Главная Расчет круглых валов 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 [ 122 ] 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 Исчерпывающий ответ дает использование поконтурного метода, предложенного автором [8]. Для механизма отдельно рассматриваются контуры ABCD и DEFGy каждому контуру отводится отдельная строка, каждому виду подвижностей - отдельный столбец: плоским fx>fyyfz плоским fx>fyyfz Кинематические пары обозначены большими буквами, пары, входящие в один контур (одноконтурные), - точками над буквами, что облегчает их распределение. На структурной схеме каждой букве соответствует одна подвижность. Поэтому пары ABCDG (одноподвижные) записываются в один столбец , пары Е и F (трехподвижные) - в три столбца fyfx и fy. Отсутствие подвижности отражено нулем. Одноконтурные пары - в строке своего контура, многоконтурные записаны в тот контур, ще они устраняют избыточную связь, а не в тот, в котором создается местная подвижность. Поэтому подвижность D записана в контур ABCD, а не в контур DEFG. Буквы, обозначающие t контуре кинематические пары, расположены так, как показано на рис. 1.1, что облегчает замену подвижностей. При замене линейной подвижности, например контура ЛВСПу заменяющая угловая подвижность одна, но ее создают две пары по концам заменяющего звена, например АВ, которое направлено по оси Оу. Замена показана зигзагообразной стрелкой. Аналогичным образом звено ВС, направленное по оси X, заменяет fy, а звено CD идет на внешнюю подвижность, которая обозначена стрелкой, направленной вверх. Звено с врахцательными парами дает одну замену, а со ссюрическими - три. Например, в звене ЕЕ, одна из пар идет на внешнюю подвижность - вращение вокруг своей оси. Подвижности ffy и f в контуре ABCD заменить нечем, и они остаются как избыточные связи, которые обозначены стрелками, направленными вниз. В результате имеются три избыточные связи и две подвижности - общая в звене CD и местная в звене EF. Переходим к отдельным случаям устранения избыточных связей. Опоры для вращательного движения механизма (рис. 1.2) выполнены на двух подшипниках: один - пара Ащ третьего класса, другой - пара Bi второго класса. Число контуров к = р -п = = 2-1 = 1. По формуле О.Г. Озола -FF = 6it-/=61-1.3-1.4 = -l. Здесь пара третьего класса трехподвижная, а второго - четырехподвижная. Разность - Ж = -1 означает одну подвижность. Согласно покон-турному методу пара А записана в трех столбиках, а пара - в четырех. Линейные подвижности fx = и fy =0. Они заменяются вращением звена АВ, вокруг осей Ох и Оу. Вращение звена вокруг оси Oz идет на внешнюю подвижность (степень свободы). Избыточных связей нет. rl--
Рнс. 1.2. Двухопорный вял (-IV = 6-l-l-3-lx х4=-1; к=2- 1=1) Применять больше двух подшипников на одном валу нецелесообразно, так как это приводит к избыточным связям, а следовательно, к необходимости центровки. Следует отметить, что центровка проводится по зазорам в соединительной хсуфте с точностью до одной сотой миллиметра. Однако центровка может нарушиться, например, ввиду просадки фундамента, что приводит к аварии. Подшипники одного вала надо рассматривать как одну кинематическую пару, если их изготовляют с одной установки на станке, как и несколько кинематических пар, если их изготовляют отдельно. Например, подшипники коленчатого вала автомобильного двигателя, расположенные в одной раме, надо считать одной кинематической парой пятого класса, а подшипники двенадцатицилиндрового судового дизеля, расположенные в двух свинченных рамах, - двумя парами, чго дает избыточные связи и плохую работу подшипников, расположенных ближе к соединению рам. В заднеп-риводном автомобиле отсутствуют избыточные связи: их нет в коленчатом вале, а остальные валы двухопорные. Первичный вал коробки передач опирается на подшипники в маховике и в стенке коробки; промежуточный вал - на подшипники в стенке коробки, вторичный вал - на подшипники в первичном вале, и в стенке коробки. Рис. 1.3. Крв -ползунный механизм: а - для больших смещений звеньев (-w = 6 - 1-1-5-2- 1=-1; к = 6 - 5=1); б - для малых смещений звеньев (q -W =6 I--1- 1-2-2-3- 1=-2; к = 4--3=1)
в старинном автомобиле Руссо-Балт первичный вал коробки передач опирался на три подшипника, расположенных в разных корпусах. В зерновых комбайнах Нива , Колос , Енисей валы только двухопорные. К сожалению, в комбайнах Дон есть трех- и даже четырехопорные валы. Кривошипно-ползунный механизм, если выполнен на парах пятого класса (кроме поршня четвертого класса), имеет две избыточные связи. Чтобы их устранить, надо добавить два шарнира Су и Dy, обычно в шатун (рис. 1.3, а). Тогда заменяющими звеньями будут СД BE и АВ, последнее из которых идет на внешнюю подвижность. Такой механизм приме- Рис. 1.4. Кривошипно-коромысловый механизм: А - - W = 6 1-1 - 7= =-1; к=1 - 6=1); 6-q-w = 6* 1-1-2- -3-2=-2; А: = 4 - 3=1 няют в системе регулирования паровых турбин. Кривошипно-ползунный механизм (рис. 1.3, б) проще; вместо дополнительных шарниров у него увеличена подвижность кинематических пар: у пары В введена осевая подвижность (iv) > У пары С - две угловые (Сщ). Заменяющие звенья следующие: ВС, идущие на замену, и идущие на внешнюю подвижность АВ и на местную CD. В последнем случае вращение поршня вокруг своей оси безвредно. Такой механизм применяется в двигателях внутреннего сгорания и особенно широко используется в двигателях с запальным шаром (нефтянках).
Кривошипно-коромысловый механизм на парах пятого класса (рис. 1.4, а) имеет три избыточные связи. Для их устранения добавлено три шарнира Cy,Dy и Еу. Замещающие звенья АВ, BF и СЕ, а на внешнюю подвижность идет FG. Такой механизм применяется при регулировании паровых турбин, правда, иногда без шарнира Z)у. Кривошипно-коромысловый механизм может бьпъ проще (рис. 1.4, б). Вместо дополнительных шарниров увеличена подвижность кинематических пар. Для этого в пары В и С добавлены по две угловые подвижности (Вщ и Cjjj). Замещающие звенья будут АВ (одна замена), ВС (три замены), из которых одна пойдет на местную подвижность (безвредное вращение шатуна вокруг своей оси) и CD - на общую подвижность. Такой механизм применяется практически во всех рулевых механизмах автомобилей (трапеция Жанто). Использование сферических шарниров связано с необходимостью иметь большие перекосы для развала колес. Зубчатая передача на подшипниках пятого класса с прямым или косым зубом имеет одну угловую избыточную связь. Она вызывает неравномерное распределение нагрузки по длине зуба, возрастание удельной нагрузки в несколько раз и преждевременное разрушение. Так, электровозная передача модуля 10 с трудом передает 800 кВт и требует значительных затрат на ее восстановление. Передача турбинного парохода Физик Лебедев модуля 7, и примерно такой же окружной скорости, передает 10 МВт и работает без разрушения и износа благодаря параллельности осей, т.е. равномерности нагрузки, чего у электровоза достигнуть невозможно. Недостающая угловая подвижность введена в зацеплении механизма (рис. 1.5), в котором вместо прямого применен арочный зуб. Угловая подвижность fy заменяет осевую, которую легко получить на одном из валов, применяя пару Ai четвертого класса. Оси координат в этом случае взятьг по нормали и касательной к профилям зубьев, замещающее звено АВ, а звено ВС идет на общую подвижность (степень свободы). Арочный зуб применяется в конических передачах всех автомобилей, и несмотря на то, что ввиду осевого усилия конического колеса у него имеется одна линейная избыточная связь, требующая выверки пятна контакта зубьев, он себя блестяще оправдал. Зубчатая передача с промежуточным колесом (рис. 1.6) на подшипниках пятого класса имеет две угловые избьтточные связи, кото- рые устраняются очень просто. Промежуточное колесо получает две угловые подвижности установкой на сферическую опору Cjjj. Пары А,В, Д Е одноконтурные, и их легко расставить. Подвижности пары С расставлены на свободные места обоих контуров. Самоуста-навливаемость возможна только потому, что нормали к профилям зубьев в парах В и D не совпадают, что может бьггь нарушено, если линия центров имеет излом в точке С под углом 40®. Тогда только при одном направлении передаваемого момента самоустановки не происходит, а при другом она состоится. Если момент передается только в одном направлении (например, в грузоподъемных машинах), то можно подобрать расположение звеньев такое, чтобы самоустановка обеспечивалась, несмотря на излом линии центров.
Рнс. 1.5. Зубчатая передача с арочным зубом (правильная самоустанавливающаяся конструкция; q-w = f>- 1-1- 1-1-2-1-4=-1; к=Ъ- 2=1)
Рис. 1.6. Зубчатая передача с промежуточным колесом (9-н = 6-2-1-2-3- 1-4-2=-1; к=5- 3=2) |
© 2011 - 2024 www.taginvest.ru
Копирование материалов запрещено |