Детали машин

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Барановичский государственный университет»

Инженерный факультет

Управляемая самостоятельная работа

Выполнил:

студент 3 курса, гр. АТП-31

Копейко Д.С.

Проверил: Дремук В. А.

Барановичи 2014

Оглавление

1. Цепные передачи

2. Материалы и термическая обработка деталей цепей

3. Область применения

4. Валы и оси

5. Материалы, применяемые для изготовления валов и осей

6. Рекомендации по конструированию валов и осей

7. Критерии работоспособности валов и осей

8. Подшипники

9. Смазка и режимы трения

10. Повреждения подшипников

11. Подбор подшипников

12. Механические муфты

13. Упругие детали и узлы машин

14. Применение пружин

Литература

1. Цепные передачи

Цепные передачи - это передачи зацеплением и гибкой связью, состоящие из ведущей 1 и ведомой 2 звездочек и охватывающей их цепи 3. В состав передачи также часто входят натяжные и смазочные устройства, ограждения. Возможно применение нескольких ведомых звездочек. Цепь состоит из соединенных шарнирно звеньев, за счет чего обеспечивается гибкость цепи. Передачи используют в сельскохозяйственных, подъемно-транспортных, текстильных и полиграфических машинах, мотоциклах, велосипедах, автомобилях, нефтебуровом оборудовании.

Достоинства и недостатки цепных передач

Достоинства

1. возможность применения в значительном диапазоне межосевых расстояний;

2. меньшие, чем у ременных передач, габариты;

3. отсутствие проскальзывания;

4. высокий КПД;

5. относительно малые силы, действующие на валы;

6. возможность передачи движения нескольким звездочкам;

7. возможность легкой замены цепи.

Недостатки

1. неизбежность износа шарниров цепи из-за отсутствия условий для жидкостного трения;

2. непостоянство скорости движения цепи, особенно при малых числах зубьев звездочек;

3. необходимость более точной установки валов, чем для клиноременной передачи;

4. необходимость смазывания и регулировки.

Типы цепей

Цепи по назначению разделяют на три группы:

грузовые - используют для закрепления грузов;

тяговые - применяют для перемещения грузов в машинах непрерывного транспорта (конвейерах, подъемниках, эскалаторах и др.);

приводные - используют для передачи движения.

Основные типы цепей: грузовые круглозвенная, пластинчатая шарнирная; тяговая пластинчатая; приводные роликовая однорядная, роликовая двухрядная, роликовая с изогнутыми пластинами, втулочная, зубчатая с внутренними направляющими пластинами, зубчатая с боковыми направляющими пластинами, фасоннозвенная крючковая, фасоннозвенная втулочно-штыревая. Грузовые и тяговые цепи подробно рассматривают в курсе подъемно- транспортных машин, в данном курсе основное внимание уделяется приводным цепям.

Основной геометрической характеристикой цепи является шаг P - расстояние между осями соседних шарниров. Большинство стандартных цепей имеют шаг, кратный 1 дюйму (25,4 мм).

Рис. 1

Наиболее широко применяют роликовые цепи (рис. 1), которые образуются из последовательно чередующихся внутренних и наружных звеньев. Внутренние звенья состоят из внутренних пластин 1 и запрессованных в их отверстия гладких втулок 2, на которых свободно вращаются ролики 3. Наружные звенья состоят из наружных пластин 4 и запрессованных в их отверстия валиков 5. Концы валиков после сборки расклепывают. Благодаря натягу в соединениях наружных пластин с валиками и внутренних пластин со втулками и зазору между валиком и втулкой образуется шарнирное соединение. Для повышения сопротивления усталости значения натягов принимают значительно бьльшими, чем предусмотрено стандартными посадками. Пластическое деформирование пластин в зоне отверстий, неизбежное при столь больших натягах, существенно повышает сопротивление усталости пластин (в 1,6…1,7 раза). Многорядные цепи с числом рядов от двух до восьми собирают из деталей с такими же размерами, что и однорядные, кроме валиков имеющих соответственно большую длину. Нагрузочная способность цепей почти прямо пропорциональна числу рядов, что позволяет в передачах с многорядными цепями уменьшить шаг, радиальные габариты звездочек и динамические нагрузки.

При больших динамических, в частности ударных нагрузках, частых реверсах применяют роликовые цепи с изогнутыми пластинами. В связи с тем, что пластины работают на изгиб, они обладают повышенной податливостью.

передача ось вал подшипник



Рис. 2

При работе цепных передач в условиях, вызывающих возрастание трения в шарнирах (запыленные и химически активные среды) используют открытошарнирные пластинчатые цепи (рис 2). Будучи открытым, шарнир такой цепи самоочищается от попадающих в него абразивных частиц. Наружные звенья такой цепи не отличаются от аналогичных звеньев роликовой цепи. Внутренние звенья образуются из пластин 2, имеющих отверстия в форме восьмерки, и фасонных валиков 3, заменяющих втулку. Валик 4 свободно проходит через отверстие в пластине 2 и взаимодействует с фасонным валиком 3. Замена тонкостенных втулки и ролика не только удешевляет цепь, но и резко повышает сопротивление усталости деталей цепи. Благодаря этому открытошарнирные цепи оказались значительно долговечнее роликовых при работе в тяжелонагруженных передачах.

Зубчатые цепи к настоящему времени вытеснены более дешевыми и технологичными прецизионными роликовыми цепями, которые не уступают зубчатым по кинематической точности и шумовым характеристикам. Зубчатые цепи используют преимущественно для замены разрушившихся цепей в старом оборудовании. Из-за ограниченности применения зубчатые цепи не рассматриваются.

Соединение концов роликовых, втулочных и открытошарнирных цепей в замкнутый контур осуществляют с помощью соединительных и переходных звеньев. Соединительное звено, используемое при четном числе звеньев цепи, отличается от обычного наружного тем, что одна из его пластин надевается на концы валиков свободно и фиксируется на валиках замками и шплинтами. В случае необходимости использования цепи с нечетным числом звеньев применяют изогнутые переходные звенья, которые являются слабым местом цепи.

В обозначении приводных цепей указывают число рядов цепи (если оно больше одного), тип цепи, ее шаг и разрушающую силу. Пример обозначения в соответствии с ГОСТ 13568-75 - 2ПР-25,4-114000 - двухрядная приводная роликовая цепь с шагом 25,4 мм и разрушающей силой 114000 Н.

2. Материалы и термическая обработка деталей цепей

Пластины цепей должны обладать высоким сопротивлением усталости, поэтому их изготовляют из среднеуглеродистых качественных или легированных сталей 40, 45, 50, 40Х, 40ХН, 30ХН3А, термообработка - объемная закалка с низким отпуском, твердость обычно 40…50HRC_Э.

Основное требование к деталям шарниров - валикам и втулкам - износостойкость рабочих поверхностей. Валики и втулки преимущественно выполняют из цементуемых сталей 15, 20, 15Х, 12ХН3, 18ХГТ и др., после цементации или газового цианирования детали закаливают до твердости поверхности 56…65HRC_Э. Термодиффузионное хромирование деталей шарниров повышает ресурс цепи по износу в 3…12 раз по сравнению с цементацией.

Твердость поверхности роликов должна быть не ниже 43,5HRC_Э.

3. Область применения

Современные цепные передачи могут переда­вать большие мощности (до 5 тыс. кВт) при сравнительно высоких скоро­стях (до 25--30 м/с). Цепные передачи применяют: а) при средних межосевых расстояниях, при которых зубчатые передачи требуют промежуточных ступеней или паразитных зубчатых колес, не вызываемых необхо­димостью получения нужного передаточ­ного отношения; б) при жестких требованиях к габаритам или в) при необхо­димости работы без проскальзывания (препятствующего применению клиноременных передач).

Цепные передачи широко распространены в транспортирующих устройст­вах (конвейерах, элеваторах, мотоциклах, велосипедах), в приводах станков и сельскохозяйственных машин, в химическом, горнорудном и нефтепро­мысловом машиностроении.

Кроме цепных приводов, в машино­строении применяют цепные устройства, т.е. цепные передачи с рабочими орга­нами (ковшами, скребками) в транспор­терах, элеваторах, экскаваторах и дру­гих машинах.

Ответственные цепные передачи выполняют закрытыми, заключенными в жесткий корпус, который служит масляной ванной.

Наибольшее применение получили цепные передачи мощностью до 120 кВт при окружных скоростях до 15 м/с.

4. Валы и оси

Зубчатые колеса, шкивы, звездочки и другие вращающиеся детали машин устанавливают на валах или осях.

Вал - деталь машин, предназначенная для поддержания сидящих на нем деталей и передачи крутящего момента. При работе вал испытывает деформации кручения и изгиба, иногда - растяжения-сжатия.

Ось - деталь машин и механизмов, служащая для поддержания вращающихся частей, но не передающая полезный крутящий момент, а, следовательно, не испытывает кручения.

Классификация валов и осей

Виды валов:

1) коренные;

2) шпиндели,

3)трансмиссионные.

По форме геометрической оси валы бывают:

1) прямые, 2) коленчатые; 3)гибкие.

По типу сечения валы бывают:

1) сплошные; 2) полые.

Оси бывают вращающиеся и неподвижные.

Прямые валы и оси изготавливают гладкими или ступенчатыми. Образование ступеней связано с различной напряженностью отдельных сечений, а также с условиями изготовления и сборки.

5. Материалы, применяемые для изготовления валов и осей

Материалы валов и осей должны быть прочными, хорошо обрабатываться и иметь высокий модуль упругости. Основными материалами для валов служат углеродистые и легированные стали. Для большинства валов применяют термически обработанные среднеуглеродистые и легированные стали 45, 40Х. Для высоконапряжённых валов ответственных машин применяют легированные стали 40ХН, 20Х, 12ХНЗА. Для осей обычно применяют сталь углеродистую обыкновенного качества. Заготовки валов и осей - это круглый прокат или специальные поковки.

Конструктивные элементы валов и осей

Опорная часть вала или оси называется цапфой (рис. 2.1).

Шипом 1 называется цапфа, расположенная на конце вала и передающая преимущественно радиальную нагрузку.

Шейкой 2 называется цапфа, расположенная в средней части вала или оси.

Шипы и шейки по форме могут быть цилиндрическими, коническими, сферическими.

Рисунок 2.1 Конструктивные элементы вала

Опорами для шипов и шеек служат подшипники.

Пятой рис. 2.2.а, 2.2.б называют цапфу, передающую осевую нагрузку.

Опорной частью для пяты является подпятник рис. 2.2.в .

Рисунок 2.2 Пяты

Кольцевое утолщения вала, составляющее с ним одно целое, называется буртиком (рис.2.3).

Рисунок 2.3

Переходная поверхность от одного сечения к другому, служащая для упора насаживаемых на вал деталей, называется заплечником (рис. 2.4).

Рисунок 2.4

Переходные участки между двумя ступенями валов выполняют канавкой (поднутрением) или галтелью (рис. 2.5).

Криволинейную поверхность плавного перехода от меньшего сечения к большему называют галтелью рис. 2.5.б. Галтель вала, углубленную за плоскую часть заплечника, называют поднутрением рис. 2.5.а. Галтели способствуют снижению концентрации напряжений.

Рисунок 2.5 переходные участки вала

6. Рекомендации по конструированию валов и осей

Валы и оси следует конструировать по возможности гладкими с минимальным числом уступов. Каждая насаживаемая на вал или ось деталь должна свободно проходить до своей посадочной поверхности. Торцы валов и осей и их уступы выполняют с фасками (рис.3.1.2, 3.1.4) для удобства насадки деталей. Для увеличения изгибной жесткости валов и осей насаживаемые детали располагают ближе к опорам. Для повышения несущей способности валов и осей их поверхность подвергают упрочнению.

7. Критерии работоспособности валов и осей

Валы и вращающиеся оси при работе испытывают циклически изменяющиеся напряжения. Основным критерием их работоспособности являются сопротивление усталости и жесткость. Сопротивление усталости оценивается коэффициентом запаса прочности, а жесткость - прогибом в местах посадки деталей и углами закручивания сечений. Практикой установлено, что основной вид разрушения валов и осей быстроходных машин носит усталостный характер. Расчетными силовыми факторами являются крутящие и изгибающие моменты.

8. Подшипники

Подшипники поддерживают вращающиеся оси и валы, воспринимают от них радиальные и осевые нагрузки и сохраняют заданное положение оси вращения вала.

Подшипники классифицируют по виду трения и воспринимаемой нагрузке.

По виду трения различают: подшипники скольжения, у которых опорный участок вала скользит по поверхности подшипника; подшипники качения, у которых трение скольжения заменяют трением качения посредством установки шариков или роликов между опорными поверхностями подшипника и вала.

По воспринимаемой нагрузке различают подшипники: радиальные - воспринимают радиальные нагрузки; упорные - воспринимают осевые нагрузки; радиально-упорные - воспринимают радиальные и осевые нагрузки.

Все типы подшипников широко распространены.

Подшипники скольжения - это опоры вращающихся деталей, работающие при относительном скольжении цапфы по поверхности подшипника.

Достоинства подшипников скольжения

- малые габариты в радиальном направлении;

- возможность работы при высоких скоростях вращения и нагрузках, в воде и в агрессивных средах;

- обеспечение высокой точности установки валов;

- малая чувствительность к ударным и вибрационным нагрузкам;

- незаменимость в случаях, когда по условиям сборки подшипник должен быть разъемным (на шейках коленчатых валов).

Недостатки

- выше, чем у подшипников качения, потери мощности на трение;

- более сложная смазочная система;

- необходимость использования дефицитных материалов.

Подшипник (рис. 4.1, а) представляет собой втулку из износоустойчивого материала (оловянистые бронзы, алюминиевые бронзы, металлографитовые сплавы и др.). Втулка неразъемного подшипника может быть запрессована непосредственно в стенку корпуса. При возможных перекосах вала подшипник делают самоустанавливающимся (рис. 4.1, б). Подобные подшипники расположены в сочленениях деталей шасси.



Рис. 4.1

9. Смазка и режимы трения

Для смазывания трущихся поверхностей подшипников применяют жидкие, пластичные (густые), твердые и газообразные смазочные материалы. Для уменьшения износа поверхности цапфы и подшипника разделены слоем смазки достаточной толщины, которая больше суммы высот шероховатостей поверхностей (h > RZ1 + RZ2).

При соблюдении этого условия не происходит непосредственного касания и изнашивания трущихся поверхностей. Несущая поверхность масляного слоя очень высока, и он воспринимает передаваемую нагрузку. Сопротивление вращению подшипника в этом случае определяется только внутренним трением в смазочном материале, а коэффициент трения f = 0,001…0,005.

При непрерывном вращении вала с достаточно большой скоростью масло увлекается вращающимся валом, в нем создается гидродинамическое давление, образуется «масляный клин», разделяющий трущиеся поверхности (рис. 4.3).

Скорость вращения вала, зазор между цапфой и подшипником, вязкость и количество подаваемого масла связаны между собой. При правильном соотношении между ними подшипник скольжения может длительное время эксплуатироваться без заметного износа.

Рис. 4.3. Положение шипа в подшипнике

Масло не только смазывает трущиеся детали, но и отводит от них тепло, поэтому в масляную систему (например, авиационного двигателя) входят масляные радиаторы, в которых масло охлаждается.

В условиях полужидкостного трения нарушается непрерывность масляного слоя и в отдельных местах происходит соприкосновение неровностей трущихся поверхностей. Поэтому здесь не исключается изнашивание поверхностей, а только уменьшается его интенсивность (коэффициент полужидкостного трения f = 0,008…0,1).

Подшипники качения состоят из наружного и внутреннего колец, между которыми в сепараторе расположены шарики или ролики. Сепаратор разделяет тела качения, чтобы они не соприкасались.

Применение подшипников качения позволило заменить трение скольжения трением качения. Трение качения существенно меньше зависит от смазки. Условный коэффициент трения качения мал и близок к коэффициенту жидкостного трения в подшипниках скольжения (f = 0,0015…0,006). При этом упрощаются система смазки и обслуживание подшипника.

Преимуществами подшипников качения являются

- небольшие потери на трение;

- взаимозаменяемость, облегчающая монтаж и ремонт подшипниковых узлов;

- малые пусковые моменты;

- нетребовательность к смазке и уходу (за исключением случаев, когда от подшипников, например, роторов авиационных двигателей, необходимо отводить тепло).

Недостатками подшипников качения являются

- чувствительность к ударам и вибрациям вследствие большой жесткости подшипника;

- сравнительно большие радиальные габаритные размеры;

- шум при работе с высокой частотой вращения.

Большая часть вращающихся деталей авиационных конструкций установлена на подшипниках качения.

Классификация

По форме тел качения подшипники разделяют на шариковые и роликовые, по направлению воспринимаемой нагрузки - на радиальные, упорные, радиально-упорные и упорно-радиальные.

Рис. 4.4. Подшипники качения

Радиальные шариковые подшипники (рис. 4.4, 1) - наиболее простые и дешевые. Они допускают небольшие перекосы вала (до 1/4°) и могут воспринимать осевые нагрузки, но меньшие радиальных. Эти подшипники широко распространены в машиностроении.

Радиальные роликовые подшипники (рис. 4.4, 4) благодаря увеличенной контактной поверхности допускают значительно большие нагрузки, чем шариковые. Однако они не воспринимают осевые нагрузки и плохо работают при перекосах вала. В роликовых цилиндрических и конических подшипниках с комбинированными (бочкообразными) роликами концентрация нагрузки от неизбежного перекоса вала существенно снижается. Аналогичное сравнение можно провести и между радиально-упорными шариковыми (рис. 4.4, 3) и роликовыми (рис. 4.4, 5) подшипниками.

Самоустанавливающиеся шариковые (рис. 4.4, 2) и роликовые(рис. 4.4, 6) подшипники применяют в тех случаях, когда допускают значительный перекос вала (до 2…3°). Они имеют сферическую поверхность наружного кольца и ролики бочкообразной формы. Эти подшипники допускают небольшие осевые нагрузки.

Применение игольчатых подшипников (рис. 4.4, 7) позволяет уменьшить габариты (диаметр) при значительных нагрузках. Упорный подшипник (рис. 4.4, 8) воспринимает только осевые нагрузки и плохо работает при перекосе оси.

По нагрузочной способности (ширине и наружному диаметру) подшипники разделяют на семь серий - от сверхлегкой до тяжелой; по классам точности - нормального класса (0), повышенного (6), высокого (5), особо высокого (4) и сверхвысокого (2). Класс точности подшипника назначают в зависимости от требований к сборочной единице. Чаще применяют дешевые подшипники класса 0. Для авиационных конструкций с тяжелыми условиями работы (например, для роторов авиационных двигателей) используют подшипники повышенных классов точности.

Обозначения

В условных обозначениях приводят внутренний диаметр подшипника, его серию, тип, конструктивные особенности и класс точности.

Две первые цифры справа указывают внутренний диаметр d. Для подшипников с d = 20…495 мм диаметр определяют умножением двух крайних цифр в обозначении на 5. Третья цифра справа указывает серию: подшипник особо легкой серии - 1, легкой - 2, средней - 3, средней широкой - 6, тяжелой - 4 и т.д. Четвертая цифра справа характеризует тип подшипника: радиальный шариковый - 0 (в обозначении нуль опускают), радиальный шариковый сферический - 1, роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами - 2, роликовый радиальный со сферическими роликами - 3, шариковый радиально-упорный - 6, роликовый конический - 7 и т.д. Например, подшипник 308 - шариковый радиальный средней серии с d = 40 мм; подшипник 7216 - роликовый конический легкой серии с d = 80 мм.

Пятая и шестая цифры в обозначении подшипника отражают его конструктивные особенности (наличие защитных шайб, упорных буртов или канавок на наружном кольце и др.). Цифры 6, 5, 4, 2, указывающие класс точности подшипников, ставят через тире перед обозначением, нуль не пишут.

10. Повреждения подшипников

Подшипники выходят из строя вследствие усталостного выкрашивания, абразивного изнашивания при попадании пыли или пластических деформаций при перегрузках. Усталостное выкрашивание является наиболее распространенным видом разрушения подшипников при длительной работе. Интенсивность абразивного изнашивания можно уменьшить за счет применения совершенных уплотнителей и надлежащей очистки масла.

Наблюдается также разрушение сепараторов от центробежных сил и действия тел качения. Раскалывание колец и тел качения происходит при их работе с сильными ударами, при перекосах.

11. Подбор подшипников

В конструкциях самолета, в отличие от конструкций в машиностроении, шарикоподшипники работают, как правило, с небольшими скоростями вращения. Поэтому их подбирают не по допускаемым нагрузкам и по сроку службы, а по разрушающим нагрузкам. Заделка подшипников осуществляется сплошной завальцовкой обкатыванием шариком без проточки и с проточкой в детали, обжатие пуансоном - без проточки в детали в шести или восьми точках, обжатие пуансоном - в шести и восьми точках по специальной проточке в детали, установкой пружинных упорных колец - в специальную канавку в детали.

Вид заделки зависит от предела прочности материала и от диаметра подшипника и берется по ГОСТ. Посадки под подшипники также задаются ГОСТ.

12. Механические муфты

Основное назначение механических муфт - соединения концов валов. Кроме того, они могут использоваться

1. для выключения и включения исполнительного органа при непрерывной работе двигателя (управляемые муфты),

2. компенсации влияния несоосности валов (компенсирующие муфты), предохранения механизма от перегрузок (предохранительные муфты),

3. уменьшения динамических колебаний (упругие муфты) и т.п.

Муфты стандартизированы. Основная паспортная характеристика муфты - значения крутящего момента, на передачу который она рассчитана.

Классификация муфт

1. Неуправляемые (постоянного действия):

1. глухие;

2. компенсирующие упругие;

3. компенсирующие жесткие;

2. Управляемые:

-кулачковые;

-зубчатые;

-фрикционные;

3 Самоуправляемые автоматические:

-центробежные (самоуправляются по частоте вращения);

-предохранительные (самоуправляются по моменту);

-свободного хода (самоуправляются по направлению вращения).

13. Упругие детали и узлы машин

Пружины и упругие элементы широко используют в конструкциях в качестве виброизолирующих, амортизирующих, аккумулирующих, натяжных, динамометрических и других устройств.

Классификация пружин

По виду воспринимаемой нагрузки различают пружины растяжения, сжатия, кручения и изгиба. По геометрической форме их называют винтовыми, спиральными, прямыми и др.

В машиностроении распространены винтовые цилиндрические пружины растяжения (рис. 8.1, а), сжатия (рис. 8.1, б) и кручения (рис. 8.1, в), а также фасонные пружины сжатия (рис. 8.1, г - е).

Их изготавливают из проволоки круглого сечения путем навивания на оправке.

Рис. 8.1. Эскизы пружин: а - растяжения, б - сжатия, в - кручения, г-е - фасонные

В конструкциях применяют реже специальные пружины: тарельчатые и кольцевые (рис. 8.2, а, б) - сжатия; спиральные (рис. 8.2, в) и стержневые (рис. 8.2, г) - кручения; листовые и рессоры (рис. 8.2, д) - изгиба.

Рис. 8.2. Специальные пружины: а - тарельчатая, б - кольцевая, в - спиральная, г - стержневая, д - рессора

Пружины растяжения навивают без просветов между витками и даже с начальным надавливанием витков, компенсирующим частично внешнюю нагрузку.

Пружины сжатия навивают с просветом между витками, который должен на 10…20 % превышать осевые упругие перемещения каждого витка при наибольшей внешней нагрузке.

Пружины кручения навивают с малым углом подъема и небольшими зазорами между витками (0,5 мм).

Основным материалом пружин являются высокопрочная специальная пружинная проволока I, II и III классов диаметром 0,2-5 мм, а также высокоуглеродистые стали 65, 70, марганцовистая сталь 65Г, кремнистая сталь 60С2А, хромованадиевая сталь 50ХФА и др.

Пружины, предназначенные для работы в химически активной среде, изготовляют из цветных сплавов.

Для защиты поверхностей витков от окисления пружины ответственного назначения покрывают лаком или промасливают, а пружины особо ответственного назначения оксидируют, а также наносят цинковое или кадмиевое покрытие.

14. Применение пружин

-В пресс-формах и штампах

В пресс-формах и штампах применяются пружины сжатия с прямоугольным сечением проволоки, они называются инструментальными пружинами. Благодаря прямоугольному сечению проволоки, пружина имеет более жесткие пружинные свойства при относительно небольших размерах, что очень удобно для размещения их в пресс-формы и штампы.

-В огнестрельном оружии

Боевая пружина, возвратная пружина, пружина магазина

В симуляции оружия, оружие для страйкбола -- пружина обычно используется для выталкивания снаряда в пружинно-поршневых винтовках.

Резиновые упругие элементы применяют в конструкциях упругих муфт, вибро- и шумоизолирующих опорах и других устройствах для получения больших перемещений. Такие элементы обычно передают нагрузку через металлические детали (пластины, трубки и т.п.) (рис. 8.3).

Рис. 8.3. Резинометаллические опоры с гасителем колебаний

Преимущества резиновых упругих элементов следующие

- электроизолирующая способность;

- высокая демпфирующая способность (рассеяние энергии в резине достигает 30…80 %);

- способность аккумулировать большее количество энергии на единицу массы, чем пружинная сталь (до 10 раз).

Материал элементов - техническая резина с пределом прочности уВ ? 8 МПа; модуль сдвига G = 500…900 МПа.

Упругие элементы подвесок смягчают толчки, снижают вертикальные ускорения и динамические нагрузки, передаваемые на несущую конструкцию при движении автомобиля. Применяют следующие типы упругих элементов подвески:

* металлические: листовые рессоры, спиральные пружины, торсионы (стержни, работающие на скручивание);

* неметаллические: пневматические, гидропневматические и резиновые (обеспечивают упругость подвески за счет упругих свойств резины, воздуха и жидкости).

Листовые рессоры. Рессорная подвеска является основной для грузовых автомобилей. Она содержит минимальное число структурных элементов -- рессору с узлами крепления и амортизатор (не всегда).

Рессора состоит из стальных листов, имеющих одинаковую ширину и различную длину выгнутой формы, собранных вместе. Кривизна листов не одинакова и зависит от их длины. Она увеличивается с уменьшением длины листов, что необходимо для плотного прилегания их друг к другу в собранной рессоре.

Взаимное расположение листов в собранной рессоре обеспечивается стяжным центральным болтом или посредством специальных выдавок, сделанных в средней части листов. Кроме того, листы скреплены хомутами, которые исключают боковой сдвиг одного листа относительно другого и передают нагрузку от коренного (верхнего) листа на другие листы при обратном прогибе рессоры. Коренной лист имеет наибольшую длину. С помощью коренного листа концы рессоры крепятся к раме или кузову автомобиля. От способа крепления рессоры зависит форма концов коренного листа. Они могут быть плоскими, отогнутыми под углом 90°, загнутыми в форме ушков, со съемными коваными или литыми ушками.

Рессора устанавливается вдоль автомобиля и по способу заделки и форме может быть полуэллиптическая, кантилеверная или четвертная.

Полуэллиптическая рессора способна воспринимать и передавать на несущую конструкцию автомобиля не только нормальные, но и продольные и боковые реакции дороги, а также моменты от тормозного механизма или главной передачи (при ведущем мосте), следовательно, не требует специального направляющего устройства.

Четвертная и кантилеверная рессоры плохо приспособлены для передачи толкающих усилий, т. е. требуют направляющих устройств.



В целях уменьшения напряжений растяжения применяют профили листов специальной несимметричной формы -- трапециевидного или Т-образного сечения. Рессорные профили со специальной формой сечения не только повышают долговечность листов, но и обеспечивают экономию металла.

Торсионы применяются при независимой подвеске колес на многоосных автомобилях, прицепах и на некоторых легковых автомобилях. Торсион представляет собой стальной упругий стержень, работающий на скручивание. Он может быть сплошным круглого сечения, а также составным -- из круглых стержней или прямоугольных пластин. На концах торсиона имеются головки (утолщения) с нарезанными шлицами или выполненные в форме многогранника. С помощью головок торсион одним концом крепится к раме или кузову автомобиля, а другим -- к рычагам подвески. Упругость связи колеса с рамой обеспечивается скручиванием торсиона. Торсионы, как пружины, требуют направляющих и гасящих устройств.

Упругие пневматические элементы целесообразно применять на автомобилях, масса подрессоренной части которых меняется значительно (грузовые автомобили), или требования к плавности хода которых высоки (автобусы). Путем изменения давления воздуха в пневматическом элементе можно регулировать жесткость подвески. При этом появляется возможность регулировать высоту пола (автобусы), грузовой платформы или прицепного устройства относительно дороги либо величину дорожного просвета (при независимой подвеске).

Упругие пневматические элементы изготовляются обычно в виде резинокордных оболочек, содержащих прорезиненный каркас из двухслойного корда диагональной конструкции. Корд выполняется обычно из синтетических нитей (нейлон, капрон и т. п.). Наружный слой оболочки изготовляется из маслостойкой, а внутренний -- из воздухонепроницаемой резины. Толщина оболочки 3--5 мм. Пневмобаллоны тороидальной формы бывают одно- и двухсекционными. Односекционные встречаются редко. Наиболее распространенными являются двухсекционные (двойные) пневмобаллоны, которые состоят из оболочки с двумя бортами, усиленными стальными проволочными кольцами, которыми баллон присоединяется к опорным фланцам с помощью стальных фасонных колец. В средней части оболочка перетянута стальным бандажным кольцом.

Максимальное давление внутри пневмобаллона не превышает 0,8 МПа, рабочее давление -- 0,3--0,5 МПа, минимальное давление не ограничивается.

Упругие гидропневматические элементы. В гидропневматических элементах, также как и в пневматических, рабочим телом является газ, но под более высоким давлением (до 20 МПа), которое обеспечивается жидкостью, поскольку герметизацию резервуара с жидкостью вследствие ее более высокой вязкости осуществлять проще. Основное достоинство упругих гидропневматических элементов определяется их характеристикой жесткости -- при больших коэффициентах использования объемов пневмоэлемента и высоких давлениях газа характеристика жесткости может быть приближена к идеальной.

Гидропневматический элемент включает в себя гидравлический цилиндр с поршнем и толкателем (штоком) и упругий пневматический элемент (пневмокамеру), который размещается в самом цилиндре или отдельно от него.

Упругие резиновые элементы. Резина, особенно работающая на сдвиг, обладает большой энергоемкостью. Это ее свойство можно было бы использовать, применяя резину как рабочее тело упругих элементов. Однако из-за ряда существенных недостатков в настоящее время резина применяется для упругих вспомогательных элементов (буферов), шарниров и шумо-виброизолирующих прокладок._

Литература

1) http://www.mbm.by/ustroystvo-avtomobilya/uprugie-elementyi-podvesok.html

2) Металлургия и материаловедение: справочник / Циммерман Р., Гюнтер К. - М.: Металлургия, 1982. - 477с.

3) http://ptk-spb.ru/sposoby_i_vidy_svarki_metalla

4) http://rimoyt.com/detali_mashin/zaklepochnye-soedineniya.php

Размещено на Allbest.ru

...