Детали машин и основы конструирования

Детали машин и основы конструирования
Классификация деталей и узлов машин
Виды нагрузок, действующие на детали машин
Требования к жесткости деталей машин
Теплостойкость
Классификация соединений и критерии
их работоспособности
Соединения внахлестку
Соединение деталей с гарантированным натягом
Материалы резьбовых соединений
Резьбовые соединения
Расчет винтовых соединений
Расчет винтов, подверженных
переменной нагрузке
Соединение штифтами
Фрикционные передачи
Передачи с цилиндрическими и
коническими катками
Классификация вариаторов
Торовый вариатор
Основы расчета прочности фрикционных пар
Ременные передачи
Клиновые ремни
Силы и напряжениия в ремнях
Передача без натяжного ролика
Кинематика ременных передач и
критерии расчета
Расчет ременных передач
Зубчатые передачи
Виды разрушения зубьев
Расчет зубьев прямозубых цилиндрических
колес на изгиб
Передачи коническими зубчатыми колесами
Расчет конических колес
Червячные передачи
Конструкция червячных редукторов
Причины выхода из строя червячных передач
Глобоидные передачи
Основные параметры цепных передач
Передачи винт – гайка
Ориентировочный и приближенный расчет валов
Уточненный расчет валов
Расчет валов на жесткость
Основные типы подшипников качения,
их характеристика
Трение и смазка в подшипниках скольжения
Виды несоосности валов
Расчет муфты
Конструкция и расчет упругих муфт
Управляемые или сцепные муфты
Конические муфты. Расчет
Цилиндрические шинно-пневматические муфты
Автоматические самоуправляемые муфты
Пружины
 

Условия работы и критерии работоспособности и расчета подшипников скольжения

Вращению цапфы в подшипнике противодействует момент сил трения. Работа трения нагревает подшипник и цапфу. От поверхности трения теплота отводится через корпус подшипника и вал, а также уносится смазывающей жидкостью. Для любого установившегося режима работы подшипника существует тепловое равновесие: теплоотдача равна тепловыделению. При этом устанавливается определенная температура. Чем больше тепловыделение и хуже условия теплоотдачи, тем выше температура теплового равновесия. Эта температура не должна превышать некоторой предельного значения, допускаемого для данного материала подшипника и сорта смазки. С повышением температуры понижается вязкость масла и увеличивается вероятность заедания цапфы в подшипнике. В конечном результате заедание приводит к выплавлению вкладыша.

Подшипники выходят из строя по следующим причинам:

Перегрев подшипника является основной причиной его разрушения.

Износ вкладыша и цапфы, что нарушает правильную работу механизма и самого подшипника.

Если износ превышает норму, то подшипник бракуют. Интенсивность износа, связанная также с работой трения, определяет долговечность подшипника.

Усталостное выкрашивание при действии переменных нагрузок (например, в поршневых двигателях).

 Усталостное выкрашивание свойственно подшипникам с малым износом и наблюдается сравнительно редко.

Хрупкое разрушение вкладышей в случае действия больших кратковременных перегрузок ударного характера.

Хрупкому разрушению подвержены малопрочные антифрикционные материалы, такие, как баббиты и некоторые пластмассы.

Критерии расчета подшипников скольжения:

Образование режима жидкостного трения является основным критерием расчета большинства подшипников скольжения.

Критерий износа.

Критерий заедания.

Подшипники грубых тихоходных механизмов, машин с частыми пучками и остановками, неустановившимся режимом нагрузки, плохими условиями подвода смазки и т. п.( работают при полужидкостном трении) рассчитывают:

по условному давлению – подшипники тихоходные, работающие кратковременно с перерывами;

по произведению давления на скорость - подшипники средней быстроходности.

Условные расчеты подшипников. Расчет подшипников скольжения при условии жидкостного трения

Расчет подшипников, работающих  при полужидкостном трении.

К таким подшипникам относятся подшипники грубых тихоходных механизмов, машин с частыми пусками и остановками, неустановившимся режимом нагрузки, плохими условиями подвода смазки и т. п. Эти подшипники рассчитывают:

а)  по условному давлению — подшипники тихоходные, работающие
кратковременно с перерывами: ,

б) по произведению давления на скорость — подшипники средней
быстроходности: ,

где Fr — радиальная нагрузка на подшипник; d— диаметр цапфы (вала); l — длина подшипника; v — окружная скорость цапфы.

Расчет по Ipv] в приближенной форме предупреждает интенсивный износ, перегрев и заедание. Допускаемые значения [р] и [pv], определенные из опыта эксплуатации подобных конструкций, приводят в таблицах.

Расчет радиальных подшипников жидкостного трения .

Решение уравнений гидродинамики в приложении к радиальным подшипникам позволило получить зависимость для нагрузки подшипника: ,

где w— угловая скорость цапфы;

y=S/d — относительный зазор в подшипнике;

Фр—безразмерный коэффициент нагруженности подшипника.

Значение Фр зависит от относительного эксцентриситета c и относительной длины подшипника l/d. Функциональная зависимость представлена графиком

Относительный эксцентриситет c=e/(0,5S) определяет положение цапфы в подшипнике при режиме жидкостного трения. Нетрудно установить, что толщина масляного слоя связана с относительным эксцентриситетом следующей зависимостью: .

При расчете подшипника обычно известны: диаметр цапфы d, нагрузка Fr и частота вращения п (или w). Определяют длину подшипника l, зазор S, сорт масла (m). Большинством из известных параметров задаются и проверяют запас надежности подшипника по режиму жидкостного трения. Существует следующий порядок расчета:

1. Задаются отношением l/d. Распространенные значения lld=0,5…1. Короткие подшипники (l/d<0,4) обладают малой грузоподъемностью. Длинные подшипники (l/d >1) требуют повышенной точности и жестких валов. При выборе l/d учитывают также и конструктивные особенности (габариты, массу и пр.). Выбранное значение l/d проверяют по допускаемым [р] и [pv]. Эта проверка предупреждает возможность заедания и повышенного износа в случаях кратковременных нарушений жидкостного трения (пуски, перебои в нагрузке, подаче смазки и т. п.)

Выбирают относительный зазор. При этом используют частные рекомендации для аналогичных конструкций или эмпирическую формулу, по которой среднее значение относительного зазора  v – окружная скорость цапфы.

3. Выбирают сорт масла и его среднюю рабочую температуру. Вязкость масел и области их применения установлены ГОСТом. При этом учитывают практику эксплуатации подобных машин. Среднюю рабочую температуру масла обычно выбирают в пределах tср=45. . .75°С По tср определяют среднюю расчетную вязкость масла m.

4. Подсчитывают коэффициент нагруженности подшипника по фор
муле   и определяют c. Затем определяют толщину масляного слоя по формуле: .

Определяют критическое значение толщины масляного слоя,
при которой нарушается режим жидкостного трения, то есть .

Определяют коэффициент запаса надежности подшипника  по
толщине масляного слоя .

Коэффициент запаса надежности учитывает возможные отклонения расчетных условий от эксплуатационных (по точности изготовления, нагрузке, температурному режиму и т. д.).

На этом заканчивается приближенный расчет подшипника. В расчете температура масла выбрана ориентировочно. Фактическая температура может быть другой, другой будет и вязкость масла, а следовательно, и грузоподъемность подшипника или толщина масляного слоя.

Подшипники скольжения, общие сведения, применение. Трение и смазка в подшипниках скольжения

Материалы, применяемые для изготовления подшипников скольжения

Виды несоосности валов. Жесткие компенсирующие муфты. Расчет крестовой муфты

Расчет муфты со скользящим вкладышем и зубчатой муфты Износ является основным критерием работоспособности зубчатых муфт. Для уменьшения износа в обойму заливают жидкую смазку.

Конструкция и расчет упругих муфт. В машиностроении применяют большое количество разнообразных по конструкции упругих муфт. По материалу упругих элементов эти муфты делят на две группы: муфты с металлическими и неметаллическими упругими элементами.

Управляемые или сцепные муфты. Общие сведения. Кулачковые и зубчатые (сцепные) муфты.

Конические муфты. Расчет

Цилиндрические шинно-пневматические муфты. Расчет

Автоматические самоуправляемые муфты, предохранительные муфты. Основы расчета. Эти муфты предназначаются для автоматического разъединения валов в тех случаях, когда параметры работы машины становятся недопустимыми по тем или иным показателям.

Пружины, общие сведения, назначение, классификация, конструкция и основные геометрические параметры витых цилиндрических пружин. Основные расчетные зависимости.

Детали машин и основы конструирования