Файл: Лариков Е.А. Узлы и детали механизмов приборов. Основы теории и расчета.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 139

Скачиваний: 3

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

тивления трения, точность направления оси, надежность работы и долговечность, чувствительность к воздействиям температуры, среды (коррозия), вибрации и толчкам, величина допустимой нагрузки, стойкость к износу рабочих поверхностей, вибростой­ кость, теплостойкость, сложность и стоимость изготовления, компактность конструкции и т. д.

Исходя из технических условий на разрабатываемое устрой­ ство, можно установить требования к применяемым в нем опорам, которые должны быть выполнены.в первую очередь.

Установив основные требования, которым должна отвечать проектируемая опора, выбирают ее тип и намечают конструкцию.

Для приборных опор чаще всего это требование минимального момента трения (из-за малости движущих сил, увеличение трения

в

лучшем случае приводит к-'снижению

чувствительности, а

в

худшем — к отказу в работе), надежности

и точности направле­

ния оси (при выбранном типе опоры в значительной мере обеспе­ чивается минимальными и постоянными в продолжении срока службы опоры зазорами, материалами и т. д.).

В табл. 20, 21 приведены схемы различных опор скольжения, указаны их основные характеристики, даны рекомендации по применению, а также соотношения, по которым производят расчет опор.

В проектирование опоры входит: выбор ее типа, геометрии, материалов (для тяжелонагруженных опор размеры устанавли­ вают, исходя из условий прочности, а у малонагруженных опор их берут из конструктивных соображений), назначение посадок, характера и технологии изготовления, а также момента сопро­ тивления (с учетом наличия смазки, влияющей на характер тре­ ния, возникающего в опорах, материалов, классов точности, посадок, типа покрытия и термообработки рабочих поверхностей). Работа завершается изготовлением рабочих чертежей.

Несмотря на то, что проектированием опор занимаются давно и их работе посвящено много исследований, в формулах, опре­ деляющих момент сопротивления даже таких простых опор, как цилиндрические^-;опоры скольжения, существуют неточности [5]. Одни из них могут быть исправлены сравнительно просто. Для исправления других неточностей еще не накопилось достаточно материала.

68. ОПОРЫ СКОЛЬЖЕНИЯ 1

Опорами скольжения называют такие, работа которых проис­ ходит в условиях скольжения поверхностей направляемого и направляющего элементов (например, цапфы и втулки).

Исторически опоры скольжения появились раньше, чем опоры

качения. Несмотря на возрастающее

распространение

опор каче-

1 Материал параграфа подготовлен инж,

Веселовой Е. В. и

публикуется

под редакцией инж. Виляевской Т. И.

 

 

299


g Расчет опор скольжения, работающих в условиях сухого, полусухого, граничного и полужидкостного трения

Таблица 20

Схема опоры и принятые обозначения

Цилиндрические опоры скольжения Конструкция цапф и втулок

г -

N-•о

BТ7.Y"

—1_«

Опоры на камнях

 

Формулы для расчета

Рекомендации

по выбору

 

Примечание

 

 

 

материала

 

 

Размеры

опоры,

рабо­

Для

цапф

рекомен­

 

Пег габаритным

разме­

тающей при незначитель­

дуется применять стали

рам опоры делят на ми­

ных скоростях, определя­

У8А,

У10А, 35, 45, 50,

ниатюрные

d =

0,5-н

ют

по

критериям

[р]

60,

кобальтвольфрамо-

-г-1,5 мм длина оси L =

"

[ ° н з ] из

 

соотношений

вые сплавы,

нержавею­

=

5-j-10 мм; малые d до

 

 

R_

 

 

щие

стали и т. д. Для

6 мм, L =

(50^-70) мм;

 

 

[р];

 

обеспечения

 

требуемой

средние d =

(6-^50) мм,

 

Р = Ы2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

твердости (HRC 50—55)

L до 500 мм; большие

 

 

 

 

 

 

применяют

термообра­

d^> 60 мм, L > 500мм.

 

 

 

 

 

 

ботку.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Втулки делают из ла­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

туни,

бронзы,

нейзиль­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

бера

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1-2,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При

значительных ско­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ростях опор

 

v вместо до­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пустимого давления

[р]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

используют

 

критерий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ipv]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rv

 

Для снижения трения

 

В большинстве случаев

 

 

 

 

X[pv]

 

используют

опоры, ма­

опоры выполняют

с вра­

 

 

 

 

 

териалом

для

которых

щающейся цапфой. Опо­

Для

опор, диаметр d

служат

синтетические

ры неприспособлены для

которых меньше 5 мм ре­

камни: рубин, агат, ко­

восприятия

осевых^ уси­

комендуется соотношение

рунд

и т. д.

 

 

лий. В случае их возник­

 

 

 

 

 

 

Сопряжение

цапфы и

новения

в конструкцию

 

 

V

 

[Оиз]

 

втулки обычно выполня­

вводят

 

специальные

 

 

 

 

ют по ходовой посадке

упоры.

Опоры

просты

Для опор, работающих

(2—3-ий класс точности)

в

изготовлении,

вибро­

в условиях

вибраций

 

 

 

 

 

стойки,

износостойки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Опора, работающая в условиях вибраций

"max

if

RE

d = 3,82

 

[Ob]

У

gh

8 , 8 / ' * + У 2 б ^ 1 — а

Недостатки: невысо­ кая точность направле­ ния и центрирования, уменьшающаяся с изно­ сом. При проектнрова-

I

нии опор отношение — =

=X рекомендуют брать 0,Зн-2, наиболее жела­ тельное соотношение ?. =

=0,5-И,5

Момент сопротивления цилиндрической опоры

d — диаметр цапфы,

о

Мсопр = М0

+

М к а ч

+

Материалы

цапф и

Экспериментальные ис­

 

+

Мвск +

МС к,

 

втулки подбирают так,

следования опор

пока­

 

 

чтобы обеспечить мини­

зывают,

что

величина

где М0 — собственный

мальный момент трения

0 П р

может

 

сущест­

момент

трения

ненагру-

 

(коэффициент

трения О

венно отличаться от Мск

женной

опоры

 

 

 

 

и износ ([р ] или [pv ])

Отсутствие

достовер­

Мкач =

kR

момент

Значения

коэффици­

ных

данных

о

зависи­

трения

качения

 

 

ентов трения

скольже­

мостях,

определяющих

 

 

 

 

 

 

Маск

^

R -у" f — момент

ния f для различных со­

 

 

век

застав­

четаний материалов да­

ляет ограничиваться под­

вскатывания,

достигаю­

ны в табл. 21. Там же

счетом только

величины

щий максимального

зна­

приведены

значения

Мск

 

 

 

 

чения к началу проскаль­

[р] и [pv]

 

Для

цилиндрических

зывания

 

 

 

 

 

опор скольжения его ча­

УИСК

 

k (tpK) R cos afd X

 

 

ще

всего

принимают

 

Г 1 -f-

 

 

 

 

 

соответствующим выра­

X

/г ( Ф к ) /

 

 

 

жению

 

 

 

 

L

 

 

'к .

 

 

 

 

 

 

 

 

или Мск/г(фк) R cosa/d момент трения скольже­ ния



 

 

 

Продолжение табл. 20

С х е ма о п о р ы и п р и н я т ы е о б о з н а ч е н и я

Ф о р м у л ы д л я расчета

Р е к о м е н д а ц и и по в ы б о р у

П р и м е ч а н и е

м а т е р и а л а •

1 — длина цапфы,

ц— растояние от средней точки сопри­ косновения цапфы и втулки до опас­ ного сечения цапфы

R, А — радиальная и осевая сила

р = среднее удельное давление v — окружная скорость цапфы

°"из — напряжение

на изгиб,

а к — контактное

напряжение,

vmax — максимальная скорость соударения

цапфы с втулкой

 

/' — частота вибраций

в Гц,

й р — радиальный зазор

в мм,

х — амплитуда вибраций,

а.— коэффициент восстановления, зави­ сящий от материалов опоры (для

опор агат или корунд-сталь а » * 0,6),

£ — модуль упругости, / — коэффициент трения скольжения

Конические опоры Опора на центрах

М,сопр. цен

момент сопротивления опоры на

 

центрах,

 

коэффициент трения скольжения

 

диаметр конуса в месте соприкос­

 

новения с отверстием втулки,

При наличии осевой си­ лы А, которая может воз­ никнуть от неточности из­ готовления, например, от перекоса или является следствием работы меха­ низма (например, на ва­ лу смонтирована косозубая шестерня), момент определяют по формуле

Мск

= k к ) R cos afd X

X [ l + A f q * ) / J L ] +

 

1

D 3 - d o

+

3 U

D* — d*

Здесь осевая

нагрузка

воспринимается

кольце­

вой

поверхностью

торца

с диаметрами Dud,

при

коэффициенте трения на торце / х

При восприятии ее пло­ ской опорной поверхно­ стью последнее слагаемое определяют уравнением

МА = NAfxd

Величина N для новой опоры составляет Va, для приработанной — 7 4

При оформлении одной

из опорных поверхностей в виде сферы с радиусом

'"сф

3

МА = - jg- лА[гш

здесь

г с м = 0,881 X

При перекосе опоры мо­ мент трения скольжения определяют по формуле

3

Mr 16

1 + - у ^гМшх +

1 2 -N3fd .nln

Размеры опоры уста­ навливают из конструк­ тивных соображений. При подсчете момента со­ противления трения ве­

личины уИк а ч и Мвск ока­ зываются меньшими не­

жели у цилиндрических опор

Момент трения сколь­ жения определяют по уравнениям

То же

Рекомендуемые соот­ ношения размеров опо­ ры в мм

D

d

L

I

1—2,5

0,5

1,5

0,8

2,5—5

0,75

2,5

1

5—10

1

3

1,2

10—20

1,5

4,5

1,8

Для плоской цилинд­ рической пяты момент со­ противления трения под­ считывают по соотноше­

нию Мтр =

/ dA (для

новой пяты)

и Мп =

1

 

= Afd (для прирабо­ танной пяты)

Применяют в тех слу­ чаях, когда нужна высо­ кая точность центриро­ вания при малых на­ грузках и скоростях вра­ щения

Осевые и радиальные зазоры регулируют за счет перемещения втулки Геометрическое поло­ жение оси регулируют за счет эксцентричной посадки центра во втулке


о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продолжение табл. 20

Схема опоры п п р и н я т ы е

о б о з н а ч е н и я

Ф о р м у л ы д л я расчета

Р е к о м е н д а ц и и по в ы б о р у

П р и м е ч а н и е

м а т е р и а л а

R,

N — нормальная сила давления,

 

N =

NR

+

NA;

 

 

 

А — радиальная и осевая нагрузки,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а — угол конусности конической цап­

N

 

А

 

 

 

 

фы

 

 

 

 

 

sin

а '

 

 

 

Угол

зенковки отверстия

втулки ая >

а

 

Л;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos

 

 

 

 

 

 

Для

расчетов

можно

 

 

 

 

 

рекомендовать

соотно­

 

 

 

 

 

шение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

•Мсопр. ц е

н =

X

 

 

 

 

 

х(

 

 

+

 

 

)fx

То же

 

 

 

 

 

 

R

 

А

 

 

 

 

 

 

 

\

cos a

sin а

/

 

 

 

 

 

X [d +

2r(\

— cos

а)]

 

 

 

 

 

Для

расчетов

исполь­

 

 

 

 

 

зуют

 

те же

выражения,

 

 

 

 

 

что и для опор на цен­

 

 

 

 

 

трах, но вместо угла ко­

 

 

 

 

 

нуса

цапфы

берут

угол

 

 

 

 

 

конуса втулки а

=

а 3

 

 

 

 

 

Л4сопр.с= {—

R

+

 

 

Сферические опоры Опора со сферической цапфой

о

т

>

2а=90°

R, А радиальная и осевая силы,

радиус сферической части втулки, М,сопр. с ' • момент сопротивления опоры на

сферических цапфах Опора на шпиле

 

радиусы

сферических поверхностей

 

керна и

подпятника,

оз

модули упругости материалов и под­

пятниках,

о

 

 

сл

 

 

• 1 « . ) "

Размеры устанавлива­ ют из конструктивных соображений. Проводят проверку величины мак­ симальных напряжений, возникающих на пло­ щадке контакта

Цапфа может быть сменной или изготовляет­ ся вместе с осью

Цапфа с втулкой со­ прикасаются по узкому сферическому поясу

Регулировка осуще­ ствляется также как у опор на центрах

Точность центрирова­ ния обеспечивается ко­ ническим отверстием втулки

Несущая способность несколько выше, чем у опор на центрах

Размеры устанавлива­

 

Материалы

керна

и

ют из

конструктивных

подпятника

должны

соображений.

Правиль­

быть

очень

твердыми

ность подбора материала

и

износоустойчивыми

и конструктивной

разра­

из-за

соприкосновения

ботки

проверяют

через

 

Керн изготавливают

максимальное

напряже­

из

закаленной

до твер­

ние, вози икающее на пло­

дости

HRC 60

стали

 

щадке

контакта керна и

У10А,

У12А,

кобальт-

подпятника (рис.

а, б),

вольфрамовых малооки-

их подсчитывают

по сле­

сляющихся сплавов

п

дующим соотношениям

т. д.

 

 

 

Опора обеспечивает наименьшую величину момента трения сравни­ тельно с другими опора­ ми скольжения

Применяют только при малых нагрузках и ско­ ростях перемещения

Не обеспечивает точ­ ного центрирования оси При вертикальном рас­ положении оси возника­ ет «опрокидывание» опо­ ры (рис. а). При горизон­ тальной оси подушкасмещена относительно" оси

керна (рис. б)