Специальные узлы

Рис. 8. Силовые полиспасты: а – одинарные; б – сдвоенные

Рис. 9. Остановы и тормоза: а, б – храповые остановы; в, д – колодочные тормоза; г - ленточные тормоза

Рис 10. Канатные схемы с полиспастами обратного действия (мультипликаторы)

Лекция 4. УЗЛЫ И ДЕТАЛИ МЕХАНИЧЕСКИХ ТРАНСМИССИЙ

Валы и оси (рис.1). Оси предназначены для поддержания деталей и узлов, вращающихся вместе с ними или относительно их (ось блока, барабана).

Валы служат для передачи вращающего момента и вращаются вместе с закрепленными на них деталями (зубчатые колеса, шкивы, звездочки, маховики и т.п). Различают валы прямые (рис.1б), коленчатые (рис.1в) и гибкие (рис.1г).

Коленчатые валы служат для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот (установлены в двигателях, компрессорах).

Гибкие валы применяют для передачи вращения между узлами машины, меняющими свое относительное положение в процессе работы (вал вибратора ручной машины). Гибкие валы изготавливают из слоев стальной проволоки, плотно намотанных на сердечник и закрытых кожухом от повреждений.

Опорные участки осей и валов, воспринимающие радиальные нагрузки, называют цапфами (рис.2аб), а осевые нагрузки – пятами (рис.2в).

При расчете оси и валы рассматривают как балку на двух опорах. Оси рассчитывают только на изгиб, валы на совместное действие изгиба и кручения.

Диаметр оси: , где - максимальный изгибающий момент, ; - допускаемое напряжения на изгиб, Па.

, где - изгибающие моменты в горизонтальной и вертикальной плоскостях, .

Диаметр вала при действии изгиба и кручения: , где - приведенный момент.

, где - крутящий момент в опасном сечении вала.

Диаметр вала при действии только кручения: , где - допускаемое напряжение на кручение, Па.

Подшипники

Подшипники являются опорами валов и вращающихся осей. По виду трения их делят на подшипники качения и скольжения.

Подшипники качения состоят из внутренних и наружных опорных колец с дорожками качения (сепараторы), по которым перекатываются шарики или ролики различной формы (рис.3).

По числу дорожек качения подшипники разделяют на однорядные (рис.3а,б,в,д,е), двухрядные (рис.3г,ж), многорядные (рис.3з).

По направлению воспринимаемой нагрузки подшипники делят на радиальные (рис.3 а,д) (воспринимают радиальные и небольшие осевые нагрузки), радиально-упорные (рис.3б,е) (воспринимают радиальную и одностороннею осевую нагрузку) и упорные (рис.3в) (воспринимают только осевую нагрузку).

Расчет подшипников качения ведется на долговечность по динамической грузоподъемности.

Подшипники скольжения состоят из корпуса 2 (рис.4) и установленных в нем вкладышей 1 из антифрикционных материалов (металлокерамика, пластмасса и др.). При вращении оси или вала в подшипнике цапфа скользит по его внутренней поверхности. Для уменьшения трения трущиеся поверхности смазывают.

Подшипники скольжения бывают неразъемные (рис.4а) (вкладыши изготавливают в виде втулок и запрессовывают в корпус) и разъемные (рис4б) (устанавливают два вкладыша).

Подшипники скольжения применяют при ударных и вибрационных нагрузках, при большом загрязнении.

Муфты

Муфты представляют собой устройства, соединяющие валы, оси, стержни, трубы, канаты и т.п.

Муфты служат для:

- соединения двух валов, расположенных по одной оси или под углом к друг другу;

- соединения валов со шкивами, зубчатыми колесами и другими деталями;

- компенсации не соосности валов;

- предохранения узла или машины от перегрузки;

- уменьшения динамических нагрузок.

По принципу действия муфты делят на механические, электрические и гидравлические.

Наиболее распространены механические: по виду управления их подразделяют на неуправляемые (постоянно действующие); управляемые (сцепные); автоматические.

Неуправляемые муфты (рис.5,6) делят на: жесткие, компенсирующие и упругие.

Жесткие муфты предназначены для жесткого соединения соосных валов, они бывают неразъемные (рис.5а,б) и разъемные (рис.5в).

Неразъемная муфта состоит из втулки, закрепляемой на концах валов с помощью штифтов или шпонок. Разъемная – из двух полумуфт, соединенных болтами.

Компенсирующие муфты применяют для валов, имеющих неточности взаимного расположения. Компенсирующие зубчатые муфты (рис.5г) состоят из двух полумуфт с наружными зубьями и наружной обоймы с внутренними зубьями.

Кулачково-дисковые муфты (рис.5д,е) состоят из двух полумуфт с прямоугольными пазами и среднего диска с крестообразными выступами.

Шарнирные муфты (рис.5з,и) служат для соединения валов наклоненных под углом 45^о относительно друг друга.

Упругие муфты (рис.6) предназначены для уменьшения динамических нагрузок, передаваемых через валы. Они имеют различные упругие элементы (резиновые, металлические пружинные и др.)

Управляемые муфты служат для соединения и разъединения валов в процессе работы машины с помощью механического, электрического, пневматического и гидравлического механизмов управления.

Кулачково -зубчатая муфта (рис.7а) состоит из двух полумуфт, одна из которых подвижная.

Фрикционные муфты (рис.7б,в,г) служат для осуществления плавного соединения и разъединения нагруженных валов, которые могут вращаться с различными угловыми скоростями.

Соединение валов обеспечивается силой трения между рабочими поверхностями неподвижных и подвижных полумуфт.

Автоматические муфты используют для автоматического соединения и разъединения валов при достижении ведущим валом заданной частоты вращения. Они представляют собой фрикционные муфты, сцепляющие и расцепляющие под действием центробежных сил (рис.7г).

Тормоза и остановы

Остановы применяют в лебедках, тягах, домкратах и предназначены для стопорения и надежного фиксирования поднятого груза в заданном положении, позволяя валу или барабану лебедки вращаться в одном направлении, препятствуя вращению в обратную сторону.

По конструктивному исполнению остановы бывают: храповые с внешним зацеплением и внутренним (рис.8а,б): 1 – храповое колесо с зубьями, закрепленное на валу; 2 - собачка, 3 – пружина (для принудительного зацепления собачки с зубьями).

Тормоза уравновешивают крутящий момент на валу механизма тормозным моментом от сил трения между подвижными и неподвижными элементами тормоза.

По конструктивному исполнению тормоза подразделяют на колодочные, ленточные, дисковые и конусные.

Их обычно устанавливают на быстроходном валу редуктора, шкив тормоза выполняют заодно с полумуфтой.

Ленточный тормоз (рис.8г) включает: 4 – тормозной шкив, 5 – упругая стальная лента с фрикционными накладками, 6 – толкатель, 7,8 – электромагниты, 9 – рычаг, 10 – пружина.

Лента 5 замыкается на шкиве 4 с помощью пружины 10 и размыкается электромагнитом 7,8.

Колодочные тормоза (рис.8в,д): 11 – тормозные колодки, 12 – электромеханические или электрогидравлические толкатели. Замыкание колодок осуществляется усилием пружины 10, размыкание – электромагнитом 7,8 или толкателем 12.

Дисковые и конусные тормоза аналогичны дисковым и конусным фрикционным муфтам (рис.7б,в).

Полиспасты

В строительных машинах (механизмы кранов, подъемников, экскаваторов и др.) полиспасты применяют для выигрыша в силе (силовые полиспасты) или в скорости (мультипликаторы).

Мультипликаторные полиспасты используют реже в основном в гидравлических механизмах (выдвижения телескопических стрел, гидроподъемниках). Канатная схема представлена на рис.

Полиспаст представляет собой систему подвижных и неподвижных блочных обойм, огибаемых общим канатом. В силовых полиспастах свободный конец каната крепится на барабане 1 (рис.8) лебедки, а другой на подвижной 3 или неподвижной 2 обойме.

Различают одинарные (рис.9а) и сдвоенные (рис.9б) полиспасты. Одинарные практически используют во всех строительных машинах. Сдвоенные полиспасты применяют в основном в мостовых и козловых кранов.

Кратность полиспаста: , где - число ветвей каната на которых подвешен груз; - число ветвей идущих на барабан.

Максимальное натяжение каната: , где , - вес груз и крюковой обоймы, (Н); m - коэффициент, зависящий от типа полиспаста (для одинарных m = 1, для сдвоенных m = 2); - к.п.д. полиспаста: , - к.п.д. блока (0,96-0,99); n – число блоков.

Длина каната наматываемого на барабан: , где H – высота подъема груза.

Потребная мощность двигателя механизма подъема (кВт): ,

где - скорость подъема, - общий к.п.д. системы.

, где - к.п.д. редуктора, - к.п.д. барабана.

Фактическая скорость подъема груза: ,

где D –диаметр барабана; - частота вращения двигателя; передаточное число редуктора между двигателем и барабаном (, где - частота вращения барабана).

Дата добавления: 2014-01-15