О.А. Ряховский, А.В. Клыпин - Детали машин (1065792), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Рис. 15.5) либо путем взаимного поворота полугаек и последующей их фиксации. При использовании профиля «стрельчатая арка» (см. Рис. 15.6, б) предварительный натяг обеспечивают подбором диаметра шариков. В качестве материалов для винтов и гаек используют легированные стали (18ХГГ, ХВГ и др.), позволяющие после термохимической обработки получить твердость не менее 60НВС,.
Основными критериями работоспособности ШВП являются: сопротивление контактной усталости и контактная статическая прочность рабочих поверхностей; износостойкость резьбы и шариков; осевая жесткость. Для проверки ШВП по критерию контактной выносливости проводят расчет с использованием зависимости, связывающей ресурс Ь в миллионах оборотов винта с осевой нагрузкой Г по аналогии с подшипниками качения где С,„= С„КРК,К вЂ” расчетная динамическая грузоподъемность; С, — динамическая грузоподъемность (табл. 15.2); Кр — коэффициент вероятности безотказной работы (табл.
15.3); К = 0,8...1 — коэффициент точности передачи (возрастает с повышением точности); К вЂ” коэФФициент качества выплавки сталей (обычной К = 1, для сталей электрошлаковой К = 1,4 и вакуумной выплавки К' = 1,7). При использовании сталей с твердостью ниже 60 НВС, расчетная динамическая грузоподъемность значительно снижается, составляя при твердости 50 НВС, половину, а при 35 НВС, лишь 20% от значений, приведенных в таба. 15.2. Параметры шариковых передач винт — гайка Контактная статическая прочность обеспечивается, если наибольшая осевая нагрузка Г не превосходит статическую грузоподъемность С,э, т.
е. Г,„< С,о. Планегпарнал ролиновинтовая передача (ПРВП) (рис. 15.8) состоит из винта 1, резьбовых роликов 2, совершающих планетарные движения, и гайки 3. Ролики зацепляются резьбой с винтом и гайкой. На каждом конце ролика выполнены зубчатые венцы 4, каждый М 4 т из которых входит в зацепле- ние с внутренними зубчатыРис. 15.8. Общийвид планетарной ми венцами 5 на обоих торролико-винтовой перслачи ПРВП цах гайки. Гайка и винт име- ют многозаходную резьбу. ролики — однозаходную. При этом рабочие (боковые) участки профиля резьбы ролика в осевом сечении очерчены дугами окружности для обеспечения непрерывного контакта рабочих поверхностей резьб ролика, винта и гайки при изменениях (колебаниях) межосевого расстояния.
Углы подъема витков резьбы на гайке и на роликах одинаковы по величине и направлению. Для этого резьба гайки имеет число заходов, равное отношению средних диаметров с(з резьбы гайки и роликов. В совокупности с зубчатым зацеплением это исключает осевое перемещение роликов относительно гайки при их вращении вокруг собственной оси.
Ролики установлены в двух сепараторах 6, расположенных на торцах гайки. Угол подъема резьбы винта по среднему диаметру должен быть отличным от угла подъема резьбы роликов. При этом направление витков резьбы винта может быть как одинаковым с резьбой роликов в зоне сопряжения резьб, так и противоположным. В обоих случаях витки резьбы роликов беспрепятственно входят во впадины между витками резьбы винта, обеспечивая сопряжение резьб. к ~в вв вгвп ду ность и быстроходность из-за отсутствия канала возврата, как у ШВП, а также более высокую нагрузочную способность и Р лип . 0 руд пи ОМ Р ° дачи, затрудняющим ее широкое использование, являются технологические трудности при точном изготовлении резьбовых элементов передачи.
В качестве основных расчетных кри- териев работоспособности ПРВП принимают грузоподъемность и потерю точности позиционирования гайки из-за износа резьбы. Ко ьн ~е воп сы Каково назначение передачи винт — гайка7 Каковы пути повышения КПД передачи винт — гайка? Каков основной критерий расчета передачи винт — гайка сколыкения7 В каком случае проводят расчет винта на устойчивость7 Каковы основные критерии работоспособности шарико-винтовой передачи? Каковы преимущества планетарной ролико-винтовой передачн7 214 Валы и оси 1б.1.
Общие сведения а) е) ьцо 217 216 Валы предназначены для установки на них деталей и передачи вращающего момента. Оси обеспечивают установку на них деталей и не передают вращающий момент. Валы обычно нагружены не только вращающим моментом, но и изгибающими моментами, осевыми и поперечными силами. Оси нагружены изгибающими моментами, поперечными н осевыми силами и могут быть неподвижными. Валы по форме геометрической оси разделяют на прямыее(рис. 16.1, а — в) и коленчатые (рис.
16.1, г), преобразующие возвратно-поступательное движение (поршней) во вращательное (коленчатого вала) или наоборот. Также используют г и б к и е валы с изменяющейся осью вращения. Рис. 16.1. Основные типы валов и осей: о — в — прямые; г — коленчатый 1б.2. конструкции и материалы валов и осей Форма и размеры валов н осей определяются распределением сил и моментов, технологией изготовления и условиями сборки.
Величины изгибающих моментов по длине валов и осей, как правило, не постоянны, вращающий момент передается обычно не по всей длине вала. Поэтому по условию прочности целесообразно конструировать валы и оси близкими по Форме к балкам равного сопротивления по изгибу (Форма балки равного сопротивления показана штриховой линией на рис. 16.1, а). Применение полых валов и осей существенно снижает их массу при равной прочности со сплошным валом. Однако полые валы сложны в изготовлении. Опорные участки валов и осей называют цапфами. Цапфы, расположенные на концах валов, называют шипами. Цапфы валов и осей, работающих в опорах скольжения, в большинстве случаев имеют цилиндрическую форму с заплечиком для Фиксации в осевом направлении.
Цапфы валов и осей для подшипников качения выполняют цилиндрическими с заплечиком для Фиксации в осевом направлении (рис. 16.2, а). Для закрепления внутреннего кольца подшипника на валу (оси) используют гайку (рис. 16.2, б) или стопорное пружинное кольцо, устанавливаемое в кольцевую канавку (рис. 16.2, в). Большое влияние на сопротивление усталости валов и осей оказывает форма переходных участков между двумя соседними ступенями разных диаметров. Малую концентрацию напряжений вызывают галтели постоянного радиуса (рис.
16.3, а, б); желательно, чтобы Л был больше 0,1д (д— диаметр вала). На тяжело нагруженных участках валов применяют галтели переменного радиуса кривизны р (рис. 16.3, э). Оптимальная Форма галтели повьппает сопротивление уста- Рис. 16.2. Цапфы валов и осей под подшипники качения: а — цилиндрическая с ааплечиком; б — с креплением гайкой; в — скреплением стопоряым кольцом Рнс.
16.3. Переходные участки валов н осей". а. б, е — галтелн; г — канавка лости валов и осей на 10%. Технологически простейшей формой перехода является канавка (рис. 16.3, г) шириной 3 — 5 мм и глубиной 0„25 или 0,5 мм (в зависимости от диаметра вала) для выхода шлифовального круга. Повышение прочности переходных участков обеспечивается также пластическим деформированием поверхности (обкаткой роликами, обдувкой дробью) или посредством термической или химико-термической обработки.
Валы и оси изготавливают из углеродистых или легированных сталей. Для осей и валов, диаметры которых определяются в основном жесткостью, применяют углеродистые конструкционные стали 30, 40, Стб без термообработки. В ответственных механизмах применяют среднеуглеродистые и легированные стали 45, 40Х с термообработкой «улучшение» (закалка с высоким отпуском). Для изготовления сильно нагруженных валов ответственных машин применяют легированные стали: 40ХН, 40ХН2МА, ЗОХГТ, ЗОХГСА и др.
Валы из этих сталей обычно подвергают улучшению или поверхностной закалке с низким отпуском. Для изготовления коленчатых, полых и тяжелых валов с большими фланцами наряду со сталью применяют высокопрочные и модифицированные чугуны. Стальные валы и оси диаметром до 150 мм обычно изготавливают из проката; валы большего диаметра — из поковок, полые валы — по возможности из стальных труб. 1) проектировочный расчет; 2) конструирование вала (оси), составление расчетной схемы; 3) проверочный расчет вала (оси) на статическую прочность и на сопротивление усталости; уточнение конструкции вала (оси); проведение расчетов на жесткость и виброустойчивость; окончательная оценка пригодности конструкции. Диаметр концевого участка вала определяют из расчета на кручение: Г~.
10« Н= з~ — мм, 40,2[с) где T — вращающий момент, Н ° м; [т] — допускаемые напряжения при кручении, обычно принимают [т) = 15...30 МПа. После предварительного определения диаметра вала разрабатывают его эскиз, обеспечивая условия технологичности изготовления и сборки [3,6). Валы испытывают напряжения изгиба и кручения, оси— изгиба. Постоянные по величине и направлению поперечные силы вызывают во вращающихся осях и валах переменные на- д) Критерии работоспособности, этапы конструирования валов и осей й Основными критериями работоспособности валов и осей являются прочность, жесткость и виброустойчив о с т ь.
Конструирование и расчеты валов и осей обычно неразрывно связаны. Разработку конструкций валов и осей и их расчет выполняют в три этапа: Рнс. 16.4. Расчетные схемы валов к асей 218 219 Таблица 1б.1 Каа ол <— К Я „~М..~- 0,76Т'. е лвз (16.2) 220 221 пряжения. Вращающиеся вместе с осями и валами силы, возникающие, например, от неуравновешенности деталей, вызывают постоянные напряжения. В приближенных расчетах валы и оси рассматривают как балки на шарнирных опорах. Для радиальных подшипников качения условную шарнирную опору располагают на середине ширины подшипника (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
