Файл: Смирнов, В. И. Строительные машины учебник.pdf

откуда момент, необходимый для навинчивания гайки или ввин­ чивания винта, нагруженных силой Q, определится следующим образом:

(например, в винтовом домкрате), т. е. чтобы поднимаемый груз не опускался самопроизвольно при остановке механизма, должно быть P'>Q. Это будет, если tg(p—ф) 0 (при р>?). Таким обра­ зом, для самоторможения винтовой пары необходимо, чтобы угол подъема резьбы ф был меньше или равен углу трения р.

Коэффициент полезного действия винтовой пары можно выра­ зить через соотношение полезной А„ и затраченной А3 работ при вращении гайки:

За один.оборот гайка поднимается на расстояние, равное шагу

Анализ формулы (1-11) показывает, что для кинематических пар «винт—гайка» целесообразно использовать резьбы с мини­ мальным значением угла трения р. При равных условиях наимень­

шее значение о имеет прямоугольная резьба, а наибольшее — треугольная.

27

§ 1-2. Шпоночные и шлицевые соединения

Рис. 1-4. Шпоночные и шлицевые соединения:

а — призматические шпонки; б — сегментная шпонка; я — кли­ новая шпонка; г — шлицевое соединение

Основные типы шпонок стандартизированы. Шпоночные соеди­ нения (рпс. 1-4) осуществляются при помощи призматических сегментных п клиновых шпонок.

Призматические шпонки (рис. 1-4, а) — врезные; примерно по­ ловина их высоты помещается в пазу вала, остальная часть — в пазу ступицы. Рабочими гранями этих шпонок являются их боко­ вые поверхности. Часто данные шпонки прикрепляются к валу. Они гарантируют передачу только крутящего момента и не препят­ ствуют перемещению детали вдоль вала.

Сегментные шпонки (рпс 1-4,6) — также врезные и подобно призматическим работают боковыми гранями. Так как данные шпонки требуют глубоких пазов в валах, что уменьшает прочность последних, их применяют для передачи относительно небольших моментов.

Клиновые шпонки (рис. 1-4, в) работают горизонтальными гра­ нями и обеспечивают напряженное соединение деталей, допускаю­ щее передачу значительного крутящего момента и односторонние осевые нагрузки. Однако их применение ограничено, так как они вызывают смещение оси ступицы относительно вала, а при корот­ ких ступицах могут вызвать перекос соединяемых деталей.

При проектировании шпоночного соединения ширину и высоту шпонок принимают по соответствующему ГОСТ в зависимости от

28

диаметра вала. Достаточность принятых размеров шпонок про­ веряют расчетом соединения на прочность. Так, поверочный расчет призматической шпонки производят по следующим формулам (см.

рис. 1-8,6):

где М— момент, передаваемый соединяющимися деталями;

d— диаметр вала; /р — рабочая длина шпонки;

h— рабочая высота шпонки;

b— ширина шпонки.

Шлицевые (зубчатые) соединения (рис. 1-4, г) применяются как неподвижные, служащие для неподвижного соединения ступицы с валом, так и подвижные, обеспечивающие возможность осевого перемещения ступицы (например, зубчатые колеса коробок пере­ дач автомобилей, тракторов и т. п.).

Данные соединения обеспечивают передачу больших моментов, более точное центрирование ступицы на валу, меньшее ослабление вала.

Взависимости от формы профиля шлиц различают соединения

спрямобочнымп, эвольвентными и треугольными шлицами. Кроме цилиндрических применяются также конические шлицевые соеди­ нения (конусностью 1 : 16), имеющие треугольный профиль шлиц.

Число и размеры шлиц по их поперечному сечению прини­ маются в зависимости от диаметра вала по ГОСТ. Длина шлиц определяется длиной ступицы, а если ступица подвижная — вели­ чиной хода ее перемещения, с последующим поверочным расчетом соединений на смятие:

2М ^ г ,

(1-14)

dczhlJ> % 1°см|’

где dc — средний диаметр зубчатого соединения (см. рис. 1-6); z —■число шлиц;

h — высота поверхности контакта шлиц; /р — длина поверхности контакта шлиц;

Ф— коэффициент, учитывающий неравномерность распреде­ ления нагрузки между шлицами, принимаемый рав­ ным 0,7—0,8.

Кроме рассмотренных выше соединений в ряде случаев приме­ няются клиновые и штифтовые.

29

В клиновых соединениях в качестве соединяющих деталей используются клинья с конусной рабочей поверхностью. Для на­ дежности самоторможения уклон их обычно принимается в пре­ делах от 1: 30 до 1: 100. Эти соединения находят применение в па­ ровых машинах, насосах и т. д. Штифтовые соединения исполь­ зуются в основном для фиксирования положения одних деталей относительно других, для стопорения гаек и пр.

К неразъемным соединениям относятся заклепочные, сварные

идр. В строительных машинах заклепки используются для крепле­ ния фрикционных накладок в муфтах сцепления и тормозах, сбор­ ки крупногабаритных шестерен и барабанов, при изготовлении рам

иметаллоконструкций, испытывающих ударные и вибрационные нагрузки.

Сваркой соединяются металлические детали станин и рам ма­ шин, башен и стрел кранов; с помощью ее могут изготавливаться корпуса редукторов, шкивы, барабаны и другие узлы.

Глава -2

ПЕРЕДАЧИ

Передачи служат для изменения скорости и направления дви­ жения, а также величины усилия, передаваемого на исполнитель­ ный орган машины. Они бывают механические, гидравлические, пневматические и электрические. В данном разделе изучаются ме­ ханические передачи (рис. 2-1), которые подразделяются на пере­ дачи зацеплением (зубчатые, червячные п цепные) и передачи тре­ нием (фрикционные и ременные).

Передача энергии в данных механизмах осуществляется за счет окружной силы Р, приложенной в месте контакта ведущего и ведо­ мого элементов на радиусе R \ для ведущего и Я2 для ведомого элемента. Эта сила создает крутящий момент М\, определяемый из выражения

При окружной скорости V\ в м/сек мощность N\, передаваемая ведущим элементом механической передачи, вычисляется по формуле

Так как ni = (oiPi, где coi — угловая скорость в радианах, то

При передаче мощности от ведущего элемента к ведомому имеют место потери на трение, нагрев и т. п. Поэтому на ведомом валу мощность N2 всегда меньше, чем на ведущем. Величина потерь мощности характеризуется к. п. д. передачи т] и опреде­

30

Таким образом, величина момента на ведомом валу М2 может быть определена по величине момента на ведущем валу, переда­ точному числу и к. п. д.:

зубчатых колес. Меньшее зубчатое колесо принято называть

нормаль к ним в любой точке касания проходила через полюс зацепления. Из всего многообразия сопряженных профилей наибо­ лее распространены эвольвентные, так как по сравнению с дру­ гими они проще в изготовлении.

Эвольвента описывается какой-либо точкой, лежащей на пря­ мой линии, перекатываемой по окружности без скольжения. Дан­ ная окружность называется о с н о в н о й окружностью с диамет­

ром d0.

При зацеплении пары зубьев вращающихся зубчатых колес в каждый определенный момент точка касания этих зубьев будет

32