Общие сведения. Фрикционные передачи, принцип действия, классификация, применение

Фрикционные передачи, принцип действия, классификация, применение. Способы прижатия катков.

Назначение и роль передач в машинах. Классификация механических передач.

Шпоночные соединения. Классификация, расчет, применение.

Все основные виды шпонок можно разделить на клиновые и приз­матические. Первая группа шпонок образует напряженные, а вторая — ненапряженные со­единения. Размеры шпонок и допуски на них стандартизованы.

Соединение клиновыми шпонками (например, врезной клиновой шпонкой — рис 6.1) характеризуется свободной посадкой ступицы на вал (с зазором); расположением шпонки в пазе с зазорами по боковым граням.

передачей вращающего момента от вала к ступице в основном силами трения, которые образуются в соединении от запрессовки шпонки. Запрессовка шпонки смещает центры вала и ступицы на некоторое значение Δ, равное половине зазора посадки и деформации деталей.

Клиновая форма шпонки может вызвать перекос детали, при котором ее торцовая плоскость не будет перпендикулярна оси вала

Обработка паза в ступице с ук­лоном.Такая пригонка совершенно недопу­стима в условиях массового производства. Эти недостатки послужили причиной того, что применение клиновых шпонок резко сократилось в условиях современного производства.

Соединение призматическими шпонками ненапряженное. Оно тре­бует изготовления вала и отверстия с большой точностью. Во многих случаях посадка ступицы на вал производится с натягом. Момент передается с вала на ступицу боковыми узкими гранями шпонки При этом на них возникают напряжения смятия σ_см, а в продольном сечении шпонки напряжения среза τ (рис. 6.2).

Для упрощения расчета допускают, что шпонка врезана в вал на половину своей высоты, напряжения σ_см распределяются равно­мерно по высоте и длине шпонки, а плечо равнодействующей этих напряжений равно ~ d/2. Рассматривая равновесие вала или ступицы при этих допущениях, получаем условия прочности в виде:

, (1)

У стандартных шпонок размеры b и h подобраны так, что нагрузку соединения ограничивают не напряжения среза, а напряжения смя­тия. Поэтому при расчетах обычно используют только формулу (1). В некоторых конструкциях подвижных соединений целесообразно применять короткие шпонки, прикрепленные к ступице.

Сегментная и цилиндрическая шпонки являются разновидностью призматической шпонки, так как принцип работы этих шпонок по­добен принципу работы призматической шпонки. Глу­бокая посадка шпонки обеспечивает ей более устойчивое положение, чем у простой призматической шпонки. Однако глубокий паз значи­тельно ослабляет вал, поэтому сегментные шпонки применяют главным образом для закрепления деталей на малонагруженных участ­ках вала, например на концах валов.

Цилиндрическую шпонку используют для закрепления деталей на конце вала. Отверстие под шпонку сверлят и обрабатывают разверткой после посадки ступицы на вал.

При больших нагрузках ставят две или три цилиндрические шпонки, распо­лагая их под углом 180 или 120°. Цилиндрическую шпонку устанав­ливают в отверстие с натягом. В некоторых случаях шпонке придают форму.

Призматические шпонки широко применяют во всех отраслях машиностроения. Простота конструкции и сравнительно низкая стоимость — главные достоинства этого вида соединений. Поэтому шпоночные соединения не рекомендуют для быстроходных динамически нагруженных валов. В тех случаях, когда одна шпонка не может передать заданного момента, устанавливают две или три шпонки. При этом следует учи­тывать, что постановка нескольких шпонок связана с технологиче­скими затруднениями, а также ослабляет вал и ступицу. Поэтому многошпоночные соединения почти не применяют. Их заменяют зубчатыми соединениями.

26. Соединение штифтами. Конструкция, классификация применение.

Штифты в основном предназначены для точного взаимного фиксирования деталей, а также для передачи относительно не­больших нагрузок. По форме штифты можно разделить на: цилиндрические, конические, цилиндрические пружинные раз­резные, просеченные ци­линдрические, конические и др. Гладкие штифты изготовляют из стали 45 и А12, штифты с канавками и пружинные — из пружинной стали. Цилиндрические штифты в отверстия ставят с натягом, они удерживаются от выпадания силами трения. Для постоянного прочно­го соединения обе детали сверлят и развер­тывают совместно под один размер. Для возможности разборки без выколачивания штифтов в соединениях на плоскости до­полнительно развертываются отверстия в одной детали. Конические штифты вы­полняют с конусностью 1:50, обеспечиваю­щей надежное самоторможение и цент­рирование деталей.

Основные виды кони­ческих штифтов: а) простые, забиваемые в отверстия, применяемые в сквозных отверстиях при возможности выбивания другой стороны; б) с резьбой для извлечения при разборке, применяемые при уста­новки в глухие отверстия. В соединениях, подверженных толчкам и ударам, и в со­единениях быстровращающихся деталей конические штифты необходимо специ­ально предохранять от ослабления натяга и выпадания. Для этого их выполняют с прорезью.

Конические штифты в основном приме­няют, а) в соединениях деталей по плоскостям, стягиваемым крепежными винта­ми; б) в соединениях по цилиндрическим и коническим поверхностям вал — ступи­ца. В соединениях деталей по плоскости применяют обычно по два штифта и осу­ществляют фиксацию, тогда как основная нагрузка воспринимается силами трения в стыке, создаваемыми затяжкой винтов. В соединениях деталей по цилиндрическим и коническим поверхностям при небольших нагрузках штифты заменяют шпонки.

Пружинные штифты вальцуют из ленты и закаливают. Ввиду податливости их можно устанавливать в отверстия с большими допусками, обес­печивая надежное сцепление даже при ударной нагрузке и сохранение силы сцеп­ления после многократной сборки и раз­борки.

Штифты с канавками применяют пре­имущественно для передачи нагрузки, а так же в качестве шпонок.

В машиностроении применяют механические, электрические, гидравлические и пневматические передачи.

Механическая передача – это механизм для передачи энергии на расстоянии, как правило, с преобразованием скорости и моментов, иногда с преобразованием видов и законов движения.

Согласование режима работы двигателя с режимом работы исполнительных органов машины осуществляют с помощью передач.

Необходимость применения передач:

1) Несовпадение частот вращения двигателя и рабочих органов машин;

2) Большинство машин требуют регулирования скорости и периодически работают с большими моментами при низких скоростях;

3) Двигатели выполняют для равномерного вращательного движения, а машинам часто необходимо поступательное движение, движение с заданным законом изменения скорости4

4) Двигатели не всегда могут быть соединены исполнительным механизмом из-за условий габаритов, техники безопасности, иногда они должны приводить по нескольку механизмов.

Передачи по принципу работы делят на:

1) Передачи трением:

· С непосредственным контактом тел качения (фрикционные)

· С гибкой связью (ременные передачи)

2) Передачи зацеплением

· С непосредственным контактом (зубчатые, червячные)

· С гибкой связью (цепные)

Передачи выполняют с u = const (постоянное передаточное число) и с u = Var (вариционно-переменное).

В последнем случае применяют ступенчатое (коробки скоростей, ременные передачи - высокая надежность) и бесступенчатое регулирование (фрикционные и цепные вариаторы). Бесступенчатое регулирование менее надежно, применяется для малых мощностей (10 – 15 кВт).

Конкурентами этих передач являются:

· Гидравлические

· Электрические

Они имеют простую систему регулирования и могут передавать большую мощность.

Бесступенчатое регулирование позволяет:

ü Повысить производительность труда за счет полной загрузки двигателя

ü За счет исключения остановок повысить производительность труда

ü Автоматизировать процесс управления и управлять на расстоянии

ü Выбрать оптимальный технологический процесс.

Передачи зацеплением бывают:

Ø Открытые (обычно тихоходные, смазываемые периодически густой смазкой)

Ø Полуоткрытые (имеющие кожух для масляной ванны)

Ø Закрытые (заключенные в стальные, чугунные или пластмассовые корпуса со смазкой) окунанием колес в масляную ванну и с хорошей защитой от загрязнения.

Передачи делят на:

ü Кинематические, служащие только для преобразования скоростей

ü Силовые, для преобразования вращающих моментов.

Все типы передач могут быть встроены в машину или выполнены как отдельные части.

Закрытые, отдельно выполненные устройства с u 1 называются редукторами, а с u 1 – мультипликаторами.

Работа фрикционной передачи основана на использовании сил трения, которые возникают в месте контакта двух тел вращения под действием сил прижатия F_n. При этом должно быть F_t£ F,

где F_t – окружная сила; F – сила трения между катками.

Нарушение этого условия приводит к буксированию и быстрому износу катков.

Фрикционные передачи – передачи, в которых движение от ведущего тела к ведомому передается силой трения.

Все фрикционные передачи можно разделить на две основные группы:

1. Передачи нерегулируемые. То есть с постоянным передаточным отношением;

2. Передачи регулируемые, или вариаторы, позволяющие изменять передаточное отношение плавно и непрерывно(бесступенчатое регулирование).

Каждая из указанных групп охватывает большое количество передач, различающихся по конструкции и назначению.

Различают передачи с параллельными и пересекающимися осями валов, цилиндрической, конической, шаровой или торовой поверхностью рабочих катков, постоянным или автоматическим прижатием рабочих катков, промежуточным(паразитным) фрикционным элементом или без него.

Достоинства:

1) простота тел качения;

2) равномерность вращения (при высоких скоростях);

3) возможность бесступенчатого регулирования чисел оборотов.

Недостатки:

1) большие нагрузки на валы;

2) необходимость специальных нажимных устройств для прижатия тел качения;

3) опасность повреждения передачи при буксовании;

4) невозможность получения жесткой кинематической связи между валами;

5) низкий коэффициент полезного действия(0,80 – 0,82).

Схема простейшей нерегулируемой передачи изображена на рисунке. Она состоит из двух катков с гладкой цилиндрической поверхностью, закрепленных на параллельных валах.

На рисунке показана схема простейшего вариатора(лобовой вариатор). Ведущий ролик А можно перемещать по валу в направлениях, указанных стрелками. При этом передаточное отношение плавно изменяется в соответствии с изменением рабочего диаметра d₂ ведомого диска Б. Если перевести ролик на левую сторону диска, то можно получить изменение направления вращения ведомого вала – вариатор обладает свойством реверсивности.

Дата добавления: 2014-01-06