Определение коэффициентов X и Y

Если приложить к подшипнику, имеющему нулевой радиальный зазор, радиальную силу F_r, то под нагрузкой будет находиться приблизительно половина его тел качения. С увеличением радиального зазора число нагруженных тел качения сокращается и в результате сила, приходящаяся на наиболее нагруженное тело качение, возрастает. При осевом нагружении радиальный зазор между телами качения и дорожками уменьшается и происходит некоторое выравнивание сил по телам качения, создаваемых нагрузкой F_r. Эта особенность работы подшипника приводит к тому, что определённое осевое нагружение однорядного подшипника не снижает ресурса его работы. Чтобы её учесть в рассмотрение вводят коэффициент осевого нагружения e – предельное отношение , до достижения которого осевая нагрузка не снижает ресурса подшипника с одним рядом тел качения.

Из определения коэффициента осевого нагружения следует, что, если в таком подшипнике

, то X = 1, Y = 0, а если , то X < 1, Y > 0.

Таблица 3

Значения коэффициентов радиальной X и осевой Y нагрузок

для однорядных подшипников

Тип подшипника F_a/(VF_r) ≤ e F_a/(VF_r) > e

X Y X Y

Шариковые радиальные F_a/C₀ 0, 014 0, 028 0, 056 0, 084 0, 11 0, 17 0, 28 0, 42 0, 56

e 0, 19 0, 22 0, 26 0, 28 0, 30 0, 34 0, 38 0, 42 0, 44

1 0 0, 56 (1-X)/e

Шариковые радиально-упорные F_a/C₀ 0, 014 0, 029 0, 057 0, 086 0, 11 0, 17 0, 29 0, 43 0, 57

е 0, 30 0, 34 0, 37 0, 41 0, 45 0, 48 0, 52 0, 54 0, 54

1 0 0, 45 (1-X)/е

Роликовые конические 1 0 0, 4 0, 4

Значение коэффициента осевого нагружения e можноопределить по табл. 3.

Вопросы для самоконтроля

1. Валы и оси. Назначение и классификация.

2. Конструктивные элементы валов и осей, применяемые материалы.

3. В чём принципиальное отличие торсионного вала от оси.

4. Последовательность расчёта и конструирования валов.

5. Статический расчёт вала на прочность.

6. В связи, с чем производят расчёт вала на жёсткость?

7. Какая теория прочности используется при расчёте валов на прочность?

8. Чем отличается момент сопротивления сечения при изгибе от момента сопротивления сечения при кручении

9. Опоры, их назначения и виды. Достоинства и недостатки опор скольжения и качения.

10. Классификация подшипников скольжения.

11. Конструкции подшипников скольжения и их материалы.

12. Критерии работоспособности подшипников скольжения и их расчёт.

13. Устройство подшипников качения и их классификация. Материалы деталей подшипников качения.

14. Статическая, динамическая грузоподъёмности и долговечности подшипников.

МУФТЫ

Назначение и классификация

Муфтами называют сборочные единицы механизмов, с помощью которых осуществляется соединение концов двух валов 1 и 2 (рис. 38) и передача крутящего момента. Во многих случаях муфты выполняют дополнительные функции: компенсируют погрешности расположения геометрических осей валов в виде несоосности е, перекоса осей α и β , осевого смещения λ и возможных сочетаний; смягчают различные колебания нагрузки, толчки, удары, возникающие при передаче движения от одного вала к другому; предохраняют механизмы от непредвиденных перегрузок и т.д. По назначению, конструкции и условиям работы муфты разделяют на следующие типы: постоянного сцепления, сцепляемые управляемые и самоуправляющиеся (рис. 39); по принципу действия – муфты механические и электромагнитные.

Подбор муфт

Муфты выбирают в зависимости от диаметров соединяемых валов и передаваемого крутящего момента М_К. Элементы муфты рассчитывают на прочность по значению расчётного крутящего момента

М_Р= К_б∙ К_д∙ М_К , (49)

где К_б – коэффициент безопасности, учитывающий возможные последствия выхода муфты из строя (К_б =1.0…1.8); К_д – коэффициент динамичности, учитывающий характер передаваемой нагрузки (К_д=1 при спокойной работе муфты, К_д=1, 5 при работе с ударами и толчками)); М_К, − наибольший передаваемый муфтой момент.

Муфты постоянного сцепления

Муфты постоянного сцепления служат для постоянного соединения вращающихся деталей в процессе работы механизма. Они делятся на глухие и подвижные. Глухие муфты жёстко соединяют валы и требуют высокой соосности соединяемых валов. Распространены два вида глухих муфт: втулочные и фланцевые.

Глухие муфты. Чаще всего применяют втулочные и фланцевые муфты. Наиболее простой является втулочная муфта (рис. 40), основное достоинство которой – малые габариты и простата конструкции. Её недостатки: невозможность применения при наличии перекосов и осевого смещения соединяемых валов. Соединение этой муфты с валом осуществляется по посадкам с зазором (обычно Н8/d9) с последующей фиксацией двумя коническими штифтами под углом 90°. Нагрузочная способность таких муфт ограничивается прочностью штифтов, работающих на срез и смятие, и прочностью втулки, рассчитываемой на кручение. Диаметр втулки D определяется из условия равнопрочности втулки и соединяемых валов:

, (50)

где D – наружный диаметр втулки; d – диаметр вала; [τ _к] − допускаемое напряжение на кручение для материала вала; [τ `_к] − допускаемое напряжение на кручение для материала втулки.

Штифты работают на срез по двум сечениям в месте соприкосновения втулки и вала. Из условия равнопрочности штифтов

и соединяемых валов определяется диаметр штифтов d_ш из равенства

(51)

где [τ _ср] − допускаемое напряжение на срез для материала штифта. Длину втулки выбирают конструктивно, обычно l=(3…5)d.

Во фланцевых муфтах (рис. 41) крутящий момент передаётся силами трения, возникающими на торцах полумуфт при затяжке винтов силой F_З в осевом направлении. Эта сила, если поверхности соприкосновения полумуфт рассматривать как кольцо, равна

, (52)

где β > 1 – коэффициент запаса силы трения в стыке; f – коэффициент трения; D_Н, D_В – диаметры кольца соответственно наружный и внутренний. Главным достоинством этих муфт является удобство и простата монтажа. Недостатками − невозможность применения при перекосах валов, более сложная конструкция, увеличенные радиальные габариты.

Подвижные муфты служат для соединения валов, имеющих небольшие относительные смещения и перекосы во время работы. Эти смещения при монтаже и упругими деформациями. К подвижным муфтам относятся: крестовые, упругие втулочно-пальцевые, упругие муфты со и перекосы вызываются неточностями изготовления, погрешностями звёздочкой, расширительные и др.

Крестовые муфты применяют в тех случаях, когда необходимо обеспечить возможность радиального смещения валов при сохранении параллельности их осей (рис. 42).Она состоит из двух полумуфт 1 и 2 и промежуточного диска 3, имеющего на своих торцах два крестообразно лежащих выступа. Эти выступы входят в соответствующие направляющие пазы полумуфт. Пазы и выступы допускают возможность относительных радиальных смещений полумуфт и диска. Работоспособность крестовых муфт чаще всего определяется стойкостью их рабочих граней против износа.

Упругие втулочно-пальцевые муфты (МУВП) (рис. 43) применяют в приводах от электродвигателей для валов с диаметром 10…180 мм, при вращающих моментах, равных 6…16000 Нм. Вращающий момент между полумуфтами 1 и 2 передаётся через резиновые гофрированные втулки 3, надетые на пальцы 4. Муфты допускают радиальное смещение осей валов до 0, 2…0, 4 мм, продольное – до 10..15 мм и угловые – до 1°.

Муфты сцепные управляемые

Управляемые муфты делятся на муфты синхронные и фрикционные (асинхронные). К синхронным муфтам относятся кулачковые и зубчатые (рис. 44), позволяющие сцеплять валы только при равных угловых скоростях. Конструкции таких муфт весьма разнообразны. Все они состоят из полумуфт 1 и 2, на рабочих поверхностях которых выполнены выступы и впадины 3 (кулачки и зубья). Муфта включается при осевом перемещении полумуфты 2 по валу, осуществляемое с помощью специального механизма, для которого во втулке ведомой полумуфты предусмотрен паз . Основной недостаток этих муфт – ударное приложение нагрузки при включении на ходу.

Фрикционные муфты обеспечивают высокую плавность включения, так как вращающий момент передаётся за счёт сил трения. Ведомый вал приобретает угловую скорость ведущего вала не сразу, а через некоторое время из-за проскальзывания. Проскальзывание происходит и в случае, если момент на ведомом валу больше момента сил трения.

В дисковых фрикционных муфтах (рис.45) для получения сил трения между торцовыми поверхностями полумуфт 1 и 2 ведомая полумуфта 2 поджимается силой F_пр пружины 3. Усилие пружины, необходимое для передачи вращающего момента М_k определяется по формуле:

(53)

где f – коэффициент трения; m – число поверхностей трения; D_Н и D_В - соответственно наружные и внутренние диаметры трущихся поверхностей.

Предыдущая 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 222324 25 26 27 Следующая