• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Тема 2.7 Способи передачі енергії від двигуна

У виробництві виникає необхідність передачі енергії від двигуна до робочого органу, що веде за собою її втрати. Розглянемо втрати можуть бути різноманітними, їх вид кількість будуть залежати від різновиди двигуна та енергії. Якщо втрати теплової енергії частіш за все йдуть через погану ізоляцію або не досконалість системи. Що стосується передачі механічної енергії то втрати йдуть в основному на тертя або проковзування. Розглянемо основні вузли в яких відбувається.

Перш за все, при прямому з’єднанні, від двигуна йде муфта. Муфта - пристрій (деталь машини), призначена для з'єднання одного з одним кінців валів і вільно сидячих на них деталей і передачі крутного моменту. Служать для з'єднання двох валів, розташованих на одній осі або під кутом один до одного.

Рисунок 2.32 - Види муфт для з'єднання валів електричних машин.

а - жорстка фланцева; б - втулочно-пальцева; в - пружна з гумовими пластинами; г-зубчаста; 5-змінної жорсткості (пружинна); 1, 2 - точки виміру радіального і торцевого биття.

Поділяють на:

- Постійні - муфти жорстко з'єднують вали. До цього типу належать жорсткі, глухі і роз'ємні. При установці необхідно точне поєднання осей з'єднувальних валів. Виготовляють їх із спеціальних марок сталей і сірих чавунів. Від того, як міцно з'єднана муфта з валом, залежить і величина крутного моменту.

- Зчіпні - муфти, за допомогою яких можна легко роз'єднати вали. До таких муфтам відносять муфти з геометричним і силовим замиканням.

- Жорсткі муфти

Поділяють на такі типи:

- Втулкові - вважається найпростішою муфтою. До складу входить втулка, яка насаджується або за допомогою шпонок, шліців на вихідні кінці валів. За допомогою неї здійсненна передача крутного моменту. Від інших типів муфт відрізняється тим, що має малі габарити, і конструкції спрощена. Недоліком є те, що потрібно при монтажі розсовувати кінці валів на всю довжину муфти.

- Фланцеві - складаються з двох напівмуфт, з'єднаних болтами. Для того, щоб була можлива передача обертаючого моменту застосовують шпонкові, шліцьові з'єднання. Обертаючий момент передається за рахунок сил тертя між фланцями, а коли болти вставлені без зазору, то також і болтами. У тих випадках, коли важкі машини, напівмуфти приварюють до валів.

Плюсом фланцевих муфт є передача значних обертових моментів, також простота і легкий монтаж. Мінус-це точне поєднання валів і необхідність точного відстеження перпендикулярності дотичних поверхонь напівмуфт до осі самого валу.

- Поздовжньо-з'єднувальні - схожі з конструкцією фланцевих муфт. Але лінія роз'єму напівмуфт, виконаних у вигляді розрізної втулки, розташовується уздовж осі валу. До складу входять дві напівмуфти, між ними затискаються болтами кінці з'єднуються валів. Розрахунок поздовжньо-светртних муфт зводиться до визначення числа болтів. Для того, щоб зменшити довжини такої муфти сусідні болти кріплять з протилежних сторін.

Але лінія роз'єму напівмуфт, виконаних у вигляді розрізної втулки, розташовується уздовж осі валу. Такі муфти забезпечують зручний монтаж без осьового зміщення валів. Обертаючий момент в поздовжньо-свертних муфтах можливий за рахунок шпонкових з'єднань, за рахунок сил тертя, які виникають від затягування болтів.

Компенсуючі муфти поділяють на такі типи:

- Зубчасті;

- Шарнірні;

- Ланцюгові.

Цей тип муфт компенсує шкідливий вплив неправильного відносного положення з'єднуються валів.

Іноді називають самоустановлювальні. Вони з'єднують вали з невеликими зсувами осей.

- Зубчасті - найбільшою популярністю користується конструкція зубчастої муфти. За допомогою неї можлива компенсація осьових, радіальні і кутових зсувів валів. До складу входять дві напівмуфти із зубами, і надіта на них обойма із зубами внутрішніми. Варто відзначити, що вони малі, легкі, високооборотний, вантажопідйом (до 100000 кгм).

Розміри муфт підбирають залежно від обертаючого моменту, знаходять по найбільшому довгостроково діючому моменту на ведучому валу.

- Шарнірні (ще їх називають шарнірами Гука, або карданними) - призначені для з'єднання валів під кутом до 45о, створюють ланцюгові вали з передачею обертання в самі недоступні місця. У будові механізму хрестовина є не одним шарніром, а відразу двома з осями перпендикулярними.

Хрестовина виконана у вигляді паралелепіпеда. Шарнір виходить з вставних осей, одна з яких довга, а інша полягає їх двох коротких втулок, стягнутих заклепкою.

- Ланцюгові - до складу входять дві зірочок, які насаджені на сполучаються вали і мають однакові числа зубів, що охоплює їх ланцюга і кожуха. Плюсом використання таких механізмів є те, що вони прості в конструкції і легкі в монтажі, можливо використовувати в машинах, де дуже великі крутяться моменти. Для максимального терміну служби і надійності частотах обертання, потрібно, щоб усі ланцюгові муфти мали корпус, змащувалися мастильним матеріалом. А якщо муфта піддається імпульсним навантаженням, або іншим несприятливим факторам, необхідно вибирати на один типорозмір більше.

- Пружні муфти - призначення цих муфт - пом'якшення поштовхів та ударів при частих пусках і зупинках машини. Високі компенсуючі властивості потрібні при частоті обертання високою і переміщенні деталей, що з'єднуються.

Розділяються на наступні групи:

- Втулочно-пальцеві

- Із зірочкою

- З торообразной оболонкою

Втулочно-пальцеві - до складу входять дві напівмуфти, з'єднані металевими "пальцями", на них закріплені гумові втулки. Пружність елемента створюється за рахунок канавок на гумових втулках. Коли вони деформуються, відбувається зміщення полумуфт.

Із зірочкою (по іншому кулачкові) - варто відзначити про малих габаритних розмірах, малою вагою і низьким маховим моментом при високій передачі крутного моменту. Зірочки виготовляються з гум, які відповідають умовам роботи муфти. У зірочках не допускаються міхурів, тріщин та інших дефектів. Напівмуфти виготовляють з циліндричними отворами як для довгих, так і для коротких валів.

З торообразной оболонкою напівмуфти виготовляють різних виконань: з циліндричними отворами для довгих і для коротких валів, з конічними отворами для довгих і коротких валів. Зовнішня поверхня оболонок не повинна мати дефектів, перед застосуванням відчувають і перевіряють на наявність тріщин.

Зчіпні муфти застосовується для з'єднання / роз'єднання валів з деталями вже встановленими.

Ділять на такі типи:

- Кулачково-дискові

До складу входять дві напівмуфти двох з діаметральними пазами на торцях і проміжного диска, із взаємно перпендикулярними виступами.

- Кулачково-дискова муфта головним чином застосовується для з'єднання тихохідних валів. Мінусом цих муфт є чутливість до перекосів валів. При обертанні ведучого вала без кутових прискорень ведений вал також буде обертатися рівномірно. Напівмуфти і найкраще виготовляти зі сталі

- Фрикційні муфти розрізняють:

- Дискові (тертя відбувається по торцевих поверхонь дисків)

- Конусні (поверхні мають форму конуса)

- Циліндричні (мають циліндричну поверхню контакту)

Також розрізняють муфти, які працюють

- Без мастильного матеріалу

- Зі мастильним матеріалом

Виготовляються такі муфти з чавунів, стали. Порошкові матеріали, азбесто-дротяна тканина використовують для виготовлення накладок.

Фрикційні муфти здатні передати обертаючий момент за рахунок дії сил тертя, використовується плавне зчеплення при будь-якій швидкості. Також однією з особливостей таких муфт є те, що вона не здатна передати через себе момент більший, ніж момент сил тертя.

Самоврядні муфти - вони спрацьовують автоматично, з'єднуючи або роз'єднуючи вали в залежності від специфіки роботи машини і самого принципу дії механізму.

Звісно певні втрати є в передачах, що було розглянуто раніше.

Іншим вузлом (деталью) без якого не можлива робота жобного обертального вузла є підшипники,- виріб, що є частиною опори або упору, яке підтримує вал, вісь або іншу рухливу конструкцію із заданою жорсткістю. Фіксує положення в просторі, забезпечує обертання, кочення або лінійне переміщення (для лінійних підшипників) з найменшим опором, сприймає і передає навантаження від рухомого вузла на інші частини конструкції. Винайшов підшипник в 1829 році чеський лісник Йозеф Рессел. Сили поділяють, що навантажують підшипники поділяють на:

- радіальну, діючу в напрямку, перпендикулярному осі підшипника;

- осьову, діючу в напрямку, паралельному осі підшипника.

Основні типи, які застосовуються в машинобудуванні - це підшипники кочення і підшипники ковзання.

Підшипники кочення складаються з двох кілець, тіл кочення (різної форми) і сепаратора (деякі типи підшипників можуть бути без сепаратора), що відокремлює тіла кочення один від одного, що утримує на рівній відстані і направляє їх рух. По зовнішній поверхні внутрішнього кільця і внутрішньої поверхні зовнішнього кільця (на торцевих поверхнях кілець наполегливих підшипників кочення) виконують жолоби - доріжки кочення, по яких при роботі підшипника котяться тіла кочення.

У деяких вузлах машин в цілях зменшення габаритів, а також підвищення точності і жорсткості застосовують так звані суміщені опори: доріжки кочення при цьому виконують безпосередньо на валу або на поверхні корпусної деталі.

Є підшипники кочення, виготовлені без сепаратора. Такі підшипники мають велике число тіл кочення і велику вантажопідйомність. Однак граничні частоти обертання бессепараторних підшипників значно нижче унаслідок підвищених моментів опору обертанню.

У підшипниках кочення виникає переважно тертя кочення (є тільки невеликі втрати на тертя ковзання між сепаратором і тілами кочення), тому в порівнянні з підшипниками ковзання знижуються втрати енергії на тертя і зменшується знос. Закриті підшипники кочення (які мають захисні кришки) практично не вимагають обслуговування (заміни мастила), відкриті - чутливі до попадання чужорідних тіл, що може призвести до швидкого руйнування підшипника.

Классификация підшипників кочення здійснюється на основі таких ознак:

По виду тіл кочення: кулькові, роликові;

За типом сприйманого навантаження: радіальні, радіально-упорні, упорні, лінійні;

По числу рядів тіл кочення: однорядні, дворядні, багаторядні;

По здатності компенсувати перекоси валів: самоустановлювальні, несамовстановлюємі.

Рисунок 2.33 - Устрій однорядного радіального шарикопідшипника:

1) зовнішнє кільце; 2) кульки (тіло кочення); 3) сепаратор; 4) доріжка кочення; 5) внутрішнє кільце

Підшипник ковзання - опора або напрямна механізму або машини, в якій тертя відбувається при ковзанні зв'язаних поверхонь. Радіальний підшипник ковзання являє собою корпус, що має циліндричний отвір, в який вставляється робочий елемент - вкладиш, або втулка з антифрикційного матеріалу і змазує пристрій. Між валом і отвором втулки підшипника є зазор, заповнений мастильним матеріалом, який дозволяє вільно обертатися валу. Розрахунок зазору підшипника, що працює в режимі поділу поверхонь тертя мастильним шаром, проводиться на основі гідродинамічної теорії мастила.

При розрахунку визначаються: мінімальна товщина змащувального шару (вимірювана в мкм), тиск в змащувальному шарі, температура і витрата змащувальних матеріалів. Залежно від конструкції, окружної швидкості цапфи, умов експлуатації тертя ковзання буває сухим, граничним, рідинним і газодинамічним. Однак навіть підшипники з рідинним тертям при пуску проходять етап з граничним тертям.

Мастило є однією з основних умов надійної роботи підшипника і забезпечує: низьке тертя, розділення рухомих частин, теплоотвод, захист від шкідливої дії навколишнього середовища і може бути:

- рідкою (мінеральні і синтетичні масла, вода для не металевих підшипників),

- пластичної (на основі літієвого мила і кальцію сульфоната та ін),

- твердої (графіт, дисульфід молібдену та ін)

- газоподібної (різні інертні гази, азот і ін.)

Найкращі експлуатаційні властивості демонструють пористі самозмащувальних підшипників, виготовлені методом порошкової металургії. При роботі пористий самозмащувальних підшипників, просочений маслом, нагрівається і виділяє мастило з пір на робочу ковзаючу поверхню, а в стані спокою остигає і вбирає мастило назад в пори.

Антифрикційні матеріали підшипників виготовляють із твердих сплавів (карбід вольфраму або карбіду хрому методом порошкової металургії або високошвидкісним газополуменевим напиленням), бабітів та бронз, полімерних матеріалів, кераміки, твердих порід дерева (залізне дерево).

В основу класифікації покладено аналіз режимів роботи підшипників по діаграмі Герси-Штрібека.

Підшипники ковзання поділяють:

в залежності від форми підшипникового отвору: одно-або многоповерхностние,

зі зміщенням поверхонь (по напрямку обертання) або без (для збереження можливості зворотного обертання),

з / без зміщенням центру (для кінцевої установки валів після монтажу);

за напрямком сприйняття навантаження: радіальні, осьові (наполегливі, підп'ятники), радіально-наполегливі;

по конструкції: нероз'ємні (втулкові), роз'ємні (складаються з корпусу і кришки; в основному для всіх), вбудовані (рамовие, що складають одне ціле з картером, рамою або станиною машини);

за кількістю масляних клапанів: з одним клапаном, з декількома клапанами;

по можливості регулювання: нерегульовані, регульовані.

Переваги: Надійність в високошвидкісних приводах

Здатні сприймати значні ударні і вібраційні навантаження

Безшумність

Порівняно малі радіальні розміри

Допускають установку роз'ємних підшипників на шийки колінчатих валів і не вимагають демонтажу інших деталей при ремонті

Проста конструкція в тихохідних машинах

Дозволяють працювати у воді

Допускають регулювання зазору і забезпечують точну установку геометричній осі валу

Економічні при великих діаметрах валів

Недоліки: У процесі роботи вимагають постійного нагляду за мастилом

Порівняно великі осьові розміри

Великі втрати на тертя при пуску і недосконалої мастилі

Велика витрата мастильного матеріалу

Високі вимоги до температури і чистоті мастила

Знижений коефіцієнт корисної дії

Нерівномірний знос підшипника і цапфи

Застосування більш дорогих матеріалів

Рисунок – 2.34 Шарнирний підшипник ковзання

Питання для самоконтролю

1 Що називається муфтою, та навіщо вони потрібні?

2 Які види підшипників ви знаєте

Читайте також:

1. II.3. Основні способи і прийоми досягнення адекватності
2. III. За виділенням або поглинанням енергії
3. IV. Критерій питомої потенціальної енергії деформації формозміни
4. Активний опір ліній електропередачі
5. Альтернативні види палива та електроенергії
6. АНАЛОГОВІ СИСТЕМИ ПЕРЕДАЧІ
7. БАГАТОКАНАЛЬНІ СИСТЕМИ ПЕРЕДАЧІ ІНФОРМАЦІЇ
8. Багатофакторна матриця «Мак-Кінсі», її зміст, способи використання , достоїнства і недоліки.
9. Безстатеве розмноження, його визначення та загальна характеристика. Спори — клітини безстатевого розмноження, способи утворення і типи спор.
10. Біологічні способи лікування ран.
11. Будова і принцип дії трифазного асинхронного двигуна
12. Будова системи охолодження двигуна ВАЗ-2109

Переглядів: 1193