Лекции по "Слесарь-ремонтник"

Благодаря этому своему свойству упругие  элементы  первыми воспринимают удары, вибрации, деформации.

Чаще всего упругие элементы легко обнаружить  при осмотре  машины, как, например, резиновые покрышки колёс, пружины и рессоры, мягкие кресла водителей и машинистов.

Упругие элементы находят широчайшее применение:

для амортизации (снижение ускорений и сил инерции при ударах и вибрации за счёт значительно большего времени деформации упругого элемента по сравнению с жёсткими деталями);

для создания постоянных сил (например, упругие и разрезные шайбы  под гайкой создают постоянную  силу трения в витках резьбы, что препятствует самоотвинчиванию);

для силового замыкания механизмов (чтобы исключить нежелательные  зазоры);

для аккумуляции (накопления) механической энергии (часовые пружины, пружина оружейного бойка, дуга лука, резина рогатки и т.д.);

для измерения сил (пружинные весы основаны на связи веса и деформации измерительной пружины по закону Гука).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обычно упругие элементы выполняются  в виде пружин различных конструкций.

Основное распространение в  машинах имеют упругие пружины сжатия и растяжения. В этих пружинах витки подвержены кручению.  Цилиндрическая  форма пружин   удобна для размещения их в машинах.

Основной характеристикой пружины, как и всякого упругого элемента, является жёсткость или обратная ей податливость. Жёсткость K определяется зависимостью упругой силы F от деформации x. Если эту зависимость можно считать линейной, как в законе Гука, то жёсткость находят делением силы на деформацию

K = F / x.

Для больших нагрузок при необходимости  рассеяния энергии вибрации и ударов применяют пакеты упругих элементов (пружин).

Идея состоит в том, что при  деформации составных или слоистых пружин  (рессор) энергия рассеивается за счёт взаимного трения элементов.

 

Пластинчатые рессоры  обладают большим демпфированием (способностью рассеивать вибрацию).

Материалы для упругих элементов  должны иметь высокие упругие  свойства, а главное, не терять их со временем.

Основные материалы для пружин – высокоуглеродистые стали 65,70, марганцовистые стали 65Г, кремнистые стали 60С2А, хромованадиевая сталь 50ХФА и т.п. Все эти материалы имеют более высокие механические свойства по сравнению с обычными конструкционными сталями.

 

2.1.9. Общие понятия о передачах между валами.

Современные машины приводятся в движение главным образом топливными и электрическими двигателями. В силу специфики законов термогазодинамики и электромагнетизма, эти двигатели более быстроходны, чем было бы удобно для человека, их скорость сложно и плохо регулируется. Возникает необходимость согласования режимов работы двигателя и исполнительного органа. Для этого созданы передачи.

Механическими передачами или просто передачами называются механизмы, которые  преобразуют параметры движения  от двигателя к исполнительным органам машины.

Механическая энергия передаётся, как правило, с преобразованием скоростей и вращающих моментов, а иногда с преобразованием вида и закона движения.

Передачи по принципу работы разделяются  на:

Передачи зацеплением:

с непосредственным контактом  (зубчатые и червячные);

с гибкой связью (цепные, зубчато-ременные).

Передачи трением  (сцеплением трущихся поверхностей):

с непосредственным контактом поверхностей (фрикционные);

с гибкой связью (ременные).

 

Передаточное отношение

Передаточное отношение, одна из основных характеристик механизмов, в том числе передач вращательного движения, определяемая как отношение угловых скоростей или частот вращения звеньев. Обычно имеется в виду отношение угловой скорости ведущего звена передачи к угловой скорости ведомого звена

.

 Понятие передаточное отношение  распространяется на простые  механизмы (пары зубчатых колёс,  червячные, ремённые и др. передачи) и на сложные многозвенные (многоступенчатые редукторы, планетарные редукторы, коробки передачи т.д.). Передаточное отношение ряда последовательно соединённых передач равно произведению передаточных отношений этих передач. 

 Наряду с передаточным отношениям широко используется (особенно для передач зацеплением) понятие передаточное число.

Передаточное число ( ) находится как отношение числа зубьев колеса ( ) к числу зубьев шестерни ( ) в зубчатой передаче, числа зубьев червячного колеса к числу заходов червяка в червячной передаче, числа зубьев большой звёздочки к числу зубьев малой в цепной передаче, а также диаметра большого шкива (или катка) к диаметру меньшего в ремённой или фрикционной передаче. Передаточное число используется при расчётах геометрических параметров зубчатых передач.[1] [2]

 

Передаточное число также определяется как отношение угловых скоростей. В отличие от передаточного отношения передаточное число всегда больше или равно 1.

 

 

Передачи трением (сцеплением)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Передают движение за счёт сил трения (лат. frictio – трение). Простейшие передачи состоят из двух цилиндрических или конических роликов - катков.

Главное условие работы передачи состоит  в том, что момент сил  трения между  катками должен быть больше передаваемого  вращающего момента.

Передаточное отношение цилиндрической фрикционной передачи определяют как отношение частот вращения или диаметров тел качения.

 

U = n₁/n₂=D₂/[D₁(1-e)],

где ε – коэффициент скольжения (0,05 - для передач "всухую";  0,01 – для передач со смазкой и большими передаточными отношениями).

Для конической передачи – вместо диаметров берут  углы конусов.

Фрикционные передачи выполняются  либо с постоянным, либо с регулируемым  передаточным отношением (вариаторы).

Передачи с постоянным передаточным отношением  применяются редко, главным  образом, в кинематических цепях приборов, например, магнитофонов и т.п. Они уступают зубчатым передачам в несущей способности. Фрикционные вариаторы применяют как в кинематических, так и в силовых передачах для бесступенчатого регулирования скорости. Зубчатые передачи не позволяют такого регулирования.

 

Достоинства фрикционных передач:

простота тел качения;

равномерность вращения, что удобно для приборов;

возможность плавного регулирования  скорости;

отсутствие мёртвого хода при реверсе  передачи.

Недостатки фрикционных передач:

потребность в прижимных устройствах;

большие нагрузки на валы, т.к. необходимо прижатие дисков;

большие потери на трение;

повреждение катков при пробуксовке;

неточность передаточных отношений  из-за пробуксовки.

Основными видами поломок  фрикционных передач являются:

усталостное выкрашивание (в передачах  с  жидкостным трением смазки, когда  износ сводится к минимуму);

износ (в  передачах без смазки);

задир поверхности при пробуксовке.

Основные требования к материалам фрикционных колёс:

высокая износостойкость и поверхностная прочность;

высокий коэффициент  трения (во избежание  больших сил сжатия);

высокий модуль упругости (чтобы площадка контакта, а значит и потери на трение были малы).

Разработаны специальные фрикционные  пластмассы с асбестовым и целлюлозным наполнителем, коэффициент трения которых достигает 0,5. Широко применяется текстолит.

Более надёжны передачи, у которых  ведущий каток твёрже, чем ведомый, т.к. тогда при пробуксовке не образуются лыски.

Применяются обрезиненные катки, однако их коэффициент трения падает с ростом влажности воздуха.

Для крупных передач применяют  прессованный асбест, прорезиненную  ткань и кожу.

РЕМЕННЫЕ ПЕРЕДАЧИ

Являются разновидностью фрикционных  передач, где движение передаётся посредством специального кольцевого замкнутого ремня.

Ременные передачи применяются  для привода агрегатов от электродвигателей малой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и средней мощности; для привода  от маломощных двигателей внутреннего  сгорания.

Ремни имеют различные сечения:

а) плоские, прямоугольного сечения;

б) трапециевидные, клиновые;

в) круглого сечения;

г) поликлиновые.

 

Наибольшее распространение имеют  плоские и клиновые ремни. Плоские  ремни применяются как простейшие, с минимальными напряжениями изгиба, а клиновые имеют повышенную тяговую  способность.

Клиновые ремни применяют по несколько штук, чтобы регулировать нагрузочную способность и повысить надёжность передачи. Кроме того, один толстый ремень, поставленный вместо нескольких тонких будет иметь гораздо большие напряжения изгиба при огибании шкива.

В лёгких передачах благодаря закручиванию ремня можно передавать вращение  между параллельными, пересекающимися, вращающимися в противоположные стороны валами. Это возможно потому, что жёсткость на кручение ремней вследствие их малой толщины и малого модуля упругости мала.

Достоинства ременных передач:

 передача движения на средние  расстояния;

 плавность работы и бесшумность;

 возможность работы при высоких  оборотах;

 дешевизна.

 

Недостатки ременных передач:

большие габариты передачи;

неизбежное проскальзывание ремня;

высокие нагрузки на валы и опоры  из-за натяжения ремня;

потребность в натяжных устройствах;

опасность попадания масла на ремень;

малая долговечность при больших  скоростях.

 

 

Шкивы плоскоременных передач имеют: обод, несущий ремень, ступицу, сажаемую на вал и спицы или диск, соединяющий обод и ступицу.

Шкивы обычно изготавливают чугунными  литыми, стальными, сварными или сборными, литыми из лёгких сплавов и пластмасс. Диаметры шкивов определяют из расчёта ременной передачи, а потом округляют до ближайшего значения из ряда R40 (ГОСТ 17383-73*).  Ширину шкива выбирают в зависимости от ширины ремня [32].

Во избежание сползания ремня  их рабочие поверхности делают выпуклыми. Шероховатость RZ £ 10 мкм. 

Чугунные шкивы применяют при  скоростях до 30 ÷ 45 м/с. Шкивы малых диаметров до 350 мм имеют сплошные диски, шкивы больших диаметров – ступицы эллиптического переменного

сечения.  Стальные сварные шкивы  применяют при скоростях 60 ÷ 80 м/с. Шкивы из лёгких сплавов перспективны для быстроходных передач до 100 м/с.

 

Плоские ремни должны обеспечивать:

прочность при переменных напряжениях;

износостойкость;

высокое трение со шкивами;

малую изгибную жёсткость.

Этим условиям удовлетворяют высококачественная кожа и синтетические материалы (резина), армированные тканевым (ГОСТ 6982-54), полимерным (капрон, полиамид С-6, каучук СКН-40, латекс) или металлическим кордом. Применяются прорезиненные тканевые ремни (ГОСТ 101-54), слоистые нарезные ремни с резиновыми прослойками, послойно и спирально завёрнутые ремни. В сырых помещениях и агрессивных средах применяют ремни с резиновыми прокладками.

Ремни выпускают конечными и  поставляют в рулонах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соединение концов ремней оказывает  большое влияние на работу передачи, особенно при больших скоростях. Самый совершенный способ соединения – склеивание, которое производят для однородных ремней по косому срезу (а), для слоёных по ступенчатой поверхности (б). Надёжным способом считают сшивку встык жильными струнами (в,г). Из механических соединений лучшими являются проволочные спирали, которые продеваются в отверстия и после прессования обжимают концы ремней (д).

У шкивов клиноременных передач  рабочей поверхностью являются боковые  стороны клиновых канавок. Диаметр, по которому определяют расчётную длину ремня, называют расчётным диаметром, по ГОСТ 20898-75 он обозначается dp. По этому же ГОСТу для правильного контакта ремня со шкивом угол канавки назначают в зависимости от диаметра шкива.