>>> Перейти на мобильный размер сайта >>>

Учебное пособие

Шлифовальные работы

2.3. Валы, оси, муфты и передачи

Детали в форме стержней постоянного и переменного профиля в осевом сечении, предназначенные для поддержания вращающихся деталей, называют осями и валами. Валы в отличие от осей передают крутящие моменты. Радиальные нагрузки воспринимаются цапфами — участками валов и осей, которыми они опираются на подшипники, а осевые нагрузки — пятами и буртиками. Валы воспринимают или передают движение закрепленным на них деталям с помощью шпонок, устанавливаемых в пазах вала и детали, или шлицевых соединений с выступами и пазами прямоугольной, треугольной или криволинейной формы.

В кинематических схемах приняты следующие условные обозначения валов и подшипников (табл. 2.1).

2.1. Условные графические обозначения
звеньев и подшипников на кинематических схемах

Устройства или механизмы для постоянного или периодического соединения валов между собой или с находящимися на них деталями называют муфтами. Для постоянного соединения двух валов в течение длительного времени служат постоянные муфты: жесткие, упругие, плавающие. Для периодического соединения и разъединения валов и деталей передач во время работы предназначены сцепные муфты: кулачковые, фрикционные, электромагнитные и др. Для автоматического разъединения валов и отключения механизмов при перегрузках, возникающих в процессе работы, служат предохранительные муфты.

В кинематических схемах приняты следующие условные обозначения муфт (табл. 2.2).

2.2. Условные графические обозначения муфт
на кинематических схемах

Общим для всех муфт является наличие деталей, выполненных в виде дисков, фланцев, торцовых кулачков или других устройств (называемых иногда полумуфтами) и закрепленных на соответствующем валу. Между собой эти детали соединяются либо с помощью силового (за счет сил трения), либо геометрического замыкания с целью передачи крутящего момента. Передачу непрерывного вращательного движения между валами осуществляют посредством разнообразных механических устройств, называемых в общем случае передачами. Эти механические устройства передают движение между валами, оси которых параллельны, пересекаются или перекрещиваются.

Передача движений осуществляется с помощью гибких и жестких связей. Передачи с гибкой связью обычно используют для преобразования вращательного движения между параллельными осями, расстояние между которыми относительно велико. На рис. 2.5 показаны клиноременная (рис. 2.5,а) и цепная (рис. 2.5,6) передачи. Ремни могут иметь прямоугольное или трапецеидальное сечения, а передачи соответственно называют плоскоременными или клиноременными.

Рис. 2.5. Передачи вращательного движения с гибкой связью

Передачи с непосредственным контактом жестких элементов, которые последовательно взаимодействуют своими рабочими поверхностями, называют зубчатыми. В зависимости от расположения осей в пространстве различают цилиндрические, конические и гипербо-лоидные (винтовые, червячные, гипоидные) зубчатые передачи. В паре зубчатых колес, находящихся в зацеплении, колесо с меньшим числом зубьев z₁ называют шестерней, а с большим числом зубьев z₂ - колесом.

При неподвижных осях зубчатых колес частота вращения колес n1 и n2 (об/с или об/мин) связана с числами зубьев соотношением: u₁₂ = n₁/n₂ = ± z₂/z₁ где u₁₂ называют передаточным отношением. В зависимости от расположения контакта зубьев относительно межосевого расстояния передаточное отношение может быть отрицательным (внешнее зацепление, при котором колеса вращаются в разном направлении) или положительным (внутреннее зацепление, при котором колеса вращаются в одном направ лении). Зубчатая передача, в которой одно из звеньев движется поступательно и прямолинейно, называется реечной.

При перекрещивающихся взаимно перпендикулярных осях при меняют червячную передачу, в которой ведущее звено — червяк — выполнено в виде одно- или многозаходного винта. Число заходов червяка обозначают буквой К. При повороте червяка на один оборот червячное колесо с числом зубьев z₂ поворачивается на угол, соответствующий числу зубьев, равных числу заходов червяка, поэтому передаточное отношение червячной передачи u₁₂ = z₂/K.

Для преобразования вращательного движения в поступательное кроме реечной зубчатой передачи используют также пару винт — гайка. Для устранения зазоров в такой паре и уменьшения потерь энергии на трение широкое распространение получили винтовые передачи качения (рис. 2.6). Роль винта в такой передаче выполняют шарики 2, расположенные в канавках с полукруглым профилем на винте 1 и гайке 4. Непрерывность движения шариков в винтовой канавке обеспечивается специальными парами и трубкой 3, расположенной между началом и концом гайки 4.

Рис. 2.6. Шариковая винтовая передача

В кинематических схемах используют условные графические обозначения передач (табл. 2.3).

23. Условные графические обозначения
двигателя и передач на кинематических схемах

Кинематическая непь станка обычно содержит несколько простых зубчатых передач, соединенных в определенном сочетании. Если простые передачи соединяются последовательно, то передаточное отношение такой сложной передачи равно произведению передаточных отношений простых передач:

где с —число простых передач внешнего зацепления. Если простые передачи соединяются параллельно, то получают совокупность передаточных отношений между входным валом и выходными звеньями механизма. В станках зубчатые передачи часто используют в виде коробок перемены скоростей (коробок передач), с помошыо которых получают различные варианты передаточных отношении.

На рис. 2.7 приведены схемы коробок передач. Па первой схеме (рис. 2.7, а) между валами I и II установлены три простые передачи, включение которых производят перемещение блока колес вдоль оси II. При зацеплении колес z₁ и z₄ передаточное отношение u₁₄ = -z₄/z₁ при зацеплении колес z₂ и z₅ u₂₅ = z₅/z₂; при зацеплении колес z₃ и z₆ u = -z₆/z₃.

Рис. 2.7. Кинематические схемы механизмов коробок передач

Частоты вращения п11 вала II при заданной частоте вращения n1, вала I находят по формуле

т.е. вал II может иметь три различные частоты вращения при заданной частоте вращения входного вала I.

На второй схеме (рис. 2.7,6) на входном валу I закреплены шестерни z₁ и z₃, а на выходном валу II свободно установлены колеса z₂ и z₄, которые могут быть связаны с валом II двусторонней кулачковой муфтой М. При перемещении муфты М влево включается передача с колесами z₁ и z₂, а при перемещении вправо — передача с колесами z₃ и z₄. Следовательно, частоту вращения выходного вала определяют по соотношению

На третьей схеме (рис. 2.7, в) механизм коробки перемены скоростей имеет три вала I, II и III. Возможны варианты передачи движения колесами z₁, z₂, z₃ и z₅ и колесами z₁, z₂ и z₄.

В первом варианте передаточное отношение u₁₅ = (-z₂/z₁)(-z₅/z₃) = (z₂z₅) / (z₁z₃), во втором варианте u₁₄ = (-z₂/z₁) (-z₄/z₂) = z₄/z₁.

Число зубьев колеса z₂ во втором варианте не изменяет числового значения передаточного отношения между валами I и III, но оказывает влияние на его знак. Иногда такие промежуточные колеса называют паразитными.

Для передачи непрерывного вращательного движения в станках используют и другие типы механизмов: рычажные, кулачковые, механизмы прерывистого движения (храповые, мальтийские), фрикционные и т. п.

Контрольные вопросы

1. Расскажите об основных видах машин и их назначении.
2. Расскажите о назначении механизма и его основных элементах.
3. Перечислите основные виды механизмов.
4. Расскажите о видах подшипников и их особенностях.
5. Расскажите о назначении валов и муфт.
6. Что называют передаточным отношением? Как определяют передаточное отношение зубчатой передачи? зубчатого механизма?