Основи розрахунку напрямних прямолінійного руху

Навантаження, що діють на деталі напрямних, завжди можуть бути зведені до сили F, прикладеної у центрі робочої поверхні напрямної, і до моменту М, що діє у поздовжній площині напрямної. Розподіл тиску по ширині плоскої напрямної беруть рівномірним, а по довжині – таким, що змінюється за лінійним законом. Такі допущення можливі через малу ширину напрямних порівняно з їхньою довжиною і достатню жорсткість та точність виготовлення.

Стійкість проти спрацювання робочих поверхонь напрямної із тертям ковзання (рис. 34.3,а) перевіряють за умовою збереження шару мастила у зоні максимального тиску р_max. Епюра розподілу тиску по довжині l напрямної, навантаженої силою F та моментом М, показана на рис. 34.3,а. Для даного випадку навантаження напрямної умова стійкості проти спрацювання робочих поверхонь може бути записана у вигляді

p_mах = p_F + p_м = F/(bl) + 6M/(bl)² ≤ [ρ]. (1)

Нерозкриття стику робочих поверхонь напрямної забезпечується при виконанні умови

P_min = p_F – p_м = F/(bl) – 6M/(bl)²) > 0. (2)

Для клинчастих напрямних (рис. 34.3,б) навантаження на поверхню контакту визначається за умовою

F = 2N sin (α/2), звідки N = 0,5F/sin (α/2).

Відповідно умови обмеження максимального та мінімального тиску на робочих поверхнях клинчастої напрямної можна подати у такому вигляді:

p_max = 0,5 [F/(bl) + 6M/(bl²)]/sin (α/2) ≤ [p], ( 3)

p_min = 0,5 [F/(bl) – 6M/(bl²)]/sin (α/2) > 0. (4)

Допустимий тиск на робочих поверхнях напрямних ковзання при досить повільних переміщеннях (v < 0,05м/с) беруть [р] = (2... 3) МПа, а при підвищених швидкостях у зв'язку з поліпшенням умов змащування [р] = (5...6) МПа.

Якщо умови (1) – (4) не виконуються, то збільшують довжину l повзуна, що рухається вздовж напрямної. Наближений розрахунок напрямних кочення виконується для випадку лінійного закону розподілу навантаження на тіла кочення, (рис. 34.3,в), тобто нехтують різницею у діаметрах тіл кочення. Якщо вибрати довжину напрямної l = Pz, де z – число робочих тіл кочення, а Р – їх крок, то силу, що сприймається найнавантаженішим крайнім тілом кочення, можна визначити за виразом (1)

F_1max = р_maxb·Р = F/z + 6Μ/(z²Ρ), (5)

а умову нерозкриття стику – на основі виразу (2)

F_1min = р_maxb·Р = F/z – 6Μ/(z²Ρ) > 0. (6)

За максимальною силою F_1max на тіло кочення перевіряють деталі напрямної на контактну втому. Для випадку контакту кульки діаметром d_к із площиною маємо

σ_H = Z_M ·≤ [σ]_Η. (7)

Для сталевих деталей коефіцієнт Z_M = 1700 (МПа)^2/3. Допустимі контактні напруження для сталевих загартованих кулькових напрямних [σ]_Η = (1800...2000) МПа, а для термічне необроблених – [σ]_Η = (500...600) МПа. Якщо умови (6) та (7) при розрахунках не виконуються, то слід збільшити число тіл кочення z, зберігши їхній крок Ρ та діаметр.

2.3. Муфти Загальні відомості та класифікація муфт

Муфтами називають пристрої, що з'єднують вали і передають обертовий момент. Інколи муфтами з'єднують вал із розміщеними на ньому деталями – зубчастими колесами, шківами, зірочками тощо.

Застосування муфт пов'язане з тим, що більшість машин, у тому числі і їхній привод, компонують із окремих складальних одиниць, що мають вхідні та вихідні вали. Такими складальними одиницями є, наприклад, двигун, редуктор і робочий орган машини. Безпосередній кінематичний і силовий зв'язок між двигуном і редуктором, редуктором і робочим органом здійснюється за допомогою муфт. Потреба у муфтах виникає і в тих випадках, коли довгі вали за умовами технології виготовлення і складання або транспортування слід виготовляти з кількох складових частин.

З'єднання валів і передавання обертового моменту є спільним, але не єдиним призначенням муфт. Муфти можуть виконувати і інші функції, такі як компенсування похибок взаємного розміщення валів, захист елементів машини від перевантажень, зменшення динамічних навантажень, з'єднання і роз'єднання робочого органу машини з двигуном без його вимикання.

Характерні похибки взаємного розміщення валів, які потрібно з'єднувати муфтами, показані на рис. 37.1. Розрізняють осьове зміщення Δ₀ валів, радіальне зміщення Δ, і кутове зміщення Δ_α. На практиці переважно зустрічається комбінація вказаних похибок, яку надалі будемо називати неспіввісністю валів.

У машинобудуванні використовують муфти дуже різноманітних конструкцій. Найбільш часто вживані муфти стандартизовані.

Основною характеристикою муфти є обертовий момент Т_р, на передавання якого вона розрахована. Важливими показниками конструкцій муфт є частота обертання, габаритні розміри, маса і момент інерції.

Стандартні муфти не розраховують, а підбирають за обертовим моментом у відповідних довідниках. Лише у деяких випадках в разі потреби виконують перевірні розрахунки.

Муфти обчислюють за розрахунковим обертовим моментом

Т_р = К_ПТ,

де Τ – номінальний обертовий момент; Кп – коефіцієнт, що враховує короткочасні перевантаження або режим роботи муфти. Для машин із невеликими приводними масами і спокійному навантаженні Кп = 1,0... 1,5, для машин із середніми масами та змінним навантаженням (поршневі компресори, стругальні верстати) К_П = 1,5...2,0. У машинах із великими приводними масами та ударним навантаженням (молоти, прокатні стани,) беруть Кп = 2,5...3,0.

Усі муфти приводів машин за принципом роботи поділяють на три типи: механічні, електричні та гідравлічні.

Класифікація механічних муфт наведена на рис. 37.2 у вигляді структурної схеми. Усі муфти поділяють на чотири класи: некеровані, керовані, самокеровані та комбіновані. Кожний клас муфт складається з груп, а кожна група має відповідні підгрупи, види.