Лекции по "Деталям машин"

 

Уплотнения в подшипниковых  узлах

   · Надежность подшипников качения во многом зависит от типа уплотняющих устройств. Уплотнения в подшипниковых узлах должны не допускать утечки смазочного материала из корпуса, где установлены подшипники, а также защищать подшипники от попадания в них пыли, грязи и абразивных частиц, вызывающих их преждевременное изнашивание.

Уплотнения, применяемые в машиностроении, подразделяют на: контактные, щелевые, лабиринтные и защитные мазе-удерживающие кольца и маслоотражательные шайбы.

   · Контактные уплотнения. Работа контактных уплотнений зависит от выбора материалов, устанавливаемых в крышках корпуса подшипника и контактирующих с валом, на котором находится подшипник.

Наибольшее распространение получили контактные уплотнения из войлочных, фетровых и кожаных колец (рис. 2.37, а, б). Основное достоинство уплотнений этого типа - простота и дешевизна изготовления. Этот тип уплотнений рекомендуется применять при незначительных окружных скоростях (до 4 … 5 м/с) и температуре   окружающей среды до 90 °С. Вал (или промежуточная втулка) должен быть обработан с достаточной точностью.

Для того чтобы уплотняющий материал лучше прилегал к вращающемуся валу, в конструкцию включают браслетную пружину. Такие уплотнения называют манжетными (рис. 2.37, д). Пружина должна прижимать уплотняющий материал к валу с незначительной силой (для уменьшения изнашивания и нагрева вала). В качестве уплотняющих материалов используют твердую резину или пластмассы, чаще завальцованные в железный кожух (последние называют кассетными уплотнениями).Манжетные уплотнения работают при окружных скоростях до 10 м/с, с температурой узла до 100 °С.

   · Щелевые и лабиринтные уплотнения устраняют недостатки, имеющие место в уплотнениях контактного типа.

Щелевые уплотнения (рис. 2.37, г) имеют две-три кольцевые канавки в крышке корпуса подшипника (зазор с = 0,1 … 0,4 мм). Канавки и зазор оказывают значительное гидравлическое сопротивление вытекающему из..корпуса смазочному материалу.

Аналогично устроено лабиринтное уплотнение. В уплотнении этого типа радиальные и осевые щели делают сложной формы, напоминающей лабиринт (рис. 2.37, в).

Лабиринтные и щелевые уплотнения работают при окружных скоростях до 30 м/с. Недостатком этих уплотнений является ненадежная защита смазочного материала от пыли и невозможность их применения при высокой температуре.

рис.2.37

§ 13. МУФТЫ

   · Муфты применяют для соединения валов (рис. 2.38). С помощью муфт можно также передать вращение с валов на зубчатые колеса, шкивы, свободно насаженные на эти валы. Муфты не изменяют вращающего момента и направления вращения. Некоторые типы муфт поглощают вибрации и точки, предохраняют машину от аварий при перегрузках.    

  · Применение муфт в машиностроении вызвано необходимостью: получения длинных валов, изготовляемых из отдельных частей; компенсации небольших неточностей монтажа в относительном расположении соединяемых валов; придания валам некоторой относительной подвижности во время работы (малые смещения и перекос геометрических осей валов); включения и выключения отдельных узлов; автоматического соединения и разъединения валов в зависимости от пройденного пути, направления передачи вращения, угловой скорости, т. е. выполнения функций автоматического управления.

   · Классификация муфт.

По принципу действия муфты делят на:

- постоянные муфты, не допускающие разъединения валов в процессе работы машины;

- сцепные (управляемые) муфты, позволяющие соединять и разъединять валы;

- самоуправляемые (автоматические) муфты, автоматически разъединяющие валы при изменении заданного режима работы;

- предохранительные муфты, разъединяющие валы при нарушении нормальных эксплуатационных условий работы.

По характеру соединения валов муфты делят на:

- жесткие (глухие) - практически не допускающие компенсации радиальных, осевых и угловых смещений валов;         компенсирующие - допускающие некоторую компенсацию радиальных, осевых и угловых смещений валов            

благодаря наличию упругих элементов (резиновых втулок, пружин и др.);

-фрикционные - допускающие кратковременное проскальзывание при перегрузках; электромагнитные и гидравлические.

Жесткие (глухие) муфты

С помощью этих муфт осуществляется жесткое соединение валов.

   · Втулочная муфта является простейшей из жестких муфт. Она представляет собой втулку 3 (рис. 2.39 ), посаженную 
с помощью шпонок, штифтов или шлицев на выходные концы валов 1 и 2. Втулочные муфты находят применение в тихоходных и неответственных конструкциях машин при диаметрах валов  d £ 70  мм.   Достоинство  таких   муфт — простота  конструкции и малые габаритные размеры; недостатки - необходимость при монтаже и демонтаже раздвигать концы валов на полную длину муфты либо сдвигать втулку вдоль вала не менее чем на половину ее длины; необходимость очень точного совмещения валов, так как эти муфты не допускают радиального или углового смещения осей валов. Материал для изготовления втулки  - Сталь 45; для муфт больших размеров - Чугун СЧ 25.

   · Фланцевая муфта состоит из двух  полумуфт  1   и 2 (рис. 2.40),  соединенных болтами 4.   Для  передачи   вращаю-

щего момента используют шпоночные  или шлицевые соединения. Эти муфты называют иногда поперечно-свертными. Для лучшего центрования фланцев на одной полумуфте делают круговой выступ, на другой — выточку того же диаметра (рис. 2.40, а) или предусматривают центрующее кольцо 3 (рис. 2.40, б).

Фланцевые муфты могут передавать значительные вращающие моменты; имеют широкое распространение в машиностроении. Употребляются для валов диаметром d < 350 мм. Достоинство этих муфт - простота конструкции и легкость монтажа; недостаток - необходимость точного совмещения валов и точного соблюдения перпендикулярности соприкасающихся торцовых поверхностей полумуфт к оси вала. Материал фланцевых полумуфт - Сталь 40, 35Л, Чугун СЧ30 (для муфт больших размеров).

   · Продольно-свертная муфта (рис. 2.41). Отличается от фланцевых муфт тем, что линия разъема полумуфт, выполненных в виде разрезной втулки, располагается вдоль оси вала. Эти муфты обеспечивают наиболее удобный монтаж и демонтаж без осевого смещения валов. Вращающий момент передается за счет шпоночных соединений, а также сил трения, возникающих от затяжки болтов. Иногда эти муфты выполняют без шпонок, что позволяет производить их быструю сборку и регулировать взаимное расположение валов по углу поворота.   Продольно-свертные   муфты   изготовляют,   как   и фланцевые, из Стали 40, 35Л или Чугуна СЧ 30.

       

   рис.2.38                                     рис.2.39                  рис.2.40                         рис.2.41

                                                                              

                                                                         Компенсирующие муфты

Конструкции этих муфт несколько сложнее, но они допускают некоторые радиальные и угловые смещения осей валов (рис. 2.42 ). Основное назначение этих муфт состоит в том, чтобы компенсировать вредное влияние неправильного относительного положения соединяемых валов. Компенсирующие муфты делятся на жесткие подвижные и упругие (деформируемые).

   · Кулачково-дисковая муфта (рис. 2.43) состоит из двух полумуфт 1 и 2 с диаметральными .пазами на торцах и промежуточного плавающего диска 3 (рис. 2.43, а) с взаимно перпендикулярными выступами. В собранной муфте выступы диска располагаются в пазах полумуфт (рис. 2.43, б). Трущиеся поверхности периодически смазывают пластичной смазкой (один раз в смену). Кулачково-дисковая муфта применяется для. соединения тихоходных валов (до 250 об/мин). Допустимые радиальные смещения валов - до 0,04d, угловое - до 30¢. Недостаток этих муфт — повышенная чувствительность к перекосам валов. Эти муфты предназначены главным образом для компенсации относительно параллельного смещения осей валов. Теоретически, при любом смещении передаточное отношение между валами постоянное. При вращении ведущего вала без угловых ускорений ведомый вал также будет вращаться равномерно. Полумуфты и диски рекомендуется изготовлять из Стали 45Л.

    · Зубчатая муфта (рис. 2.44) состоит из четырех основных деталей: двух полумуфт 1 и 2 с наружными зубьями и двух обойм 3 и 4 с внутренними зубьями. Обоймы муфты соединены болтами 5. Через отверстие 6 заливается масло (один раз в три месяца). Зубчатые муфты компенсируют радиальные, угловые и комбинированные смещения валов (углы между полу муфтами и обоймами не должны превышать 0,5°; d < 560 мм); находят широкое применение в машиностроении. Эти муфты надежны в работе, имеют малые габаритные размеры. Материал полумуфт и обойм - Сталь 40 или 45Л. 

    · Упругая втулочно-пальцевая муфта (рис. 2.45 ) по конструкции аналогична фланцевой муфте, вместо соединительных болтов у упругой муфты имеются стальные пальцы 1, на которые установлены эластичные (резиновые, кожаные и т. п.) втулки 2. Эластичные элементы позволяют компенсировать незначительные осевые (1… 5 мм; для больших муфт 2…15 мм), радиальные (0,2…0,6 мм) и угловые (до 1°) смещения валов. Упругие втулочно-пальцевые муфты обладают хорошей эластичностью, высокой демпфирующей и электроизоляционной способностью, просты в изготовлении, надежны в работе. Находят широкое применение, особенно для соединения электродвигателей с исполнительными механизмами (машинами) при d < 150 мм. Материал полумуфт — Сталь 35, 35Л или Чугун СЧ25; пальцы изготовляют из Стали 45.

 

                                       рис. 2.42                                                                                                           рис. 2.43

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                             

 

                                            рис. 2.44                                                                                                               рис. 2.45

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                    Сцепные муфты

Эти муфты предназначены  для соединения и разъединения валов. Некоторые типы сцепных муфт позволяют это делать на ходу, без остановки электродвигателя. Сцепные муфты иногда называют управляемыми. По принципу работы различают кулачковые и фрикционные сцепные муфты.

   · Кулачковые муфты ( рис. 2.46 ) состоят из двух полумуфт 1 и 2, имеющих кулачки на торцовых поверхностях. Включение муфты осуществляется за счет полумуфты 2, которая может передвигаться вдоль вала по направляющей шпонке или по шлицам. Во избежание повреждений кулачков включение муфты на ходу допускается без нагрузки при весьма малой разности угловых скоростей валов. Выключение допускается на ходу. Достоинство кулачковых муфт - простота конструкции и малые габаритные размеры; недостаток - невозможность, как правило, включения на ходу. Рекомендуемый материал кулачковых полумуфт - легированная Сталь 20Х или 20ХН (с цементацией и закалкой).

   · Фрикционные муфты (рис. 2.47 ) в отличие от кулачковых допускают включение на ходу под нагрузкой. Фрикционные муфты передают вращающий момент за счет сил трения. В результате проскальзывания достигается плавность включения и предохранение машин от поломок. По конструкции фрикционные муфты делят на: дисковые (многодисковые), см. рис. 2.47, а; конусные (рис. 2.47, 6); цилиндрические (рис. 2.47, в). Наибольшее распространение получили дисковые муфты. Фрикционные муфты работают без смазочного материала (сухие муфты) и со смазочным материалом (масляные муфты). Последние применяют в ответственных конструкциях машин при передаче больших моментов. Смазывание уменьшает изнашивание рабочих поверхностей, но усложняет конструкцию муфты.

Материал для фрикционных муфт - конструкционные стали, Чугун СЧ 30. Фрикционные материалы (прессованную асбесто-проволочную ткань - ферродо, фрикционную пластмассу, порошковые материалы и др.) применяют в виде накладок.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                          рис. 2.46                                                                                                       рис. 2.47

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                         Самоуправляемые муфты

Эти муфты обеспечивают автоматическое соединение и разъединение валов при изменении заданного режима работы.

   · Муфты свободного хода (рис. 2.48) предназначены для передачи вращающего момента в одном направлении (например, для вращения втулки заднего колеса велосипеда). Ролики 3 муфты свободного хода за счет сил трения заклиниваются между поверхностями полумуфт 1 и 2. При уменьшении скорости вращения полумуфты 1 вследствие обгона ролики выкатываются в широкие участки вырезов, и муфта автоматически размыкается. Муфты свободного хода работают бесшумно, допускают большую частоту включений.

В качестве материалов для муфт свободного хода рекомендуют применять Стали ШХ15, 20Х, а также высокоуглеродистые инструментальные стали.

  · Центробежные муфты (рис. 2.49) служат для автоматического включения (выключения) валов при заданных угловых скоростях. Центробежная муфта состоит из ведущей и ведомой полумуфт 1 и 2, в пазы которых устанавливают 
фрикционные грузы - колодки 3. При достижении ведущей полумуфтой заданной угловой скорости колодки 3, за счет 
центробежных сил, прижимаются к ведомой полумуфте, и муфта включается. В показанной на рис. 2.49 конструкции 
любая из полумуфт (1 или 2) может быть ведущей. Передача вращающего момента осуществляется силами трения, значение которых пропорционально квадрату угловой скорости. Центробежная муфта допускает частые включения, обеспечивает плавное включение и имеет сравнительно небольшие габаритные размеры.