Проверочный расчёт:
1.Выбор расчётной схемы и определение расчётных нагрузок. Схематизация нагрузок, опор и формы вала.
Большинство муфт нагружают вал дополнительной силой Fm. При расчёте валов приближенно можно принимать:
· Fm = (0.2….0.5) Ftm , где Ftm – окружная сила на муфте.
· Fm ≈ 125√Т – для входных валов редукторов.
· Fm ≈ 250√Т – для выходных валов многоступенчатых редукторов.
В общем случае на конце вала может быть установлена шестерня, звёздочка или шкив.
Основные нагрузки на валы. Расчёт валов на сопротивление усталости.
Основным видом разрушения является усталостное. Необходимо установить характер цикла напряжений. Напряжения изгиба изменяются по симметричному циклу. Напряжения кручения изм-ся пропорционально изменению нагрузки. Необходимо наметить опасные сечения, которые подлежат проверке. Там определяют запасы сопротивления усталости и сравнивают их с допускаемыми.
Действующие силы подразделяют на два вида: невращающиеся (силы в передачах) и вращающиеся (нагрузки на концах валов от муфт).
Коэффициент запаса прочности:
где Sσ – коэффициент запаса сопротивления усталости по нормальным напряжениям.
Sτ – по касательным напряжениям.
Где σа, τа – амплитуды переменных напряжений.
Расчёт валов на статическую прочность.
Проверку статической прочности проводят в целях предупреждений пластических деформаций и разрушений с учётом кратковременных перегрузок.
Определяют по гипотезе энергообразования.
Расчёт валов на жесткость.
Упругие перемещения вала отрицательно влияют на работу связанных с ним деталей. От прогиба вала возникает концентрация нагрузки в зубчатой передаче по длине зуба. При больших углах поворота может произойти защемление вала в подшипнике.
Прогиб вала и угол поворота должны быть меньше допускаемых.
Крутильная жесткость:
Где Y – модуль упругости второго рода, I – полярный момент инерции, Т – крутящий момент, l – длина вала.
Подшипники. Виды. Подшипники скольжения. Достоинства и недостатки. Применение в швейном оборудовании.
Опоры вращающихся осей и валов называются подшипниками. Служат для соединения валов и вращающихся осей с корпусом. Они воспринимают радиальные и осевые нагрузки. В зависимости от вида трения они разделяются на подшипники скольжения и качения. В зависимости от направления воспринимаемой нагрузки – радиальные (перпендикулярно оси цапфы), упорные (осевая нагрузка), радиально-упорные.
"+" – простота, дешевизна, надёжность при высоких скоростях валов, способность воспринимать большие ударные и вибрационные нагрузки, бесшумность, разъёмные подшипники могут устанавливаться на коленчатых валах.
"-" – требуют постоянной смазки, большие осевые размеры, в период пуска значительные потери на трение.
Конструкция подшипников скольжения. Виды вкладышей подшипников. Материалы вкладышей.
Рисунок
Вкладыши должны обладать достаточной износостойкостью и высокой сопротивляемостью к заеданию, должны иметь низкий коэффициент трения и высокую теплопроводность.
Вкладыши в виде втулки или двух половинок. Материалы:
· Баббит (цинк+олово+медь). Заливается тонким слоем.
· Бронзы. Вызывают износ валов.
· Чугунные материалы (углерод 4%+железо).
· Современные: металлокерамика (порошки железа, углерода и др.) их прессуют до монолитности, потом спекают. Пропитывают маслом – в дальнейшем не требует смазки; тефлон (фторопласт), пластмассы, резина, капролон, текстолит.
Смазка подшипников скольжения. Смазочные материалы. Виды смазок.
Виды смазок:
Полужидкостная: когда отдельные выступы трущихся поверхностей остаются неразделенными при нормальной работе.
Жидкостная: когда за счёт масла втулка и цапфа полностью разделены.
Граничная: когда при малой угловой скорости трущиеся поверхности могут не разделяться. Возникает в момент пуска.
Смазочные материалы должны быть маслянистые, с определенной вязкостью.
Вязкость оценивается коэффициентом вязкости, при повышении температуры вязкость уменьшается.
Виды:
· Жидкие масла имеют низкий коэффициент трения, легко подаются к местам смазывания, бывают органические (животного или растительного происхождения), минеральные (продукты перегонки нефти).
· Пластичные – жидкие масла, загущенные мылами (литол, циатим).
· Твёрдые – графит, дисульфид молибдена.
· Газообразные – воздух, различные газы.
Расчет подшипников скольжения.
Подшипники скольжения рассчитывают по допустимому давлению в подшипнике: ,
По допустимой удельной работе сил трения:, где l – длина подшипника, d – диаметр цапфы, υ – окружная скорость цапфы.
Подшипники качения. Достоинства и недостатки. Применение в швейном оборудовании.
Основным элементом являются тела качения.
"+" – дешевы, малые потери на трение, малый нагрев, высокая степень взаимозаменяемости, малый расход смазки, не требует особого ухода.
"-" – повышенные диаметральные габариты, не любят ударные нагрузки, плохая работа при высоких скоростях, шум при повышенных скоростях.
Классификация и маркировка подшипников качения.
· По телам качения: шариковые, роликовые (цилиндрические, конические, витые, бочкообразные, игольчатые).
· По направлению воспринимаемой нагрузки: радиальные, радиально-упорные, упорные.
· По числу рядов тел качения: однорядные, двухрядные, многорядные.
· По способности самоустанавливаться: самоустанавливающиеся, несамоустанавливающиеся.
· По габаритным размерам: по диаметру (сверхлёгкие, особолегкие, легкие, средние, тяжелые), по ширине (особоузкие, узкие, нормальные, широкие, особоширокие).
Маркировка:
Пример: 67309
1я – класс точности (2,4,5,6,0)
2я – тип подшипника (7 – конический)
3я – серия (3 – средняя)
45я – размер внутреннего диаметра (для диаметров 20 - 495 мм две последние цифры умножаются на 5, d = 09*5=45)
Расчет на долговечность подшипников качения. Подбор подшипников из условий долговечности. Критерии работоспособности.
Подшипники качения являются первой группой деталей, для которой был введён расчёт на долговечность. Современный расчёт базируют на двух критериях:
· Расчёт на статическую грузоподъёмность по остаточным деформациям,
при w £ 0.1 рад/с.
Cr £ Cтабл
· Расчёт на долговечность по усталостному выкрашиванию, при w ≥ 0.1 рад/с. По формуле:
где С – динамическая грузоподъёмность, p – показатель степени, Рэ – эквивалентная нагрузка.
При подборе подшипника определяют его динамическую грузоподъёмность (при соотношении Стреб £ Скаталог).
Из конструктивных соображений можно сначала выбрать подшипник, а потом проверить ресурс его работы (при Lпол ≥ Lреком). По формуле, где n – частота вращения вала.
Рэ учитывает направление действия нагрузок и зависит от типа подшипников.
Особенности конструирования подшипниковых узлов.
Фиксирование в осевом и радиальном направлениях взаимного положения валов и осей достигается определенной установкой подшипника. Они должны точно фиксировать положение вала и не испытывать дополнительных нагрузок. Наиболее распространена схема, в которой одна из опор фиксирует положение вала в осевом направлении в обе стороны, а вторая – "плавающая". Для коротких валов подшипники устанавливаются так, чтобы каждый фиксировал вал в осевом направлении в разные стороны (¬ ®).
Сепаратор – узел, разделяющий тела качения.
Посадки внутренних колец на вал – по системе отверстия, внешних в корпус – по системе вала.
Соединения деталей машин. Виды.
· Разъёмные (резьбовые, шлицевые, шпоночные)
· Неразъёмные (сварные, клеевые, прессовые, клёпанные).
Разъёмными называют соединения, допускающие разборку и повторную сборку без нарушения работоспособности деталей. Неразъёмными называют соединения, не допускающие разборку соединенных деталей без их повреждения.
Резьбовые соединения. Расчёт на прочность резьбовых соединений.
Резьбовые – болты, винты, гайки.
Основным элементом является резьба по винтовой линии. Более прочная – при накате (металл течет в выдавливаемые роликом пазы).
Может быть одно- и многозаходная. Болт+гайка, винт один. Может быть правая и левая. Цилиндрическая и коническая.
расчёт на прочность:
все стандартные болты, винты и шпильки изготавливаются равнопрочными на разрыв стержня по резьбе, на срез резьбы, отрыв головки. Поэтому расчёт производится по одному критерию – прочности нарезанной части стержня.
I.Болт нагружен внешней растягивающей силой:
II.Болт затянут F0, F = 0
можно заменить эквивалентной σэ.
ψ – угол подъёма резьбы,
φ – приведенный угол трения.
σэ = 1.3σр , то есть расчёт болта на совместное действие растяжения и кручения можно заменить расчетом на растяжение, принимая для расчета
эквивалентная нагрузка определяется из условий прочности.
т.о.
Где ST – коэффициент запаса
III.Болтовое соединение, нагруженное поперечной силой.
Где К – коэффициент запаса,
Fr – поперечная сила
f – коэффициент трения
i – количество стыков
z – число болтов.
Типы резьб. Геометрические параметры цилиндрической резьбы.
a) метрическая (α = 60)
b) дюймовая (α = 55)
c) упорная (в домкратах)
d) прямоугольная (в ходовых винтах)
e) круглая (Эл. лампы)
Рисунки резьб
d – наружный диаметр болта
d1 – внутренний диаметр гайки
d2 – средний диаметр болта
h – высота профиля, h = 0.541 p
H – 0.866 p , r – 0.144 p
p – шаг резьбы
Шпоночные соединения. Подбор и проверочный расчёт призматических шпонок. Шлицевые соединения.
Вал+шпонка+ступица.
Шпонки: круглые, конические, призматические.
"+" простое соединение
"-" ослабляют вал, несимметричная нагрузка, нецентрируют нагрузку.
Подбираются по таблице с учётом диаметра вала.
Расчёт:
Проверка на смятие. Условие прочности:
На смятие рассчитывается наименее прочная деталь. Как правило, ступица.
Шлицевые соединения.
Есть центрирование по наружной поверхности. Меньшее количество деталей, больший передаваемый момент. Применяется, когда шпоночное соединение нецелесообразно.
Муфты механических приводов. Классификация. Применение в швейном оборудовании.
Муфты это устройства, служащие для соединения концов валов, стержней, труб.
Большинство машин компонуют из отдельных частей с входными и выходными валами, которые соединяют с помощью муфт.
Классификация:
1 муфты неуправляемые (постоянно действующие): глухие (втулочные, фланцевые), компенсирующие жесткие (кулачково-дисковая, зубчатая), компенсирующие упругие (зубчато-пружинная, со звёздочкой, втулочно-пальцевая, с торообразной оболочкой).
2 муфты управляемые: кулачковые, фрикционные, дисковые, зубчатые сцепные.
3 муфты самоуправляемые автоматические: предохранительные, центробежные, свободного хода.
Применение:
· для включения и выключения исполнительного механизма при непрерывно работающем двигателе (управляемые),
· предохранения от перегрузки (предохранительные),
· компенсация влияния несоосности валов (компенсирующие),
· уменьшения динамических нагрузок (упругие).
