Типовые детали, передающие вращательные движения

Категория:
Ремонт промышленного оборудования


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 датели 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.

При трении скольжения поверхность, линия или точка касания одной детали, перемещающейся по другой, остается все время неизменной. Это наблюдается, например, при перемещении поршня в цилиндре, движение каретки суппорта токарного станка по направляющим станины, при вычерчивании круга на плоскости острием циркуля и т. д.

При трении качения детали перекатываются одна по другой без скольжения и поверхности их касаются друг друга только по линии или в одной точке, причем по мере перекатывания деталей линия или точка касания все время сменяется новой, что наблюдается, например, при качении катков по рельсам, перекатывании (без скольжения) зубьев колес в зубчатой передаче и т. д.

При одинаковой конструкции парно сочлененных деталей и равной нагрузке на них сопротивление трения качения значительно меньше сопротивления трения скольжения и износ деталей, вызываемый работой силы трения качения, также меньше.

Наиболее характерно проявление работы сил трения в подшипниках, неподвижных опорах, в которых вращаются шипы (цапфы) валов. 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;
— 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.

Неразъемные подшипники могут быть нерегулируемыми и регулируемыми. К первым обычно относятся втулки и посадочные места под валы в различных корпусах, а также в станинах. Здесь нельзя регулировать величину зазора между шейкой вала и поверхностью, на которую она опирается. В регулируемых подшипниках зазор можно поддерживать постоянным, несмотря на износ подшипника и шейки вала.

Разъемные подшипники обычно состоят из двух половинок (полувтулок) или нескольких сегментов.

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 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. В процессе работы шарики (или ролики) катятся по беговым дорожкам колец, одно из которых, как правило, размещают в механизме неподвижно. При трении качения потери передаваемой мощности значительно меньше, чем при трении скольжения.

Рис. 1. Подшипники качения:
а — радиальный шариковый однорядный, б — радиальный роликовый, в — роликовый конический, г — радиально-упорный шариковый

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

Рис. 2. Муфты:
а — жесткая втулочная, б — упругая пальцевая, в — крестовая, г — раздвижная кулачковая, д — обгонная

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

Одна из простейших упругих муфт показана на рис. 2, б. Она состоит из полумуфт, причем в одной полумуфте закреплено четыре или шесть пальцев с насаженными на них кольцами — 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.

Для постоянного соединения валов в современных машинах широко применяются кулачково-дисковые (крестовые) самоцентрирующие муфты, являющиеся разновидностью упругих муфт. Такая муфта состоит из двух полумуфт, имеющих по одному прямоугольному пазу на торце, и промежуточной детали. Эта деталь может быть в виде диска или кольца, на торцах которого взаимно перпендикулярно расположены два выступа. Своими выступами промежуточная деталь входит в пазы фланцев.

Крестовыми муфтами можно соединить два вала при отклонении от соосности до 0,04 диаметра вала и угловым отклонением не более 0°30’. Детали этих муфт изготовляют из цементируемых сталей с последующей закалкой. Промежуточную деталь для малонагруженных муФт изготовляют из текстолита или древеснослоистых пластиков.

Сцепная кулачковая муфта представлена на рис. 2, г. Ее полумуфта закрепляется на валу неподвижно, полумуфту соединяют с другим валом посредством шпонки Для передачи движения от одного вала к другому нужно передвинуть полумуфту в осевом направлении (при этом шпоночный паз будет скользить по ее шпонке) и ввести в зацепление кулачки. Муфты этого типа обеспечивают надежное соединение валов.

Кулачковые муфты имеют малые габариты, просты по конструкции, изготовление их обходится недорого. Недостаток этих муфг 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.

На рис. 2, д показана фрикционная обгонная муфта с роликами. Она состоит из обоймы с гладкой цилиндрической внутренней поверхностью, роликов и звездочки Между обоймой и звездочкой образованы суживающиеся в одном направлении полости. Ролики выталкиваются толкателями с пружинками в суживающиеся части полостей. При вращении звездочки по часовой стрелке под действием сил трения ролики заклиниваются и увлекают за собой обойму, закрепленную в механизме, например посредством шпонки. При вращении в обратном направлении, обойма обгоняет звездочку, выкатывает ролики в широкие части полостей и муфта размыкается.

Детали обгонных муфт имеют высокую поверхностную твердость До HRC 50—60. Ролики изготовляют из стали ШХ15; звездочки, вклады шн 24 и обоймы — из стали 20Х или 40Х.

Такие муфгы изготовляют для диаметров валов -н 90 мм и для передачи моментов от 2,5 до 770 Н-м.

Многодисковые фрикционные муфгы 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. Представление 0 такой муфте дает, например, многодисковая фрикционная электромагнитная муфта, работающая за счет сил трения, возникающих под действием магнитного притяжения между деталями, связанными соответственно с ведущей и ведомыми частями. Привод этой муфты осуществляется через зубчатое колесо, насаженное на корпус. В последнем помещена электромагнитная катушка, один конец провода которой выведен на корпус, т. е. заземлен, а другой присоединен к контактному кольцу, изолированному от корпуса кольцом. Корпус вместе с запрессованной вгулкой свободно вращается на ведомом валике и удерживается от осевого перемещения кольцом, закрепленным стопорным винтом.

Рис. 3. Схема многодисковой электромагнитной муфты

Якорь и диск соединены с валиком при помощи шлицевого соединения и свободно перемещаются вдоль оси. Диски имеют наружные выступы, которые свободно перемещаются по пазам обоймы закрепленной на корпусе.

Включают муфту подачей постоянного тока в обмотку катушки через контактное кольцо. При этом под действием возникшего магнитного поля диски и зажимаются между якорем и корпусом и движение передается валику и всему механизму.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум