Антифрикционные, фрикционные и сказочные материалы

При работе машины значительная часть ее деталей со­вершает относительное перемещение, сопровождаемое трением. Трение снижает к.п.д. машины, вызывает износ и нагрев дета­лей, а иногда их заедание и поломку. Для уменьшения потерь на трение применяют антифрикционные материалы, такие как, цветные сплавы - бронзы, латуни, специальные подшипниковые сплавы - баббита, антифрикционные цинковые сплавы, черные металлы - антифрикционный чугун АЧС.

Для этих же целей применяют смазку трущихся поверхно­стей. Смазочные материалы бывают твердые (графит, слюда), пластичные (солидол, консталин), жидкие (органические и минеральные масла) и газообразные (воздух, газы). Наиболь­шее применение имеют жидкие и пластичные смазочные материалы. Для придания определенных свойств к ним добавляют спе­циальные вещества - присадки, например, антикоррозионные, . противозадирные, противоизносные и др.

Машины имеют также устройства, в которых трение играет положительную роль: тормоза, фрикционные передачи, муфты сцепления. В этом случае используются фрикционные (фрик­ция - трение) материалы с повышенным коэффициентом трения. Примером служат металл-асбестоорганические композиции на основе асбеста (до 70%). Связующим элементом у них явля­ются каучуки, искусственные смолы или их комбинации. Фрик­ционные элементы выпускаются в виде колодок, лент или дис­ков, которые крепятся к элементам машин заклепками или специальными клеями.

Соединения деталей

Детали, составляющие механизм или машину, связаны между собой тем или иным способом. Характер связей при этом называют соединениями, а производственный процесс соединения - сборкой.

Классификация соединений:

а) разъемные - допускают многократную сборку-разборку без нарушения целостности деталей;

б) неразъемные - при разборке нарушается целостность одной или всех деталей;

в) подвижные - после соединения детали переме1ааются одна относительно другой;

г) неподвижные - детали не имеют перемещения относитель­но друг друга;

д) по форме сопрягаемых поверхностей - плоские, цилиндрические, конические, сферические, винтовые, профильные;

е) по методу образования - резьбовые, шпоночные, шлицевые, штифтовые, клиновые, профильные, клепаные, сварные, клеевые, паяные и др.

Среди разъемных соединений наиболее распространенными в машиностроении являются резьбовые, шпоночные и шлицевые, в меньшей степени - клиновые, штифтовые и профильные.

1. Резьбовые соединения. Это соединена составных час­тей изделия с помощью деталей, имеющих резьбу. Они отличаются универсальностью, высокой надежностью, малыми габаритами и весом крепежных деталей, технологичностью и возможностью точ­ного изготовления. Недостатки - значительная концентрация напряжений в местах резкого изменения поперечного сечения и низкий к.п.д. подвижных соединений. К резьбовым соединениям относятся болтовые, винтовые, шпилечные, муфтовые.

1.1. Классификация резьб. Резьба представляет собой чередующиеся' выступы и впадины на поверхности тела вращения, расположенные по винтовой линии.

Резьбы классифицируются по следующим признакам:

а) по форме основной поверхности - цилиндрические, наи­более распространенные, и конические для плотных соединений труб, штуцеров, пробок, масленок и т.п.;

б) по профилю резьбы - треугольные, прямоугольные, трапе­цеидальные, упорные, круглые и др.

Профили резьбы: а) треугольная; б) трапецеидаль­ная; в) упорная; г) прямоугольная; Р - шаг резьбы.

в) по направлению винтовой линии - правые и левые резь­бы; правые - имеют направление винтовой линии по движению часовой.: стрелки, а левые - против движения часовой стрелки. Наиболее распространена правая резьба, левая применяется в технически обоснованных случаях.

г) по числу заходов различают одно у, многозаходную резьбу. Наиболее распространены однозаходные резьбы, много-эаходные. - применяют преимущественно в механизмах как хо­довые;

д) по расположению резьбы различают наружную и внутрен­нюю;

е) по эксплуатационному назначению - крепежные, крепежно-уплотнительные, ходовые и специальные.

Крепежные резьбы обеспечиваю, надежное соединение дета­лей при различных нагрузках и температурах. Основными их них являются метрическая и дюймовая, имеющие треугольный профиль и большие силы трения по поверхностям контакта. У метрической резьбы угол профиля 60° , а все размеры задаются в мм. Дюймо­вая - имеет угол при вершине 55°, номинальный диаметр задается в дюймах (I = 25,4 мм), а шаг - числом витков, приходя­щихся на один дюйм резьбы.

Параметры метрических крепежных резьб стандартизированы, дюймовые в настоящее время в нашей стране не применяются.

Крепежно-уплотнительные резьбы применяются для герметич­ного соединения труб и арматуры, находящихся под избыточный давлением жидкости или газа. Наиболее распространенной явля­ется трубная цилиндрическая резьба (газовая). Она представ­ляет собой измельченную дюймовую резьбу, треугольного про­филя с углом 55° с закругленными впадинами. Особенностью этой резьбы является то, что размер ее задается не по наружному диаметру трубы, а по внутреннему. Например, однодюймовая трубная резьба нарезается на диаметре большем, чем I” на две толщины стенки, т.е. ее наружный диаметр 33,25 мм, а не 25,4 мм.

1.2. Детали резьбовых соединений. Основными и наибо­лее распространенными типами деталей резьбовых соединений являются: болты, винты, шпильки, гайки, фитинги (муфты, тройники, крестовины) и шайбы. Геометрические формы, размеры, варианты исполнений, технические требования на эти детали весьма разнообразны и отражены в справочниках и стандартах.

Наиболее простым и дешевым является болтовое соединение.

Болт - цилиндрический стержень с винтовой нарезкой, снабжен­ной головкой. Головка чаше всего шестигранная с размером под ключ, но может быть и другой формы.

Соединения деталей: болтовое а), винтовое б), шпилечное в), и муфтовое г).

Винты и шпильки применяются в тех случаях, когда поста­новка болта невозможна или нерациональна. Винты и шпильки ввертываются в резьбовые отверстия одной из соединяемых деталей, обычно более толстой. Винт подобен болту, но голов­ка у него чаще всего выполняется с прорезью (шлицем) под от­вертку, но может быть и под ключ, т.е. шестигранной, четырех­гранной и т.п.

Шпилька - цилиндрический стержень, имеющий резьбу на обоих концах. Одним концом, посадочным, она вверчивается в резьбовое отверстие одной из деталей, а на второй конец, стяжной, после установки соединяемой детали, наворачивается гайка.

Гайка - крепежная деталь с внутренней резьбой. Они име­ют различную форму и конструкцию. Наиболее распространены шестигранные, реже четырехгранные гайки; применяются специ­альные - прорезные, корончатые, круглые, гайки-барашки и др.

Типы .гаек: в) шестигранные прорезные и коронча­тые; б) круглые; в) гайка-барашек.

Шайба - металлическая пластинка с отверстием. Устанавливается для увеличения опорной поверхности под гайкой; исклю­чения перекоса гайки, когда поверхности соединяемых деталей имеют неровности; для предохранения поверхностей деталей от повреждения гранями гайки.

Муфта - соединительная деталь в виде втулки с внутрен­ней резьбой. Изготавливаются из ковкого чугуна и стали.

Соединительные муфты: а) чугунная; б) стальная;

I - буртик; 2 - ребро.

1.3. Стопорение резьбовых соединений. Для предотвра­щения самоотвинчивания крепежных деталей, т.е. для повышения надежности резьбовых соединений, применяет различные способы их стопорения.

Способы стопорения соединений:

а)установкой контргайки; б) установкой шплинта; в) стопорной шайбой с лапкой; г) вязкой проволокой; д) пружинной шайбой.

2. Шпоночные соединения. Это разъемные соединения с помощью специальных деталей - шпонок, устанавливаемых в паз вала и ступицы. Основное назначение шпонки - передача крутя­щего момента от вала к деталям. Шпонки делятся на клиновые, образующие напряженное соединение, и призматические - для ненапряженных соединений.

Шпоночные соединения: а) клиновой шпонкой; б) призматической шпонкой; I - вал; 2 - ступица детали; 3-шпонка.

Клиновые шпонки запрессовываются (забиваются) в пазы

вала и ступицы, что смешает оси соединяемых деталей на величину . Это приводит к смещению центра масс и появлению не­уравновешенной силы, создающей дополнительные нагрузки на опоры вала. Крутящий момент передается силами трения, воз­никавшими при забивании шпонки.

Призматические шпонки закладываются в паз вала (их на­зывают закладными) и передают крутящий момент узкими боко­вым/ гранями. Соединение не воспринимает осевые нагрузки, поэтому можно осуществить подвижное соединение деталей. В

этом случае, для обеспечения правильного положения шпонки, «

они обычно крепятся к валу или ступице.

Подвижное соединение призматическими шпонками: а) крепление на валу; б) крапление шпонки в ступице.

3. Зубчатые(шлицевые) соединения. Это разъемные сое­динения, образованные зацеплением наружных зубьев (шлицев) на валу с внутренними зубьями в отверстии ступицы.

Шлицевое соединение: 1 - вал; 2 - ступица.

Это соединение называют также многошпоночным, у которо­го шпонки выполнены за одно целое с валом.

Шлицевые соединения по сравнению со шпоночными, имеют меньшее количество деталей, значительно большую нагрузочную способность, лучшее центрирование соединяемых деталей, высокую надежность при динамических и реверсивных нагрузках

По форме боковых поверхностей шлицев различают соедине­ния прямобочные а), эвольвентные б), треуголь­ные в), трапецеидальные г).

Типы шлицевых соединений