Подкатегории
ТЕМА 2.1 - МЕХАНІЗМ І МАШИНА.
Урок №9. Механізм і машина. |
Кінематика механізмів. Механізм і машина, ланки механізмів. Кінематичні пари та кінематичні схеми механізмів. Типи кінематичних пар.
Машини та обладнання, що використовуються в промисловості, складаються з агрегатів, механізмів та складальних одиниць. Вони відрізняються за призначенням, розмірами, формою, конструкцією, матеріалами.
Машина - це механізм або поєднання агрегатів і механізмів для перетворення енергії руху одного виду в інший, а також для перетворення матеріалів та інформації.
Агрегат - сукупність механізмів, що забезпечують виконання певних функцій (автомобільний, тракторний двигун, електродвигун, гідропривід).
Механізм - сукупність рухомо з’єднаних деталей, що передають, перетворюють (відтворюють) рух.
Складальна одиниця - сукупність деталей, що є взаємозамінною складовою частиною агрегатів.
Деталь - виріб, виготовлений з однорідного матеріалу без застосування складальних операцій. Деталями є як прості вироби, такі як шайба, гайка, гвинт, так і складні: станина, блок двигуна, колінчастий вал, вал турбіни.
Машини щодо характеру робочого процесу поділяються на двигуни, генератори, знаряддя, транспортуючі та керуючі машини.
Двигун - агрегат для перетворення теплової, електричної та іншої енергії в механічну роботу. До них належать двигуни внутрішнього згорання, електродвигуни, газові турбіни, гідромотори, парові машини тощо.
|
Генератори - перетворюють механічну енергію в інший вид енергії. До них належать генератори електричної енергії, компресори та інші.
|
Транспортуючі машини - застосовують для переміщення різних вантажів. Це транспортери, конвеєри, мостові крани, автокрани тощо. |
З’єднання двох ланок поверхнями, лініями чи точками називають кінематичними парами.
Класичним прикладом механізму є кривошипно-шатунний. Цей механізм має чотири кінематичні пари, що з’єднуються в точках А, В, С, D Кривошип 1 здійснює обертальний рух відносно нерухомої опори на корпусі в точці А. За повний оберт кривошипа точки А, В, С, і D рухомих ланок кривошипа 1 шатуна 2, повзуна 3 описують траєкторії, причому за кожний наступний оберт кривошипа рухомі ланки будуть переміщуватися за тими ж траєкторіями, перетворюючи обертальний рух кривошипа 1 в зворотно-поступальний рух повзуна 3.
У випадку, коли ведучою ланкою є повзун (поршень), механізм перетворює його зворотно-поступальний рух в обертальний рух кривошипа.
В моменти, коли повзун досягає крайнього лівого або крайнього правого положення, шатун і кривошип розміщуються на одній прямій (кут 0 або 1800). Із цих положень, або мертвих точок, кривошип при зворотному ході повзуна може продовжувати обертатися чи в попередньому чи в зворотному напрямку. Постійний напрямок обертання кривошипа забезпечується внаслідок того, що на його валу закріплюють важке колесо-маховик, воно завдяки інерції своєї маси виводить кривошип з мертвих точок.
Для нормальної роботи кривошипно-шатунного механізму необхідно, щоб радіус R кривошипа був меншим від довжини L шатуна, тобто R<L.
Тільки за цієї умови кривошипно-шатунний механізм може здійснювати повний цикл руху.
ТЕМА 2.2 - ПЕРЕДАЧІ ОБЕРТАЛЬНОГО РУХУ.
Урок №10. Передачі обертального руху. |
Передачі обертального руху. Механічні передачі. Передавальне відношення та передавальне число.
Передачі між валами, що мають паралельні осі та осі, які перетинаються чи схрещуються. Ремінна, фрикційна, зубчаста, ланцюгова, черв’ячна передачі; їхня будова, переваги і недоліки, призначення.
Загальні поняття про передачі між валами. |
Ведучі ланки та їх параметри прийнято позначати непарними цифрами 1, 3, 5 і т. д., ведені та їх параметри - парними цифрами 2, 4, 6 і т. д. Наприклад: D1 і D2- діаметри ведучого і веденого шківів зубчастих коліс, зірочок і т. д.;
z1 і z2 - числа зубів ведучого і веденого зубчастих коліс, зірочок; n1 і n2 - частоти їх обертання (числа обертів); ω1 і ω2 — кутові швидкості.
Оскільки частота обертання (кількість обертів за хвилину) прямо пропорційна кутовій швидкості обертання, то передаточне відношення
u1-2 = n1/n2 = ω1/ω2
Передаточні відношення, виражені через діаметри початкових кіл D і числа зубів z зубчастих коліс, рівні між собою:
u1-2 = D2/D1 = z2/z1
Тобто, отримати дані про передаточне відношення можна з будь-якого виразу:
u1-2 = n1/n2 = ω1/ω2 = D2/D1 = z2/z1
Пасові передачі. |
Порівняно з іншими механічними передачами пасові дають змогу просто, безшумно передавати крутний момент від двигуна або проміжного вала до робочого органу верстата в достатньо широкому діапазоні швидкостей і потужностей. Пас охоплює два шківи, насаджені на вали. Навантаження передається за рахунок сил тертя, що виникають між шківом і пасом внаслідок натягання останнього. Застосовуються передачі з плоскими клиновими і круглими пасами.
Передачі клиновими пасами широко розповсюджені, вони прості і надійні в експлуатації. Основна перевага клинових пасів - якісне зчеплення їх зі шківами і відносно мале ковзання. Крім того, габарити клинових передач значно менші, ніж плоских пасових передач.
Передачі з широкими клиновими пасами розповсюджуються все ширше. Вони дають змогу безступенево регулювати швидкість обертання робочого органу на ходу під навантаженням і таким чином встановити оптимальний режим роботи. За наявності розглянутої передачі у верстаті можна механізувати і автоматизувати процес оброблення.
Ланцюгові передачі. |
Фрикційні передачі. |
Зубчасті передачі. |
Розрізняють також прямозубі, косозубі та з круговими зубами конічні передачі. На малюнку г зображено конічні прямозубі, а на малюнку, є - конічні кругові зубчасті колеса. Їх призначення - передавання обертання між валами, осі яких перетинаються. Конічні зубчасті колеса з круговими зубами застосовують в передачах, де необхідні висока плавність і безшумність руху.
На малюнку, дзображені зубчасті колесо і рейка. У цій передачі обертальний рух колеса 1 перетворюється в прямолінійний рух рейки 2.
Евольвентне зачеплення - лінійчате, оскільки контакт зубів практично проходить по вузькій площадці, розташованій вздовж зуба (а). Цим пояснюється порівняно невисока контактна міцність цього зачеплення.
В зачепленні Новикова лінія контакту зубів стає точкою і зуби торкаються тільки в момент проходження профілів через цю точку (б), а неперервність передавання руху забезпечується завдяки гвинтовій формі зубів. Тому це зачеплення може бути тільки косозубим з кутом нахилу β = 10...300. При взаємному перекочуванні зубів контактна площадка пересувається вздовж зуба з великою швидкістю, що створює сприятливі умови для утворення стійкої масляної плівки між зубами, завдяки чому тертя в передачі зменшується майже в два рази, відповідно підвищується несуча здатність зубів.
Суттєвим недоліком розглянутого зачеплення є підвищена чутливість до зміни міжосьової відстані і значних коливань навантажень.
Модуль виражають в міліметрах і позначають буквою m. Таким чином, модуль
m = P/π = P/3,14 а крок P = πm = 3,14m
Дуга ділильного кола S в межах зуба називається товщиною зуба, дуга S1 - шириною западини. Як правило, S = S1. Розмір b зуба вздовж лінії, паралельної осі колеса, називається довжиною зуба.
Число зубів зубчастого колеса позначається буквою Z.
У зуборізній справі модуль є дуже важливим показником. Від нього залежать усі елементи зуба: висота головки ha = m, висота ніжки hf= 1,25m, висота всього зуба h = ha + hf = m +1,25m = 2,25 m.
Знаючи число зубів Z і модуль m, можна визначити діаметр ділильного кола зубчастого колеса
d = zm, діаметр кола виступів da = d + 2h' = zm + 2m = (z +2)m, діаметр кола впадин df = d - 2hf = zm - 2,4m = (z - 2,4)m.
Щоб визначити діаметр заготовки для виготовлення зубчастого колеса, до заданого числа зубів додають число два і одержаний результат перемножують на модуль.
За числом зубів розрізняють черв’яки одно-, двозахідні і т.д. Однозахідний черв’як за один оберт повертає колесо на один зуб, двозахідний - на два тощо. Щоб визначити передаточне число u черв’ячної передачі, треба число заходів К черв'яка розділити на число зубів z2 черв’ячного колеса. Якщо, наприклад К= 2, а z2 = 50, то u = K/z2 = 2/50 = 0,04.
При частоті обертання черв’яка n = 500 обертів за хвилину для черв’ячного колеса n2 = n1u = 500 • 0,04 = 20 об/хв.
Недоліком черв’ячних передач є великі втрати потужності, що передається, на тертя. Для зменшення втрат черв’яки виготовляють із сталі, їх поверхні після гартування шліфують, а ободи черв’ячних коліс, які надівають на стальну маточину, виготовляють з бронзи. При застосуванні таких матеріалів тертя зменшується, меншими стають втрати потужності і знос деталей.
ТЕМА 2.3 - МЕХАНІЗМИ, ЩО ЗМІНЮЮТЬ РУХ.
Урок №11. Механізми, що змінюють рух. |
Механізми, що змінюють рух: зубчасто-рейкові, гвинтові, кривошипно-шатунні, кривошипно-колісні, кулачкові. Їх будова, переваги та недоліки, призначення.
Механізми перетворення обертального руху. |
гвинтові механізми: |
Найпоширенішими механізмами перетворення обертального руху в прямолінійний є кривошипно-шатунні, рейкові, гвинтові, ексцентрикові, кулісні, храпові тощо.
Ексцентрикові і кулачкові механізми. |
Кулісний механізм. |
Храпові механізми. |
ТЕМА 2.4 - ДЕТАЛІ МАШИН.
Урок №12. Деталі машин. |
Деталі машин. Деталі та збірні одиниці загального і спеціального призначення. Вимоги до них. Роз’ємні та нероз’ємні з’єднання деталей машин, їх види.
Деталі і складальні одиниці передач обертального руху. Осі і вали, їх відмінності за характером роботи. Основні види підшипників та їх застосування. Муфти, їх класифікація та застосування. Редуктори, коробки передач.
Деталі та збірні одиниці загального і спеціального призначення. |
Типові деталі для передавання обертального руху. |
Для передачі сил вали з’єднуються з зубчастими колесами і шківами за допомогою спеціальних деталей - шпонок. Одна частина шпонки встановлюється на валу, інша - в приєднуваній деталі. Переріз шпонок і шпонкових пазів у з’єднуваних деталях вибирають в залежності від діаметра вала і характеру спряження.
Різниця між валом і віссю полягає в тому, що вал обертається і передає силу через закріплені на ньому деталі іншим деталям, які з ним спряжені, вісь же, обертаючись або залишаючись нерухомою, тільки утримує деталі, що на ній насаджені.
Для з’єднання валів з зубчастими колесами і шківами застосовують також шліцьові з’єднання.
Підшипники. |
При терті кочення деталі перекочуються одна по одній без ковзання і поверхні їх дотикаються тільки по лінії або в одній точці, причому по мірі перекочування лінія або точка дотикання весь час замінюється новою, що спостерігається, наприклад, при коченні котків по рейках, перекочуванні (без ковзання) зубів коліс у зубчастих передачах тощо.
Якщо конструкції попарно з’єднаних деталей і навантаження однакові, то опір тертю і знос деталей значно менші при коченні.
Найхарактерніше проявляються сили тертя в підшипниках, нерухомих опорах, в яких обертаються шипи (цапфи) валів. За видами тертя підшипники поділяються на підшипники ковзання і підшипники кочення.
У станкобудуванні підшипники ковзання, в основному, виготовляють з антифрикційних кольорових сплавів двох типів: олов’яних і алюмінієвих бронз, а також бабітів. |
Відповідно до ГОС'Т 520-71 установлено п’ять класів точності: 0, 6, 5, 4 і 2, де 0 - підшипник кочення звичайної точності, 6 - підвищеної, 5 - високої, 4 - особливо високої, 2 - надвисокої.
Підшипники класу 0 застосовуються в механізмах різного обладнання, класів 6, 5 - у точних механізмах верстатів, зокрема, для точних шпинделів, а класів 4 і 2 - в особливо точних механізмах (наприклад, для шпинделів прецизійних верстатів). Точні підшипники не слід установлювати там, де можуть працювати підшипники класу 0. Чим точніші підшипники, тим дорожче вони коштують.
Муфти. |
На попередньому малюнку показано фрикційну обгінну муфту з роликами. Вона складається з обойми 18 з гладенькою циліндричною внутрішньою поверхнею, роликів 19 і зірочки 20. Між обоймою і зірочкою створені порожнини 21, що звужуються в одному напрямку. Ролики виштовхуються штовхачами 25 з пружинками 23 в частини порожнин, які звужуються. При обертанні зірочки за годинниковою стрілкою під дією сил тертя ролики заклинюються і затягують за собою обойму, що закріплена в механізмі, наприклад за допомогою шпонки 22. При обертанні у зворотному напрямку обойма обганяє зірочку, викочує ролики у широкі частини порожнин і муфта розмикається.
Деталі обгінних муфт мають високу поверхневу твердість, до HRCe 50-60. Ролики виготовляють із сталі ШХ15, зірочки, вкладиші 24 і обойми - зі сталі 20Х і 40Х.
Такі муфти виготовляють для передачі моментів від 2,5 до 770 Н*м при діаметрах валів 10- 90 мм.
Редуктори і коробки передач. |