Защита в чрезвычайных ситуациях. ОП.02 Техническая механика

20.02.02 Защита в чрезвычайных ситуациях. ОП.02 Техническая механика

Занятие №38.2. Тема: «Подшипники качения. Муфты»

Особенности конструирования подшипниковых узлов. Работоспособность подшипников качения зависит не только от правильного их подбора, но и от рациональности конструкции подшипникового узла.

Подшипники устанавливают в жестких корпусах, стремясь избежать перекосов колец, которые могут возникнуть вследствие неправильной обработки посадочных мест при монтаже.

Вращающиеся относительно нагрузки кольца под­шипников соединяют с сопряженными деталями с натягом по допуску k6, m6, п6 и другими во избежание их проворачивания по посадочной поверхности.

Установку неподвижных колец подшипников осу­ществляют с полем допуска Н7, N7, К7 и другими для облегчения осевых перемещений колец при регулировании зазоров в подшип­нике, а также при тепловых деформациях валов.

По способности фиксировать осевое положение вала опоры разделяют на плавающие и фиксирующие.

Плавающие опоры (рис. 13), допускают осевое перемещение вала в любом направлении для компенсации удлинения (укорочения) вала при температурных колебаниях. Они воспринимают только радиальную нагрузку.

В качестве плавающих опор применяют шариковые и ролико­вые радиальные подшипники.

Фиксирующие опоры ограничивают перемещение вала в одном или в обоих направлениях. Они воспринимают ради­альную и осевую нагрузки.

Рис. 13. Схемы осевого фиксирования валов

Пример конструкции опор вала, фиксированного по схеме 1, представлен на рис. 14.

Рис. 14. Пример установки вала на шариковых радиальных подшип­никах (левый — фиксирующий подшипник, правый — плавающий): 1 — щелевое уплотнение; 2 — маслосбрасывающее кольцо

Для создания самостоятельного сборочного комплекта вала с подшипниками в некоторых конструкциях подшипниковых уз­лов применяют чугунные стаканы. В подшипниковом узле вала-шестерни конической передачи стакан является обязательным, с его помощью производят регулировку зубчатого зацепления.

В зависимости от осевой нагрузки, скорости вращения и при­нятой конструкции подшипникового узла внутренние кольца подшипников на валу крепят различными способами (рис. 15): посадкой с натягом (а), концевыми шай­бами (б), круглыми шлицевыми гайками (в) и др.

Рис. 15. Крепление подшипников на валу

Рис. 16. Крепление подшипников в корпусе

Наружные кольца подшипников закрепляют между упорным буртиком корпуса и торцом крышки (рис. 16, а), между крышкой и упорным пружинным кольцом 1 (рис. 16, б) и др. В конструкциях с разъемными корпусами (рис. 16, в) наружные кольца подшипников крепят цельными коль­цами 3 большого сечения и закладными крышками 2.

Уплотнительные устройства. Для защиты от загрязнения изв­не и для предупреждения вытекания смазочного материала под­шипниковые узлы снабжают уплотняющими устройствами.

Широкое распространение получили манжетные уплот­нения (см. рис. 17), которые применяют при окружных скоростях до 15 м/с. Манжетные уплотнения обладают высокой на­дежностью и хорошими уплотняющими свойствами.

Щелевые уплотнения 1 (рис. 14) применяют для подшипниковых узлов, работающих в чистой среде при скоростях до 5 м/с. Зазоры в них заполняют пластичным смазочным мате­риалом.

Лабиринтные уплотнения (рис. 18) — наиболее со­вершенные из всех средств защиты подшипниковых узлов. Явля­ясь бесконтактными, они пригодны для работы при любых скоро­стях.

Рис. 17. 1 — манжетное уплотнение

Рис. 18. Лабиринтное уплотнение

Рис. 19. Комбинированное уплотнение

Центробежные уплотнения. При пластичной смазке подшипников с внутренней стороны корпуса устанавливают мас­лосбрасывающие кольца 2 (см. рис. 14), которые должны вы­ступать за стенку корпуса. Попадающее на кольца во время работы жидкое горячее масло отбрасывается центробежной си­лой и не попадает в полость размещения пластичной смазки, не вымывает ее.

В ответственных конструкциях применяют комбиниро­ванные уплотнения (рис. 19) в различных сочетаниях, например лаби­ринтно-щелевое уплотнение и др.

Монтаж и демонтаж подшипников.Перед монтажом подшипникового узла подшипник про­мывают в горячем минеральном масле или бензине. Посадочные поверхности вала и корпуса чисто (от соблюдения чистоты деталей узла в значительной степени зависит долговечность подшипника) протирают и слегка смазыва­ют. Для облегчения посадки подшипника на вал с натягом подшипник предварительно нагревают до 80...90 °С в горячем мине­ральном масле или с помощью электроиндукционной установки. Силу напрессовки прикладывают к тому кольцу, которое монти­руется с натягом. Передача монтажных сил через тела качения недопустима.

Демонтируют подшипники с помощью съемников и других приспособлений, исключающих удары.

Во избежание появления вмятин на дорожках качения при демонтаже подшипник захватывают за внутреннее кольцо при удалении с вала и за наружное при удалении из корпуса.

Муфты. Всовременном машиностроении большинство машин состоит из сборочных единиц (узлов) и механизмов. Для обеспечения кинематической и силовой связи валы узлов соединяют муфтами (рис. 20).

Муфтой называется устройство для соединения концов валов или для соединения валов со свободно сидящими на них деталями (зубчатые колеса, звездочки и т. д.). Назначение муфт — передана вращающего момента без изменения его зна­чения и направления. В ряде случаев муфты дополнительно по­глощаютвибрации и толчки, предохраняют машину от аварий при перегрузках, а также используются для включения и выклю­чения рабочего механизма машины без останова двигателя.

Рис. 20 Втулочная муфта

Многообразие требований, предъявляемых к муфтам, и раз­личные условия их работы обусловили создание большого коли­чества конструкций муфт, которые классифицируют по различ­ным признакам на группы.

По принципу действия:постоянные муфты, осуществляющие постоянное соеди­нение валов между собой;сцепные муфты, допускающие во время работы сцепление и расцепление валов с помощью системы управления;самоуправляемые муфты, автоматически разъединя­ющие валы при изменении заданного режима работы машины.

По характеру работы:жесткие муфты, передающие, вместе с вращающим мо­ментом вибрации, толчки и удары;упругие муфты, амортизирующие вибрации, толчки и удары при передаче вращающего момента благодаря наличию упругих элементов — различных пружин, резиновых втулок и др.

В курсе «Детали машин» рассматриваются только механиче­ские муфты. Электромагнитные и гидравлические муфты изучают в специальных курсах.

Основной характеристикой муфт является передаваемый вра­щающий момент Т. Муфты подбирают по ГОСТу или ведомствен­ным нормалям по большему диаметру концов соединяемых валов и расчетному моменту.

Муфты каждого размера выполняют для некоторого диапазо­на диаметров валов, которые могут быть различными при одном и том же вращающем моменте вследствие разных материалов и различных изгибающих моментов.

Наиболее слабые звенья выбранной муфты проверяют расче­том на прочность по расчетному моменту Т_расч. Шпоночные и шлицевые соединения вала с муфтой проверяют методами, изложенными ранее.

Ниже рассматриваются муфты каждой группы, наиболее распространенные в общем машиностроении и автомобилестроении.

Муфта упругая втулочно-пальцевая (МУВП). Муфта состоит из двух дисковых полумуфт (рис. 2), в одной из которых в ко­нических отверстиях закреплены соеди-нительные пальцы с наде­тыми гофрированными резиновыми втулками.

Материал полумуфт — чугун СЧ20, сталь 35 или 35Л. Материал пальцев — сталь 45.

Рис. 21. Муфта упругая втулочно-пальцевая

Работа муфты сопровождается потерями, которые оце­ниваются к.п.д. h = 0,95...0,97.

Муфта МУВП широко применяется для соединения машин с электродвигателями при передаче малых и средних вращающих моментов. Она проста в изготовлении. Наружная поверхность полумуфт может использоваться в качестве тормоз­ного барабана. Муфту подбирают по стандарту в диапазоне диаметров валов d =16...150 мм.

Сцепные (управляемые) муфты служат для быстрого соеди­нения и разъединения валов при работающем двигателе. Приме­няются при строгой соосности валов. По принципу работы делят­ся на кулачковые и фрикционные.

Кулачковые муфты. Кулачковые муфты состоят из двух полумуфт с кулачками на торцовых поверхностях (рис. 22).

При включении кулачки одной полумуфты входят во впадины другой, создавая жесткое сцепление. Для переключения муфты одна полумуфта передвигается вдоль вала по направляющей шпонке или шлицам с помощью механизма управления муфтой.

Материал полумуфт — сталь20Х или 20ХН. Для повыше­ния износостойкости рабочие поверхности кулачков цементуют и закаливают до твердости 54...60 HRC_э.

Основные элементы муфт — кулачки различных профилей: прямоугольного, трапецеидального, треу­гольного соответственно для больших, средних и малых на­грузок.

Число кулачков принимают z = 3...60 в зависимости от значения вращающего момента T_расч и желаемого времени вклю­чения, с увеличением которого z уменьшается.

Рис. 22. Принципиальная конструктивная схема кулачковой муфты.

Недостаток кулачковых муфт — невозможность включения на быстром ходу. Во избежание ударов и повреждения кулачков включение муфты производят без нагрузки при разности окруж­ных скоростей на кулачках u < 0,8 м/с.

Кулачковые муфты просты в изготовлении и малогабаритны. Применяются в механизмах, где должно быть обеспечено постоянное передаточное число (металлорежущие станки), а так­же при передаче больших вращающих моментов, когда переклю­чения производят редко.

Фрикционные муфты. Служат для плавного сцепления валов под нагрузкой на ходу при любых скоростях. Передача вращаю­щего момента осуществляется силами трения между трущимися поверхностями деталей муфты. В начале включения за счет проскальзывания рабочих поверхностей муф­ты разгон ведомого вала происходит плавно, без удара, с посте­пенным нарастанием передаваемого вращающего момента по мере увеличения нажимной силы F. При установившемся движе­нии проскальзывание отсутствует, муфта замыкается и оба вала вращаются с одной и той же угловой скоростью.

В момент перегрузок фрикционные муфты пробуксовывают, предохраняя машину от поломок.

Многодисковая фрикционная муфта состоит из двух полумуфт в виде корпуса 1 и втулки 3, дисков 4 и 5 и на­жимного механизма 2 (рис. 23). В продольные пазы внутрен­ней поверхности корпуса свободно входят зубья ведущих дисков 4, а в пазы на наружной поверхности втулки — зубья ведомых дисков 5, между которыми возникают силы трения, что обуслов­ливает передачу вращающего момента.

Рис. 23. Многодисковая фрикционная муфта.

Многодисковые муфты имеют малые габариты, что важно для быстроходных механизмов. При передаче больших моментов многодисковые фрик­ционные муфты снабжают пневматическим, гидравлическим или электромагнитным дистанционным управлением.

Основным критерием работоспособности фрикционных муфт является износостойкость трущихся поверхностей. Поверхности трения дисков проверяют на износостойкость по значению дав­ления.

Вопросы и задания

1. От чего зависит работоспособность подшипников качения?

2*. Какие допуски предпочтительнее выбирать при соединении колец подшипников с валом и корпусом?

3**. В чем различие между плавающим и фиксирующим способами фиксирования осевого положения вала?

4*. В зависимости от чего и как крепят внутренние кольца подшипников на валу?

5. Какие бывают И* в каких случаях применяются уплотнительные устройства?

6. ОБЯЗАТЕЛЬНЫЙ! Каким образом и в каком порядке производится монтаж и демонтаж подшипников качения?

7. Какое устройство называется муфтой?

8. Какие бывают муфты по принципу действия и по характеру работы?

9*. Как подбирают муфты?

10. Как устроена, (*из каких материалов изготавливается), где применяется и какой основной недостаток у муфты упругой втулочно-пальцевой (МУВП)?

12*. Как устроена, из каких материалов изготавливается, где применяется, какие недостатки и достоинства у кулачковых муфт?

13**. Как устроена, как работает и где применяется многодисковая фрикционная муфта?

14*. Какой основной критерий работоспособности фрикционной муфты?

Познавательные статьи:



Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Рынок недвижимости. Сущность недвижимости

Решение задач с использованием генеалогического метода

История происхождения и развития детской игры