Детали приборов (стр. 8 из 10)
27. Расчет фрикционных муфт. Необходимое осевое усилие
Фрикционные муфты (рис.13) в отличие от кулачковых, допускают включение на ходу под нагрузкой. Фрикционные муфты передают вращающий момент за счет сил трения. Фрикционные муфты допускают плавное сцепление при любой скорости, что успешно используется, например, в конструкции автомобильного сцепления. Кроме того, фрикционная муфта не может передать через себя момент больший, чем момент сил трения, поскольку начинается проскальзывание контактирующих фрикционных элементов, поэтому фрикционные муфты являются эффективными неразрушающимися предохранителями для защиты машины от динамических перегрузок.
По конструкции фрикционные муфты делят на: дисковые, в которых трение происходит по торцевым поверхностям дисков (одно- и многодисковые) (см. рис.13, а); конусные, в которых рабочие поверхности имеют коническую форму (рис.13.10, б); цилиндрические имеющие цилиндрическую поверхность контакта (колодочные, ленточные и т.д.) (рис.13.10, в). Наибольшее распространение получили дисковые муфты.
Фрикционные муфты работают без смазочного материала (сухие муфты) и со смазочным материалом (масляные муфты). Последние применяют в ответственных конструкциях машин при передаче больших моментов. Смазывание уменьшает изнашивание рабочих поверхностей, но усложняет конструкцию муфты.
Материал для фрикционных муфт — конструкционные стали, чугун СЧ30. Фрикционные материалы (прессованную асбесто-проволочную ткань — ферродо, фрикционную пластмассу, порошковые материалы и др.) применяют в виде накладок.
Рис. 13. Фрикционные муфты: а — дисковая; б — конусная; в — цилиндрическая
Главной особенностью работы фрикционных муфт является сжатие поверхностей трения. Отсюда ясно, что такие муфты рассчитываются на прочность по контактному давлению (аналогично напряжениям смятия). Для каждой конструкции необходимо вычислить сжимающую силу и разделить её на площадь контакта. Расчётное контактное давление не должно быть больше допускаемого для данного материала.
28. Опоры скольжения. Виды трения. Расчет диаметра вала в подшипнике скольжения
Опорами называют устройства, поддерживающие вращающиеся валы и оси в требуемом положении.
В зависимости от вида трения между соприкасающимися поверхностями валов и опор различают: опоры с трением скольжения; опоры с трением качения и специальные опоры (электромагнитные, опоры с трением упругости и другие).
Подшипники скольжения
Опоры скольжения появились значительно раньше опор качения. В зависимости от формы рабочей поверхности опоры скольжения выполняют цилиндрическими, коническими и сферическими. Наибольшее распространение получили цилиндрические опоры. Их простейшим видом может быть отверстие (рис. 1, а) под цапфу непосредственно в корпусе либо в другой детали, поддерживающей вал или ось. Если материал детали, поддерживающей вал или ось, не обладает хорошими антифрикционными свойствами, легко подвергается износу, в него запрессовывают втулки, конструкции которых показаны на рис. 1. Они могут воспринимать радиальные (рис. 1, а, б), радиальные и осевые нагрузки (рис. 1, в)
Материал втулки должен быть износостойким, хорошо прирабатываться и иметь в паре с материалом цапфы минимальный коэффициент трения. Для стальных цапф этим условиям удовлетворяют:
при высоких давлениях и малых окружных скоростях – бронза БрАЖ9-4 и латунь ЛС59-1; при высоких давлениях и скоростях – бронза БрОФ10-1 и БрОЦС-5-5-5;
при небольших давлениях и скоростях – металлокерамические материалы, имеющие пористую структуру и хорошо удерживающие смазку; различные пластмассы – текстолит, фторопласт и др.
Рис 1
Цилиндрические опоры в отличие от конических мало чувствительны к изменению температуры из-за наличия зазоров между цапфой и подшипником, наиболее просты по конструкции. Конические опоры могут воспринимать как радиальную, так и осевую нагрузку, более сложны и дороже, имеют большие потери на трение. Сферические или шаровые опоры применяют, если при эксплуатации и сборке может иметь место перекос оси вала по отношению к оси подшипника.
Опоры скольжения имеют следующие достоинства:
простота формы детали и технологичность конструкций
низкая стоимость дет. и возможность использования разнородных покрытий
малые радиальные размеры, допускают высокие частоты вращения,
возможность работы в воде и агрессивных средах,
устойчивы к вибрациям и ударам.
К недостаткам их следует отнести:
большие потери на трение и небольшой КПД, большой износ
низкая надежность в усл частых остановок
наличие зазора и следует погрешность положения оси вала
Виды трения:
1. Сухое трение - без смазки. Сухое трение применяется там, где трущиеся поверхности нельзя защитить от попадания грязи, пыли и абразива, (например, шарниры гусениц, оси подвесок гусеничных машин и проч.). В этих случаях подшипники без смазки имеют меньший износ.
2. Полужидкостное трение, когда имеет место лишь частичное касание вала и подшипника.
Полужидкостное трение имеет место при неустановившемся режиме (трогании с места, торможении, резких толчках и ударах). Основы теории смазки при жидкостном трении впервые разработаны русским ученым проф. Петровым. Он установил, что поток движущейся жидкости, взаимодействуя о наклонной пластиной, образует масляный клин и создает подъемную силу, величина которой пропорциональна скорости и вязкости жидкости и обратно пропорциональна квадрату минимального зазора. В подшипнике, при смещении вала под действием нагрузки на величину эксцентриситета, также образуется изогнутые масляный клин и возникает подъемная сила, которая при жидкостном трении уравновешивает реакцию опоры, и вал вращается, не касаясь подшипников.
3. Жидкостное трение - только между молекулярными слоями жидкости, когда металлические поверхности вала и подшипника не касаются одна другой.
Жидкостное трение - это идеальный расчетный вид трения, на который должны быть ориентированы все подшипники при установившемся режиме работы.
29. Упругие опоры. Область применения. Расчеты
Валы и оси поддерживаются специальными деталями, которые являются опорами. Опоры – кинематические пары кот позваляют вращательное движение.
Типы:
скольжения
качения
упругие
бесконтактные
Пластинки из стали У8А, У10А, 1.2…0,1
Достоинства:
1. Отсутствие износа и зазора;
2. низкие требования к точности измерения.
Недостатки:
1. Малый угол поворота;
2. Возникновения упругих восстанавливающих сил при повороте, изменяющееся измерительное усилие.
3. Смещения центра вращения.
Проверка по напряжению изгиба:
h – толщина пластины
b – ширина пластины.
Измеренное усилие прибора – Pизм
Pу – упругое усилие.
30. Подшипники качения. Виды и типы подшипников. Выбор типа подшипника в зависимости от нагрузки. Контактные напряжения
Подшипник качения – подшипник, работающий по принципу трения качения. Подшипники качения являются стандартными узлами, изготавливаются на специализированных предприятиях.
Тип подшипника определяется:
· направлением воспринимаемой нагрузки (радиальный – воспринимает нагрузку, перпендикулярную оси вращения подшипника; радиально-упорный - воспринимает комбинированную нагрузку; упорный - воспринимает осевую нагрузку);
· формой тел качения (шариковый, роликовый).
· радиальные, предназначены для восприятия радиальной нагрузки Fr (и некоторой осевой Fa)
≤0,35:· радиально-упорные 0,35≤
≤1:· упорные (воспринимают осевую нагрузку):
Если
приближается к 0,35, β=12о; если к 1, то β=18о; если больше 1, то β=18о…36о.Контактные напряжения:
, n – количество шариков. 
, 
– коэффициент, зависящий от точки контакта (по справочнику).Достоинства: незначительная сила трения и малый износ, высокая долговечность, высокий уровень стандартизации.
31. Выбор подшипников качения. Расчет долговечности подшипников
· радиальные, предназначены для восприятия радиальной нагрузки Fr (и некоторой осевой Fa)
≤0,35:· радиально-упорные 0,35≤
≤1:· упорные (воспринимают осевую нагрузку).
Номинальная долговечность (ресурс) подшипника в миллионах оборотов:
, где С – динамическая грузоподъемность по каталогу; Р – эквивалентная нагрузка; 
– показатель степени:для шарикоподшипников
,