		140		67		172
6.8	1800	35	105	17	42		21		60		49		82
6.9	2200	60	240	13	28		25		44		35		96
6.10	2300	10	50	29	48		43		72		65		112

 

 

Контрольные вопросы

 

1. Какие типы машин вы знаете?

2. Дайте определение детали, механизму, кинематической паре, сборочной единице.

3. Что такое передаточное отношение, передаточное число?

4. Как осуществляется передача движения в ременных передачах?

5. Что такое цепная передача, чем она осуществляется, где используется?

6. Каким образом работает фрикционная передача? Что такое вариатор скоростей?

7. Какие виды зубчатых передач вы знаете, где они используются?

8. Назовите механизмы, преобразующие вращательное движение в поступательное. Как они работают?

9. Что такое вал, ось? В чем их отличие?

10.  Какие виды подшипников используются в механизмах и машинах?

11.  Каково назначение муфт? Какие они бывают?

 

 

Рекомендуемая литература.

Учебное издание

 

 

Еременко Алексей Юрьевич

 

 

Старооскольский технологический институт

(филиал)

12345Следующая ⇒

Поделиться: