ТЕМА 2.4 - ДЕТАЛІ МАШИН.

Урок №12. Деталі машин.                                                                                                                   

Деталі та збірні одиниці загального і спеціального призначення.                                                

Досить значна кількість деталей і складальних одиниць зустрічається майже в усіх машинах (болти, гайки, шайби, підшипники кочення ланцюги тощо), тому їх називають деталями і складальними одиницями загального призначення.

Деталями і складальними одиницями спеціального призначення називають такі, що зустрічаються тільки в одному чи декількох типах машин, наприклад шпинделі верстатів, колінчасті поршні, розподільчі вали.

Типові деталі для передавання обертального руху.                                                                       

Найхарактернішими типовими деталями для передавання оберталь­ного руху в промисловому обладнанні є вали, осі, підшипники, муфти тощо.

Обертові частини приводів машин - зубчасті колеса, диски, муфти, шківи тощо - у більшості випадків установлюють на валах і осях, які можуть бути розташовані по-різному - горизонтально, вертикально, під кутом.

Вал - це деталь, що обертається в підшипниках і передає крутний мо­мент. За конструкцією вали поділяються на прямі, колінчасті, шліцьові, вали-шестірні тощо. Особливу групу складають гнучкі вали.

Вали можуть бути гладенькими або ступінчастими. Утворення ступенів пов'язано з умовами виготовлення і зручністю складання. Довгі вали можна виготовляти з окремих частин, з’єднаних муфтами. При експлуатації вали працюють на згин, закручування, а в окремих випадках додатково і на розтя­гування і стискання.

За типами перерізів вали і осі діляться на суцільні і порожнисті. Порож­нистий переріз застосовується для зменшення маси і розташування інших деталей в середині валів і осей.

Вали і осі - відповідальні деталі машини. Опорні частини валів дуже ретель­но обробляються для кращого їх з’єднання з деталями. Конструкція валів визна­чається способом закріплення на них деталей, типом і розмірами підшипників, що є опорами, а також технологічними умовами оброблення і складання.

У багатьох верстатах застосовуються шліцьові вали - з неглибокими по­здовжніми пазами на поверхні. Пази чергуються з виступами - шліцами прямокутного, трикутного чи фасонного профілю. Точно такі ж шліци роб­лять у маточині, що з’єднується з валом і пересувається по ньому.

Підшипники.                                                                                                                                        

Опори валів і осей, призначені для сприйняття радіальних і осьо­вих навантажень, називають підшипниками. Радіальне навантаження ство­рюється силою, яка перпендикулярна до осі вала, а осьове - силою, що діє вздовж його осі.

У станкобудуванні підшипники ковзання, в основному, виготовляють з антифрикційних кольорових сплавів двох типів: олов’яних і алюмінієвих бронз, а також бабітів.

Підшипники ковзання мають такі недоліки:

♦   великі втрати потужності, що передається, внаслідок тертя;

♦   збільшення початкового зазору між вкладишем і посадочним

     місцем, спе­ціально передбаченим для створення шару мастила в межах цього зазору;

♦   значна трудомісткість виготовлення підшипників;

♦   застосування кольорових металів.

Підшипники кочення  широко використовуються в усіх галузях машинобудування. Це готові складальні одиниці, основними елементами яких є тіла кочення - кульки або ролики, що розташовуються між кільцями і утримуються на визначеній відстані один від одного за допомогою сепара­тора 4. У процесі роботи кульки 2 (або ролики) котяться по бігових доріжках кілець 1 і 3. Одне з кілець, як правило, нерухоме. При терті кочен­ня втрати потужності, що передається, значно менші, ніж при терті ковзання. 

У залежності від характеру навантажень, які сприймаються шарико- і роликопідшипниками кочення, їх поділяють на три групи: радіальні, упорні і радіально-упорні. Форма роликів може бути циліндричною, бочковидною, конічною , голчастою або витою. 

Радіально-упорні підшипники  призначені для сприйняття комбінованих навантажень - одночасно діючих радіальних і осьових. 

Здатність сприймати осьові навантаження радіально-упорним шарикопідшипником залежить, головним чином, від кута контакту. Він не перевищує 400 (стандартні кути 12; 26 і 400). 

У підшипниках кочення цапфа вала, як правило, спирається на поверхню внутрішнього кільця й обертається з ним відносно зовнішнього кільця. Під­шипники кочення зносостійкіші за підшипники ковзання. Крім того, вони можуть застосовуватись на різних швидкостях без додаткового регулювання, не потребують великої кількості мастила, обслуговування їх нескладне. За­стосування підшипників кочення характеризується найменшими втратами потужності від тертя в опорах.

Слюсарі-ремонтники повинні знати, які підшипники і в яких випадках ви­користовуються, а також принципи їх регулювання.

Підшипники кожного із розглянутих видів діляться на одно-, дво- і багаторядні. Однорядні шарико- і роликопідшипники вже було  показано.

Дворядні шарико- і роликопідшипники складаються з тих же частин що й однорядні, але внутрішнє кільце у них має дві паралельні доріжки кочення а доріжка кочення зовнішнього кільця виконана у формі сфери, що обумови­ло назву цих підшипників - сферичні. Завдяки сферичній формі внутрішньої поверхні зовнішнього кільця підшипник вільно самовстановлюється при підвищенні неспіввісності (перекосі гнізд підшипників вала в корпусній деталі). Цим запобігається затиснення кульок або роликів. У зв’язку з такою особливістю сферичні підшипники називають самоустановлюваними У звичайних підшипниках кочення перекоси валів не допускаються.

На малюнку зображено дворядний роликопід­шипник високої точності. Він складається з внут­рішнього 1 і зовнішнього 4 кілець, циліндричних роликів 3 і сепаратора 2. Отвір внутрішнього кільця виконано з конусністю 1:12, що дає змогу встановлювати підшипник на конічній шийці вала. Зовнішня поверхня цього кільця має бортики, які створюють дві доріжки для точного на­правлення коротких циліндричних роликів.

Ролики в обох рядах закріплено в гніздах се­паратора. Один ряд зміщено відносно другого на півкроку, ряди розташовано у шахматному по­рядку. Завдяки такому розміщенню, а також ве­ликій кількості роликів у підшипнику зовнішнє навантаження розподіляється оптимально.

Зовнішнє кільце підшипника має одну суцільну циліндричну доріжку без бортиків. Для полегшення складання на краях доріжок зроблено скоси.

З’єднання підшипника з конусною шийкою шпинделя дає змогу регулю­вати радіальний зазор осьовим переміщенням внутрішнього кільця підшип­ника вздовж конічної поверхні шпинделя. При переміщенні кільце розши­рюється, зменшується зазор між тілами кочення і підвищується жорсткість складальної одиниці.

Описані підшипники є опорами шпинделів точних швидкохідних верстатів.

У механізмах промислового обладнання застосовують різні муф­ти: одні - для з’єднання двох співвісно розташованих валів або валів, розмі­щення яких близьке до співвісного, інші - фрикційні - призначаються для з’єднання двох валів або з’єднання вала з посадженою на нього деталлю. Багатодискові фрикційні муфти застосовують також для вмикання і вимикання деяких механізмів.

Постійні з’єднання валів одержують за допомогою жорстких і пружних муфт. Жорсткі втулковімуфти з’єднують співвісно розташовані вали 1 і 4 за допомогою втулки 3 і штифтів 2 або шпонок. Ці муфти компактні, дешеві, зносостійкі. Їх, як правило, не ремонтують, зношені замінюють новими.

Пружні муфти допускають деяке відхилення розташування з’єднуваних валів від співвісного, пом’якшують поштовхи та удари.

Одна з найпростіших пружних муфт показана на малюнку. Вона склада­ється з півмуфт 5 і 6, причому в одній півмуфті закріплено чотири або шість пальців 7 з насадженими на них кільцями 8, виготовленими з гуми, шкіри або прогумованої тканини. Кільця входять у отвір другої півмуфти, і оскіль­ки вони пружні, то дають змогу осям півмуфт трохи зміститися або переко­ситися під час роботи. Пальці закріплюють гайками 9.

Для постійного з’єднання валів у сучасних машинах широко застосову­ються кулачково-дискові (хрестові)муфти, які самоцентруються. Вони є різновидом пружних муфт. Така муфта складається з двох пів­муфт 10 і 12, що мають по одному прямокутному пазу на торці, і проміжної деталі 11. Ця деталь може бути виконана у вигляді диска або кільця, на тор­цях якого взаємно перпендикулярно розташовані два виступи 13. Своїми виступами проміжна деталь входить у пази фланців.

Хрестовими муфтами можна з’єднувати два вали при відхиленнях від співвісності до 0,04 діаметра вала і кутових відхиленнях, що не перевищу­ють 0030'. Деталі таких муфт виготовляють із сталей, щоцементуються, а потім гартуються. Проміжну деталь для малонавантажених муфт виготов­ляють з текстоліту або деревношаруватих пластиків. Розсувну кулачкову муфту. Її півмуфта 14 закріплюється на валу нерухомо, півмуфту 16 з’єднують з другим валом за допомогою шпонки. Для передачі руху від одного вала до другого треба перемістити півмуфту 16в осьовому напрямку (при цьому шпонковий паз 17 буде ковзати по її шпонці) і ввести в зачеплення кулачки 15. Муфти цього типу забезпечують надійне з’єднання валів.

Кулачкові муфти мають малі габаритні розміри, просту конструкцію, виготовлення їх коштує недорого. Недолік цих муфт полягає в тому, що їх ввімкнення на великій швидкості без будь-яких запобіжних заходів супрово­джується ударом, який може спричинити аварію.

Обгінні муфти широко застосовуються у механізмах для передачі руху в одному напрямку, вони автоматично замикаються в одному напрямку обер­тання і розмикаються в протилежному.

Багатодискові фрикційнімуфти складаються з двох або декількох дисків, торцеві поверх­ні яких міцно притиснуті одна до одної. Діаметр і кількість ва­лів підбирають в залежності від потужності, яка передається. Чим більша площа контакту між дис­ками, тим більша потужність пе­редається. На мал. 12.5 наведено схему багатодискової фрикційної електромаг­нітної муфти, що працює внаслідок дії сил тертя, які виникають в результаті магнітного притягування між деталями, з’єднаними з ведучою і веденою частинами. Привід цієї муфти здійснюється через зубчасте колесо 7, наса­джене на корпус 11. У ньому розміщено електромагнітну котушку 4, один кінець приводу якої виведено на корпус, тобто заземлено, а другий з’єднано з контактним кільцем 6, заізольованим від корпуса кільцем 12. Корпус 11 разом з запресованою втулкою 10 вільно обертається на веденому валу 8 і утримується від осьового переміщення кільцем 9, яке закріплюється стопорним гвинтом.

Якір 1 і диск 2 з’єднані з валиком за допомогою шліцьового з’єднання, вони вільно пересуваються вздовж осі. Диски 3 мають зовнішні виступи, які вільно переміщуються по пазах обойми 5, закріпленої на корпусі 11.

Муфту вмикають, подаючи постійний струм в обмотку котушки 4 через контактне кільце 6. При цьому під дією магнітного поля, що виникло, диски 2 і 3 затискаються між якорем 1 і корпусом 11 і рух передається валу 8і всьо­му механізму.

Редуктори і коробки передач.

Редуктор  - механізм, передаючий і перетворюючий крутячий момент з однією або більш механічними передачами. Основні характеристики редуктора - ККД, передавальне відношення, передавана потужність, максимальні кутові швидкості валів, кількість провідних і ведених валів, тип і кількість передач і рівнів.

Зазвичай редуктором називають пристрій, що перетворює високу кутову швидкість обертання вхідного валу в нижчу на вихідному валу, підвищуючи при цьому обертовий момент. Редуктор, який перетворить низьку кутову швидкість у вищу зазвичай називають мультиплікатором. Редуктор, який перетворить високу кутову швидкість в нижчу, зазвичай називають демультипликатором.

Редуктор із ступінчастою зміною передавального відношення називається коробкою передач, з безступінчастою - варіатор.