🗊Презентация Детали машин (часть 2)

Курс лекций по механике Детали машин (часть 2)

Содержание Лекция 10. Валы и оси. Лекция 11. Подшипники. Лекция 12. Муфты. Лекция 13. Соединения деталей машин. Лекция 14. Разъёмные соединения для передачи крутящего момента. Лекция 15. Корпусные детали, смазочные и уплотняющие устройства. Лекция 16. Упругие элементы машин. Лекция 17. Сварка.

Валы и оси Лекция №10

Материалы для изготовления ВиО, термическая и механическая обработка. Материалы для изготовления ВиО, термическая и механическая обработка. Требования к материалам валов и осей: 1) высокая усталостная прочность (способность противостоять знакопеременным нагрузкам), 2) жесткостью (иметь высокий модуль упругости), 3) хорошая обрабатываемость. Наиболее полно этим требованиям удовлетворяют углеродистые и легированные стали. Малонагруженные валы изготавливают из углеродистых сталей Ст5, Ст6. 1. Качественные среднеуглеродистые стали марок 40, 45, 50 используют для валов стационарных машин и механизмов. Заготовку из этих сталей подвергают улучшающей термической обработке (HRCэ  36) перед механической обработкой. Валы точат на токарном станке, посадочные места и цапфы шлифуют на шлифовальном станке. 2. Среднеуглеродистые легированные стали марок 40Х, 45Х, 40ХН, 40ХНМА, 35ХГСА используют для валов ответственных передач подвижных машин (валы коробок передач гусеничных машин). Улучшающей термообработке (HRCэ  45) обычно подвергают деталь уже после предварительной токарной обработки. Посадочные поверхности и цапфы окончательно шлифуют на шлифовальных станках.

Формирование расчётной схемы возможно только после полного конструктивного оформления вала на основе проектного расчёта, эскизного проектирования, подбора подшипников и расчёта конструктивных элементов, участвующих в передаче вращающего момента. Формирование расчётной схемы возможно только после полного конструктивного оформления вала на основе проектного расчёта, эскизного проектирования, подбора подшипников и расчёта конструктивных элементов, участвующих в передаче вращающего момента. При формировании расчётной схемы вал обычно представляют в виде балки, лежащей на опорах (число опор обычно равно числу подшипников), одна из которых считается закреплённой в осевом направлении. Если вал установлен в корпусе посредством радиальных или сферических подшипников, опору считают расположенной на геометрической оси вала в точке пересечения с поперечной осью симметрии подшипника. При использовании радиально-упорных подшипников за точку опоры принимают точку продольной геометрической оси вала, лежащую на её пересечении с нормалью к поверхности качения, проведённой через центр тел качения. Силы, действующие на вал со стороны ступиц шкивов, шестерён, звёздочек и других элементов, считают приложенными посередине ступицы.

Проверочный расчёт валов производится после формирования расчётной схемы и уточнения всех нагрузок, как по величине, так и по направлению. Этот вид расчёта предусматривает проверку вала на статическую прочность по наибольшей возможной кратковременной нагрузке и на усталостную прочность при переменных напряжениях. В последнем случае вычисляется коэффициент фактического запаса прочности в предположительно опасных сечениях, намечаемых предварительно по эпюре моментов с учётом размеров поперечного сечения и зон концентрации напряжений. Проверочный расчёт валов производится после формирования расчётной схемы и уточнения всех нагрузок, как по величине, так и по направлению. Этот вид расчёта предусматривает проверку вала на статическую прочность по наибольшей возможной кратковременной нагрузке и на усталостную прочность при переменных напряжениях. В последнем случае вычисляется коэффициент фактического запаса прочности в предположительно опасных сечениях, намечаемых предварительно по эпюре моментов с учётом размеров поперечного сечения и зон концентрации напряжений.

Проверочный расчёт на сопротивление усталости проводят по максимальной длительно действующей нагрузке без учёта кратковременных пиковых нагрузок (возникающих, например, во время пуска). Для каждого опасного сечения, установленного в соответствии с эпюрами изгибающих и крутящих моментов, определяют расчётный коэффициент запаса прочности S и сравнивают его с допускаемым [S] (обычно принимают [S] = 1,2…2,5) по выражению Проверочный расчёт на сопротивление усталости проводят по максимальной длительно действующей нагрузке без учёта кратковременных пиковых нагрузок (возникающих, например, во время пуска). Для каждого опасного сечения, установленного в соответствии с эпюрами изгибающих и крутящих моментов, определяют расчётный коэффициент запаса прочности S и сравнивают его с допускаемым [S] (обычно принимают [S] = 1,2…2,5) по выражению где S и S - коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям соответственно:

где -1 и -1 – пределы выносливости для материала вала при симметричном цикле изгиба и кручения; а и а – амплитуды изменения напряжений изгиба и кручения; m и m – средние значения за цикл тех же напряжений;  и   коэффициенты чувствительности материала вала к асимметрии цикла напряжений (  0,5; 0,05 0,2); KD и KD – коэффициенты снижения пределов выносливости по изгибу и кручению. (Перечисленные коэффициенты устанавливаются по справочным данным с учётом материала и конструкции рассчитываемого вала.) где -1 и -1 – пределы выносливости для материала вала при симметричном цикле изгиба и кручения; а и а – амплитуды изменения напряжений изгиба и кручения; m и m – средние значения за цикл тех же напряжений;  и   коэффициенты чувствительности материала вала к асимметрии цикла напряжений (  0,5; 0,05 0,2); KD и KD – коэффициенты снижения пределов выносливости по изгибу и кручению. (Перечисленные коэффициенты устанавливаются по справочным данным с учётом материала и конструкции рассчитываемого вала.)

(10.10) где все значения напряжений в Н/мм2 (МПа). Амплитудные и медиальные (средние) значения нормальных а, m и касательных а, m напряжений вычисляют согласно известным выражениям (10.11) где max и min, max и min – максимальные и минимальные значения нормальных и касательных напряжений в точках наружных волокон опасного сечения вала, которые, в свою очередь, вычисляются по соответствующим формулам сопротивления материалов (10.12) Типичными являются такие условия нагружения, когда напряжения от изгиба валов имеют чисто симметричный характер, то есть максимальный и минимальный изгибающие моменты в данном сечении равны по величине и противоположны по направлению. Для таких условий a = max, а средние напряжения за цикл m = 0.

Подшипники Лекция №11

Общие сведения, назначение и классификация Подшипники служат опорой для валов и вращающихся осей. Подшипники по виду трения различают: подшипники скольжения, у которых опорный участок вала (цапфа - шип, шейка, пята) скользит по поверхности подшипника. -подшипники качения, у которых трение скольжения заменяют трением качения посредствам установки шариков или роликов между опорными поверхностями подшипника и вала.

Подшипники скольжения Подшипники скольжения имеют ограниченное применение по сравнению с подшипниками качения и применяются в следующих случаях: для очень быстроходных валов (долговечность подшипников качения очень мала); для точной установки валов и осей; для валов очень большого диаметра (нет подшипников качения); для обеспечения условий сборки, когда подшипники должны быть разъемными, например, для коленчатого вала; при работе подшипников в воде, агрессивной среде и т.п. (подшипники качения неработоспособны ); для тихоходных валов неответственных механизмов, когда подшипники скольжения оказываются проще по конструкции и дешевле подшипников качения. Недостатки: требуют постоянного надзора за состоянием смазки и нагревом; значительные потери в период пуска и плохой смазки; большой расход смазочного материала;

Вкладыши Основным элементом подшипника является вкладыш . Их устанавливают в специальном корпусе подшипника или непосредственно в корпус машины (станине, раме и т.д.). Конструкции подшипников скольжения разнообразны и зависят от конструкции машины, в которой устанавливают подшипник. Чаще всего подшипники не имеют специального корпуса и их размещают непосредственно в станине или раме машины. Корпус и вкладыш могут быть неразъемными или разъемными. Разъем вкладыша выполнен перпендикулярно к нагрузке или близко к этому положению. При этом не нарушается непрерывность несущего масляного слоя. Неразъемные подшипники проще по конструкции и дешевле разъемных, но они неудобны при монтаже осей и валов. Поэтому эти подшипники обычно применяют для кольцевых цапф соей и валов небольших размеров. Разъемные подшипники очень удобны при монтаже осей и валов и допускают регулировку зазоров в подшипнике путем сближения крышки и основания. Поэтому преимущественное применение имеют разъемные подшипники скольжения.  

Материалы вкладыша   Изнашиванию должен подвергаться вкладыш, а не цапфа вала, так как замена вала значительно дороже вкладыша. Требования к вкладышам: 1) Достаточная износостойкость и высокая сопротивляемость заеданию. 2) Низкий коэффициент трения и высокая теплопроводность. 3) Высокая сопротивляемость хрупкому разрушению при действии ударных нагрузок и длительное сопротивление усталости. Бронзы – оловянные, свинцовые, кремниевые, алюминиевые. Обладают высокими механическими характеристиками, но плохо прирабатываются и окисляют масло. Чугун – хорошие антифрикционные свойства, но прирабатывается хуже, чем бронза (тихоходные и слабонагруженные подшипники). Наиболее применяемые – A4C – 1.

Режимы трения в опорах Трение в подшипнике определяет износ и нагрев подшипника , а также его К.П.Д.. Величина работы трения является основным показателем работоспособности подшипника. В зависимости от толщины слоя смазочного материала различают жидкостное и полужидкостное трение При жидкостном трении рабочая поверхность вала и вкладыша разделены слоем масла, толщина h которого больше суммы высот R z неровностей поверхности, т.е. h>R z цапфа +R z подшипник. Масло воспринимает внешнюю нагрузку, предотвращая соприкосновение рабочих поверхностей. т.е. их износ. Сопротивление движению в этом случае определяется только внутренним трением в смазочной жидкости. Величена коэффициент жидкостного трения располагается в пределах от 0.001 до 0.005.(эта величина может быть меньше коэффициента трения качения). При полужидкостном трении в подшипнике будет смешанное одновременно жидкостное и сухое. Полужидкостное трение сопровождается износом трущихся поверхностей. Граничное трение имеет место при небольших скоростях скольжения трущихся поверхностей , при этом толщина слоя смазки порядка 0.1мм. Самый благоприятный режим – режим жидкостного трения. Образование режима жидкостного трения является основным критерием расчета подшипников скольжения.

Виды повреждений Работа сил трения в опоре расходуется на нагрев и износ ее деталей. Подшипники, работающие в режиме гидродинамического трения, изнашиваются только в периоды пуска и остановки машины, когда в клиновые зазоры вследствие малой относительной скорости не создается необходимое давление для образования толстого слоя смазки, разделяющего твердые поверхности. При превышении установленных скоростей, недостатке смазки или больших давлениях возрастает температура подшипника и наступает заедание – наиболее опасный вид разрушения. При действии переменных нагрузок (например, в поршневых двигателях) поверхность вкладыша может выкрашиваться вследствие усталости. Обеспечение режима жидкостного трения является основным критерием расчёта большинства подшипников скольжения. При этом одновременно обеспечивается работоспособность по критериям износа и заедания.

Подшипники качения Подшипники являются опорами валов, осей и других вращающихся деталей машин. Подшипник представляет собой сборочную единицу, состоящую из тел качения (шариков или роликов), отделенных равномерно друг от друга сепаратором и располагающихся между кольцами. Достоинства и недостатки Достоинства: малые потери на трение; высокий КПД (до 0,995); незначительный нагрев; высокие надежность и нагрузочная способность; малые габаритные размеры в осевом направлении; невысокая стоимость вследствие массового производства; высокая степень взаимозаменяемости; простота в эксплуатации и малый расход смазки.

Классификация По направлению действия воспринимаемой нагрузки подшипники качения делятся на: радиальные; упорные; радиально-упорные и упорно-радиальные. По форме тел качения на: шариковые; роликовые: цилиндрические короткие, конические, бочкообразные, игольчатые и витые. По числу рядов тел качения на: одно-; двух-; четырех- и многорядные. По способности самоустанавливаться на: самоустанавливающиеся (сферические); несамоустанавливающиеся.

По нагрузочной способности и габаритным размерам при одном и том же внутреннем диаметре подшипники делятся на серии: По нагрузочной способности и габаритным размерам при одном и том же внутреннем диаметре подшипники делятся на серии: по радиальным размерам - сверхлегкие, особо легкие, легкие, средние и тяжелые серии; по ширине - особо узкие, узкие, нормальные, широкие и особо широкие серии. Маркировка подшипников качения Условное обозначение состоит из ряда цифр и букв, нанесенных на торце одного из колец подшипника. Последние две цифры (крайние справа) обозначают внутренний диаметр подшипника. Если диаметр подшипника от 20 до 495 мм - обозначение 04...99. Для определения значения диаметра в миллиметрах необходимо эти цифры умножить на 5.

Основные типы подшипников качения Шариковый радиальный однорядный подшипник самый распространенный в машиностроении. Предназначен для восприятия в основном радиальной нагрузки. Желобчатые дорожки качения позволяют воспринимать осевые нагрузки, действующие в обоих направлениях вдоль оси вала. Обеспечивает осевое фиксирование вала в двух направлениях. Он дешев, допускает достаточно большой перекос внутреннего кольца относительно наружного (до 0°10'). При одинаковых габаритных размерах работает с меньшими потерями на трение и при большей частоте вращения вала, чем подшипники всех других конструкций. Шариковый и роликовый радиальный сферический двухрядный подшипники предназначены для радиальной нагрузки. Одновременно с радиальной может воспринимать небольшую осевую нагрузку обоих направлений. Дорожка качения на наружном кольце обработана по сфере. Поэтому подшипник способен работать при значительном (до 2...3°) перекосе внутреннего кольца относительно наружного. Способность самоустанавливаться и определяет область его применения.

ОСОБЕННОСТИ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА Радиальная нагрузка А", действующая на подшипник, нагружает тела качения Одна половина подшипника не нагружена, а в другой нагрузка распределяется между телами качения в зависимости от угла, радиального зазора в подшипнике и точности геометрической формы его деталей. При работе подшипника в каждой точке контакта тел качения с внутренним и наружным кольцами возникают контактные напряжения, которые измеряются по нулевому циклу. Напряжения на внутреннем кольце больше, чем на наружном, так как на внутреннем кольце шарик соприкасается с выпуклой поверхностью (меньше площадка контакта), а на наружном - с вогнутой (больше площадка контакта). Таким образом, для повышения долговечности подшипников целесообразно иметь вращающееся внутреннее кольцо и неподвижное наружное кольцо. Циклическое перекатывание тел качения приводит к появлению усталостной микротрещины. Постоянно прокатывающиеся тела качения вдавливают в нее смазку. Пульсирующее давление смазки расширяет и расшатывает микротрещину, приводя к усталостному выкрашиванию и к поломке кольца. Усталостное выкрашивание – основной вид выхода из строя подшипников качения. В подшипниках также возможны статические и динамические перегрузки, разрушающие как кольца, так и тела качения. Работоспособность подшипника сохраняется при соблюдении двух критериев: долговечность; грузоподъёмность.

Расчет подшипников Причиной выхода из строя подшипников качения могут быть следующие: 1. Пластические деформации в виде вмятин (лунок) на дорожках качения колец, нарушающие работоспособность подшипника, наблюдаются в тихоходных подшипниках (n « 1 об/мин) при действии на них больших статических или ударных нагрузок. Поэтому основным критерием работоспособности тихоходных подшипников является расчет на базовую статическую грузоподъемность по остаточным деформациям. 2. Усталостное выкрашивание рабочих поверхностей тел качения и дорожек качения колец подшипников в виде раковин или отслаивания (шелушения) происходит вследствие действия на них циклического контактного напряжения. Наблюдается у подшипников после работы при n »10 об/мин и сопровождается повышенным стуком и вибрациями. Поэтому основным критерием работоспособности подшипников, работающих при n » 10 об/мин, является расчет на базовую долговечность по усталостному выкрашиванию. 3. Абразивное изнашивание наблюдается при недостаточной защите подшипников от пыли, грязи (абразивных частиц). Это основной вид разрушения подшипников автомобильных, тракторных, строительных, горных машин. 4. Раскатывание колец и тел качения. Этот вид разрушения связан с ударами и вибрационными перегрузками, неправильным монтажом.

Расчёт номинальной долговечности подшипника Номинальная долговечность это число циклов (или часов), которые подшипник должен проработать до появления первых признаков усталости. Существует эмпирическая (найденная из опыта) зависимость для определения номинальной долговечности Ln = ( C / P ), [млн. оборотов], где С – грузоподъёмность, Р – эквивалентная динамическая нагрузка,  = 0,3 для шариков,  = 0,33 для роликов. Номинальную долговечность можно вычислить и в часах Lh = (106 / 60 n) Ln , [часов], где n – частота вращения вала. Эквивалентная динамическая нагрузка это такая постоянная нагрузка, при которой долговечность подшипника та же, что и при реальных условиях работы. Для радиальных и радиально упорных подшипников подразумевается радиальная нагрузка, а для упорных и упорно-радиальных - центральная осевая нагрузка. Эквивалентная динамическая нагрузка вычисляется по эмпирической формуле P = ( V X Fr + Y Fa ) KБ KТ, где Fr , Fa – радиальная и осевая реакции опор;  

Крепление подшипников на валу и в корпусе Для восприятия осевых нагрузок кольца подшипника закрепляют на валу и в корпусе. Для закрепления внутренних колец на валу применяются различные средства: уступы вала (а); пружинные стопорные кольца (б,е); торцовые шайбы (в); упорные гайки (г,ж); Для фиксации наружных колец применяют: уступы в корпусе и стакане (а); крышки (б); крышки и уступы (в,г); упорные борта (д); врезные крышки при разъёмных корпусах (е); пружинные кольца (ж,з).

Уплотняющие устройства Это специальные детали, выполненные из мягких упругих материалов (мягкие металлы, резина, пластмасса, войлок и т.п.), которые предотвращают вытекание смазки из подшипниковых узлов и попадание в них загрязнения. По принципу действия уплотнения разделяются на: контактные манжетные, войлочные, с металлическими кольцами (а,б), применяются на низких и средних скоростях, дают плотный контакт подвижных и неподвижных деталей; щелевые и лабиринтные, препятствуют протеканию жидкостей и даже газа через каскад щелей и камер (в,г,д,е), так, типовая букса грузового вагона имеет четырёхкамерное лабиринтное уплотнение; центробежные (ж,з); комбинированные. Известны конструкции подшипников со встроенными уплотнениями.

Посадки подшипников на вал и в корпус Подшипники являются стандартными узлами, поэтому валы и корпуса должны приспосабливаться к ним. Внутренние кольца сажают на вал по системе отверстия, а наружные в корпус по системе вала. При том, что поле допусков внутреннего кольца направлено не в тело, а к центру, посадки на вал получаются более плотными, чем обычно в системе отверстия. В зависимости от режима работы машины, чем больше нагрузка и сильнее толчки, тем более плотными должны быть посадки и наоборот. Посадки роликоподшипников должны быть более плотными в связи с большими нагрузками. Посадки радиально-упорных подшипников плотнее, чем у радиальных, у которых посадочные натяги искажают зазоры. Посадки крупных подшипников из-за больших сил назначают плотнее, чем у средних и мелких. Рекомендации по выбору посадок по мере роста нагрузок в опорах можно сформулировать следующим образом: Допуски валов при вращающемся вале – js6; k6; m6; n6. Допуски валов при вращающемся корпусе – g6; h6. Допуски корпуса при вращающемся вале – H7; H6; Js7; Js6; K7. Допуски корпуса при вращающемся корпусе – K7; M7; N7; P7.

Монтаж и демонтаж подшипников Нередко наблюдаются случаи, когда повреждения подшипников вызваны небрежным, безграмотным монтажом и демонтажом. Подшипники со значительным натягом на валу следует монтировать нагретыми в масле или охлаждать вал сухим льдом. В остальных случаях подшипники можно напрессовывать на вал с помощью пресса. Посадка подшипника ударами молотка через оправку из мягкого металла допустима только при малых натягах для мелких и средних подшипников. Демонтаж допускается только с помощью специальных съёмников. Общий принцип: усилие прикладывается только к тому кольцу, которое установлено с натягом и не должно передаваться на тела качения.  Смазка подшипников качения  Применяется как для снижения трения, так и для повышения теплоотвода. Пластичные (густые) смазки более легки в обслуживании, меньше расходуются, удобны в применении в труднодоступных местах, куда закладываются при сборке, заполняют и герметизируют зазоры. Их недостаток в том, что в конструкции требуется предусматривать специальные полости. Эту полость первоначально заполняют на 2/3 объёма при n  1500 об/мин или на 1/2 объёма при n > 1500 об/мин.

Лекция № 12.

СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН Лекция №13

Общие положения Детали машин соответствующим образом соединяются между собой, образуя подвижное или неподвижное соединение. Различают разъемные соединения, допускающие разборку деталей машин без разрушения элементов, и неразъемные, которые можно разобрать только после их полного или частичного разрушения. К разъемным соединениям относят: резьбовые; клиновые; штифтовые; шпоночные; зубчатые (шлицевые); профильные. К неразъемным соединениям относят: заклепочные; сварные; паяные; клеевые; с натягом.

Разъемные соединения Резьбовые соединения Резьбовые соединения относятся к разъемным и выполняются посредством сверления отверстий в соединяемых деталях, в которые вставляются резьбовые крепежные детали: болты, винты или шпильки. На выступающие концы болтов и шпилек навинчиваются гайки, затяжка которых обеспечивает соединение. При использовании винтов или шпилек в отверстиях одной из соединяемых деталей нарезается резьба. Крепежные резьбовые детали стандартизованы. Вид крепежных изделий зависит от толщины, формы и материала соединяемых деталей. Болты применяют, когда в соединяемых деталях можно сделать сквозные отверстия; винты или шпильки — в случае невозможности сделать сквозные отверстия в одной из деталей. Основным элементом резьбового соединения является резьба, которая получается путем прорезания канавок на поверхности деталей по винтовой линии

Достоинства и недостатки Достоинства: высокая надёжность; удобство сборки-разборки; простота конструкции; дешевизна (вследствие стандартизации); технологичность; возможность регулировки силы сжатия. Недостатки: концентрация напряжений во впадинах резьбы; низкая вибрационная стойкость (самоотвинчивание при вибрации)

Геометрические параметры резьбы Основными геометрическими параметрами цилиндрической резьбы являются: d — номинальный диаметр резьбы (наружный диаметр для винта); d1 — внутренний диаметр резьбы винта (по дну впадины); d2 — средний диаметр резьбы, т. е. диаметр воображаемого цилиндра, на котором толщина витка равна ширине впадины; р — шаг резьбы, т. е. расстояние между одноименными сторонами соседних профилей, измеренное в направлении оси резьбы; рh — ход резьбы, т. е. расстояние между одноименными сторонами одного и того же витка в осевом направлении: для однозаходной резьбы рh = р; для многозаходной рh = pzр, где z — число заходов. Ход равен пути перемещения винта вдоль своей оси при повороте на один оборот в неподвижной гайке; α — угол профиля резьбы; ψ — угол подъема резьбы, т. е. угол, образованный разверткой винтовой линии по среднему диаметру резьбы и плоскостью, перпендикулярной оси винта tgψ= ph/ πd2. Из формулы следует, что угол ψ возрастает с увеличением числа заходов резьбы. ­

Основные типы резьб Метрические резьбы. Профиль в виде равностороннего треугольника. Радиальный зазор делает ее негерметичной. Метрические резьбы делятся на резьбы с крупным и мелким шагом. В качестве крепежной применяют резьбу с крупным шагом, так как она менее чувствительна к износу и неточностям изготовления. Резьбы с мелким шагом меньше ослабляют деталь .. Дюймовая резьба. Имеет профиль в виде равнобедренного треугольника с углом при вершине =55. Применяются только при ремонте деталей импортных машин Трубная резьба. Трубная цилиндрическая резьба дюймовой резьбой, но с закругленными выступами и впадинами. Отсутствие радиальных зазоров делает резьбовое соединение герметичным. Применяется для соединения труб. Высокую прочность соединения дает трубная коническая резьба.

Трапециидальная резьба. Это основная резьба в передаче винт – гайка. Ее профиль равнобедренная трапеция с углом =30. Характеризуется небольшими потерями на трение с треугольным профилем. Трапециидальная резьба. Это основная резьба в передаче винт – гайка. Ее профиль равнобедренная трапеция с углом =30. Характеризуется небольшими потерями на трение с треугольным профилем. Упорная резьба – имеет профиль в виде не равнобокой трапеции с углом =27. Для упорной резьбы КПД выше, чем у трапециидальной. Применяется в передаче винт – гайка при больших односторонних осевых нагрузках. Прямоугольная резьба. Профиль – квадрат. У нее самый высокий КПД из всех резьб. Обладает пониженной прочностью. Применяется в малонагруженных передачах винт – гайка. Круглая резьба.Угол профиля =30 Резьба характеризуется высокой динамической прочностью.

Способы изготовления резьб Существует следующие способы изготовления резьб: нарезание; накатывание; литье; выдавливание. Нарезание резьб осуществляется резцами, гребенками, плашками, метчиками, резьбовыми головками, фрезами. Накатывание резьб осуществляется гребенками или роликами резьбонакатанных автоматах путем пластической деформации заготовок. Этот способ высокопроизводителен, применяется в массовом производстве при изготовлении стандартных крепежных деталей. Накатанные резьбы имеют повышенную прочность, так как волокна материала при накатывании резьбы не перерезываются. Литье применяется при изготовлении резьбы на пластмассовых и керамических изделиях. Выдавливание применяется при изготовлении резьбы на тонкостенных деталях.

Конструктивные формы резьбовых соединений

Стопорение Известны следующие виды стопорения.  Стопорение дополнительным трением, за счёт создания дополнительных сил трения, сохраняющихся при снятии с винта внешней нагрузки.   Контргайка воспринимает основную осевую нагрузку, а сила трения и затяжки в резьбе основной гайки ослабляется. Необходима взаимная затяжка гаек. Самоконтрящиеся гайки с радиальным натягом резьбы после нарезания резьбы и пластического обжатия специальной шейки гайки на эллипс. Иногда самоконтрящиеся гайки выполняются с несколькими радиальными прорезями.  Гайки с полиамидными кольцами без резьбы, которая нарезается винтом при завинчивании, обеспечивают большие силы трения. Применяют полиамидную пробку в винте. Контргайка цангового типа (слева) при навинчивании обжимается на конической поверхности. Контргайка арочного типа (справа) при навинчивании разгибается и расклинивает резьбу. Пружинные шайбы обеспечивают трение в резьбе. Повышают сцепление врезанием своих острых срезов. Изготавливаются для правой и левой резьбы. Создают некоторое смещение нагрузки. У пружинных шайб с несколькими отогнутыми усиками сила упругости направлена строго по оси болта. При спокойных нагрузках резьбы стопорят специальными винтами через медную или свинцовую прокладку или деформированием гайки с прорезями, перпендикулярными оси.  

Разъёмные соединения для передачи крутящего момента

Определения: Шпоночные соединения – это разборные подвижные или неподвижные соединения двух деталей, с применением специальных закладных деталей шпонок. Шлицевое (зубчатое, пазовое) соединение – подвижное или неподвижное соединение двух соосных деталей, имеющих равномерно расположенные пазы и выступы (выступы одной детали входят в пазы другой). Профильное соединение  подвижное или неподвижное соединение двух соосных деталей, контактная поверхность которых в поперечном сечении имеет форму плавной замкнутой кривой, отличной от окружности. Призматическое соединение  подвижное или неподвижное соединение двух соосных деталей, контактная поверхность которых в поперечном сечении имеет форму многоугольника.

Достоинства и недостатки шпоночных соединений Достоинства: 1) простота и надёжность конструкции; 2) лёгкость сборки и разборки; 3) простота изготовления и низкая стоимость. Недостатки: 1) ослабление сечений вала и ступицы шпоночным пазом; 2) высокая концентрация напряжений в углах шпоночного паза; 3) для большинства соединений децентровка (смещение оси ступицы относительно оси вала) на половину диаметрального зазора.

Классификация шпоночных соединений: по степени подвижности: подвижное  с направляющей шпонкой; со скользящей шпонкой; неподвижное; по усилиям, действующим в соединении: напряжённые, такие, в которых напряжения создаются при сборке и существуют независимо от наличия рабочей нагрузки, все напряжённые соединения являются неподвижными; ненапряжённые, в которых напряжения возникают только при воздействии рабочей нагрузки; по виду применяемых шпонок: с призматической шпонкой, неподвижные или подвижные, в подвижном соединении скользящая и направляющая шпонки призматические; с сегментной шпонкой; с цилиндрической шпонкой; с клиновой шпонкой, соединение напряжённое; с тангенциальной шпонкой, соединение напряжённое;

Соединение призматической шпонкой

Размеры призматических шпонок Поперечное сечение шпонки имеет форму прямоугольника. Размеры сечения призматических шпонок стандартизованы для различных диаметров валов. Ориентировочные размеры шпоночного соединения призматической шпонкой:

Сегментные шпонки

Для призматических шпонок из стали 45: Для призматических шпонок из стали 45: при постоянной нагрузке и непрерывной работе []см = (50…70) МПа, при работе соединения с 50% загрузкой по времени  []см = (130…180) МПа, при проверке соединения на предельные статические нагрузки []см = 200 МПа. Для подвижных соединений с целью предупреждения образования задиров и заедания при осевом перемещении ступицы допускаемые напряжения снижают ещё в 2…4 раза. При незакалённых поверхностях соединяемых деталей подвижного соединения принимают []см = (10…30) МПа.

В особо ответственных соединениях или при использовании нестандартных материалов шпонки выполняется её проверочный расчёт на срез: В особо ответственных соединениях или при использовании нестандартных материалов шпонки выполняется её проверочный расчёт на срез:

Тангенциальная шпонка

Шлицевые соединения.

Профильные, призматические и фрикционные соединения.

КОРПУСНЫЕ ДЕТАЛИ, СМАЗОЧНЫЕ И УПЛОТНЯЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

Смазка механизмов и смазочные устройства.

Уплотняющие устройства.

Сварка Общие сведения Сварка—это технологический процесс соединения металлических деталей, основанный на использовании сил молекулярного сцепления происходящий при сильном местном нагреве их до расплавленного (сварка плавлением) или пластического состояния с применением механического усилия (сварка давлением). Затвердевший после сварки металл, соединяющий сваренные детали, называется сварным швом. Достоинства: экономия металла; низкая трудоемкость; дешевизна оборудования; возможность автоматизации; отсутствие больших сил и больших объёмов нагретого металла. Недостатки : появление остаточных напряжений ; коробление; плохое восприятие переменных и особенно вибрационных нагрузок; сложность и трудоемкость контроля качества сварных швов. Виды сварки применяют: ручную дуговую сварку плавящимся электродом; автоматическую дуговую сварку плавящимся электродом под флюсом; электрошлаковую сварку ; контактную сварку — стыковую, шовную и точечную. Первые три способа относятся к сварке плавлением, последний — к сварке плавлением или давлением.

Виды сварных соединений и типы сварных швов