Что такое ось техническая механика
ЛЕКЦИЯ Валы и оси
Вал— деталь машин, предназначенная для передачи крутящего момента вдоль своей осевой линии. В большинстве случаев валы поддерживают вращающиеся вместе с ними детали (зубчатые колеса, шкивы, звездочки и др.). Некоторые валы (например, гибкие, карданные, торсионные) не поддерживают вращающиеся детали. Валы машин, которые кроме деталей передач несут рабочие органы машины, называются коренными. Коренной вал станков с вращательным движением инструмента или изделия называется шпинделем. Вал, распределяющий механическую энергию по отдельным рабочим машинам, называется трансмиссионным. В отдельных случаях валы изготовляют как одно целое с цилиндрической или конической шестерней (вал—шестерня) или с червяком (вал — червяк).
По форме геометрической оси валы бывают прямые, коленчатые и гибкие (с изменяемой формой оси). Простейшие прямые валы имеют форму тел вращения. На рисунке показаны гладкий (а) и ступенчатый (б) прямые валы. Ступенчатые валы, являются наиболее распространенными. Для уменьшения массы или для размещения внутри других деталей валы иногда делают с каналом по оси; в отличие от сплошных такие валы называют полыми.
Ось — деталь машин и механизмов, служащая для поддержания вращающихся частей, но не передающая полезный крутящий момент. Оси бывают вращающиеся (а) и неподвижные (б). Вращающаяся ось устанавливается в подшипниках. Примером вращающихся осей могут служить оси железнодорожного подвижного состава, примером невращающихся – оси передних колес автомобиля. Из определений видно, что при работе валы всегда вращаются и испытывают деформации кручения или изгиба и кручения, а оси — только деформацию изгиба (возникающими в отдельных случаях деформациями растяжения и сжатия чаще всего пренебрегают).
Опорная часть вала или оси называется цапфой. Концевая цапфа называется шипом, а промежуточная — шейкой. Концевая цапфа, предназначенная нести преимущественную осевую нагрузку, называется пятой. Шипы и шейки вала опираются на подшипники, опорной частью для пяты является подпятник. По форме цапфы могут быть цилиндрическими, коническими, шаровыми и плоскими (пяты). Кольцевое утолщение вала, составляющее с ним одно целое, называется буртиком. Переходная поверхность от одного сечения к другому, служащая для упора насаживаемых на вал деталей, называется заплечиком. Для уменьшения концентрации напряжений и повышения прочности переходы в местах изменения диаметра вала или оси делают плавными. Криволинейную поверхность плавного перехода от меньшего сечения к большему называют галтелью. Галтели бывают постоянной и переменной кривизны. Галтель вала, углубленную за плоскую часть заплечика, называют поднутрением.
Для уменьшения концентрации напряжений и повышения прочности переходы в местах изменения диаметра вала или оси делают плавными. Криволинейную поверхность плавного перехода от меньшего сечения к большему называют галтелью. Галтели бывают постоянной и переменной кривизны. Галтель вала, углубленную за плоскую часть заплечика, называют поднутрением.
Форма вала по длине определяется распределением нагрузок, т. е. эпюрами изгибающих и крутящих моментов, условиями сборки, и технологией изготовления. Переходные участки валов между соседними ступенями разных диаметров нередко выполняют с полукруглой канавкой для выхода шлифовального круга.
Материалы валов и осей. Требованиям работоспособности валов и осей наиболее полно удовлетворяют углеродистые и легированные стали, а в ряде случаев — высокопрочные чугуны. Выбор материала, термической и химико-термической обработки определяется конструкцией вала и опор, техническими условиями на изделие и условиями его эксплуатации. Для большинства валов применяют термически обработанные стали 45 и 40Х, а для ответственных конструкций — сталь 40ХН, ЗОХГТ и др. Валы из этих сталей подвергают улучшению или поверхностной закалке ТВЧ. Быстроходные валы, вращающиеся в подшипниках скольжения, требуют высокой твердости цапф, поэтому их изготовляют из цементируемых сталей 20Х, 12Х2Н4А, 18ХГТ или азотируемых сталей типа 38Х2МЮА и др. Наибольшую износостойкость имеют хромированные валы. Обычно валы подвергают токарной обработке с последующим шлифованием посадочных поверхностей и цапф. Иногда посадочные поверхности и галтели полируют или упрочняют поверхностным наклепом (обработка шариками или роликами).
Применение подшипников качения позволяет заменить трение скольжения трением качения, которое менее существенно зависит от смазки (условный коэффициент трения качения близок к коэффициенту жидкостного трения f 0,0015. 0,006). При этом упрощается система смазки и обслуживание подшипника.
Конструкция подшипников качения позволяет изготовлять их в массовых количествах как стандартную продукцию, которая значительно уменьшает стоимость производства.
Подшипники качения состоят с внутреннего-2 и внешнего-1 колец с дорожками качения, тел качения-3 (шариков или роликов), сепараторов-4, которые разделяют и направляют тела качения.
Недостатки подшипников качения:
1.сложность разъемных конструкций,
2. сравнительно большие радиальные габариты,
3. ограниченная быстроходность,
4. низкая работоспособность при вибрационных и ударных нагрузках и в агрессивных средах.
Классификация подшипников качения
По форме тел качения
По направлению воспринимаемой нагрузки:
По нагрузочной способности (или по габаритам) подшипники делятся на пять серий диаметров:
и четыре серии по ширине:
По классам точности:
0 (нормальный класс),
4 (особенно высокий),
От точности изготовления в значительной мере зависит работоспособность подшипника, но одновременно возрастает его стоимость.
Все подшипники качения изготовляют из высокопрочных подшипниковых сталей с термической обработкой, которая обеспечивает высокую твердость.
Большое влияние на работоспособность подшипника имеет качество сепаратора. Установление сепаратора значительно уменьшает потери на трение. Большинство сепараторов выполняют штампованными из стальной ленты. При повышенных окружных скоростях (более 10…15 м/с) применяют массивные сепараторы из латуни, бронзы, дюралюминия или пластмассы.
Основные причины потери работоспособности подшипников качения:
1. выкрашивание от усталости, наблюдающееся в подшипниках после продолжительного времени их работы в нормальных условиях;
2. износ, наблюдающийся при недостаточной защите от абразивных частиц (пыли и грязи);
3. разрушение сепараторов, дающее значительный процент выхода из строя подшипников качения, особенно быстроходных;
4. раскалывание колец и тел качения, связанное с ударными и вибрационными нагрузками, неправильным монтажом, вызывающим перекосы колец, заклинивание и т.п.;
5. остаточные деформации на беговых дорожках и виде лунок и вмятин, наблюдающиеся в тяжелонагруженных тихоходных подшипниках.
Расчеты подшипников качения
1 Расчеты на ресурс (долговечность) по усталостному выкрашиванию.
2 Расчеты на статическую грузоподъемность по остаточным деформациям.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Что такое ось техническая механика
пвэйе учедеойс й пуопчщ лпоуфтхйтпчбойс
чТБЭБАЭЙЕУС ДЕФБМЙ НБЫЙОЩ ХУФБОБЧМЙЧБАФ ОБ ЧБМБИ ЙМЙ ПУСИ, ПВЕУРЕЮЙЧБАЭЙИ РПУФПСООПЕ РПМПЦЕОЙЕ ПУЙ ЧТБЭЕОЙС ЬФЙИ ДЕФБМЕК.
чБМЩ РП ОБЪОБЮЕОЙА НПЦОП ТБЪДЕМЙФШ:
рП ЖПТНЕ ЗЕПНЕФТЙЮЕУЛПК ПУЙ ЧБМЩ ТБЪДЕМСАФ ОБ РТСНЩЕ Й ЛПМЕОЮБФЩЕ. лПМЕОЮБФЩЕ ЧБМЩ (ТЙУХОПЛ 116, Д) РТЙНЕОСАФ РТЙ ОЕПВИПДЙНПУФЙ РТЕПВТБЪПЧБОЙС Ч НБЫЙОЕ ЧПЪЧТБФОП-РПУФХРБФЕМШОПЗП ДЧЙЦЕОЙС ЧП ЧТБЭБФЕМШОПЕ ЙМЙ ОБПВПТПФ, РТЙЮЕН ПОЙ УПЧНЕЭБАФ ЖХОЛГЙЙ ПВЩЮОЩИ ЧБМПЧ У ЖХОЛГЙСНЙ ЛТЙЧПЫЙРПЧ Ч ЛТЙЧПЫЙРОП-РПМЪХООЩИ НЕИБОЙЪНБИ. пУПВХА ЗТХРРХ УПУФБЧМСАФ ЗЙВЛЙЕ ЧБМЩ У ЙЪНЕОСЕНПК ЖПТНПК ЗЕПНЕФТЙЮЕУЛПК ПУЙ.
пУЙ РТЕДОБЪОБЮЕОЩ ДМС РПДДЕТЦБОЙС ЧТБЭБАЭЙИУС ДЕФБМЕК Й ОЕ РЕТЕДБАФ РПМЕЪОПЗП ЛТХФСЭЕЗП НПНЕОФБ. пВЩЮОП ПОЙ РПДЧЕТЗБАФУС ЧПЪДЕКУФЧЙА РПРЕТЕЮОЩИ УЙМ, ЙЪЗЙВБАЭЙИ НПНЕОФПЧ Й ОЕ ХЮЙФЩЧБЕНЩИ РТЙ ТБУЮЕФБИ ЛТХФСЭЙИ НПНЕОФПЧ ПФ УЙМ ФТЕОЙС.
пУЙ (ТЙУХОПЛ 116,Е-Ц) ТБЪДЕМСАФ ОБ ЧТБЭБАЭЙЕУС, ПВЕУРЕЮЙЧБАЭЙЕ МХЮЫХА ТБВПФХ РПДЫЙРОЙЛПЧ, Й ОЕРПДЧЙЦОЩЕ, ФТЕВХАЭЙЕ ЧУФТПКЛЙ РПДЫЙРОЙЛПЧ ЧП ЧТБЭБАЭЙЕУС ДЕФБМЙ.
пРПТОЩЕ ЮБУФЙ ЧБМПЧ Й ПУЕК ОБЪЩЧБАФ ГБРЖБНЙ ЙМЙ ЫЕКЛБНЙ.
рТСНЩЕ ЧБМЩ ТБЪДЕМСАФ ОБ:
рП ЖПТНЕ УЕЮЕОЙС ЧБМЩ ТБЪДЕМСАФ ОБ ЗМБДЛЙЕ, ЫМЙГЕЧЩЕ Й РТПЖЙМШОЩЕ.
жПТНБ ЧБМБ РП ДМЙОЕ ПРТЕДЕМСЕФУС ТБУРТЕДЕМЕОЙЕН ОБЗТХЪЛЙ Й ХУМПЧЙСНЙ ФЕИОПМПЗЙЙ ЙЪЗПФПЧМЕОЙС Й УВПТЛЙ.
ьРАТЩ ЙЪЗЙВБАЭЙИ НПНЕОФПЧ РП ДМЙОЕ ЧБМПЧ, ЛБЛ РТБЧЙМП, ОЕ РПУФПСООЩ Й ПВЩЮОП УИПДСФ Л ОХМА Л ЛПОГЕЧЩН ПРПТБН ЙМЙ Л ЛПОГБН ЧБМПЧ. лТХФСЭЙК НПНЕОФ ПВЩЮОП РЕТЕДБЕФУС ОЕ ОБ ЧУЕК ДМЙОЕ ЧБМБ. рПЬФПНХ РП ХУМПЧЙА РТПЮОПУФЙ ДПРХУФЙНП Й ГЕМЕУППВТБЪОП ЛПОУФТХЙТПЧБФШ ЧБМЩ РЕТЕНЕООПЗП УЕЮЕОЙС, РТЙВМЙЦБАЭЙЕУС Л ФЕМБН ТБЧОПЗП УПРТПФЙЧМЕОЙС. рТБЛФЙЮЕУЛЙ ЧБМЩ ЧЩРПМОСАФ УФХРЕОЮБФЩНЙ. ьФБ ЖПТНБ ХДПВОБ Ч ЙЪЗПФПЧМЕОЙЙ УВПТЛЕ; ХУФХРЩ ЧБМПЧ НПЗХФ ЧПУРТЙОЙНБФШ ВПМШЫЙЕ ПУЕЧЩЕ УЙМЩ. цЕМБФЕМШОП, ЮФПВЩ ЛБЦДБС ОБУБЦЙЧБЕНБС ОБ ЧБМ ОЕТБЪЯЕНОБС ДЕФБМШ РТПИПДЙМБ РП ЧБМХ ДП УЧПЕК РПУБДПЮОПК РПЧЕТИОПУФЙ ВЕЪ ОБФСЗБ ЧП ЙЪВЕЦБОЙЕ РПЧТЕЦДЕОЙС РПЧЕТИОПУФЕК Й ПУМБВМЕОЙС РПУБДПЛ. чБМЩ НПЗХФ ВЩФШ РПМЩНЙ. рПМЩК ЧБМ У ПФОПЫЕОЙЕН ДЙБНЕФТБ ПФЧЕТУФЙС Л ОБТХЦОПНХ ДЙБНЕФТХ 0,75 МЕЗЮЕ УРМПЫОПЗП ТБЧОПРТПЮОПЗП РПЮФЙ Ч 2 ТБЪБ. рТБЛФЙЮЕУЛЙ РПМЩЕ ЧБМЩ РТЙНЕОСАФ РТЙ ЦЕУФЛЙИ ФТЕВПЧБОЙСИ Л НБУУЕ Й РТЙ ОЕПВИПДЙНПУФЙ РТПИПДБ УЛЧПЪШ ЧБМЩ ЙМЙ ТБЪНЕЭЕОЙС ЧОХФТЙ ЧБМПЧ ДТХЗЙИ ДЕФБМЕК. ч НБУУПЧПН РТПЙЪЧПДУФЧЕ ЙОПЗДБ РТЙНЕОСАФ РПМЩЕ УЧБТОЩЕ ЧБМЩ РПУФПСООПЗП УЕЮЕОЙС ЙЪ МЕОФЩ, ОБНПФБООПК РП ЧЙОФПЧПК МЙОЙЙ. рТЙ ЬФПН ЬЛПОПНЙФУС ДП 60 % НЕФБММБ.
лТХЗМБС ЛБЮЕУФЧЕООБС УФБМШ ДМС ЧБМПЧ РПУФБЧМСЕФУС ДМЙОПК ДП 6-7 Н, РПЬФПНХ ВПМЕЕ ДМЙООЩЕ ЧБМЩ ДЕМБАФ УПУФБЧОЩНЙ, ЮФП ОЕПВИПДЙНП ФБЛЦЕ РП ХУМПЧЙСН НПОФБЦБ Й ФТБОУРПТФЙТПЧБОЙС. чБМЩ УПЕДЙОСАФ У РПНПЭША УПЕДЙОЙФЕМШОЩИ НХЖФ ЙМЙ ЖМБОГЕЧ ОБ ЧБМБИ. жМБОГЩ ДЕМБАФ ОБ ЖБУПООЩИ ЮХЗХООЩИ ЧБМБИ Й ОБ ФСЦЕМП ОБЗТХЦЕООЩИ УФБМШОЩИ ЧБМБИ. л УФБМШОЩН ЧБМБН ЖМБОГЩ ПВЩЮОП РТЙЧБТЙЧБАФ ЙМЙ ЙИ ЧЩРПМОСАФ ЧЩУБДЛПК.
хЪЛЙЕ ХРПТОЩЕ ВХТФЙЛЙ ОБ ЧБМБИ ЧЩРПМОСФШ ОЕГЕМЕУППВТБЪОП, ФБЛ ЛБЛ ЬФП РТЙЧПДЙФ Л ХЧЕМЙЮЕОЙА ДЙБНЕФТПЧ ЪБЗПФПЧПЛ Й Л РЕТЕЧПДХ Ч УФТХЦЛХ ЪОБЮЙФЕМШОПЗП ЛПМЙЮЕУФЧБ НЕФБММБ.
еУМЙ ФЙИПИПДОЩК ЧБМ ЙНЕЕФ ОЕУЛПМШЛП ЫРПОПЮОЩИ ЛБОБЧПЛ РП ДМЙОЕ, ФП ЧП ЙЪВЕЦБОЙЕ РЕТЕУФБОПЧЛЙ ЧБМБ РТЙ ЖТЕЪЕТПЧБОЙЙ ЙИ ГЕМЕУППВТБЪОП ТБЪНЕЭБФШ Ч ПДОПК РМПУЛПУФЙ.
гБРЖЩ (ЫЕКЛЙ) ЧБМПЧ, ТБВПФБАЭЙЕ Ч РПДЫЙРОЙЛБИ УЛПМШЦЕОЙС, ЧЩРПМОСАФ: ГЙМЙОДТЙЮЕУЛЙНЙ; ЛПОЙЮЕУЛЙНЙ; УЖЕТЙЮЕУЛЙНЙ (ТЙУХОПЛ 117). пУОПЧОПЕ РТЙНЕОЕОЙЕ ЙНЕАФ ГЙМЙОДТЙЮЕУЛЙЕ ГБРЖЩ. лПОГЕЧЩЕ ГБРЖЩ ДМС ПВМЕЗЮЕОЙС УВПТЛЙ Й ЖЙЛУБГЙЙ ЧБМБ Ч ПУЕЧПН ОБРТБЧМЕОЙЙ ПВЩЮОП ДЕМБАФ ОЕУЛПМШЛП НЕОШЫЕЗП ДЙБНЕФТБ, ЮЕН УПУЕДОЙК ХЮБУФПЛ ЧБМБ (ТЙУХОПЛ 117, Б). йОПЗДБ ГБРЖЩ, РТЙ ТБЪЯЕНОЩИ РПДЫЙРОЙЛБИ, ДЕМБАФ У ВХТФБНЙ ДМС РТЕДПФЧТБЭЕОЙС ПУЕЧЩИ УНЕЭЕОЙК Ч ПВПЙИ ОБРТБЧМЕОЙСИ (ТЙУХОПЛ 117,6). лПОЙЮЕУЛЙЕ ГБРЖЩ (ТЙУХОПЛ 117, Ч) РТЙНЕОСАФ ДМС ТЕЗХМЙТПЧБОЙС ЪБЪПТБ Ч РПДЫЙРОЙЛБИ, Б ЙОПЗДБ ФБЛЦЕ ДМС ПУЕЧПЗП ЖЙЛУЙТПЧБОЙС ЧБМБ. ъБЪПТ ТЕЗХМЙТХАФ ПУЕЧЩН РЕТЕНЕЭЕОЙЕН ЧБМБ ЙМЙ ЧЛМБДЩЫБ РПДЫЙРОЙЛБ. уЖЕТЙЮЕУЛЙЕ ГБРЖЩ (ТЙУХОПЛ 117, З) ЧЧЙДХ ФТХДОПУФЙ ЙИ ЙЪЗПФПЧМЕОЙС РТЙНЕОСАФ ФПМШЛП РТЙ ОЕПВИПДЙНПУФЙ ЪОБЮЙФЕМШОЩИ ХЗМПЧЩИ УНЕЭЕОЙК ПУЙ ЧБМБ.
рПУБДПЮОЩЕ РПЧЕТИОПУФЙ РПД УФХРЙГЩ ДЕФБМЕК, ОБУБЦЙЧБЕНЩИ ОБ ЧБМ, ЧЩРПМОСАФ ГЙМЙОДТЙЮЕУЛЙНЙ ЙМЙ ЛПОЙЮЕУЛЙНЙ. пУОПЧОПЕ РТЙНЕОЕОЙЕ ЙНЕАФ ГЙМЙОДТЙЮЕУЛЙЕ РПЧЕТИОПУФЙ ЛБЛ ВПМЕЕ РТПУФЩЕ. лПОЙЮЕУЛЙЕ РПЧЕТИОПУФЙ РТЙНЕОСАФ: ДМС ПВМЕЗЮЕОЙС РПУФБОПЧЛЙ ОБ ЧБМ Й УОСФЙС У ОЕЗП ФСЦЕМЩИ ДЕФБМЕК, ДМС ПВЕУРЕЮЕОЙС ЪБДБООПЗП ОБФСЗБ, ДМС ВЩУФТПК УНЕОЩ ДЕФБМЕК ФЙРБ УНЕООЩИ ЫЕУФЕТЕО Й ДМС РПЧЩЫЕОЙС ФПЮОПУФЙ ГЕОФТЙТПЧБОЙС ДЕФБМЕК. ч РПУМЕДОЕЕ ЧТЕНС ЛПОЙЮЕУЛЙЕ УПЕДЙОЕОЙС У ВПМШЫЙН ОБФСЗПН РПМХЮЙМЙ ЫЙТПЛПЕ ТБУРТПУФТБОЕОЙЕ.
пУЕЧЩЕ ОБЗТХЪЛЙ ОБ ЧБМЩ ПФ ОБУБЦЕООЩИ ОБ ОЙИ ДЕФБМЕК РЕТЕДБАФУС УМЕДХАЭЙНЙ УРПУПВБНЙ:
уПРТПФЙЧМЕОЙЕ ЧБМПЧ ХУФБМПУФЙ ПРТЕДЕМСЕФУС ПФОПУЙФЕМШОП НБМЩНЙ ПВЯЕНБНЙ НЕФБММБ Ч ЪПОБИ ЪОБЮЙФЕМШОПК ЛПОГЕОФТБГЙЙ ОБРТСЦЕОЙК. рПЬФПНХ ПУПВП ЬЖЖЕЛФЙЧОЩ УРЕГЙБМШОЩЕ ЛПОУФТХЛФЙЧОЩЕ Й ФЕИОПМПЗЙЮЕУЛЙЕ НЕТПРТЙСФЙС РП РПЧЩЫЕОЙА ЧЩОПУМЙЧПУФЙ ЧБМПЧ.
оБВМАДБЕНПЕ ТЕЪЛПЕ РПОЙЦЕОЙЕ УПРТПФЙЧМЕОЙС ХУФБМПУФЙ ЧБМПЧ Ч НЕУФБИ РПУБДПЛ Ч ПУОПЧОПН УЧСЪБОП У ЛПОГЕОФТБГЙЕК ДБЧМЕОЙС Й ЖТЕФФЙОЗ-ЛПТТПЪЙЕК, ЧЩЪЩЧБЕНПК НЕУФОЩНЙ РТПУЛБМШЪЩЧБОЙСНЙ Й ЛТПНПЮОЩНЙ ДБЧМЕОЙСНЙ. лПОУФТХЛФЙЧОЩЕ УТЕДУФЧБ РПЧЩЫЕОЙС ЧЩОПУМЙЧПУФЙ РПЛБЪБОЩ ОБ ТЙУХОЛЕ 120.
оБЙВПМЕЕ ЬЖЖЕЛФЙЧОП ХФПМЭЕОЙЕ ЧБМБ ОБ ДМЙОЕ УФХРЙГЩ. чЕУШНБ ЬЖЖЕЛФЙЧОП ФБЛЦЕ РПЧЕТИОПУФОПЕ ХРТПЮОЕОЙЕ.
хРТПЮОЕОЙЕН РПДУФХРЙЮОЩИ ЮБУФЕК РПЧЕТИОПУФОЩН ОБЛМЕРПН (ПВЛБФЛПК ТПМЙЛБНЙ ЙМЙ ЫБТЙЛБНЙ) НПЦОП РПЧЩУЙФШ РТЕДЕМ ЧЩОПУМЙЧПУФЙ ЧБМПЧ У ЛПОГЕОФТБГЙЕК ОБРТСЦЕОЙК ОБ 80. 100 %, РТЙЮЕН ЬФПФ ЬЖЖЕЛФ ТБУРТПУФТБОСЕФУС ОБ ЧБМЩ ДЙБНЕФТПН 500-600 НН Й ВПМЕЕ. фБЛПЕ ХРТПЮОЕОЙЕ РПМХЮЙМП Ч ОБУФПСЭЕЕ ЧТЕНС ЫЙТПЛПЕ ТБУРТПУФТБОЕОЙЕ.
рТПЮОПУФШ ЧБМПЧ Ч НЕУФБИ ЫРПОПЮОЩИ; ЫМЙГЕЧЩИ Й ДТХЗЙИ ТБЪЯЕНОЩИ УПЕДЙОЕОЙК УП УФХРЙГЕК НПЦЕФ ВЩФШ РПЧЩЫЕОБ РТЙНЕОЕОЙЕН: ЬЧПМШЧЕОФОЩИ ЫМЙГЕЧЩИ УПЕДЙОЕОЙК; ЫМЙГЕЧЩИ УПЕДЙОЕОЙК У ЧОХФТЕООЙН ДЙБНЕФТПН, ТБЧОЩН ДЙБНЕФТХ ЧБМБ ОБ УПУЕДОЙИ ХЮБУФЛБИ, ЙМЙ У РМБЧОЩН ЧЩИПДПН ЫМЙГЕЧ ОБ РПЧЕТИОПУФШ, ПВЕУРЕЮЙЧБАЭЙН НЙОЙНХН ЛПОГЕОФТБГЙЙ ОБРТСЦЕОЙК ЙЪЗЙВБ; ЫРПОПЮОЩИ ЛБОБЧПЛ, ЙЪЗПФПЧМСЕНЩИ ДЙУЛПЧПК ЖТЕЪПК Й ЙНЕАЭЙИ РМБЧОЩК ЧЩИПД ОБ РПЧЕТИОПУФШ; ВЕУЫРПОПЮОЩИ УПЕДЙОЕОЙК.
рЕТЕИПДОЩЕ ХЮБУФЛЙ ЧБМПЧ НЕЦДХ ДЧХНС УФХРЕОСНЙ ТБЪОЩИ ДЙБНЕФТПЧ ЧЩРПМОСАФ УМЕДХАЭЙИ ФЙРПЧ.
лБОБЧЛЙ ЧЩРПМОСАФ Ч ЧБМБИ, ДЙБНЕФТЩ ЛПФПТЩИ ПРТЕДЕМСАФУС ХУМПЧЙСНЙ ЦЕУФЛПУФЙ (Ч ЮБУФОПУФЙ, ЧБМБИ ЛПТПВПЛ РЕТЕДБЮ), Й ОБ ЛПОГЕЧЩИ ХЮБУФЛБИ ЧБМПЧ, ОБ ЛПФПТЩИ ЙЪЗЙВБАЭЙЕ НПНЕОФЩ ОЕЧЕМЙЛЙ. лБОБЧЛЙ ФБЛЦЕ ОХЦОЩ ОБ ЛПОГБИ ХЮБУФЛПЧ У ТЕЪШВПК ДМС ЧЩИПДБ ТЕЪШВПОБТЕЪОПЗП ЙОУФТХНЕОФБ.
цЕМБФЕМШОП, ЮФПВЩ ТБДЙХУ ЪБЛТХЗМЕОЙС Ч УЙМШОПОБРТСЦЕООЩИ ЧБМБИ ВЩМ ВПМШЫЕ ЙМЙ ТБЧЕО 0,1d. пДОБЛП ЬФП ХУМПЧЙЕ ДБМЕЛП ОЕ ЧУЕЗДБ НПЦОП ЧЩДЕТЦБФШ, ФБЛ ЛБЛ РТЙ ЬФПН ХЧЕМЙЮЙЧБАФУС ПУЕЧЩЕ ТБЪНЕТЩ. рТЙ ЧЩУПЛПК ОБРТСЦЕООПУФЙ ЧБМБ ЧПЪНПЦОП ПУЕЧПЕ ВБЪЙТПЧБОЙЕ ДЕФБМЕК РП УБНПК РЕТЕИПДОПК РПЧЕТИОПУФЙ, ОП ЬФП ЙУРПМОЕОЙЕ ЧЕУШНБ ФТХДОП Ч ФЕИОПМПЗЙЮЕУЛПН ПФОПЫЕОЙЙ. лПЗДБ ТБДЙХУ ЗБМФЕМЙ УЙМШОП ПЗТБОЙЮЙЧБЕФУС ТБДЙХУПН ЪБЛТХЗМЕОЙС ЛТПНПЛ ОБУБЦЙЧБЕНЩИ ДЕФБМЕК, УФБЧСФ РТПУФБЧПЮОЩЕ ЛПМШГБ (ТЙУХОПЛ 121, Ч).
рПЧЩЫЕОЙЕ РТПЮОПУФЙ ЧБМПЧ Ч РЕТЕИПДОЩИ УЕЮЕОЙСИ ДПУФЙЗБЕФУС ФБЛЦЕ ХДБМЕОЙЕН НБМПОБРТСЦЕООПЗП НБФЕТЙБМБ: ЧЩРПМОЕОЙЕН ТБЪЗТХЪПЮОЩИ ЛБОБЧПЛ (ТЙУХОПЛ 121, Е) Й ЧЩУЧЕТМЙЧБОЙЕН ПФЧЕТУФЙК Ч УФХРЕОСИ ВПМШЫПЗП ДЙБНЕФТБ (ТЙУХОПЛ 121, Ц). ьФЙ НЕТПРТЙСФЙС ПВЕУРЕЮЙЧБАФ ВПМЕЕ ТБЧОПНЕТОПЕ ТБУРТЕДЕМЕОЙЕ ОБРТСЦЕОЙК Й УОЙЦБАФ ЛПОГЕОФТБГЙА ОБРТСЦЕОЙК.
тбуюефоще уиенщ чбмпч й пуек. лтйфетйй тбуюефб
чБМЩ Й ЧТБЭБАЭЙЕУС ПУЙ ПВЩЮОП ТБУУЮЙФЩЧБАФ ЛБЛ ВБМЛЙ ОБ ЫБТОЙТОЩИ ПРПТБИ. дМС ЧБМПЧ, ЧТБЭБАЭЙИУС Ч РПДЫЙРОЙЛБИ ЛБЮЕОЙС, ХУФБОПЧМЕООЩИ РП ПДОПНХ Ч ПРПТЕ (ТЙУХОПЛ 122, Б), ЬФБ УИЕНБ ПВЕУРЕЮЙЧБЕФ РПМХЮЕОЙЕ ДПУФБФПЮОП ФПЮОЩИ ТЕЪХМШФБФПЧ. х ЧБМПЧ, ЧТБЭБАЭЙИУС Ч РПДЫЙРОЙЛБИ ЛБЮЕОЙС, ХУФБОПЧМЕООЩИ РП ДЧБ Ч ПРПТЕ (ТЙУХОПЛ 122, В), ПУОПЧОЩЕ ТЕБЛГЙЙ ЧПУРТЙОЙНБАФУС РПДЫЙРОЙЛБНЙ, ТБУРПМПЦЕООЩНЙ УП УФПТПОЩ ОБЗТХЦЕООПЗП РТПМЕФБ.
чОЕЫОЙЕ РПДЫЙРОЙЛЙ ОБЗТХЦЕОЩ ЪОБЮЙФЕМШОП НЕОШЫЕ, Б ЕУМЙ ПОЙ ТБУРПМПЦЕОЩ ОЕ ЧРМПФОХА Л ЧОХФТЕООЙН, ФП ЙОПЗДБ Ч ОЙИ ЧПЪОЙЛБАФ ТЕБЛГЙЙ, ОБРТБЧМЕООЩЕ Ч РТПФЙЧПРПМПЦОХА УФПТПОХ, ЮЕН ТЕБЛГЙЙ ЧП ЧОХФТЕООЙИ РПДЫЙРОЙЛБИ. рПЬФПНХ ХУМПЧОЩЕ ЫБТОЙТОЩЕ ПРПТЩ ЧБМПЧ ФПЮОЕЕ УПЧНЕЭБФШ У ЧОХФТЕООЙНЙ РПДЫЙРОЙЛБНЙ ЙМЙ ТБУРПМБЗБФШ ОБ ПДОПК ФТЕФЙ ТБУУФПСОЙС НЕЦДХ РПДЫЙРОЙЛБНЙ ПДОПК ПРПТЩ ВМЙЦЕ Л ЧОХФТЕООЙН РПДЫЙРОЙЛБН. фПЮОЩК ТБУЮЕФ ПУПВП ПФЧЕФУФЧЕООЩИ ЧБМПЧ УМЕДХЕФ РТПЙЪЧПДЙФШ У ХЮЕФПН УПЧНЕУФОПК ТБВПФЩ У РПДЫЙРОЙЛБНЙ ЛБЛ НОПЗППРПТОЩИ ВБМПЛ ОБ ХРТХЗЙИ ПРПТБИ.
х ЧБМПЧ, ЧТБЭБАЭЙИУС Ч ОЕУБНПХУФБОБЧМЙЧБАЭЙИУС РПДЫЙРОЙЛБИ УЛПМШЦЕОЙС (ТЙУХОПЛ 122, Ч), ДБЧМЕОЙЕ РП ДМЙОЕ РПДЫЙРОЙЛПЧ ЧУМЕДУФЧЙЕ ДЕЖПТНБГЙЙ ЧБМПЧ ТБУРТЕДЕМСЕФУС ОЕ УЙННЕФТЙЮОП. хУМПЧОХА ЫБТОЙТОХА ПРПТХ УМЕДХЕФ ТБУРПМБЗБФШ ОБ ТБУУФПСОЙЙ (0,25. 0,3)l ПФ ФПТГБ РПДЫЙРОЙЛБ, ОП ОЕ ВПМЕЕ РПМПЧЙОЩ ДЙБНЕФТБ ЧБМБ ПФ ЛТПНЛЙ РПДЫЙРОЙЛБ УП УФПТПОЩ ОБЗТХЦЕООПЗП РТПМЕФБ. фПЮОЩК ТБУЮЕФ УМЕДХЕФ РТПЙЪЧПДЙФШ У ХЮЕФПН УПЧНЕУФОПК ТБВПФЩ У РПДЫЙРОЙЛБНЙ.
Валы и оси. Назначение, классификация
ВАЛЫ И ПОДШИПНИКИ
Назначение, классификация.
Ранее речь шла о передачах, как едином целом механизме, а также рассматривались элементы, непосредственно участвующие в передаче движения от одного звена механизма к другому. В данной теме будут представлены элементы, предназначенные для крепления частей механизма, непосредственно участвующих в передаче движения (шкивы, звёздочки, зубчатые и червячные колёса и т.п.). В конечном итоге, качество механизма, его КПД, работоспособность и долговечность в значительной мере зависят и от тех деталей, о которых будет идти речь в дальнейшем. Первыми из таких элементов механизма рассмотрим валы и оси.
 Рис. 17. Вал редуктора |
 Рис. 18.Ось барабана лебёдки: а) вращающаяся; б) неподвижная |
Вал (рис. 17) – деталь машины или механизма предназначенная для передачи вращающего или крутящего момента вдоль своей осевой линии. Большинство валов – это вращающиеся (подвижные) детали механизмов, на них обычно закрепляются детали, непосредственно участвующие в передаче вращающего момента (зубчатые колёса, шкивы, звёздочки цепных передач и т.п.).
Ось (рис. 18) – деталь машины или механизма, предназначенная для поддержания вращающихся частей и не участвующая в передаче вращающего или крутящего момента. Ось может быть подвижной (вращающейся, рис. 18, а) или неподвижной (рис. 18, б).
1. По форме продольной геометрической оси:
1.1. прямые (продольная геометрическая ось – прямая линия), например, валы редукторов, валы коробок передач гусеничных и колёсных машин;
1.2. коленчатые (продольная геометрическая ось разделена на несколько отрезков, параллельных между собой смещённых друг относительно друга в радиальном направлении), например, коленвал двигателя внутреннего сгорания;
1.3. гибкие (продольная геометрическая ось является линией переменной кривизны, которая может меняться в процессе работы механизма или при монтажно-демонтажных мероприятиях), часто используются в приводе спидометра автомобилей.
2. По функциональному назначению:
2.1. валы передач, они несут на себе элементы, передающие вращающий момент (зубчатые или червячные колёса, шкивы, звёздочки, муфты и т.п.) и в большинстве своём снабжены концевыми частями, выступающими за габариты корпуса механизма;
2.2. трансмиссионные валы предназначены, как правило, для распределения мощности одного источника к нескольким потребителям;
3. Прямые валы по форме исполнения и наружной поверхности:
3.1. гладкие валы имеют одинаковый диаметр по всей длине;
3.2. ступенчатые валы отличаются наличием участков отличающихся друг от друга диаметрами;
3.3. полые валы снабжены сквозным или глухим отверстием, соосным наружной поверхности вала и простирающимся на большую часть длины вала;
3.4. шлицевые валы по внешней цилиндрической поверхности имеют продольные выступы – шлицы, равномерно расположенные по окружности и предназначенные для передачи моментной нагрузки от или к деталям, непосредственно участвующим в передаче вращающего момента;
3.5. валы, совмещённые с элементами, непосредственно участвующими в передаче вращающего момента (вал-шестерня, вал-червяк).
Конструктивные элементы валов представлены на рис. 19.
Опорные части валов и осей, через которые действующие на них нагрузки передаются корпусным деталям, называются цапфами. Цапфу, расположенную в средней части вала, обычно называют шейкой. Концевую цапфу вала, передающую корпусным деталям только радиальную нагрузку или радиальную и осевую одновременно, называют шипом, а концевую цапфу, передающую только осевую нагрузку, называют пятой. С цапфами вала взаимодействуют элементы корпусных деталей, обеспечивающие возможность вращения вала, удерживающие его в необходимом для нормальной работы положении и воспринимающие нагрузку со стороны вала. Соответственно элементы, воспринимающие радиальную нагрузку (а часто вместе с радиальной и осевую) называют подшипниками, а элементы, предназначенные для восприятия только осевой нагрузки – подпятниками.
 Рис. 19. Основные элементы вала. |
Кольцевое утолщение вала малой протяжённости, составляющее с ним одно целое и предназначенное для ограничения осевого перемещения самого вала или насаженных на него деталей, называют буртиком.
Переходная поверхность от меньшего диаметра вала к большему, служащая для опирания насаженных на вал деталей, называется заплечиком.
Переходная поверхность от цилиндрической части вала к заплечику, выполненная без удаления материала с цилиндрической и торцевой поверхности (рис. 20. б, в), называется галтелью. Галтель предназначается для снижения концентрации напряжений в переходной зоне, что в свою очередь ведёт к увеличению усталостной прочности вала. Чаще всего галтель выполняют в форме радиусной поверхности (рис. 20. б), однако в отдельных случаях галтель может быть выполнена в форме поверхности переменной двойной кривизны (рис. 20. в). Последняя форма галтели обеспечивает максимальное уменьшение концентрации напряжений, однако требует выполнения специальной фаски в отверстии насаживаемой детали.
 Рис. 20. Различные способы оформления переходной части между цилиндрической поверхностью и заплечиком |
Углубление малой протяжённости на цилиндрической поверхности вала, выполненное по радиусу к оси вала, называют канавкой (рис. 20, а, г, е). Канавка, также как и галтель, очень часто используется для оформления перехода от цилиндрической поверхности вала к торцевой поверхности его заплечика. Наличие канавки в этом случае обеспечивает благоприятные условия для формирования цилиндрических посадочных поверхностей, так как канавка является пространством для выхода инструмента, формирующего цилиндрическую поверхность при механической обработке (резец, шлифовальный круг). Однако канавка не исключает возможности образования ступеньки на торцевой поверхности заплечика.
Углубление малой протяжённости на торцевой поверхности заплечика вала, выполненное вдоль оси вала, называют поднутрением (рис. 20, д). Поднутрение обеспечивает благоприятные условия для формирования торцевой опорной поверхности заплечика, так как является пространством для выхода инструмента, формирующего эту поверхность при механической обработке (резец, шлифовальный круг), но не исключает возможности образования ступеньки на цилиндрической поверхности вала при её окончательной обработке.
Обе указанные проблемы решает введение в конструкцию вала наклонной канавки (рис. 20, е), которая совмещает достоинства, как цилиндрической канавки, так и поднутрения.
 Рис. 21. Разновидности конфигурации цапф |
Цапфы валов могут иметь форму различных тел вращения (рис. 21): цилиндрическую, коническую или сферическую. Шейки и шипы чаще всего выполняют в форме цилиндра (рис. 21, а, б). Цапфы такой формы достаточно технологичны при изготовлении и ремонте и широко применяются как с подшипниками скольжения, так и с подшипниками качения. В форме конуса выполняют концевые цапфы (шипы, рис. 21, в) валов, работающие, как правило, с подшипниками скольжения, с целью обеспечения возможности регулировки зазора и фиксации осевого положения вала. Конические шипы обеспечивают более точную фиксацию валов в радиальном направлении, что позволяет уменьшить биения вала при высоких частотах вращения. Недостатком конических шипов является склонность к заклиниванию при температурном расширении (увеличении длины) вала.
Сферические цапфы (рис. 21, г) хорошо компенсируют несоосности подшипников, а также снижают влияние изгиба валов под действием рабочих нагрузок на работу подшипников. Основным недостатком сферических цапф является повышенная сложность конструкции подшипников, что увеличивает стоимость изготовления и ремонта вала и его подшипника.
Пяты (рис. 22) по форме и числу поверхностей трения можно разделить на сплошные, кольцевые, гребенчатые и сегментные.
Сплошная пята (рис. 22, а) наиболее проста в изготовлении, но характеризуется значительной неравномерностью распределения давления по опорной площади пяты, затруднительным выносом продуктов износа смазочными жидкостями и существенно неравномерным износом.
Кольцевая пята (рис. 22, б) с этой точки зрения более благоприятна, хотя и несколько сложнее в изготовлении. При подаче смазки в приосевую область её поток движется по поверхности трения в радиальном направлении, то есть перпендикулярно направлению скольжения, и таким образом отжимает трущиеся поверхности одна от другой, создавая благоприятные условия для относительного проскальзывания поверхностей.
 Рис. 22. Некоторые формы пят. |
Сегментная пята может быть получена из кольцевой посредством нанесения на рабочую поверхность последней нескольких неглубоких радиальных канавок, симметрично расположенных по кругу. Условия трения в такой пяте ещё более благоприятные по сравнению с вышеописанными. Наличие радиальных канавок способствует образованию жидкостного клина между трущимися поверхностями, что ведёт к их разделению при пониженных скоростях скольжения.
Гребенчатая пята (рис. 22, в) имеет несколько опорных поясков и предназначена для восприятия осевых нагрузок значительной величины, но в этой конструкции достаточно трудно обеспечить равномерность распределения нагрузки между гребнями (требуется высокая точность изготовления, как самой пяты, так и подпятника). Сборка узлов с такими подпятниками тоже достаточно сложна.
 Рис. 23. Вал цилиндрической передачи в сборе с шестерней и подшипниками качения |
Выходные концы валов (рис. 923) обычно имеют цилиндрическую или коническую форму и снабжаются шпоночными пазами или шлицами для передачи вращающего момента.
Цилиндрические концы валов проще в изготовлении и особенно предпочтительны для нарезания шлицов. Конические концы лучше центрируют насаженные на них детали и в связи с этим более предпочтительны для высокоскоростных валов.