close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

37.Детали машин и основы проектирования

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Министерство сельского хозяйства
Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«Самарская государственная сельскохозяйственная
академия»
Кафедра «Механика и инженерная графика»
А. Н. Андреев, С. В. Сафонов, С. В. Краснов
ДЕТАЛИ МАШИН И ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ
Методические указания для выполнения
лабораторных работ
для студентов, обучающихся по направлению
110800.62 «Агроинженерия»
Кинель
РИЦ СГСХА
2013
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УДК 539.417
ББК 34.42я73
А-85
Андреев, А.Н.
А-85 Детали машин и основы проектирования : методические
указания / А. Н. Андреев, С. В. Сафонов, С. В. Краснов. –
Кинель : РИЦ СГСХА, 2013. – 69 с.
Методические
указания
содержат
описание
конструкций
лабораторных стендов и измерительных устройств, методики проведения
опытов, обработки результатов.
Методические
указания
предназначены
для
студентов,
обучающихся по направлению 110800.62 «Агроинженерия».
© ФГБОУ ВПО Самарская ГСХА, 2013
© Андреев А.Н., Сафонов С.В., Краснов С.В., 2013
2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Предисловие
Методические указания составлены на основании рабочей
программы
дисциплины
«Детали
машин
и
основы
конструирования».
Цель издания – помочь студентам инженерного факультета
очного и заочного обучения выполнять лабораторные работы по
изучению деталей машин общемашиностроительного применения.
Методические указания предназначены для самостоятельной
работы студентов при выполнении лабораторных работ по
дисциплине «Детали машин и основы конструирования».
В методических указаниях подробно описаны конструкция и
работа лабораторных установок, основные методы расчета, а так
же даны вопросы для самоконтроля студентов и рекомендуемая
для самостоятельной подготовки литература. Методика
выполнения расчетов снабжена необходимыми справочными
материалами и иллюстрациями.
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Правила техники безопасности
Студенты допускаются к лабораторным работам только после
общего инструктажа и росписи студента в соответствующем
журнале, а также после ознакомления с инструкцией по технике
безопасности на рабочем месте.
Особое внимание следует обратить на следующее:
1) Оборудование, приборы, инструмент, предназначенные для
проведения лабораторных работ, должны быть исправными;
2) Перед пуском оборудования (установок) следует убедиться,
что подвижные части надежно закреплены. Проверьте
надежность
крепления
ограждений,
закрывающих
вращающиеся детали привода оборудования;
3) Категорически запрещается вводить руки в опасную зону
работающего оборудования!
4) Категорически запрещается пуск установок и включение
приборов без разрешения преподавателя;
5) Установки и приборы, включенные в электрическую сеть
напряжением более 36 В, должны быть надёжно заземлены;
6) Нельзя оставлять обтирочный материал вблизи установки,
т.к. он может воспламениться от попадания искры или
самовоспламениться;
7) Опускание или установка деталей (при ознакомлении с
ними) разрешается на предназначенные для этого места, где
исключается возможность падения, сползания деталей. Не
оставлять тяжелые, детали на краю стола или в
неустойчивом положении!
8) Недопустимо облокачиваться как на неподвижные части
оборудования, так и на ограждения!
9) Категорически запрещается стоять на линии возможного
вылета поломавшихся деталей;
10) Немедленно сообщать преподавателю о неисправностях
оборудования.
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Порядок проведения и оформления лабораторных работ
1. Студент обязан перед посещением лаборатории
ознакомиться с работами по этому изданию, а также с
литературой, указанной в каждой лабораторной работе.
2. Перед началом работ преподавателем проводится проверка
готовности студента к выполнению лабораторных работ.
Работа выполняется звеном студентов по 5-6 человек
самостоятельно.
3. Отчет по лабораторной работе оформляется в журнале
лабораторных работ по курсу «Детали машин» или в рабочей
тетради. Отчет по лабораторной работе должен содержать:
1) Название и цель работы;
2) Эскизы, схема установки;
3) Результаты экспериментального и теоретического
исследования (таблицы);
4) Основные теоретические положения (формулы);
5) По результатам исследования делаются выводы.
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Лабораторная работа №1
Изучение типовых деталей машин. Разъемные и неразъемные
соединения деталей машин
Цель работы
Знакомство с терминологией, особенностями конструкции,
методами определения параметров, областью применения
некоторых типовых деталей машин: резьбовых деталей,
заклепочных соединений.
Оборудование
1. Набор деталей резьбовых и заклепочных.
2. Набор гаечных ключей.
3. Резьбомеры.
4. Штангенциркуль.
Деталь – изделие (элементарная часть машины),
изготовленная из однородного по наименованию и марке
материала без применения сборочных операций, например: винт,
гайка, шпилька, шайба, вал и т. д.
Детали могут быть простыми (винт, гайка и т.д.) или
сложными (корпус редуктора, коленчатый вал и т. д.).
Узел – сборочная единица, состоящая из ряда деталей,
связанных
между
собой функциональным
назначением
(подшипник качения, муфты и т. д.).
Детали машин подразделяются на следующие детали:
1. детали общего назначения, которые применяют почти во всех
машинах (болты, валы),
2. детали специального назначения, применяющиеся только в
одном или нескольких типах машин (крюк, поршень, лемех).
Детали в узлах могут быть связаны подвижно (подшипники,
зацепления) и неподвижно (болтовые, сварные, шпоночные и др.).
Неподвижные связи называют соединениями (рис. 1.1). По
признаку разъёмности соединения можно разделить на разъемные,
позволяющие разбирать узлы без повреждения деталей (к ним, в
частности, относятся резьбовые, шпоночные и шлицевые), и
неразъемные, не позволяющие разбирать узлы без разрушения или
повреждения деталей (к ним относятся сварные и заклепочные
соединения).
6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
СОЕДИНЕНИЯ
Разъемные
Неразъемные
Резьбовые
Сварные
Шпоночные
Паяные
Шлицевые
Заклепочные
Клиновые
Прессовые
Клеммовые
Клеевые
Штифтовые
Фрикционные
Рис. 1.1. Классификация соединений
Резьбовые соединения – соединение деталей с помощью
болтов, винтов, шпилек, шайб, гаек, шурупов, является одним из
старейших и наиболее распространенных видов разъемного
соединения (рис. 1.2).
Болт — цилиндрический стержень с головкой на одном конце
и резьбой для навинчивания гайки на другом.
Винт — отличается от болта тем, что ввертывается в одну из
соединяемых деталей, наиболее толстую; кроме того, он может не
иметь головки.
Ш пилька — цилиндрический стержень с резьбой на обоих
концах. Одним концом шпилька ввертывается в резьбовое
отверстие одной из соединяемых деталей, а на другой ее конец
навинчивается гайка.
Гайка — деталь с резьбовым отверстием, служащая для
замыкания скрепляемых при помощи шпильки (или болта) деталей
соединения.
По назначению различают болты общего и специального
(установочные, фундаментные, рым-болты) назначения [2].
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
По форме головки различают винты: 1) захватываемые
инструментом снаружи головки; 2) захватываемые инструментом
изнутри и с торца головки; 3) препятствующие провороту.
По форме стержня винты подразделяют на группы:
1) с нормальным стержнем; 2) с подголовком; 3) с утолщенным
чисто обработанным стержнем при установке в развернутое
отверстие без зазора; 4) со стержнем уменьшенного диаметра для
лучшего восприятия переменных и ударных нагрузок.
Основным типом гаек так же, как и головок винтов, являются
шестигранные.
В ряде случаев, при переменных нагрузках, наблюдается
самоотвинчивание гаек и ослабление силы затяжки, что
недопустимо. Для предотвращения этого применяют стопорение.
Используют следующие виды стопорения: 1) дополнительное
трение (контргайка); 2) специальными запирающими элементами –
шплинтами, шайбами; 3) пластическое деформирование или
приварку после затяжки [3].
Основным элементом резьбовых деталей является резьба –
винтовой выступ постоянного сечения и шага.
Резьбы по назначению разделяют на группы: 1) крепежные
резьбы, предназначенные для скрепления деталей; 2) крепежноуплотняющие; 3) резьбы для передачи движения (в ходовых и
грузовых винтах).
По форме профиля резьбы разделяют на метрическую,
дюймовую (треугольного профиля с притупленными вершинами и
впадинами), трубную (треугольную со скругленными вершинами и
впадинами),
круглую,
ходовую
—
прямоугольную,
трапецеидальную
симметричную
и
трапецеидальную
несимметричную или упорную.
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
а)
б)
в)
Рис. 1.2. Основные типы резьбовых соединений:
а – соединение болтами; б – соединение винтами; в – соединение
шпильками
Рис. 1.3. Метрическая резьба
9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Метрическая резьба (рис. 1.3) является основной крепежной
резьбой и характеризуется следующими параметрами: углом
профиля α (α=60°) – углом между смежными боковыми сторонами
резьбы осевого сечения; диаметрами резьбы (винта и гайки):
наружный d1 D; средний d2 , D2 ; внутренний d 1 , D 1 . Диаметры
винта, как охватываемой детали, обозначаются малыми буквами,
диаметры гайки, как охватывающей детали – большими.
Номинальные значения одноименных деталей равны.
Шаг резьбы Р – расстояние между одноименными сторонами
двух соседних витков, измеренное в направлении оси винта. Ход
винта P h – понятие, введенное для многозаходных резьб:
Рh P z ,
(1.1)
где z – число заходов резьбы.
Ход винта равен шагу винтовой поверхности резьбы —
расстоянию, на которое переместится винт вдоль своей оси при
повороте на один оборот в неподвижной гайке.
Угол подъема резьбы, образованный винтовой линией по
среднему диаметру резьбы, и плоскостью, перпендикулярной к оси
резьбы, определяемой из зависимости:
tgψ Ph
πd
(1.2)
.
Геометрические параметры метрической резьбы, как и
большинство других резьб, стандартизованы [1].
Метрическая резьба бывает с крупным и мелким шагом.
Метрическую резьбу с крупным шагом обозначают буквой М и
числом, выражающим диаметр резьбы в миллиметрах, например,
М20, а для метрической резьбы с мелким шагом дополнительно
указывают шаг в миллиметрах, например, М20 ×1,5.
Область применения резьбы с мелкими шагами:
1) динамически нагруженные детали; 2) полые тонкостенные
детали; 3) детали, в которых резьба применяется для регулировки.
Заклёпочные соединения
Неразъемные заклепочные соединения – это соединение
двух или трех листов (или фасонных прокатных профилей),
осуществляемое постановкой в совмещенные отверстия заклепок –
стержней круглого сечения с головками на концах, одна из
10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
которых выполнена при изготовлении заодно со стержнем и
называется закладной, а вторая формируется при клепке и
называется замыкающей (рис. 1.4).
Рис. 1.4. Заклепочное соединение
Отверстия в соединяемых деталях продавливают или сверлят.
Сверление менее производительно, но обеспечивает большую
точность и долговечность, так как при продавливании вокруг
отверстия образуются мелкие трещины, а на выходе, за счет
деформирования листа, образуется острая кромка, которая может
вызвать подрезание заклепки.
В основном применяются следующие виды заклепок
(рис. 1.5): с полукруглыми головками, с потайной головкой, с
полупотайной головкой, полупустотелые, пустотелые – пистоны,
взрывные [3].
Стальные заклепки малого диаметра (до 12 мм), заклепки из
цветных металлов ставят холодным способом (холодная клепка).
Стальные заклепки диаметром больше 12 мм ставят горячим
способом, с подогревом стержня до светло-красного каления
(1000-1100°С), что обеспечивает лучшее заполнение отверстия,
повышенный натяг в стыке деталей и, следовательно, лучшее
качество соединения.
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
а)
б)
в)
г)
Рис. 1.5. Виды заклепок:
а – с полукруглой головкой; б – с потайной головкой;
в – с полупотайной головкой; г – пистоны
По расположению соединяемых элементов различают
соединения внахлестку и встык с одной или двумя накладками.
Вместе с соединяемыми деталями заклепки образуют заклепочные
швы (рис. 1.6). В зависимости от вида соединения и взаимного
расположения заклепок они бывают однорядные (рис. 1.6, а),
двухрядные (рис. 1.6, б) и многорядные; односрезные (рис. 1.6, а)
и многосрезные; с рядовым и шахматным (рис. 1.6, б, в)
расположением заклепок [3].
а)
б)
в)
Рис. 1.6. Основные типы заклепочных швов:
а – однорядный; б – многорядный с рядовым расположением;
в – многорядный с шахматным расположением
12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Заклепочный шов характеризуется следующими параметрами:
d — диаметр поставленной заклепки (диаметр отверстия), мм;
δ — толщина листов, мм;
p — шаг заклепочного шва — расстояние между центрами
заклепок по длине шва, мм;
l — расстояние заклепок до края листа, мм;
11 — расстояние между рядами заклепок.
Порядок выполнения работы
Ознакомиться визуально с резьбовыми и заклепочными
деталями, представленными в наборе, и с видами соединений. В
журнале лабораторных работ изобразить эскизы деталей и
соединений. Заполнить таблицы отчета, определив замером или
расчетом необходимые параметры, используя рекомендуемую
литературу.
При оформлении лабораторной работы необходимо
выполнить следующее.
1. Указать цель работы, приборы и материалы.
2. В пункте «Изучение резьбовых соединений» сделать эскизы
деталей (болт, винт, шпилька).
3. Необходимо заполнить таблицу 1.1.
Таблица 1.1
Характеристика резьбовых деталей
Наименование параметров,
ед. изм.
Наружный диаметр резьбы, мм
Внутренний диаметр резьбы, мм
Средний диаметр резьбы, мм
Длина резьбы, мм
Шаг резьбы, мм
Обозначение резьбы по ГОСТу
Площадь поперечного сечения, мм2
Длина детали, мм
Высота головки, мм
Отношение высоты головки к
диаметру
Размер под ключ, мм
Исполнение
Покрытие
Условное обозначение детали
Обозначение
13
Болт
Деталь
Винт
Шпилька
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4. В пункте «Изучение заклепочных соединений» необходимо
выполнить эскизы заклепок (по указанию преподавателя).
5. Заполнить таблицу 1.2.
6. Сделать выводы.
Таблица 1.2
Характеристика заклепочного соединения
Наименование параметров
Диаметр заклепки, мм
Диаметр головки, мм
Длина заклепки, мм
Высота головки, мм
Толщина соединяемых листов, мм
Шаг заклёпочного шва, мм
Расстояние между рядами, мм
Число заклёпок в ряду, шт
Вид заклёпочного шва
Вид заклёпки в соединении
Условное обозначение заклёпки
Обозначение
Исполнение1
Исполнение 2
Контрольные вопросы
1. Дайте определение детали.
2. Что называется узлом?
3. Как классифицируются детали машин? Какие бывают
соединения?
4. Что такое болт, винт, шпилька, гайка?
5. Как подразделяются болты по назначению?
6. Как подразделяются болты по форме стержня и головки?
7. Какие
существуют
способы
стопорения
гаек
от
самоотвинчивания?
8. На какие группы подразделяют резьбы по назначению?
9. Какие бывают резьбы по форме профиля?
10. Перечислите основные параметры метрической резьбы.
11. Как обозначают резьбы?
12. Какие существуют способы для получения отверстий в деталях
под заклепку? Достоинства и недостатки их.
14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Лабораторная работа №2
Изучение типовых деталей машин.
Валы и оси. Ш лицевые и шпоночные соединения
Цель работы
Знакомство с терминологией, особенностями конструкции,
методами определения параметров, областью применения
некоторых типовых деталей машин: шпоночных и шлицевых
соединений (по указанию преподавателя), валов и осей.
Оборудование
1. Набор деталей шпоночных и шлицевых соединений.
2. Образцы валов и осей.
3. Штангенциркуль.
Валы – детали, предназначенные для передачи крутящего
момента вдоль своей геометрической оси и для поддержания
вращающихся деталей. Валы по назначению можно разделить на
валы передач, несущие детали передач – зубчатые колеса, шкивы,
звездочки, муфты, коренные валы, несущие, помимо деталей
передач, еще и рабочие органы – колеса, кривошипы, зажимные
патроны и т. д.
По форме геометрической оси валы делятся (рис. 2.1) на
прямые, коленчатые и гибкие. По форме осевого сечения прямые
валы бывают постоянного диаметра и ступенчатые, а по форме
поперечного сечения — круглые, и шлицевые, квадратные,
профильные.
Они могут изготавливаться заодно с деталями передач или
рабочими органами (вал-шестерня, вал-эксцентрик) или отдельно
от них [3].
Оси – детали, служащие для поддержания вращающихся
вместе с ними или на них деталей и не передающие – крутящего
момента. Следовательно, они бывают вращающимися и
неподвижными. Короткие оси делают постоянного диаметра, а
длинные – фасонными [1].
Практически валы выполняют ступенчатыми. Эта форма
удобна в изготовлении и сборке; уступы валов могут
воспринимать большие осевые силы.
15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 2.1. Основные типы валов и осей
Посадочные
поверхности
под
ступицы
деталей,
насаживаемых на вал, выполняют цилиндрическими или
коническими [1].
Участки осей и валов, которыми они опираются на
подшипники и воспринимают нагрузки, называются цапфами.
Концевые цапфы называются шипами (отсюда – подшипники), а
16
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
внутренние – шейками. Цапфы, воспринимающие осевые
нагрузки, называются пятами.
Длина осей не превышает 3 м, а валов – 6-7 м, что объясняется
длиной выпускаемых промышленностью круглых заготовок,
условиями
изготовления
и
транспортирования.
При
необходимости можно изготавливать более длинные валы, их
делают составными с помощью фланцев.
Наиболее широко применяемые в настоящее время
ступенчатые валы характеризуются наличием различных
технологических элементов (рис. 2.2): галтелей – поверхностей
плавного перехода от одной ступени к другой, обеспечивающих
снижение концентрации местных напряжений; фасок на торцах,
облегчающих монтаж на валах деталей и предупреждающих
травмирование рук; округленных канавок для выхода
шлифовального круга; шпоночных канавок или шлицев в местах
установки деталей передач или рабочих органов [2].
Рис. 2.2. Конструкция вала
Ш поночные соединения служат для закрепления деталей на
валах с целью передачи крутящего момента от вала к ступице
детали, и наоборот.
Ш понка – призматический или клиновидный стержень,
устанавливаемый в пазах вала и ступицы, насаживаемый на вал.
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Все виды шпонок можно разделить на две основные группы:
клиновые,
образующие
напряженные
соединения,
призматические или сегментные, образующие ненапряженные
соединения.
Клиновые шпонки бывают врезные (рис. 2.3) на лыске,
фрикционные, с головкой и с плоскими концами. Наиболее
распространены врезные шпонки [3].
Рис. 2.3. Основные типы клиновых шпонок
Рис. 2.4. Соединение призматической шпонкой
18
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Клиновые шпонки забивают между валом и ступицей до
упора, поэтому еще до приложения внешней нагрузки создается
напряженное соединение. Работают эти шпонки верхней и
нижней гранями, а между боковыми гранями и стенками пазов
остаются монтажные зазоры. Уклон верхней грани шпонки и,
соответственно, паза ступицы — 1:100.
Недостатком соединений клиновыми шпонками является
неизбежное радиальное и возможное осевое смещение
насаживаемой на вал детали, что приводит к необходимости
усложнять конструкцию вала созданием различных устройств,
фиксирующих деталь в осевом направлении, а также к появлению
неуравновешенной силы, вызывающей биение, износ и опор вала.
Поэтому клиновые шпонки применяют сравнительно редко, как
правило, в тихоходных неответственных передачах.
Призматические шпонки (рис. 2.4) — врезные, со
скругленными или прямыми торцами наиболее распространены.
Их не забивают, а закладывают в пазы, что требует большой
точности изготовления, но зато нет предварительного напряжения
и отсутствует эксцентриситет. Достоинство их и в отсутствии
уклона, что делает их более удобными в изготовлении.
Рабочими гранями призматических шпонок являются более
узкие боковые грани. Для удобства сборки имеется монтажный
зазор между верхней гранью и дном паза ступицы.
Призматические шпонки могут применяться как в
неподвижных соединениях, так и в подвижных. В последнем
случае они бывают направляющие, по которым ступица
перемещается вдоль вала, и скользящие, перемещающиеся вместе
со ступицами вдоль вала.
Сегментные шпонки — своеобразная разновидность
призматических. Принцип их работы одинаков (рис. 2.6) [3].
Они наиболее технологичны, так как – отличаются удобством
изготовления, как самих шпонок, так и пазов для них.
Недостатком является значительная глубина паза в валу, что
приводит к уменьшению прочности валов. Поэтому сегментные
шпонки применяются лишь при передаче небольших моментов.
19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 2.5. Различные виды призматических шпонок
Рис. 2.6. Соединение сегментной шпонкой
20
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Ш лицевые (зубчатые) соединения (рис. 2.7) – соединения с
выступами – зубьями на валу, входящими во впадины
соответствующей формы в ступице. Зубья на валу
изготавливаются фрезерованием, а в ступице – протягиванием. По
сравнению
со
шпоночными
соединениями,
шлицевые
обеспечивают большую несущую способность при одинаковых
габаритах из-за большей рабочей поверхности и более
равномерного распределения давления по высоте зубьев, большую
усталостную прочность вала, лучшее центрирование деталей на
валу.
Рис. 2.7. Зубчатые (шлицевые) соединения
Рзличают три типа шлицевых соединений: прямобочные,
эвольвентные, треугольные [3].
Центрирование (обеспечение совпадения геометрических
осей) соединяемых деталей, выполняют по наружному D
внутреннему d диаметрам или боковым поверхностям b выступов.
Прямобочные наиболее распространены из-за простоты
изготовления и хороших эксплуатационных свойств. Они могут
обеспечивать центрирование ступицы на валу по боковым граням
b, по наружному D, или по внутреннему d диаметрам.
Достигается это калиброванием центрирующих поверхностей
втулок протяжкой, а вала – шлифованием. Центрирование по D
или d обеспечивает более высокую соосность ступиц на валу, а
центрирование по боковым поверхностям – более равномерное
распределение нагрузки по зубьям.
Эвольвентные шлицевые соединения имеют более высокую
прочность зубьев из-за их утолщения к основанию, и более
21
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
технологичные из-за возможности использовать для нарезания
шлиц на валу зубонарезное оборудование и инструмент. Но
протяжки для изготовления эвольвентных пазов в ступицах малых
и средних диаметров очень дороги, поэтому данный вид
соединений применяется ограниченно. Центрирование ступиц
здесь осуществляется преимущественно по боковым граням и по
наружному диаметру.
Прямобочные и эвольвентные зубчатые соединения
применяются как подвижные, так и неподвижные, а вот третий вид
соединений – треугольные – применяется только как
неподвижные, для передачи сравнительно небольших моментов,
или тогда, когда нужно регулировать положение ступицы на валу
в окружном направлении, что обеспечивается большим числом
мелких зубьев.
Параметры сечения шпонок и шлицев не рассчитываются, а
определяются из таблиц стандартов, по известной величине
вала [2].
Порядок выполнения работы
Ознакомиться визуально со шпоночными и шлицевыми
соединениями, представленными в наборе, и с видами шпонок. В
журнале лабораторных работ изобразить эскизы валов,
шпоночных и шлицевых соединений. Заполнить таблицы отчета,
определив замером или расчетом необходимые параметры,
используя рекомендуемую литературу.
При оформлении лабораторной работы необходимо
выполнить следующее.
1. Указать цель работы, приборы и материалы.
2. В пункте «Изучение шпоночных соединений» сделать
эскизы шпонок (призматической, сегментной, клиновой).
3. Необходимо заполнить таблицу 2.1.
4. В пункте «Изучение шлицевых соединений» сделать
эскизы
шлицов
(прямобочных,
эвольвентных,
треугольных).
5. Заполнить таблицу 2.2.
6. Выполнить эскиз вала (выдается преподавателем).
7. Сделать выводы.
22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 2.1
Характеристика шпонок
Наименование
параметров
Ширина, мм
Высота, мм
Диаметр, мм
Уклон, град.
Длина, мм
Условное
обозначение
шпонки
Обозначение
Величина параметра, вида шпонки
призматическая
сегментная
клиновая
–
–
Таблица 2.2
Характеристика шлицевого соединения
Параметры
Обозначение
Величина
Наружный диаметр, мм
Внутренний диаметр, мм
Ширина шлица, мм
Длина рабочего
соединения, мм
Число шлицев, шт
Контрольные вопросы
1. Что такое вал и ось?
2. Каково принципиальное различие между валом и осью?
3. Как подразделяются валы по назначению, по форме
геометрической оси; по форме поперечного сечения?
4. Как называются опорные части валов и осей?
5. Каково назначение шпоночных и шлицевых соединений?
6. На какие группы подразделяются шпоночные соединения?
7. Преимущества и недостатки призматических, сегментных и
клиновых шпонок?
8. Как выполняются шлицы на валу и ступице?
9. Какие различают типы шлицевых соединений?
10. Какие существуют способы центрирования шлицевых
соединений? Достоинства и недостатки их.
23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Лабораторная работа №3
Изучение гибких передач и их элементов
Цель работы
Знакомство с терминологией, особенностями конструкции
гибких передач (ременных и цепных) методами определения
параметров элементов гибких передач (ремни, шкивы, звездочки,
детали звеньев цепей и др.) и областями их применения.
Оборудование
1. Образцы ремней, приводных цепей.
2. Измерительный инструмент.
Ременная передача (рис. 3.1) в общем случае – это ведущий
и ведомый шкивы, расположенные на некотором расстоянии друг
от друга, как правило, на параллельных валах, и соединенные
ремнем, надетым на шкивы с некоторым натяжением. По форме
поперечного сечения ремни бывают плоские – прямоугольные,
клиновые – трапецеидальные, круглые и поликлиновые (рис. 3.2),
поэтому
и
передачи
называются
плоскоременными,
клиноременными, круглоременными, поликлиновыми [2].
Передача обеспечивающая одинаковое направление вращения
шкивов и называется открытой. Плоскоременные передачи,
помимо открытых, могут быть перекрестными и угловыми.
Перекрестные (рис. 3.4, а) обеспечивают равнее направление
вращения шкивов, угловые (рис. 3.4, б) — передачу вращения на
перекрещивающиеся валы.
Рис. 3.1. Ременная передача
24
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.2. Формы поперечного сечения ремней
а
б
Рис. 3.3. Ременная передача:
а – угловая; б – перекрестная
25
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Достоинства плоскоременных передач — простота
конструкции, плавность и бесшумность работы из-за высокой
эластичности ремней, возможность работы при высоких окружных
скоростях — до 100 м/с, предохранение механизмов от поломок
при перегрузках за счет возможности проскальзывания.
Недостатки их — сравнительно большие габариты,
непостоянство передаточного отношения из-за проскальзывания
ремня под нагрузкой, повышенная нагрузка на валы и опоры из-за
значительного предварительного натяжения ремня, малая
долговечность ремня.
Недостатки определили резкое сокращение применения
плоскоременных передач.
Клиновые
ремни изготавливают
кордтканевые
и
кордшнуровые (рис. 3.3) [1]. Они выпускаются семи группами
сечений: О, А, Б, В, Г, Д, Е, бесконечные, различных длин.
Рис. 3.4. Поперечное сечение клиновых ремней
26
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Все параметры ремней стандартизованы [1, 3]. В обозначении
клинового ремня указывают: тип, длину, корд.
Например: Ремень клиновой А-560 Т ГОСТ 1284. 1-80, где
Т — кордтканевый ремень; Ш — кордшнуровой.
На рисунке 3.5 представлены конструкции шкивов. Шкивы
ременных передач изготавливают из чугунастали, легких сплавов,
пластмасс. Наружная часть шкива, на которую устанавливают
ремень (ремни), называется ободом, а центральная часть,
насаживаемая на вал, называется ступицей. Обод со ступицей
соединяются диском или спицами. Обод шкива плоскоременной
передачи (рис. 3.5, а) выполняют слегка выпуклым, чтобы
удержать ремень в средней плоскости шкива, т.е. для
центрирования ремня. Обод шкива клиноременной передачи
(рис. 3.5, б) выполняют с канавками клиновой формы.
Рис. 3.5. Конструкция шкивов ременной передачи:
а – плоскоременной; б – клиноременной
27
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Цепная передача — состоит из ведущей и ведомой звездочек
и цепи, охватывающей звездочки и зацепляющейся за их зубья.
Цепные передачи, в отличие от ременных, хорошо работают и при
малых углах обхвата звездочек цепью, применяются передачи с
несколькими ведомыми звездочками.
Достоинства цепных передач: отсутствие проскальзывания,
компактность, меньшая нагрузка на валы и опоры из-за отсутствия
большого предварительного натяжения, высокий КПД.
Недостатки: их удлинение из-за износа шарниров и
растяжения пластин и, в связи с этим, неспокойный ход, шум,
дополнительные динамические нагрузки, сложность смазки
шарниров.
Цепи, применяемые в передачах и служащие для передачи
механической энергии от одного вала к другому, называются
приводными, в отличие от грузовых и тяговых, применяющихся
соответственно в грузоподъемных машинах для подвески, подъема
и опускания груза, и в машинах непрерывного транспорта для
перемещения грузов. По конструкции различают цепи приводные
втулочные, роликовые, зубчатые и фасоннозвенные. Из них
наиболее широко применяются цепи роликовые. ПР (приводные
роликовые), состоящие из внутренних пластин, напрессованных на
втулки, свободно вращающиеся на валиках, на которые
напрессованы наружные пластины. На втулки предварительно
надеты свободно вращающиеся ролики, благодаря которым имеет
место трение качения роликов по зубьям звездочек, что
значительно повышает износостойкость и позволяет работать при
скоростях до 20 м/с. Именно поэтому данные цепи получили
преимущественное распространение, особенно в сельскохозяйственном производстве. По стандарту различают цепи
роликовые
однорядные
нормальные
ПР,
однорядные
длиннозвенные облегченные ПРД, однорядные усиленные ПРУ,
двухрядные 2ПР, трехрядные ЗПР, четырехрядные 4ПР, и с
изогнутыми пластинами ПРИ [1, 3, 5].
В обозначении роликовой цепи или втулочной цепи
указывают: тип, шаг, разрушающую нагрузку и номер ГОСТа
(например, Цепь ПР–19,05–3180 ГОСТ 13568–75). У многорядных
цепей в начале обозначения указывают число рядов. Конструкции
звездочек цепных передач показаны на рисунке 3.6.
28
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
а
б
Рис. 3.6. Конструкция звездочки цепной передачи:
а – однорядной; б – двухрядной
Порядок выполнения работы
Ознакомиться визуально с гибкими передачами и их
элементами (ремни, шкивы, звездочки, цепи и их детали). В
журнале лабораторных работ сделать их эскизы, определить
замером, расчетом параметры и заполнить таблицы отчета,
используя рекомендованную литературу.
1. В пункте «Изучение ременных передач» необходимо
выполнить эскизы сечения ремней и эскизы шкивов
(круглый, клиновой, поликлиновой, зубчатый).
29
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2. Заполнить таблицу 3.1.
3. В пункте «Изучение цепных передач» необходимо
выполнить эскизы втулочной и зубчатой цепей.
4. Заполнить таблицу 3.2.
5. Сделать выводы.
Таблица 3.1
Характеристика ремней
Наименование параметров
Обозначение
Тип ремня :___________________
Ширина большего основания, мм
Величина
Ширина малого основания, мм
Высота сечения, мм
Толщина, мм
Угол, град
Количество ручьёв, шт.
Число прослоек, шт.
Площадь сечения, мм2
Длина, мм
Условное обозначение ремня
Таблица 3.2
Характеристика втулочных (роликовых) цепей
Наименование параметра
Обозначение
Шаг цепи, мм
Расстояние между внутренними
пластинами, мм
Диаметр ролика, мм
Диаметр валика, мм
Расстояние между рядами, мм
Ширина внутренней пластины, мм
Ширина внутреннего звена, мм
Длина валика, мм
Условное обозначение цепи
30
Величина
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Контрольные вопросы
1. Какова цель данной работы?
2. Как происходит передача вращающего момента между
шкивами?
3. Какие ремни различают по форме поперечного сечения?
4. Какими преимуществами обладает ременная передача?
5. Перечислите недостатки ременных передач.
6. Назовите основные способы натяжения ремней.
7. Из каких материалов изготовляется плоский ремень?
8. Перечислите основные типы плоских прорезиненных
ремней и области их применения.
9. Какова конструкция клинового ремня?
10. Каковы преимущества клинового ремня по сравнению с
плоским?
11. Какие клиновые ремни выпускает промышленность?
12. Как маркируются клиновые ремни?
13. Какая передача называется цепной передачей?
14. Что общего, и чем различаются ременная и цепная
передачи?
15. Перечислите достоинства и недостатки цепной передачи.
16. Как классифицируются цепи по назначению?
17. Какие различают приводные цепи по конструкции?
18. Какова конструкция приводной роликовой цепи?
19. Области применения приводных цепей.
20. Что указывается в обозначении цепи?
21. Каков порядок выполнения данной работы?
31
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Лабораторная работа №4
Изучение конструкции типовых редукторов. Разборка и
сборка одноступенчатого цилиндрического редуктора
Цель работы
Ознакомиться с конструкцией редукторов и выяснить
назначение деталей, составляющих редуктор [1]. Выполнить
замеры и определить геометрические параметры зубчатых колес.
Охарактеризовать способ смазки зацепления и подшипников.
Оборудование
1. Редуктор.
2. Ключи гаечные.
3. Штангенциркуль.
4. Масштабная линейка.
Редукторами называют передачи зацеплением с постоянным
передаточным отношением, заключенные в отдельный корпус и
предназначенные для понижения угловой скорости выходного
вала по сравнению с входным. Передача, предназначенная для
повышения угловой скорости ведомого вала, называется
мультипликатором.
В случае необходимости регулирования скорости на
выходном валу его передаточное отношение можно сделать
изменяющимся путем осевого сдвига и пересопряжения
некоторых зубчатых колес. Такие конструкции называются
коробками скоростей.
Редукторы по типу передачи подразделяют на зубчатые с
простыми
передачами
(цилиндрическими,
коническими,
червячными). В свою очередь, каждая из передач может
отличаться расположением зубьев и их профилем. Так,
цилиндрические передачи могут быть выполнены с прямыми,
косыми и шевронными зубьями; конические – с прямыми, косыми
и круговыми зубьями. Те и другие – с эвольвентным профилем и с
зацеплением Новикова. Червячные редукторы изготовляют с
цилиндрическим и глобоидным червяком.
В зависимости от числа пар звеньев в зацеплении (числа
ступеней) редукторы общего назначения бывают одно-, двух-,
трехступенчатыми.
По расположению осей валов в пространстве различают
32
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
редукторы с параллельными, соосными, пересекающимися и
перекрещивающимися осями входного и выходного валов.
Выбор типа редуктора в первую очередь зависит от обшей
компоновки привода, для которого предназначен редуктор, а
также от передаточного числа, взаимного расположения осей
валов, ограничений по габаритам, массе, требований монтажа и
эксплуатации. Кроме того, на выбор схемы и основных параметров
влияют передаваемая мощность, скорость колес, режим
эксплуатации, ограничения по используемым материалам,
технология изготовления и другие требования.
Описание конструкции редуктора
Рассмотрим конструкцию одноступенчатого цилиндрического
редуктора (рис. 4.1).
Редуктор состоит из литого корпуса 2 и крышки 3.
Материалом для корпуса служит чугун марки СЧ 15,
алюминиевый сплав марки АК 5 М2, реже литье из углеродистых
сталей 25 Л, 20 Л. Иногда корпус делают сварным.
Корпус и крышка редуктора соединены шпильками 16. В
верхней части крышки имеется отверстие для осмотра зацепления
и заливки масла в редуктор. Отверстие закрывают крышкой 4 с
пробкой — отдушиной 15 — и крепят к крышке корпуса винтами.
Для контроля за уровнем масла служит маслоуказатель 1.
Вытекание смазочного материала на внешнюю сторону редуктора
предотвращает пробка 14. Сливают отработанное масло через
отверстие в нижней части корпуса, которое закрывают жетными
уплотнителями 20.
Шестерня соединяется с быстроходным валом редуктора
посредством шпонки или изготавливается заодно с валом 5.
Ведущий вал 5 вращается на двух шарикоподшипниках 19.
Шестерня находится в зацеплении с зубчатым колесом 12,
соединенным с выходным валом 9 посредством шпонки 21.
Тихоходный
вал
9
также
вращается
на
двух
шарикоподшипниках 19. Подшипниковые узлы закрывают
крышками 6, 9, 8 и 13. Накладные крышки привертываются к
корпусу винтами 18. Крышки могут быть и закладные.
Регулирование подшипников осуществляется набором тонких
(~0,1 мм) металлических прокладок 24. Для предотвращения
шестерни от осевого смещения предусматривается распорная
втулка 7. Для обеспечения снятия крышки при разборке в ее
33
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
фланец ввинчивают отжимной винт.
Одноступенчатые редукторы с цилиндрическими колесами
имеют горизонтальное расположение валов, но могут быть
выполнены и с вертикальным расположением. По способу
монтажа в схеме привода редукторы могут быть с основанием или
фланцевые, так называемые навесные редукторы.
Рис. 4.1. Одноступенчатый цилиндрический редуктор
34
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Смазка зубчатых колес и подшипников
Смазка зубчатых колес редукторов при окружных скоростях
до 12 м/с осуществляется окунанием в масляную ванну. Такой
способ смазки зубьев называется окунанием или картерной
смазкой. Объем (вместимость) масляной ванны определяется по
формуле:
(4.1)
V ( 0,35 0,7 )P,
где V – объем масляной ванны, л;
Р – передаваемая редуктором мощность, кВт.
Рекомендуется погружать в масляную ванну не менее 0,75
высоты зуба:
h z =0,75h,
(4.2)
где hZ – высота погружения зуба в масло, мм;
h – высота зуба, мм.
Тихоходные зубчатые колеса второй и третьей ступеней при
необходимости допускается погружать в масло на глубину ⅓
радиуса делительной окружности.
Смазку подшипников редукторов при окружной скорости
зубчатых передач V > 4 м/с часто осуществляют тем же маслом,
что и зубчатых колес, путем разбрызгивания. При скорости
V < 4 м/с необходимо предусматреть самостоятельную смазку,
обычно консистентную.
Порядок выполнения работы
Отвинчивают болты 18, крепящие крышки подшипников
(6, 8, 10, 13). Снимают крышки подшипников и прокладки.
Отвинчивают маслоуказатель 1 и вынимают его.
Отвинчивают гайки шпилек 16 и болтов 17 и снимают
крышку редуктора. Разборка валов не проводится, т. е.
подшипники и зубчатые колеса остаются на валах.
Замеряются с помощью штангенциркуля или линейки с
миллиметровыми делениями размер В и диаметры наружных
колец подшипников D1 и D2 (замеры производятся не менее двухтрех раз).
Подсчитывается межосевое расстояние:
aw B D
1
D2
2
,
(4.3)
Замеряются (не менее 2-3 раз) диаметры выступов колеса D1 и
35
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
D2 а также шаг Р.
Замеряются (не менее 2-3 раз) высота зуба шестерни h 1 и
колеса h 2 .
Подсчитывают числа зубьев колеса z2 и шестерни z1 .
Рассчитывают передаточное число редуктора по формуле:
z
U 2
z1 ,
(4.4)
Определяется модуль зубчатого зацепления по формуле:
2a
m
z1 z 2 ,
(4.5)
где a W – межосевое расстояние, полученное в результате замеров,
мм;
z 1 и z2 – соответственно числа зубьев шестерни и колеса.
Полученный расчетом модуль округляется до стандартных
значений [1, 2, 5].
Пересчитывается межосевое расстояние.
an Рассчитываются
шестерни и колеса:
m
(z1 z2 )
2
диаметры
делительной
d1 mz1 ,
(4.7)
h 2,25m ,
(4.8)
d 2 mz 2 ,
высота зуба:
шаг зацепления:
(4.6)
окружности
Угол наклона зубьев:
p m .
arcCos
(4.9)
m
mt ,
(4.10)
где mt – модуль торцовый, мм;
m – модуль нормальный, мм, принимаемый по ГОСТу.
Все замеренные и рассчитанные параметры записываются в
таблицу 4.1 лабораторных работ.
36
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Проводится сборка редуктора в обратной последовательности.
В ходе выполнения лабораторной работы необходимо
выполнить:
1. В пункте «Изучение конструкции редукторов» необходимо
выполнить
эскиз
одноступенчатого
цилиндрического
редуктора;
2. Заполнить таблицу 4.1;
3. В пункте «Изучение подшипников качения» необходимо
расшифровать их условное обозначение;
4. Заполнить таблицу 4.2;
5. Сделать выводы.
Таблица 4.1
Параметры и кинематические характеристики
цилиндрического редуктора
№
2
3
4
5
6
8
9
10
Наружный
диаметр
Ширина
шестерни
колеса
шестерни
колеса
Угол наклона зуба
Направление спирали
Число
шестерни
зубьев
колеса
Ведущего вала:
внутренний
диаметр
наружный
диаметр
ширина
подшипника
Ведомого вала:
внутренний
диаметр
наружный
диаметр
ширина
подшипника
Высота зуба
Шаг зацепления
М ежосевое расстояние
Передаточное число
Подшипники качения
1
Параметры передачи
37
Обозначение
параметра
Величина
параметра
мм
град.
правое, левое
шт.
мм
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 4.2
Определение основных параметров зацепления
№
1
2
3
4
5
6
7
8
Параметры передачи
Обозначение
параметра
М одуль
торцовый
зацепления
нормальный
Диаметр
шестерни
делительной
колеса
окружности
Диаметр
шестерни
окружности
колеса
выступов
Высота зуба
Шаг зацепления
М ежосевое расстояние
Угол наклона зуба
Передаточное число
Расчётная
формула
Величина
параметра
мм
град.
Контрольные вопросы
1. Дать основные понятия о редукторах, мультипликаторах,
коробках передач.
2. Какова классификация зубчатых передач? Перечислить их
достоинства и недостатки.
3. От чего зависит выбор типа редуктора?
4. Какова конструкция цилиндрического одноступенчатого
редуктора?
5. Как осуществляется регулировка подшипников?
6. Как выбирается способ смазки зубчатых колес и
подшипников?
7. От чего зависит высота погружения зуба в масло? В каких
пределах ее рекомендуют принимать?
8. Дать понятие шага, угла зацепления, линии зацепления, угла
наклона зубьев, полюса делительной и основной окружности
зубчатой передачи.
9. Написать зависимость окружности выступов, высоты зуба,
делительной окружности, шага, межосевого расстояния.
10. Как определяется передаточное отношение и передаточное
число зубчатой передачи?
11. Перечислить материалы, применяемые для изготовления
корпусных деталей зубчатых колес.
12. Перечислить виды повреждения зубчатых колес.
38
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Лабораторная работа №5
Изучение конструкций подшипников качения.
Условные обозначения
Цель работы
Изучение
конструктивных особенностей подшипников
качения, маркировки и области применения.
Оборудование
1. Подшипники качения.
2. Штангенциркуль.
Подшипники качения – это опоры вращающихся или
качающихся деталей, работающие на основе трения качения.
Подшипники состоят из следующих деталей:
1. Наружного и внутреннего колец с дорожками качения;
2. Тел качения – шариков и роликов;
3. Сепараторов, разделяющих и направляющих тела качения.
Подшипники подразделяются по следующим признакам:
по направлению действия воспринимаемой нагрузки:
радиальные – воспринимающие радиальную нагрузку, т. е.
нагрузку, действующую перпендикулярно оси вращения
подшипника; упорные – воспринимающие осевую нагрузку, т. е.
нагрузку, действующую вдоль оси вращения подшипника;
радиально-упорные
–
воспринимающие
комбинированную
нагрузку, т. е. нагрузку, действующую и в осевом, и в радиальном
направлении;
по форме тел качения – шариковые и роликовые.
Роликовые бывают с роликами короткими, цилиндрическими,
витыми, игольчатыми, коническими, сферическими;
по числу рядов тел качения: одно-, двух-, четырех- и
многорядные;
по
основным
конструктивным
признакам
–
самоустанавливающиеся и не самоустанавливающиеся, с
цилиндрическими или коническими отверстиями внутреннего
кольца, с одной защитной шайбой и т. д.
Ш арикоподшипники
радиальные
однорядные.
Воспринимают радиальную нагрузку и двустороннюю осевую, но
величина последней не должна превышать 70% неиспользованной
радиальной. Допускают перекос внутреннего кольца по
39
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
отношению к наружному до 15°. Имеют высокий КПД. Допускают
наибольшие частоты вращения. Наиболее дешевые. Выпускаются
в больших количествах. Имеют большое разнообразие
конструктивных исполнений. В сельхозмашинах широкое
применение в последнее время получили подшипники типа 180000
закрытого исполнения, заполненные консистентной смазкой на
заводе–изготовителе.
Рекомендуются для установки жестких двухопорных валов
при расстоянии между опорами l ≤ 10d, где d – диаметр вала.
Ш арикоподшипники
радиальные
двухрядные
сферические. Предназначены для восприятия радиальных
нагрузок; могут одновременно воспринимать и двустороннюю
осевую нагрузку, величина которой не должна превышать 20%
неиспользованной допустимой радиальной нагрузки. Благодаря
тому, что центр сферической поверхности наружного кольца
расположен на оси вала, допускается относительный перекос
колец до 2-3°.
Рекомендуются для установки многоопорных (больше
2-х опор) валов; нежестких 2-опорных валов, если опоры вала
расположены на отдельно стоящих корпусах или гнезда под
подшипники расточены не с одной установки, т. е. не обеспечена
строгая соосность посадочных мест и т. д.
Подшипник типа 11000 предназначен для установки на
гладких (без заплечиков) валах через закрепительную втулку с
наружной конической поверхностью, на которую одевается
внутреннее кольцо подшипника с такой же конусностью (1 : 12).
Втулка имеет резьбу и продольный разрез. При закручивании
гайки втулка втягивается в пространство между кольцом
подшипника и валом и закрепляет подшипник в любом месте вала.
Роликоподшипники для передачи радиальных нагрузок.
Некоторые конструкции могут воспринимать незначительные
осевые нагрузки. Имеют большую радиальную грузоподъемность,
примерно в 1,7-1,9 большую, чем равно габаритные радиальные
шариковые, но
более
тихоходные, несколько дороже
соответствующих шариковых. Они чувствительны к перекосам
внутренних колец относительно наружных, так как при перекосах
возникает концентрация напряжений у краев роликов. Применяют
для установки жестких двух опорных валов. Имеют большое
разнообразие конструктивных исполнений.
40
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Роликоподшипники
радиальные
двухрядные
сферические. Передают радиальную и двустороннюю осевую
нагрузки, причем величина последней не должна превышать 25%
неиспользованной допустимой радиальной нагрузки. Если
действует чисто осевая нагрузка, то работает только один ряд
подшипников. Допускают относительный перекос колец до 2-3°.
Имеют большую грузоподъемность, чем соответствующие
шариковые, но более тихоходные и дорогие.
Рекомендуется применять для опор, тяжело нагруженных
много опорных валов; для двух опорных валов, посадочные места,
под подшипники, которые либо расточены не с одной установки,
либо расположены в разных корпусах и т. д.
Роликоподшипники с длинными цилиндрическими
роликами или иглами. Передают только радиальную нагрузку.
Осевой фиксации вала не обеспечивают. Обладают меньшими
диаметральными,
но
большими
осевыми
габаритами.
Относительный перекос колец недопустим, так как это ведет к
нарушению линейного контакта игл с дорожками качения.
Рекомендуется применять в опорах с ограниченными
диаметральными габаритами. Особенно широко применяют в
механизмах
с
качательным
режимом
движения.
По
конструктивному исполнению бывают с внутренним и наружным
кольцом; с наружным, но без внутреннего кольца; без колец
(вроссыпь или с сепаратором).
Роликоподшипники радиальные с витыми роликами.
Передают только радиальные нагрузки. Осевой фиксации вала не
обеспечивают. Лучше других подшипников воспринимают
радиальные ударные нагрузки. Ролики имеют пониженную
жесткость; менее чувствительны к загрязнению масла.
Допускается незначительный относительный перекос дорожек
качения. Не применяются в быстроходных передачах. Могут быть
с наружным и внутренним кольцами, с одним из колец или без
обоих колец.
Рекомендуется применять в опорах со средними радиальными
нагрузками ударного характера с невысокой частотой вращения. В
ответственных узлах не применяются.
Ш арикоподшипники радиально-упорные однорядные.
Передают радиальные и осевые нагрузки. Величина осевой
41
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
нагрузки определяется величиной угла контакта. С увеличением
этого угла осевая грузоподъемность возрастает за счет
уменьшения радиальной.
Осевую нагрузку воспринимают только в одном направлении.
По скоростным характеристикам не уступают радиальным
однорядным. Увеличение угла контакта несколько снижает
допускаемые пределы скоростей вращения. Могут воспринимать
чисто осевые нагрузки. Установленные соответствующим образом
по 2 шт. в опору, обеспечивают большую грузоподъемность опоры
и способность воспринимать двусторонние осевые нагрузки.
Применяются при средних и высоких частотах вращения.
Роликоподшипники радиально-упорные однорядные
(конические). Передают одновременно действующие радиальные
и осевые нагрузки. С увеличением угла конусности наружного
кольца осевая грузоподъемность возрастает за счет уменьшения
радиальной. Относительный перекос колец недопустим.
Допустимые окружные скорости
значительно ниже, чем у
подшипников с цилиндрическими роликами.
Допускают раздельный монтаж колец, регулирование осевого
и радиального зазоров, как при установке, так и во время
эксплуатации. Радиальная грузоподъемность в среднем в 1,9 раза
выше, чем у соответствующих однорядных радиальных
шариковых подшипников. Широко применяются при низких и
средних скоростях (не более 5-10 м/с на валу).
Ш арикоподшипники
упорные .
Передают
осевые
односторонние нагрузки. Удовлетворительно работают при низких
и средних скоростях (не более 5-10 м/с на валу). При высоких
частотах вращения подшипники быстро выходят из строя,
вследствие действия центробежных сил со стороны шариков на
дорожки качения. На горизонтальных валах работают хуже, чем на
вертикальных; требуют хорошей регулировки и постоянного
поджатия колец.
Для обеспечения передачи осевой нагрузки в обе стороны
принимают двойные подшипники, в которых среднее кольцо,
закрепляемое на валу, имеет дорожки с двух сторон, а наружные
кольца, устанавливаемые в корпус, имеют по одной дорожке.
Роликоподшипники упорные . Передают осевую нагрузку.
Имеют большую нагрузочную способность, чем шариковые,
42
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
упорные, но удовлетворительно работают при низких частотах
вращения.
Рис. 5.1. Подшипник шариковый радиальный однорядный
(ГОСТ 8338–75)
Рис. 5.2. Подшипник шариковый радиальный однорядный с канавкой
под упорное пружинное кольцо
(ГОСТ 2893–82)
43
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 5.3. Подшипник шариковый радиальный сферический двухрядный
(ГОСТ 28428 – 90)
Рис. 5.4. Подшипник роликовый радиальный с короткими
цилиндрическими роликами (ГОСТ 8328–75)
44
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 5.5. Подшипник роликовый радиальный с короткими
цилиндрическими роликами с одним бортом на наружном кольце
(ГОСТ 8328–75)
Рис. 5.6. Подшипник шариковый радиально-упорный однорядный
(ГОСТ 831–75)
45
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 5.7. Подшипник роликовый конический однородный повышенной
грузоподъемности α= 12...16° (ГОСТ 27365–87)
Рис. 5.8. Подшипник роликовый конический однорядный с упорным
бортом на наружном кольце (ГОСТ 27365–87)
46
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 5.9. Подшипник шариковый упорный одинарный
(ГОСТ 7872–89)
Маркировка подшипников качения
Подшипники имеют обозначения, состоящие из цифр и
букв [1]. Две последние цифры номера, справа, помноженные на 5,
дают размер внутреннего диаметра подшипника в диапазоне от 20
до 495 мм. Для подшипников, имеющих внутренний диаметр от 10
до 20 мм, обозначение следующее: две последние цифры 00
соответствуют – 10 мм; 01 – 12 мм; 02 – 15 мм; 03 – 17 мм. Третья
цифра справа обозначает серию подшипников всех диаметров
кроме малых (до 9 мм): цифрой 1 – обозначается особо легкая
серия, 2 – легкая; 3 – средняя; 4 – тяжелая; 5 – легкая широкая;
6 – средняя широкая; 7, 8 – неопределенная; 9 – нестандартная.
Четвертая цифра справа обозначает тип подшипника:
0 – радиальный шариковый однорядный;
1 – радиальный шариковый двухрядный сферический;
2 – радиальный с короткими цилиндрическими роликами;
3 – радиальный роликовый двухрядный сферический;
4 – роликовый с длинными цилиндрическими роликамииглами;
5 – роликовый с витыми роликами;
6 – радиально-упорный шариковый;
7 – роликовый конический;
8 – упорный шариковый;
9 – упорный роликовый.
47
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Пятая, или пятая и шестая цифры справа, вводимые не для
всех подшипников, обозначают конструктивные особенности их:
угол контакта шариков в радиально-упорных подшипниках,
наличие встроенных уплотнений, наличие стопорной канавки на
наружном кольце, наличие конической затяжной втулки и т. д.
Седьмая цифра справа обозначает серию подшипника по
ширине.
Цифры 0, 6, 5, 4, 2, стоящие через тире перед номером
подшипника, обозначают его класс, точности, по мере возрастания
класса точности. Если цифра отсутствует, то это подшипник 0
(нулевого) класса точности.
Материалы
Основными материалами для колец и тел качения являются
шарикоподшипниковые высокоуглеродистые хромистые стали
ШХ 6, ШХ 9, ШХ 15, ШХ 15СГ. Число в обозначении марки
указывает на среднее содержание хрома в десятых долях процента.
Среднее содержание углерода 1-1,1 процента. Сталь ШХ 15 СГ
содержит дополнительно кремний и марганец.
Широко применяются также цементуемые, легированные
стали 18 XГТ и др. Для работы в условиях высоких температур
применяют теплостойкие стали.
Сепараторы массовых подшипников изготовляют штамповкой
из мягкой углеродистой стали 08кп, 10кп; а высокоскоростных
подшипников – из антифрикционных бронз, анодированного
дюралюминия, пластмасс, металлокерамики.
Смазка
Смазка подшипников качения необходима для уменьшения
трения между его элементами, усиления теплоотвода,
предотвращения коррозии и повышения герметизации путем
заполнения зазоров, уплотнений и снижения шума.
В качестве смазочных средств применяют консистентные
смазки и жидкие минеральные масла. Для работы при t= – 30° до
t=110°С
употребляют
литол.
Для
герметизированных
подшипников применяют ЦИАТИМ, при работе на высоких
скоростях – смазки ВНИНПП.
Жидкие минеральные масла применяют с целью получения
минимальных потерь на трение при высоких температурах.
48
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
При смазке подшипников жидкими маслами наиболее широко
применяются следующие способы смазки:
1) окунанием в масляную ванну;
2) разбрызгиванием из общей масляной ванны узла;
3) смазка под действием центробежных сил;
4) капельная смазка индивидуальными дозирующими
аппаратами.
Порядок выполнения работы
1. Сделать эскиз поперечного сечения подшипника и
показать направления воспринимаемых сил.
2. Замерить основные размеры подшипников: наружный (D) и
внутренний (d1 ) диаметры, ширину (В) или (Т) кольца.
3. Расшифровать буквенные и цифровые обозначения, дать
краткую техническую характеристику подшипника.
4. По таблице определить динамическую (С) и статическую
(Со ) грузоподъемности, предельную частоту вращения (n),
массу (m).
5. Определить по указанию преподавателя динамическую (С)
и статическую (Со ) грузоподъемности одного из
подшипников и сравнить с табличными значениями.
6. Заполнить таблицу 5.1.
7. Сделать выводы.
Таблица 5.1
Характеристика подшипников
Условное обозначение
подшипника качения
Эскиз исследуемого
подшипника
49
Расшифровка
обозначения
подшипника
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Контрольные вопросы
1. Какова конструкция подшипников качения?
2. Как подразделяются тела качения подшипников качения?
3. По каким признакам классифицируются подшипники
качения?
4. Какие существуют подшипники по направлению действия
воспринимаемой нагрузки?
5. Как классифицируются подшипники по числу рядов тел
качения?
6. Какие конструктивные особенности имеют подшипники
качения?
7. Перечислите достоинства подшипников качения.
8. Какими недостатками обладают подшипники качения?
9. Какова маркировка подшипников качения?
10. Из каких материалов изготовляют подшипники качения?
11. Как смазываются подшипники качения?
12. Какие масла применяются для подшипников качения?
14. По какому параметру подбирают подшипники качения?
15. Что такое динамическая и статическая грузоподъемности?
16. Дайте краткую техническую характеристику любого типа
подшипника.
17. Для чего в подшипниках сепаратор?
18. Чем
определяется
величина
динамической
грузоподъемности подшипника?
50
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Лабораторная работа №6
Определение КПД винтовой пары
Цель работы
Экспериментально определить значение коэффициента
полезного действия винтовой пары в различных условиях
эксплуатации.
Оборудование
1. Установка для определения опытным путем КПД винтовой
пары (ТММ-ЗЗМ);
2. Винтовая пара (винт-гайка);
3. Индикатор часового типа с ценой деления 0,01 мм;
4. Сменные гайки-вкладыши;
5. Комплект грузов (гири 2,5 кг);
6. Подвеска;
7. Штангенциркуль;
Значение КПД для винтовой пары зависит от следующих
основных факторов:
а) от сочетания материалов деталей винтовой пары (гайка–
винт),
б) от чистоты и точности изготовления элементов винтовой
пары,
в) от наличия смазки и сортов масла
Данная работа предусматривает определение опытным путем
численного значения коэффициента полезного действия винтовой
пары с различными параметрами резьбы, при различном сочетании
материалов винтовой пары и при различных осевых нагрузках.
Установка (рис. 6.1) монтируется стационарно на стене.
Основанием установки является станина 1 из швеллера.
К верхней части станины крепится кронштейн 2 с
подшипниковым гнездом, в котором укреплен электродвигатель с
редуктором 3.
Корпус электродвигателя жестко связан с корпусом
редуктора, хвостовик которого в виде трубки является валом по
отношению к шарикоподшипникам кронштейна.
51
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 6.1. Установка для определения КПД винтовой пары
Через трубку в бронзовографитных подшипниках скольжения
выходит приводной вал 4 от редуктора к винту 5 исследуемой
винтовой пары. В процессе работы вращается винт, а гайка
претерпевает лишь поступательное движение вверх-вниз. Ползун
16 в виде радиального стержня, перемещаясь вдоль глухого паза 7
станины, предохраняет гайку от проворота. Для уменьшения
трения ползун контактируется с гранями паза через
шарикоподшипник.
Опорой винтовой пары является шарикоподшипниковый
подпятник 8 нижнего кронштейна с гнездом для установки нижней
цапфы винта.
Жестко связанная система – корпус двигателя (статор), корпус
редуктора и его хвостовик – не закреплена на станине, а может
свободно вращаться в шарикоподшипниках верхнего кронштейна.
52
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
При работе установки статор двигателя увлекается в
направлении вращения ротора, жесткий рычаг, укрепленный на
крышке редуктора с точечными упорами 9, деформирует
пластинчатую пружину. Индикатор часового типа 11, имея
силовое замыкание с пружиной, показывает величину прогиба
пружины от воздействия реактивного момента.
Осевая нагрузка на гайку испытуемой винтовой пары
осуществляется подвешиванием к ней гирь 12. Приспособление
для крепления гирь съемное, состоит из двух тяг 13 с траверсой 14
и полочкой для гирь 15, перемещающихся вверх-вниз с гайкой во
время работы установки.
Управление установкой амортизировано в рабочий цикл – ход
гайки вверх, реверсирование двигателя по достижении исходного
положения – совершается начальным нажатием кнопки «пуск» при
подключенном с помощью тумблера электропитания. Кнопка и
тумблер помещены на специальном щитке вверху справа.
При выполнении работы необходимо помнить:
1) при одевании гайки на трехзаходный винт метку гайки
нужно совмещать с меткой на винте резьбы (притертый заход);
2) винты, крепящие гайки-вкладыши в обоймах, должны быть
всегда завернуты до отказа во избежание образования забоин на
резьбах основных винтов.
Техническая характеристика установки для определения
КПД винтовых пар (ТММ-33)
На установке определяется КПД для сменных винтовых пар:
№1 — резьба М 42×4,5.
№2 — резьба прямоугольная однозаходная. Прям. 42×4,5.
№3 — резьба прямоугольная трехзаходная. Прям. 42×3×8.
Материал сменных винтов – сталь 45.
Материал сменных гаек-вкладышей – сталь 20, бронза
БрОЦС 5–5–5.
Вращение
винтов
от
электроприводов реверсивное,
полуавтоматическое, n = 60 мин-1 .
Рабочий ход гайки вдоль винта – 300 мм.
Максимальный момент на выходном валу редуктора (верхний
шпиндель) – 10кг·см≈1 нН.
Установка снабжена электротензометрическими датчиками
сопротивления и магнитным датчиком угла поворота.
Потребляемая мощность электродвигателя – 50 Вт.
53
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Питание от сети переменного тока – 110-127В, 50 Гц.
Осевая нагрузка – 3, 5, 8 и 10 кг.
Габариты 175×200×1440 мм.
Масса 50 кг.
На рисунке 6.2 представлена схема установки для
определения КПД винтовой пары: 1 – электродвигатель;
2 – червячный редуктор; 3 – подшипник, 4 – муфта; 5 –
исследуемый винт; 6 – гайка; 7 – тяга; 8 – подшипник; 9 – траверса
с полочкой для гирь; 10 – гири; 11 – индикатор.
Рис. 6.2. Схема установки для определения КПД винтовой пары
54
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Порядок выполнения работы
1. Замеряются следующие размеры:
а) шаг резьбы р, мм;
б) ход винта Ph , мм;
в) наружный диаметр винта d, мм;
г) внутренний диаметр винта d1 мм.
2. Рассчитывается средний диаметр винта:
d ср d d1
2 .
(6.1)
3. Определяется угол подъема винтовой лини по формуле:
ψ аrctq
Ph
πdср
,
(6.2)
4. Заполнить таблицу 6.1.
5. Заменяются последовательно грузы 3, 5, 8, 10 кг (путем
комбинации добавочными грузами – гири 2 и 5 кг) и
снимаются отсчеты с измененными осевыми нагрузками.
6. По тарировочному графику (рис. 6.3) определяются
приложенные к винту моменты М.
7. Вычисляется работа двух движущих сил по формуле:
W Д .С . М 2 ,
(6.3)
8. Вычисляется полезная работа за один оборот винта по
формуле:
WП .С . QPh ,
(6.4)
где Q – осевая нагрузка, кг;
9. Определяются значения КПД для разных материалов гаек
и при различных осевых нагрузках по формуле:
WП .С .
W Д .С .
55
,
(6.5)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 6.3. Тарировочный график
10. Вычерчивается диаграмма изменения КПД в зависимости
от осевой нагрузки (две кривые, каждая для
определенного материала гайки).
11. Сравниваются
экспериментальные
значения
КПД
винтовой пары с расчетными, вычисленными по
аналитической формуле:
а) для винта с прямоугольной резьбой КПД вычисляется
по формуле:
1 tg
tg ( )
,
56
(6.6)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
где ψ – угол подъема винтовой линии;
– угол трения пары винт-гайка;
arctgf ,
f – коэффициент трения пары винт-гайка.
б) для винта с метрической или трапецеидальной резьбой
КПД вычисляется по формуле (6.6), но вместо ψ принимается
ψ1
1 arctgf 1 arctg
cos
,
(6.7)
где α – угол профиля резьбы (для метрической α =60°, для
трапецеидальной α =30°).
Таким образом: для метрической резьбы α=60° и f 1 = 1,15f;
для трапецеидальной α =30° и f 1 = l,04f.
12. Заполнить таблицу 6.2 построить график КПД пары винтгайка в зависимости от осевой нагрузки.
13. Сделать выводы.
Таблица 6.1
винта гайки
мм
1
2
3
4
57
град
Коэффициент
трения
f
Угол подъема,
Средний
Внутренний
диаметр винта, d1
Наружный диаметр
винта, d
Ход винта, Рh
Шаг резьбы, Р
Материал
(бронза, сталь)
Тип резь бы
№ пары
Параметры исследуемой пары винт-гайка
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 6.2
1
2
3
Полезная работа,
Wп.с. Дж
Работа движу-щих
сил ,Wd.c. Дж
Экспериментальное
значение КПД ,ηэ
Аналитическое
значение
КПД,η
№ замера
Момент крутящий по
графику, Т,кНм
Показания индивидуальные
, мм
среднее
№
Осевая нагрузка,
кН
Определение коэффициента полезного действия
винт-гайка
Стальная гайка
Бронзовая гайка
Контрольные вопросы
1. Почему в метрической резьбе возникает наибольшая сила –
трения по сравнению с другими резьбами?
2. Как влияет увеличение угла подъема резьбы на КПД
винтовой пары?
3. Запишите условие самоторможения в винтовой паре.
4. Почему самоторможение резьб с мелким шагом надежнее,
чем с крупным?
5. Чему равен КПД для самотормозящей винтовой пары?
6. Как можно повысить КПД винтовой пары?
7. Что влияет на уменьшение приведенного угла трения?
8. Как определяется полезная работа на витке?
9. Как определяется работа, затраченная за один оборот винта.
10. Как определяется приведенный угол трения?
11. Чему равен угол профиля для метрической и
трапецеидальной резьб?
58
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Лабораторная работа №7
Определение момента и приведенного коэффициента трения
в подшипниках качения
Цель работы – определить экспериментальным путем
зависимость сопротивлений вращению (момента трения,
приведенного коэффициента–трения) в подшипниках качения от
радиальной нагрузки, скорости вращения, уровня масла и типа
подшипника.
Оборудование.
1. Установка ДМ 28.
2. Головки
с
исследуемыми
подшипниками,
силоизмерительным и маслоотсасывающим устройством
(ДМ 28 сб 1, ДМ 28 сб 2, ДМ 28 сб 3, ДМ 28 сб 4).
3. Индикатор часового типа с ценой, деления 0,01 мм.
4. Вороток.
5. Емкость с маслом.
Установка ДМ 28 (рис. 7.1) состоит из корпуса,
изготовленного из алюминиевого сплава (силумина) и
закрепляемого 4-мя болтами к столу. Внутри корпуса размещен
трехфазный асинхронный электродвигатель 6, с помощью
которого посредством клиноременной передачи приводится во
вращение вал 1 с установленной на нем испытываемой головкой.
Клиноременная передача 7 состоит из двух шкивов, которые
имеют по три ручья различных диаметров и клинового ремня типа
0–710 ГОСТ 1284. 1–80. При перестройке ремня из одних ручьев
на другие можно получить три различные частоты вращения вала,
не изменяя частоту вращения вала электродвигателя.
Включение электродвигателя производится при помощи
пакетного выключателя, смонтированного на передней стенке
корпуса
установки.
Натяжение
и
ослабление
ремня
осуществляется поворотом плиты, на которой закреплен
электродвигатель. Регулировка натяжения ремня и фиксация
требуемого натяжения выполняется с помощью натяжного винта с
двумя гайками.
59
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 7.1. Схема установки ДМ 28
Головка с исследуемыми подшипниками закрепляется на валу
от осевых перемещений с помощью шарикового фиксатора, а от
проворачивания призматической шпонкой. Головка представляет
собой стальной цилиндрический корпус 2, внутри которого
вращательно подвижно установлена переходная втулка. Размер
отверстия во втулке соответствует диаметру выходного конца
вала. На переходной втулке напрессовано четыре исследуемых
подшипника. Наружные кольца двух крайних исследуемых
подшипников расположены в корпусе головки, а наружные кольца
двух средних исследуемых подшипников помещены в общую
цилиндрическую нагрузочную втулку, которая установлена с
зазором в корпусе. Корпус 2 с обоих торцов закрыт крышками,
причем одна из них снабжена смотровым стеклом для контроля
уровня масла в подшипниковых узлах.
С помощью нагрузочного устройства, состоящего из скобы и
винта, средние подшипники прижимаются к переходной втулке.
60
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Усилие, создаваемое винтом, передается к подшипникам
посредством двух шариков и динамометрической пружины.
Контроль нагрузки ведется по деформации пружины с помощью
индикатора.
При нагружении средних подшипников реактивные усилия,
возникающие в крайних подшипниках, будут создавать им равные
нагрузки. Возникающий при вращении колец подшипников
момент трения будет увлекать корпус 2 головки, закрепленный на
определенном расстоянии от оси вращения подшипников,
маятниковый груз 3 будет удерживать корпус 2 в отклоненном на
некоторый угол положении. Величина угла отклонения груза от
положения равновесия зависит от момента трения в подшипниках.
С помощью стрелки 4, закрепленной на подвеске груза и шкалы
проградуированной в кгс-см, определяют момент трения, в
подшипниках.
Подача смазки к исследуемым подшипникам осуществляется
специальным устройством, которое представляет собой цилиндр с
поршнем. Гибкий шланг соединяет внутреннюю полость корпуса 2
с цилиндром. Перемещая поршень вверх или вниз, можно
изменить уровень масла в корпусе, а, следовательно, и степень
заполнения подшипников маслом.
Контроль температуры масла в корпусе производится
жидкостным термометром, который помещается в специальное
отверстие. Для предотвращения попадания пыли во внутреннюю
полость корпуса, отверстие под термометр закрывается крышкой с
резьбой.
Установка снабжена комплектом из четырех головок с
различными типами подшипников качения.
Сопротивление относительному движению в подшипниках
качения обусловлено многочисленными факторами (рис. 7.1).
Сопротивление трению качения шариков и роликов по беговым
дорожкам принято оценивать с помощью момента трения:
TK = K · R ,
(7.1)
где R – радиальная нагрузка;
К – плечо трения, причем К=К1 + К2 +К3 +К4 ;
К1 К2 , К3 , К4 – составляющие плеча трения, учитывающие
сопротивление от внутреннего трения (несовершенство упругих
61
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
свойств материала), упругое проскальзывание, молекулярное
взаимодействие и трение элементов с окружающей средой.
Геометрическое скольжение отдельных контактных точек
поверхностей тел качения возникает вследствие неровности их
линейных скоростей и зависит от очертания самих поверхностей.
В инженерной практике момент сил трения подшипника
относительно оси вращения определяется по формуле:
D
TK 1,2 f k R 0
dø ,
(7.2)
где f K — коэффициент трения качения;
D0 — диаметр расположения центров тел качения (шариков
или роликов); d ш — диаметр тел качения;
1,2 — численный коэффициент, полученный делением
суммарной радиальной нагрузки на отдельные тела качения F1 на
радиальную нагрузку подшипника, т. е.
1,2 Fi
R .
(7.3)
Суммарный момент трения выражают через условный,
приведенный к посадочному диаметру d, коэффициент трения f пр :
T f пр R
d
.
2
(7.4)
Если пренебречь, при малом количестве смазки и при частоте
вращения n<3000 мин -1 , что трение обусловлено только качением
шариков, получим:
f 1,2
2 f k D0
d dø
.
(7.5)
В установке ДМ 28 усилие, создаваемое нагрузочным винтом,
распределяется на два внутренних подшипника в виде радиальной
нагрузки:
62
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Q
2 .
Момент
трения
в четырех
лабораторной установки будет:
R
TT 4 f пр R
подшипниках
d
2,
(7.6)
головки
(7.7)
а после подстановки значения R:
TT Qdf пр
.
(7.8)
Для тел качения, изготовленных из закаленной стали ШХ–15,
перекатывающихся по поверхности колец из того же металла,
f к=0,001 см.
Допускаемая радиальная нагрузка на подшипник при
проведении лабораторных исследований определяется по
зависимости:
R mCr
L ,
(7.9)
где Сr – динамическая грузоподъемность подшипника;
m– показатель степени, причем для шариковых подшипников.
m= 3 для шарикоподшипников, а для роликоподшипников
m=3,33.
L – долговечность (номинальная) подшипника:
L
60nLh
106
где n — частота вращения одного из колец подшипника;
Lh — долговечность подшипника в часах.
(7.10)
Порядок выполнения работы
Зарисовать в отчете схему установки (рис. 7.1) и занести
данные по замерам подшипников головки в таблицу 7.1.
Определить размеры тел качения и размещение их центров
тяжести.
Первое испытание проводят без заполнения смазкой
подшипника. Перед отсчетом необходимо, чтобы установка
63
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
проработала 2-5 мин для разогрева подшипника. Начальный
отсчет делают без нагрузки.
Затем на подшипники, не выключая вращения, завинчиванием
винта 16 дают последовательно ряд нагрузок Q через 1-1,5 кН,
которые по индикатору на динамометре отсчитывают
непосредственно, причем нагрузка определяется по показаниям
индикатора по тарировочному графику, или уравнением Q=KΔ, где
к = 7500.
Нагрузку на один подшипник R определяют по формуле 7.6.
Она не должна превышать допустимую. Для каждой нагрузки по
шкале отсчитывают значение крутящего момента.
После снятия показаний для одного числа оборотов в минуту,
установка переключается на другое число оборотов (опыты
производить при 1000, 2000 и 3000 мин -1 .).
Следующее испытание проводят с заполнением подшипника
маслом. Уровни заполнения принимают следующие:
1) по центру нижнего тела качения;
2) до погружения в масло нижней части внутреннего кольца
подшипника.
При испытаниях с заполнением подшипника маслом первый
отсчет делают также без нагрузки, а последующие при тех же
нагрузках, что и в предыдущих испытаниях.
После окончания испытаний строят зависимости момента
трения и условного коэффициента трения от нагрузки, при этом
расчет условного коэффициента трения f np производят по
формулам (7.7; 7.8).
Если есть точки, резко отклоняющиеся от общей
закономерности, то опыты необходимо повторить.
По табличному значению коэффициента трения качения fк по
формуле (7.5) определить расчетное значение приведенного
коэффициента трения f np и сравнить его со значениями,
полученными при испытаниях.
При средних нормальных режимах работы и консистентной
смазки
можно
принять
при
приближенных
расчетах
относительные величины приведенных коэффициентов трения:
радиальный однорядный при радиальной нагрузке – 0,002;
сферический двухрядный подшипник – 0,0015; конический
роликоподшипник при радиальной нагрузке – 0,008. Эти значения
f np соответствуют n < 0,5 n пред .
64
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 7.1
Характеристика подшипника
Параметры
Обозначение
Ед. изм.
Внутренний диаметр подшипника
Наружный диаметр подшипника
Диаметр шариков (роликов)
Диаметр расположения центров
шариков (роликов)
Ширина подшипника
Статическая грузоподъемность
Динамическая грузоподъемность
Допустимая
1000 мин-1.
нагрузка при
Lh=5000ч.
2000 мин-1.
для частоты
вращения:
Предельное число тов
Величина
мм
кН
мин-1.
На
индикаторе
По
динамометру
На
подшипнике
№ замера
Частота вращения
вала, об/мин
Нагрузка
мм
кН
кН
2000
1000
Условное
обозначение
подшипника
Таблица 7.2
Результаты испытаний (без заполнения маслом)
Заполнить таблицу 7.2.
65
М омент
трения
Условный
коэффицие
нт трения
Т, кНм
Безразм.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
По выполненной работе сделать выводы.
В выводах отметить, как изменяется момент трения и
приведенный коэффициент трения с изменением нагрузки,
частоты вращения и уровня масла в подшипниках.
Контрольные вопросы
1) Какие основные составляющие момента трения в
подшипниках качения?
2) От чего зависит момент трения качения в исследуемых
подшипниках?
3) Как влияет величина радиальной нагрузки на момент
трения в подшипниках качения?
4) Как изменяется приведенный коэффициент трения в
зависимости от нагрузки и частоты вращения?
5) Какое влияние имеет заполнение подшипника маслом на
условный коэффициент трения и момент трения?
66
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Анурьев, В. И. Справочник конструктора-машиностроителя.
В 3-х т. / Владимир Иванович Анурьев ; под ред.
И. Н. Жестковой. – 9-е изд., перераб. и доп. – М. :
Машиностроение, 2006.
2. Дунаев, П. Ф. Конструирование узлов и деталей машин : учеб.
пособие для студ. техн. спец. вузов / П. Ф. Дунаев,
О. П. Леликов. – 8-е изд., перераб. и доп. – М. : Издательский
центр «Академия», 2003. – 496 с.
3. Детали машин : учеб. для вузов / под ред. О.А. Ряховского. –
М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008.
4. Иванов, М. Н. Детали машин : учебник для
машиностроительных специальностей вузов / М. Н. Иванов,
В. А. Финогенов. – 8-е изд., перераб. и доп. – М. : Высшая
школа, 2008. – 408 с. : ил.
5. Курмаз, Л. В. Детали машин. Проектирование : учебн. пособие
/Л. В. Курмаз, А. Т. Скойбеда. – 3-е изд., испр. и доп. – Минск :
УП «Технопринт», 2005. – 290 с.
67
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Оглавление
Предисловие………………………………………………..
Правила техники безопасности ………………..…………...
Порядок проведения и оформления лабораторных работ
Лабораторная работа №1
Изучение типовых деталей машин. Разъемные и
неразъемные соединения деталей машин…………………….
Лабораторная работа №2
Изучение типовых деталей машин. Валы и оси. Шлицевые и
шпоночные соединения………………………………………..
Лабораторная работа №3
Изучение гибких передач и их элементов ……………………
Лабораторная работа №4
Изучение конструкции типовых редукторов. Разборка и
сборка одноступенчатого цилиндрического редуктора……...
Лабораторная работа №5
Изучение конструкций подшипников качения. Условные
обозначения……………………………………………………..
Лабораторная работа №6
Определение КПД винтовой пары…………………………….
Лабораторная работа №7
Определение момента и приведенного коэффициента
трения в подшипниках качения………………………………..
Рекомендуемая литература………...…………………….
68
3
4
5
6
15
24
32
39
51
59
67
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Учебное издание
Андреев Александр Николаевич,
Сафонов Сергей Викторович,
Краснов Сергей Викторович
ДЕТАЛИ МАШИН И
ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ
Методические указания для выполнения лабораторных работ
Отпечатано с готового оригинал-макета
Подписано в печать 20.05.2013 г. Формат 60×84 1/16.
Усл. печ. л. 4, печ. л. 4,3.
Тираж 30. Заказ №4.
Редакционно-издательский центр Самарской ГСХА
446442, Самарская область, п.г.т. Усть-Кинельский, ул. Учебная 2
Тел.: (84663) 46-2-44, 46-2-47
Факс 46-2-44
E-mail: ssaariz@mail.ru
69
Документ
Категория
Машиностроение
Просмотров
317
Размер файла
1 362 Кб
Теги
детали, основы, проектирование, машина
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа