Тех мех. Лекции по Тех. механике. Курс лекций по дисциплине Техническая механика для студентов заочного отделения специальности

• Название: Курс лекций по дисциплине Техническая механика для студентов заочного отделения специальности
• Анкор: Тех мех
• Дата: 04.04.2023
• Размер: 2.56 Mb.
• Имя файла: Лекции по Тех. механике.pdf
• Тип: Курс лекций; #1037088
• страница: 4 из 4

Тема 3.12. Валы, оси, шпоночные и зубчатые соединения.
Валы и оси
Зубчатые колёса, шкивы, звёздочки устанавливают на валах и осях.
Вал предназначен для поддержания сидящих на нём деталей и для передачи вращающего момента.

35
Ось предназначена только для поддержания сидящих на ней деталей. В машинах оси могут быть неподвижными, несущими на себе свободно вращающиеся детали, например ось блока (рисунок 28), и подвижными, вращающимися вместе с установленными на них деталями, например вагонная ось (рисунок 29).
Рисунок 28 - Ось блока.
Рисунок 29 - Вагонная ось.
1) По форме валы делятся на:
 прямые;
 гибкие;
 коленчатые.
2) Прямые валы могут быть:
 гладкими;
 ступенчатыми.
3) По типу сечения валы бывают:
 полые;
 сплошные.
Шпоночные соединения.
Шпоночные соединения осуществляются с помощью шпонок, которые устанавливаются в пазах вала и ступицы детали. Шпоночные пазы на валах получают фрезерованием, а в ступицах – протягиванием. в курсе «Детали машин» не рассматриваются

36
Достоинства («+»)
Недостатки («-»)
27) Простота сборки и разборки;
28) Надёжность в эксплуатации;
29) Компактность и простота конструкции;
30) Ослабление вала и ступицы шпоночными пазами;
31) Наличие значительной концентрации напряжений в зоне шпоночного паза, что снижает сопротивление усталости вала;
32) Необходимость удлинения ступиц колёс при передаче больших моментов;
33) Высокие требования к точности выполнения шпоночных пазов;
34) Трудность обеспечения взаимозаменяемости, т. е.
Необходимость ручной пригонки или подбора шпонки по пазу.
Шпоночные соединения широко применяют во всех отраслях машиностроения при малых нагрузках, возможности размещения длинных ступиц, необходимости лёгкой сборки и разборки. По мере роста нагрузок применение шпонок сокращается.Шпоночные соединения делятся на две группы: ненапряжённые и напряжённые. Ненапряжённые соединения осуществляются призматическими и сегментными шпонками, которые не вызывают деформации ступицы и вала при сборке. Напряжённые
соединения осуществляются клиновыми и тангенциальными шпонками, которые вызывают деформацию вала и ступицы при сборке.
Шлицевые соединения.
Шлицевое соединение условно можно рассматривать как многошпоночное, у которого шпонки, называемые шлицами (зубьями), выполнены как одно целое с валом и входят в соответствующие пазы ступицы детали.
На валу шлицы фрезеруют на зубообрабатывающих станках методом обкатки, а пазы в ступицах получают протягиванием.
Достоинства («+»)
Недостатки («-»)
35) Возможность передачи больших моментов, высокая надёжность при динамических и реверсивных нагрузках и повышенная прочность соединения вследствие увеличения суммарной рабочей поверхности шлицев, а также вследствие уменьшения глубины пазов и равномерного распределения нагрузки по окружности вала;
36) Более точное центрирование ступицы на валу;
37) Лучшее направление при осевом перемещении ступицы.
38) Более сложная технология изготовления, а, следовательно, и более высокая стоимость.
Шлицевые соединения бывают неподвижные для закрепления деталей на валу и
подвижные, допускающие перемещение детали вдоль вала. По форме профиля шлицев (зубьев) различают три типа соединений: прямобочные, эвольвентные, треугольные.
Тема 3.13. Подшипники.
Подшипники являются опорами валов и вращающихся осей. Они воспринимают нагрузки, приложенные к валу, и передают их на корпус машины. Качество подшипников определяет надёжность и долговечность машины.
В зависимости от рода трения подшипники делятся на: а) подшипники скольжения; б) подшипники качения.
В зависимости от направления воспринимаемой нагрузки подшипники бывают: а) радиальные – воспринимают радиальные, т. е. перпендикулярные валу нагрузки; б) упорные – воспринимают осевые нагрузки; в) радиально-упорные – воспринимают радиальные и осевые нагрузки.
Подшипники скольжения
Основные элементы подшипников корпус и вкладыш (втулка). Часто подшипник не имеет специального корпуса. При этом вкладыш размещают непосредственно на станине (рисунок 31) или раме машины, например подшипники двигателей, станков, редукторов.

37
Рисунок 31- Размещение вкладыша подшипника на станине.
Подшипники скольжения бывают разъёмные и неразъёмные (рисунок 32, 33).
Рисунок 32 - Подшипник скольжения разъёмный.
Рисунок 33 - Подшипник скольжения неразъёмный.
Достоинства («+»)
Недостатки («-»)

38
●Надёжно работают в высокоскоростных приводах
(подшипники качения в этих условиях имеют низкую долговечность);
●Хорошо воспринимают ударные и вибрационные нагрузки;
●Бесшумность работы;
●Имеют малые размеры;
●Разъёмные подшипники устанавливаются на шейке коленчатых валов.
●В процессе работы требуют постоянного надзора на смазкой; перерыв подачи смазки ведёт к разрушению подшипника;
●Значительные потери на трение в период пуска и при несовершённой смазке;
●Большой расход смазки.
Материалы вкладышей должны иметь:
 достаточную износостойкость и высокую сопротивляемость к заеданию в периоды отсутствия жидкостного трения;
 высокую сопротивляемость разрушению при действии ударных нагрузок;
 низкий коэффициент трения и высокую теплопроводность с малым расширением.
В качестве материалов для вкладышей применяют:
 бронзы;
 баббит;
 чугуны (редко);
 металлокерамика;
 неметаллические материалы.
Подшипники качения
Подшипник качения представляет собой узел, основными элементами которого являются тела качения – шарики или ролики, которые установлены между наружным и внутренним кольцом и удерживаются тела качения на определённом расстоянии друг от друга при помощи сепаратора.
Подшипники качения стандартизованы и изготовляются специальными заводами.
Достоинства («+»)
Недостатки («-»)
●Сравнительно малая стоимость вследствие массового производства;
●Малые потери на трение и незначительный нагрев;
●Высокая степень взаимозаменяемости;
●Малый расход смазки;
●Не требуют особого ухода и внимания.
●Высокая чувствительность к ударным и вибрационным нагрузкам;
●Малонадёжны в высокоскоростных приводах из-за чрезмерного нагрева и опасности разрушения сепаратора от действия центробежных сил;
●Сравнительно большие радиальные размеры;
●Шум при больших скоростях.
Классификация подшипников качения
1. В зависимости от формы тел качения подшипники качения бывают: а) шариковые; б) роликовые;
Роликовые подшипники могут быть: а) цилиндрическими роликами; б) коническими роликами; в) бочкообразными; г) игольчатыми;

39 д) витыми роликами.
2. В зависимости от направления воспринимаемой нагрузки подшипники качения могут быть: а) радиальные; б) упорные; в) радиально-упорные.
3. В зависимости от числа рядов тел качения подшипники скольжения бывают: а) однорядные; б) многорядные.
4. В зависимости от размера наружного диаметра подшипника серии бывают: а) сверхлёгкие; б) особо лёгкие; в) лёгкие; г) средние; д) тяжёлые.
5. В зависимости от ширины подшипника серии бывают: а) узкие; б) нормальные; в) широкие; г) особо широкие.
Маркировка подшипников
Подшипники качения маркируют нанесением на торец колец ряда цифр и букв, условно обозначающих:
 внутренний диаметр;
 серию;
 тип;
 конструктивные особенности;
 класс точности и т. д.
Две первые цифры справа обозначают его внутренний диаметр d, который определяется умножением указанных цифр на 5.
Третья цифра справа обозначает серию подшипника:
1 – особо лёгкая серия;
2 – лёгкая;
3 – средняя;
4 – тяжёлая;
5 – лёгкая широкая;
6 – средняя широкая;
7 – тяжёлая широкая и т. д.
Четвёртая цифра справа обозначает тип подшипника:
0 – радиальный шариковый однорядный;
1 – радиальный шариковый сферический;
2 – радиальный с короткими цилиндрическими роликами;
3 – радиальный роликовый сферический;
4 – радиальный роликовый игольчатый;

40 5 – радиальный роликовый с витыми роликами;
6 – радиально-упорный шариковый;
7 – роликовый конический;
8 – упорный шариковый;
9 – упорный роликовый.
Пятая и шестая цифры справа обозначают отклонения конструкции подшипника от основного типа.
Например, ПК7309 основной конструкции, а такой же подшипник с бортом клеймится 67309.
Одна или две буквы впереди цифр указывают класс точности подшипника:
Н – нормальный класс точности;
П – повышенный;
В – высокий;
А – особо высокий;
С – сверхвысокий;
ВП – высоко-повышенный;
СА – сверхвысокий высокий.
У подшипников у нормального класса буква Н не проставляется.
Основные типы подшипников качения
Шариковые радиальные подшипники (рисунок 34) – наиболее простые и дешёвые, предназначены для восприятия радиальной нагрузки, но, имея желобчатые дорожки качения, могут воспринимать и осевую нагрузку. Они обладают большой быстроходностью, фиксируют вал в двух направлениях и допускают небольшие перекосы колец (до
15

). Это самые распространённые подшипники в машиностроении. Их собирают путём эксцентричного смещения внутреннего кольца в наружном.
Рисунок 34 - Шариковый радиальный подшипник.
Шариковые радиальные сферические подшипники (рисунок 35) предназначены в основном для восприятия радиальной нагрузки, но могут воспринимать и небольшую осевую нагрузку. Дорожка качения на наружном кольце выполнена по сфере, что обеспечивает нормальную работу (самоустановку) подшипника даже при значительном (до 2-
3

) перекосе колец. Применяют для валов, подверженных значительным прогибам; при установке подшипников в разных корпусах и т. п.

41
Рисунок 35 - Шариковый радиальный сферический подшипник.
Роликовые радиальные подшипники с короткими цилиндрическими роликами (рисунок 36) воспринимают только радиальную нагрузку, допускают осевое взаимное смещение колец, требуют точной соосности посадочных мест, в противном случае ролики работают кромками и подшипники быстро разрушаются. Применяют для коротких жёстких валов, а также в качестве «плавающих» опор (для валов шевронных передач и др.).
Рисунок 36 - Роликовый радиальный подшипник с короткими цилиндрическими роликами.
Выбор типа подшипника
Для малых нагрузок и больших скоростей вращения принимают шариковые однорядные подшипники лёгких серий.
Подшипники более тяжёлых серий обладают большей грузоподъёмностью, но допускаемая угловая скорость их меньше.
При ударных нагрузках, при переменных нагрузках с большой нагрузкой предпочтительней двухрядные роликовые подшипники.