Типовые детали, передающие вращательные движения

 

Наиболее характерными типовыми деталями, передающими вра­щательные движения в промышленном оборудовании, являются ва­лы, оси, подшипники, муфты и др.

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.

 

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: