Osovine i osovine
PLAN LECTIONS
Opće informacije.
Materijali i obrada osovina i osovina.
Kriterijumi za izvođenje i proračun osovina i osovina.
Proračun osovina i osovina.
Opće informacije
Osovine- to su dijelovi koji služe za prijenos obrtnog momenta duž svoje ose i drže ostale dijelove koji se na njima nalaze (točkovi, remenice, lančanici i drugi rotirajući dijelovi strojeva) i percipiraju djelujuće sile.
Osovine- to su dijelovi koji samo drže dijelove ugrađene na sebi i percipiraju sile koje djeluju na te dijelove (osovina ne prenosi korisni moment).
Klasifikacija osovina i osovina
Valovljeva klasifikacija grupiše ove posljednje prema nizu karakteristika: po namjeni, po obliku poprečnog presjeka, po obliku geometrijske ose, po vanjskom obrisu poprečnog presjeka, po relativnoj brzini rotacije i po lokaciji na čvoru .
Po namjeni se razlikuju:
osovine zupčanika, na koje se ugrađuju točkovi, remenice, lančanici, spojnice, ležajevi i drugi dijelovi zupčanika. Na sl. jedanaest, A Transmisiono vratilo je prikazano na sl. jedanaest, b– prijenosno vratilo;
glavna osovina(Sl. 11.2 - vreteno mašine), na koje su ugrađeni ne samo dijelovi zupčanika, već i radni dijelovi mašine (okretne šipke, turbinski diskovi, itd.).
Prema obliku poprečnog presjeka izrađuju se:
čvrste osovine;
šuplje osovine omogućavaju smanjenje težine ili smještaj unutar drugog dijela. U velikoj proizvodnji koriste se šuplje zavarene osovine od namotane trake.
Prema obliku geometrijske ose proizvode:
ravne osovine:
A) konstantnog prečnika(Sl. 11.3). Takve osovine su manje radno intenzivni za proizvodnju i stvaraju manju koncentraciju naprezanja;
b) stupio(Sl. 11.4). Na osnovu stanja čvrstoće, preporučljivo je projektovati osovine promjenjivog poprečnog presjeka, koje se po obliku približavaju tijelima jednakog otpora. Stepeni oblik je pogodan za proizvodnju i montažu; izbočine mogu apsorbirati velike aksijalne sile;
V) sa prirubnicama. Duge osovine su kompozitne, povezane prirubnicama;
G) sa izrezanim zupčanicima(osovina zupčanika);
radilice(Sl. 11.5) u zupčanicima radilice služe za pretvaranje rotacijskog kretanja u povratno kretanje ili obrnuto;
fleksibilne osovine(Sl. 11.6), koje su višestruke torzione opruge upletene od žica, koriste se za prenos obrtnog momenta između komponenti mašine koje menjaju svoj relativni položaj u radu (prenosni alati, tahometar, zubne bušilice, itd.).
Prema vanjskom obrisu poprečnog presjeka, osovine su:
glatko;
ključ;
splined;
profil;
ekscentričan.
Prema relativnoj brzini rotacije i lokaciji u jedinici (mjenjaču), osovine se proizvode:
velika brzina I ulaz (vodeći)(poz. 1 pirinač. 11.7);
srednje brzine I srednji(poz. 2 pirinač. 11.7);
sporo kretanje I vikend (rob)(poz. 3 pirinač. 11.7).
Rice. 11.2 Sl. 11.3
| |
|||||
| |
|||||
| |
|||||
Rice. 11.7 Sl. 11.8
Klasifikacija. Osovine mogu biti stacionarne (slika 11.8) ili rotirajuće zajedno sa dijelovima koji su montirani na njih. Rotirajuće ose pružaju Bolji uslovi Rad stacionarnih ležajeva je jeftiniji, ali zahtijeva integraciju ležajeva u dijelove koji se rotiraju na osi.
Izvedbe osovina i osovina. Najčešći je stepenast oblik osovine. Dijelovi se najčešće pričvršćuju na osovine prizmatičnim ključevima (GOST 23360–78, GOST 10748–79), ravnim žljebovima (GOST 1139–80) ili evolventnim žljebovima (GOST 6033–80) ili spojevima sa zagarantovanim smetnjama. Noseći dijelovi osovina i osovina nazivaju se osovinama. Međuosovine se nazivaju vratovi, a krajnje osovine se nazivaju čepovima. Područja koja nose aksijalno opterećenje nazivaju se pete. Potisni ležajevi služe kao oslonci za pete.
Na sl. 11.9 prikazani su konstruktivni elementi šahtova, gdje 1 – prizmatični ključ, 2 – splinovi, 3 – osovina, 4 – peta, 5 – cilindrična površina, 6 – konusne površine, 7 – izbočina, 8 - rame, 9 – žljeb za zaustavni prsten, 10 – presjek s navojem, 11 – filet, 12 – žljeb, 13 – zakošenost, 14 – središnja rupa.
Čelice osovina i osovina koje rade u kotrljajućim ležajevima su gotovo uvijek cilindrične, a kod kliznih ležajeva su cilindrične, konične ili sferne (sl. 11.10.)
Glavna primena su cilindrični rukavci (sl. 11.10, A, b) kao jednostavnije. Konusni čepovi sa malim konusom (sl. 11.10, V) koriste se za regulaciju zazora u ležajevima, a ponekad i za aksijalnu fiksaciju vratila. Sferni časopisi (sl. 11.10, G) zbog težine njihove izrade koriste se kada je potrebno nadoknaditi značajne ugaone pomake osovine osovine.
a b c d
Površine za sletanje ispod glavčina različitih dijelova (prema GOST 6536–69 iz normalne serije), montiranih na osovinu, a krajnji dijelovi vratila su cilindrični (poz. 5 pirinač. 11.9, GOST 12080–72) ili konusni (poz. 6 pirinač. 1.9, GOST 12081–72). Konusne površine se koriste kako bi se osiguralo brzo otpuštanje i zadata napetost, povećavajući točnost centriranja dijelova.
Za aksijalno pričvršćivanje dijelova i same osovine koristite izbočine(poz. 7 pirinač. 11.9) i ramena osovina (poz. 8 pirinač. 11.9, GOST 20226–74), konusni presjeci osovine, potporni prstenovi(poz. 9 pirinač. 11.9, GOST 13940–86, GOST 13942–86) i navojni profili (poz. 10 pirinač. 11.9) pod orasi(GOST 11871–80).
Tranziciona područja od jednog dijela osovine do drugog i krajevi osovina su izrađeni sa žljebovi(poz. 12 pirinač. 11.9, sl. 11.11, GOST 8820–69), zakošeno(poz. 13 pirinač. 11.9, GOST 10948–65) i fileti. Radijus R fileti konstantnog radijusa (slika 11.11, A) odaberite manji od radijusa zakrivljenosti ili radijalne veličine iskosa montiranih dijelova. Poželjno je da radijus zakrivljenosti kod osovina sa velikim opterećenjem bude veći ili jednak 0,1 d. Preporučljivo je uzeti što veći radijus fileta kako bi se smanjila koncentracija opterećenja. Kada je radijus fileta ozbiljno ograničen radijusom zaobljenja rubova montiranih dijelova, postavljaju se odstojni prstenovi. Fileti posebnog eliptičnog oblika i sa podrezom ili, češće, fileti ocrtani sa dva radijusa zakrivljenosti (slika 11.11, b), koji se koristi pri prelasku fileta na korak manjeg promjera (omogućava povećanje radijusa u prijelaznoj zoni).
Nanošenje žljebova (sl. 11.11, V) može se preporučiti za nekritične dijelove, jer uzrokuju značajne koncentracije naprezanja i smanjuju čvrstoću vratila pod promjenjivim naprezanjima. Žljebovi se koriste za izlaz brusnih ploča (značajno povećavajući njihovu trajnost tokom obrade), kao i na krajevima navojnih dijelova za izlaz alata za rezanje navoja. Žljebovi moraju imati najveće moguće polumjere zakrivljenosti.
a B C
Krajevi osovina, kako bi se izbjeglo prignječenje i oštećenje ruku radnika, izrađeni su sa kosinama radi lakšeg postavljanja dijelova.
Mehanička obrada osovina vrši se u centrima, stoga na krajevima osovina treba predvidjeti središnje rupe (poz. 14 pirinač. 11.9, GOST 14034–74).
Dužina osovina obično ne prelazi 3 m, a dužina čvrstih osovina, prema uvjetima proizvodnje, transporta i ugradnje, ne smije biti veća od 6 m.
Osovine služe za podupiranje raznih mašinskih dijelova i mehanizama koji se s njima ili na njima rotiraju. Rotacija ose, zajedno s dijelovima koji su postavljeni na njoj, vrši se u odnosu na njegove nosače, zvane ležajevi. Primjer nerotirajuće ose je osovina bloka mašine za podizanje (slika 1, a), a osa rotacije je osovina vagona (slika 1, b). Osovine preuzimaju opterećenje od dijelova koji se nalaze na njima i savijaju se.
Rice. 1Dizajn osovina i vratila.
Osovine su, za razliku od osovina, dizajnirane da prenose obrtni moment i, u većini slučajeva, da podrže različite delove mašine koji se zajedno sa njima rotiraju u odnosu na ležajeve. Osovine koje nose dijelove kroz koje se prenosi obrtni moment primaju opterećenja od ovih dijelova i stoga istovremeno rade na savijanje i torziju. Kada se aksijalna opterećenja primjenjuju na dijelove montirane na vratila (konusni zupčanici, pužni kotači, itd.), osovine dodatno rade na napetost ili kompresiju. Neka osovina ne podržavaju rotirajuće dijelove (pogonske osovine automobila, spojne valjke valjaonica, itd.), tako da ova vratila rade samo u torziji. Na osnovu namjene razlikuju osovine zupčanika na koje se ugrađuju zupčanici, lančanici, spojnice i drugi dijelovi zupčanika i glavna vratila na koja se ne ugrađuju samo dijelovi zupčanika, već i drugi dijelovi, kao što su zamašnjaci, radilice, itd.
Osovine predstavljaju ravni štapovi(Slika 1, a, b), a razlikuju se osovine ravno(sl. 1, c, d), koljenasto(Sl. 1, e) i fleksibilan(Sl. 1, f). Ravne osovine su široko rasprostranjene. Radilice u koljenastim mjenjačima služe za pretvaranje povratnog kretanja u rotaciono ili obrnuto i koriste se u klipnim mašinama (motori, pumpe). Fleksibilne osovine, koje su višestruke torzione opruge upletene od žica, koriste se za prenos momenta između komponenti mašine koje menjaju svoj relativni položaj tokom rada (mehanizovani alati, uređaji za daljinsko upravljanje i nadzor, zubne bušilice, itd.). Radilice i savitljive osovine su posebni dijelovi i izučavaju se u odgovarajućim specijalnim kursevima. Osovine i osovine su u većini slučajeva punog okruglog, a ponekad i prstenastog presjeka. Pojedinačni dijelovi okna imaju okrugli puni ili prstenasti presjek sa utorom za ključ (sl. 1, c, d) ili sa utorima, a ponekad i profilnim presjekom. Cijena osovina i osovina prstenastog presjeka obično je veća od cijene punog presjeka; koriste se u slučajevima kada je potrebno smanjiti masu konstrukcije, na primjer u avionima (vidi i ose satelita planetarnog mjenjača na slici 4), ili ugraditi drugi dio unutra. Šuplje zavarene osovine i osovine, napravljene od trake smještene duž spiralne linije, smanjuju težinu do 60%.
Osovine kratke dužine izrađuju se istog promjera po cijeloj dužini (sl. 1, a), a duge i teško opterećene osovine se izrađuju oblikovno (sl. 1, b). U zavisnosti od namene, ravna vratila se izrađuju ili konstantnog prečnika po celoj dužini (prenosna vratila, sl. 1, c), ili stepenasta (sl. 1, d), tj. različitih prečnika u određenim oblastima. Najčešće su stepenaste osovine, jer je njihov oblik pogodan za ugradnju dijelova na njih, od kojih svaki mora slobodno proći na svoje mjesto (za osovine mjenjača pogledajte članak „Reduktori zupčanika“ Sl. 2; 3; i „Pužni zupčanik“ Slika 2; 3). Ponekad su osovine sastavljene od zupčanika (vidi sliku 2) ili puža (vidi sliku 2; 3).
Rice. 2
Presjeci osovina i vratila kojima se oslanjaju na ležajeve nazivaju se osovinama kada se percipiraju radijalna opterećenja, a pete kada se percipiraju aksijalna opterećenja. Zovu se krajnji rukavci koji rade u kliznim ležajevima šiljci(Sl. 2, a), a osovine smještene na određenoj udaljenosti od krajeva osovina i osovina - vratovi(Sl. 2, b). Čelice osovina i vratila koje rade u kliznim ležajevima su cilindrične (sl. 2, a), konusni(Sl. 2, c) i sferni(Sl. 2, d). Najčešći su cilindrični paneli, jer su najjednostavniji, najprikladniji i najjeftiniji za proizvodnju, montažu i rad. Konusni i sferni čepovi se koriste relativno rijetko, na primjer, za podešavanje zazora u ležajevima preciznih strojeva pomicanjem osovine ili školjke ležaja, a ponekad i za aksijalnu fiksaciju ose ili vratila. Kuglasti rukavci se koriste kada osovina, osim rotacijskog kretanja, mora biti podvrgnuta kutnom pomicanju u aksijalnoj ravni. Cilindrični rukavci koji rade u kliznim ležajevima obično su napravljeni od nešto manjeg prečnika u odnosu na susedni deo osovine ili osovine, tako da se zahvaljujući ramenima i ramenima (slika 2, b) osovine i vratila mogu osigurati od aksijalni pomaci. Čelice osovina i vratila za kotrljajuće ležajeve gotovo su uvijek cilindrične (sl. 3, a, b). Konusni čepovi s malim uglom konusnosti se relativno rijetko koriste za regulaciju zazora u kotrljajućim ležajevima elastičnom deformacijom prstenova. Na nekim osovinama i vratilima, za pričvršćivanje kotrljajućih ležajeva, pored rukavaca (sl. 3, b;) predviđeni su navoji za matice ili prstenasti žljebovi za pričvršćivanje opružnih prstenova.
Rice. 3
Pete koje rade u kliznim ležajevima, koje se nazivaju potisni ležajevi, obično su napravljene prstenastim (slika 4, a), au nekim slučajevima - češljastim (slika 4, b). Češljaste pete se koriste kada se na osovine primjenjuju velika aksijalna opterećenja; u savremenom mašinstvu su retki.
Rice. 4
Sedišne površine osovina i vratila na koje se ugrađuju rotirajući delovi mašina i mehanizama su cilindrične i mnogo rjeđe konične. Potonji se koriste, na primjer, za olakšavanje ugradnje i uklanjanja teških dijelova iz osovine uz povećanu preciznost centriranja dijelova.
Površina glatkog prijelaza iz jednog stupnja ose ili osovine u drugi naziva se ugao (vidi sliku 2, a, b). Prelaz sa stepenica manjeg prečnika na stepenik većeg prečnika vrši se sa zaobljenim žlebom za izlaz brusnog kola (vidi sliku 3). Da bi se smanjila koncentracija naprezanja, radijusi zakrivljenosti utora i žljebova uzimaju se što je moguće veći, a dubina žljebova je manja (GOST 10948-64 i 8820-69).
Razlika između promjera susjednih stepenica osovina i osovina treba biti minimalna kako bi se smanjila koncentracija naprezanja. Da bi se na njih olakšala ugradnja rotirajućih dijelova stroja i kako bi se spriječile ozljede ruku, krajevi osovina i vratila su zakošeni, odnosno blago brušeni u konus (vidi sliku 1...3). Polumjeri zakrivljenosti fileta i dimenzije ivica su normalizirani GOST 10948-64.
Dužina osovina obično ne prelazi 2...3 m, okna mogu biti duža. Prema uslovima proizvodnje, transporta i ugradnje, dužina čvrstih osovina ne bi trebalo da prelazi 6...7 m. Duža okna se izrađuju u kompozitne delove i njihovi pojedinačni delovi se spajaju spojnicama ili pomoću prirubnica. Prečnici sletnih površina osovina i osovina na kojima se ugrađuju rotirajući delovi mašina i mehanizama moraju biti u skladu sa GOST 6636-69 (ST SEV 514-77).
Materijali osovina i osovina.
Osovine i osovine se izrađuju od ugljičnih i legiranih konstrukcijskih čelika, jer imaju veliku čvrstoću, sposobnost površinskog i volumetrijskog kaljenja, lako se izrađuju valjanjem cilindričnih zareza i dobre obrade na strojevima. Za osovine i vratila bez termičke obrade koriste se ugljični čelici St3, St4, St5, 25, 30, 35, 40 i 45. Osovine i vratila za koje se postavljaju povećani zahtjevi u pogledu nosivosti i trajnosti klinova i osovina , izrađuju se od srednjeugljičnih ili legiranih čelika sa poboljšanjima od 35, 40, 40H, 40NH, itd. Za povećanje otpornosti na habanje rukavaca vratila koji se rotiraju u kliznim ležajevima, vratila se izrađuju od čelika 20, 20H, 12HNZA i drugih, nakon čega slijedi karburizacija i stvrdnjavanje čaura. Kritična, jako opterećena vratila izrađuju se od legiranih čelika 40HN, 40HNMA, 30HGT itd. Jako opterećena vratila složenog oblika, na primjer, radilice motora, također se izrađuju od modificiranog lijeva ili visoke čvrstoće.
PRIMIJENJENA MEHANIKA I
OSNOVE DIZAJNA
Predavanje 8
VRATILO I OSOVINE
A.M. SINOTIN
Katedra za tehnologiju i automatizaciju proizvodnje
Osovine i osovine Opće informacije
Zupčanici, remenice, lančanici i drugi rotirajući dijelovi strojeva montirani su na vratila ili osovine.
Shaft dizajniran da podupire dijelove koji sjede na njemu i da prenosi obrtni moment. Tokom rada, osovina doživljava savijanje i torziju, au nekim slučajevima i dodatnu napetost i kompresiju.
Osa- dio namijenjen samo za podupiranje dijelova koji se nalaze na njemu. Za razliku od osovine, osovina ne prenosi obrtni moment i stoga ne doživljava torziju. Osi mogu biti stacionarne ili se rotirati zajedno s dijelovima koji su montirani na njih.
Raznolikost osovina i osovina
Prema svom geometrijskom obliku, vratila se dijele na ravna (slika 1), koljenasta i savitljiva.
1 – šiljak; 2 – vrat; 3 – ležaj
Slika 1 – Pravo stepenasto vratilo
Radilice i savitljive osovine su posebni dijelovi i nisu obuhvaćeni ovim kursom. Osovine se obično prave ravne. U dizajnu, ravne osovine i osovine se malo razlikuju jedna od druge.
Dužina ravnih osovina i osovina može biti glatka ili stepenasta. Formiranje stepenica je povezano sa različitim napetostima pojedinih sekcija, kao i sa uslovima proizvodnje i lakoćom montaže.
Prema vrsti presjeka, osovine i osovine mogu biti pune ili šuplje. Šuplji dio se koristi za smanjenje težine ili za postavljanje unutar drugog dijela.
Konstruktivni elementi osovina i osovina
1 klinovi. Dijelovi osovine ili osovine koji leže u nosačima nazivaju se osovine. Dijele se na bodlje, vratove i pete.
Thorn koji se naziva rukavac, koji se nalazi na kraju osovine ili ose i prenosi pretežno radijalno opterećenje (slika 1).
Slika 2 – Potpetice
Vrat naziva se rukavac koji se nalazi u srednjem dijelu osovine ili osovine. Ležajevi služe kao oslonci za vratove.
Šiljci i vratovi mogu biti cilindričnog, konusnog ili sfernog oblika. U većini slučajeva koriste se cilindrične klinove (slika 1).
Peto naziva se rukavac koji prenosi aksijalno opterećenje (slika 2). Potisni ležajevi služe kao oslonci za pete. Oblik potpetica može biti čvrst (slika 2, a), prsten (slika 2, b) i češljast (slika 2, c). Češljaste potpetice se rijetko koriste.
2 Sletne površine. Površine sjedišta osovina i osovina za glavčine montiranih dijelova su cilindrične (slika 1) i rjeđe konične. Prilikom presovanja, uzima se da je promjer ovih površina približno 5% veći od promjera susjednih područja radi lakšeg presovanja (slika 1). Prečnici sedišta biraju se u skladu sa GOST 6336-69, a prečnici za kotrljajuće ležajeve biraju se u skladu sa GOST standardima za ležajeve.
3 Tranziciona područja. Prijelazni dijelovi između dva stupnja osovine ili osovine izvode:
Sa zaobljenim utorom za izlaz brusnog točka u skladu sa GOST 8820-69 (slika 3, a). Ovi žljebovi povećavaju koncentraciju naprezanja i stoga se preporučuju na krajnjim presjecima gdje su momenti savijanja mali;
Slika 3 – Prijelazni dijelovi osovine
sa uglom * konstantnog radijusa prema GOST 10948-64 (slika 3, b);
Sa uglom promjenjivog radijusa (slika 3, c), koji pomaže u smanjenju koncentracije naprezanja i stoga se koristi na jako opterećenim područjima osovina i osovina.
Učinkovita sredstva za smanjenje koncentracije naprezanja u prijelaznim područjima su tokarenje reljefnih žljebova (slika 4, a), povećanje polumjera uvoja i bušenje u koracima velikog promjera (slika 4, b).
Slika 4 – Metode povećanja zamorne čvrstoće vratila
Osovine i osovine
Plan 1. Svrha. 2. Klasifikacija. 3. Konstruktivni elementi osovina i osovina. 4. Materijali i termička obrada. 5. Proračuni osovina i osovina.
Svrha
Osovine - dijelovi dizajnirani za prijenos obrtnog momenta duž svoje ose i za podupiranje rotirajućih dijelova stroja. Osovina prima sile koje djeluju na dijelove i prenosi ih na nosače. Tokom rada, osovina doživljava savijanje i torziju.
Osovine dizajnirani da podrže rotirajuće dijelove, ne prenose korisni moment. Osovine ne doživljavaju torziju. Osi mogu biti fiksne ili rotirajuće.
Klasifikacija osovine
po namjeni:
a) osovine zupčanika, nosivi dijelovi zupčanika - spojnice, zupčanici, remenice, lančanici;
b) glavna osovina mašina;
c) druga specijalna vratila koja nose radne delove mašina ili alata - turbinske točkove ili diskove, radilice, alate itd.
Po dizajnu i obliku:
a) ravno;
b) koljenasto;
c) fleksibilan.
Ravne osovine se dijele na:
a) glatke cilindrične;
b) stepenasti;
c) vratila - zupčanici, vratila - pužni;
d) prirubnički;
d) kardanske osovine.
Prema obliku poprečnog presjeka:
a) glatki, čvrsti presjek;
b) šuplji (za smještaj koaksijalne osovine, upravljačkih dijelova, dovoda ulja, hlađenja);
c) splined.
Osi su podijeljene na rotirajuće, osiguravajući bolji posao ležajevi i stacionarni, koji zahtijevaju integraciju ležajeva u rotirajuće dijelove,
Konstruktivni elementi osovina i osovina
Nosivi dio osovine ili osovine naziva se pin. Krajnji pin se zove trn, a srednji – vrat .
Prstenasto zadebljanje osovine, koje sa njim čini jednu cjelinu, naziva se ramena. Prijelazna površina iz jednog dijela u drugi, koja služi za podupiranje dijelova montiranih na osovinu, naziva se ramena.
Da bi se smanjila koncentracija i povećala snaga, prijelazi na mjestima gdje se mijenja promjer osovine ili osovine su glatki. Zakrivljena površina glatkog prijelaza iz manjeg presjeka u veći naziva se filet. Fileti dolaze u konstantnoj i promjenjivoj krivini. Promjenjivi radijus zakrivljenosti fileta povećava nosivost osovine za 10%. Fileti sa podrezima povećavaju osnovnu dužinu glavčina.
Povećanje čvrstoće osovina u prijelaznim sekcijama postiže se i uklanjanjem materijala niskog naprezanja: izradom reljefnih žljebova i bušenjem rupa u koracima velikog prečnika. Ove mjere osiguravaju ravnomjerniju raspodjelu naprezanja i smanjuju koncentraciju naprezanja
Oblik osovine po dužini određen je raspodjelom opterećenja, tj. dijagrami momenata savijanja i momenta, uvjeti montaže i tehnologija izrade. Prijelazni dijelovi osovina između stepenica različitih promjera često se izrađuju s polukružnim utorom za izlaz brusnog kotača.
Odlazni krajevi osovina namijenjeni za ugradnju dijelova koji prenose obrtni moment u strojevima, mehanizmima i uređajima su standardizirani. GOST utvrđuje nazivne dimenzije cilindričnih osovina dvije izvedbe (duge i kratke) prečnika od 0,8 do 630 mm, kao i preporučene dimenzije krajeva vratila s navojem. GOST utvrđuje glavne dimenzije konusnih krajeva osovina sa konusom 1:10, takođe u dva dizajna (duga i kratka) i dva tipa (sa spoljnim i unutrašnjim navojem) prečnika od 3 do 630 mm.
„Da bi se olakšalo postavljanje dijelova i kako bi se izbjeglo prignječenje i oštećenje ruku radnika, osovine su zakošene sa kosinama.
Materijali i termička obrada
Izbor materijala a termička obrada vratila i osovina određena je kriterijumima za njihov rad.
Glavni materijali za osovine i osovine su ugljični i legirani čelici zbog svojih visokih mehaničkih karakteristika, sposobnosti otvrdnjavanja i lakoće dobijanja cilindričnih izradaka valjanjem.
Za većinu osovina koriste se srednjeugljenični i legirani čelici 45, 40X. Za visokonaponske osovine kritičnih mašina koriste se legirani čelici 40HN, 40HNGMA, 30HGT, 30HGSA itd. Osovine od ovih čelika se obično podvrgavaju poboljšanju, kaljenju visokim kaljenjem ili površinskom kaljenju uz visokofrekventno zagrevanje i nisko kaljenje. .
Za izradu oblikovanih osovina - radilica, s velikim prirubnicama i rupama - i teških osovina, uz čelik, koriste se lijevano željezo visoke čvrstoće (nodularni grafit) i modificirano lijevano željezo.
Proračun osovina i osovina
Osovine doživljavaju naprezanja savijanja i torzije, osovine - samo savijanje.
Tokom rada, osovine doživljavaju značajna opterećenja, stoga je za određivanje optimalnih geometrijskih dimenzija potrebno izvršiti niz proračuna, uključujući određivanje:
Statička čvrstoća;
Snaga na zamor;
Savijanje i torziona krutost.
At velike brzine rotacije, potrebno je odrediti prirodne frekvencije osovine kako bi se spriječilo njegovo ulazak u rezonantne zone. Duga vratila se provjeravaju na stabilnost.
Proračun osovina se vrši u nekoliko faza.
Da biste izvršili proračun osovine, potrebno je znati njen dizajn (mjesta primjene opterećenja, lokacija nosača, itd.) Istovremeno, razvoj dizajna osovine je nemoguć bez barem približne procjene njegovog prečnika. U praksi se obično koristi sljedeća procedura za izračunavanje osovine:
1. Preliminarno procijenite prosječni prečnik samo na osnovu torzije pri smanjenim dopuštenim naprezanjima (moment savijanja još nije poznat, jer su nepoznati položaj oslonaca i mjesta na kojima se primjenjuju opterećenja).
Torzioni napon
gdje je Wp moment otpora presjeka, mm.
Također možete preliminarno procijeniti prečnik osovine na osnovu prečnika osovine sa kojom je spojena (vratila prenose isti obrtni moment T). Na primjer, ako je osovina spojena na osovinu elektromotora (ili druge mašine), tada se promjer njenog ulaznog kraja može uzeti jednak ili blizak promjeru izlaznog kraja osovine elektromotora.
2.Osnovni proračun osovine.
Nakon procjene promjera osovine, razvija se njegov dizajn. Iz rasporeda uzimamo dužinu dijelova osovine, a time i ruku primjene sile. Recimo da trebamo izračunati prečnik osovine na kojoj se nalazi spiralni zupčanik. Nacrtajmo dijagram opterećenja osovine. Za ovu osovinu, uzimajući u obzir nagib zubaca zupčanika i smjer momenta T, zamjenjujemo lijevi oslonac zglobno-fiksnim, a desni zglobno-pokretnim. Projektna opterećenja se obično smatraju koncentriranim, iako stvarna opterećenja nisu koncentrirana, raspoređena su po dužini glavčine i širini ležaja. U našem primjeru osovina je opterećena silama Ft, Fa. Fr koji djeluje u zahvatnom polu i moment T. Aksijalna sila Fa daje moment u vertikalnoj ravni Glavni proračun osovina i osovina sastoji se od konstruisanja dijagrama momenata savijanja u horizontalnoj i vertikalnoj ravnini, konstruisanja dijagrama rezultujućih momenata, dijagrama momenta, dijagrama ekvivalentnih momenata i određivanja opasnih presjeka.
Faza 3 proračun- verifikacioni proračun se sastoji od određivanja faktora sigurnosti u opasnim dionicama
- faktori sigurnosti za normalna i tangencijalna naprezanja
granice izdržljivosti materijala. - efektivni koeficijenti koncentracije napona.
- faktor skaliranja (ovisno o prečniku osovine).
- koeficijent otvrdnjavanja. - koeficijenti osjetljivosti materijala zavise od mehaničkih karakteristika.- komponente varijabilnog napona.
VRATILO I OSOVINE
Osnovne informacije
Dijelovi na koje se montiraju rotirajući dijelovi strojeva (na primjer, remenice, zupčanici) nazivaju se osovine i osovine. Razlikovati osovine i osovine prema uslovima opterećenja:
· osovine prenose obrtni moment duž svoje ose rotacije i iskusiti naprezanja savijanja, kompresije, napetosti i torzije;
· osovine ne prenose obrtni moment i opterećeni su samo naprezanjima na savijanje.
Osovine i osovine su sličnih oblika i imaju jednu zajedničku funkciju - da podupiru dijelove koji su na njih montirani (klasifikacija vratila je prikazana u tabeli 1.1).
Tabela 1.1
Klasifikacije vratila
Treba napomenuti da su glatka osovina tehnološki naprednija od stepenastih vratila, te da se ponekad vratila i osovine prave šuplje kako za smanjenje težine tako i za ugradnju drugih rotirajućih dijelova unutar osovine. Šuplje vratilo sa odnosom prečnika unutrašnje rupe i spoljašnjeg prečnika osovine jednak 0,75, Skoro 2 puta lakši od čvrste osovine jednake čvrstoće.
U masovnoj proizvodnji ponekad se koriste šuplje zavarene osovine od čelične trake namotane duž spiralne linije. Ovo štedi do 60% metala.
Osovine su prema svom dizajnu podijeljene u 2 glavne grupe:
1) pokretne ose , rotirajući u nosačima zajedno sa dijelovima koji su montirani na njih (slika 1.1, a);
2) fiksne ose , koji služe kao oslonci za dijelove koji se na njima rotiraju (slika 1.1, b).
Rice. 1.1. Primjeri dizajna osovina:
A - pokretna osovina; b – fiksna os
Osovine i osovine se obično izrađuju u obliku šipki koje se sastoje od niza cilindričnih dijelova različitih promjera. Dijelovi montirani na osovine i osovine učvršćuju se pomoću ključeva ili utora. U aksijalnom smjeru, dijelovi se učvršćuju u odnosu na osovine i osovine pomoću odstojnih prstenova (ili čahure), kao i zbog prisutnosti ramena i ramena na vratilima.
Stepenasti oblik osovine ili osa je također određena željom da se njihovi obrisi približe obliku grede jednake otpornosti na savijanje. Greda jednakog otpora na savijanje je greda u kojoj su najveća naprezanja na savijanje ista u svim poprečnim presjecima. Takva greda kružnog poprečnog presjeka ima oblik kubnog paraboloida duž svoje ose.
Međutim, vrlo je teško proizvesti gredu koja ima oblik kubnog paraboloida, a ovaj oblik je nezgodan za postavljanje dijelova koji su s njim povezani na osovinu. Stoga se osovina (os) sastoji od cilindričnih i konusnih dijelova različitih promjera (slika 1.2). To je učinjeno kako bi se osiguralo da se materijal osovine opterećuje što je moguće ravnomjernije u cijelom svom volumenu.
Rice. 1.2. Primjer dizajna stepenastog vratila
Osovine i osovine počivaju na fiksnim nosećim dijelovima - ležajevima i potisnim ležajevima. Područja osovina i osovina koja su u direktnom kontaktu sa osloncima nazivaju se trunnions . Krajnji dnevnici se zovu šiljci , i srednji časopisi – vratovi . Krajevi koji se naslanjaju na fiksni oslonac i sprečavaju aksijalno pomeranje osovine (ose) nazivaju se pete. Mogu biti ravne, sferne ili konusne.
Razlika između dva susjedna dijela okna naziva se korak , Na primjer: jedan od stepena osovine– prečnik drške d i susjedni dio s promjerom D (vidi sliku 1.2). Minimalna veličina koraka je 2...3 mm po strani, tj. razlika u radijusu. Istovremeno, prečnici D I d mora biti u skladu sa normalnim linearnim dimenzijama u skladu sa GOST 6636-69.
Krajnje površine osovine (os) stepenice nazivaju se ramena . Razlika između promjera susjednih cilindričnih presjeka osovine (ose) treba da obezbijedi dovoljne dimenzije ramena za aksijalno fiksiranje rotacijskih dijelova montiranih na osovinu (os).
Uparivanje dva susjedna dijela koraka osovine (ose), tzv filet , preporučljivo je izvesti kroz glatki prelaz luka što širi radijus. Radijus fileta se obično uzima u rasponu od 0.05. d prije 0.10. d (vidi sliku 1.2).
Ispun smanjuje koncentraciju naprezanja na prijelaznoj tački s jednog promjera osovine na drugi . Ovo je posebno važno kod promjenjivih opterećenja na osovini.
Rice. 1.3. Vrste fileta na stepenicama vratila:
A - konstantni radijus; b – dva radijusa;
V - konstantnog radijusa i sa utorom koji ublažava koncentraciju naprezanja; G - sa podrezom u ramenu osovine
Prelaz sa jednog prečnika osovine na drugi, napravljen prema slici 1.4, A, je iracionalno, budući da je žljeb jak koncentrator naprezanja. Utjecaj žlijeba se može donekle ublažiti izvođenjem prema sl. 1.4, b.
Rice. 1.4. Žljebovi na osovini: A - bez fileta ; b – sa zaokruživanjem
Dizajn vratila i osovina je određen njihovim radnim uslovima. Određeni broj poljoprivrednih mašina koristi dugačke (do 20 m) kompozitne osovine koje se koriste za prenos obrtnog momenta. Takve osovine se nazivaju prijenos. Koristi se u klipnim motorima i kompresorima radilice, koji ima slomljenu os rotacije.
Za prijenos obrtnog momenta između jedinica s prostorno pomaknutim osovinama ulaznog i izlaznog vratila koriste se fleksibilna vratila koja tokom rada imaju zakrivljenu geometrijsku os. Ove osovine imaju visoku torzionu krutost i nisku krutost na savijanje. Primjer je fleksibilna osovina zubne bušilice.
