Arbori și osii
P lan l e c t i o n
Informatii generale.
Materiale si prelucrare arbori si osii.
Criteriile de performanță și calculul arborilor și axelor.
Calculele arborilor și axelor.
Informatii generale
Arborii- sunt piese care servesc la transmiterea cuplului de-a lungul axei lor si sustinerea altor piese amplasate pe ele (roti, scripeti, pinioane si alte piese rotative ale masinii) si perceperea fortelor care actioneaza.
topoare- sunt piese care susțin doar piesele instalate pe ele și percep forțele care acționează asupra acestor piese (axa nu transmite cuplu util).
Clasificarea arborilor și osiilor
Clasa de arbori îi grupează pe cei din urmă după o serie de caracteristici: după scop, după forma secțiunii transversale, după forma axei geometrice, după conturul exterior al secțiunii transversale, după viteza relativă de rotație și după locație în nod .
Prin programare, ei disting:
arbori de viteze pe care sunt instalate roți, scripete, pinioane, cuplaje, rulmenți și alte părți ale angrenajului. Pe fig. unsprezece, A arborele de transmisie este prezentat, în fig. unsprezece, b- arbore de transmisie;
arbori principali(Fig. 11.2 - axul mașinii), pe care sunt instalate nu numai piesele de viteză, ci și corpurile de lucru ale mașinii (tije, discuri de turbină etc.).
Forma secțiunii transversale este realizată:
arbori solizi;
arbori tubulari asigura reducerea greutății sau plasarea în interiorul unei alte piese. În producția pe scară largă, se folosesc arbori sudate tubulare din bandă bobinată.
După forma axei geometrice, ele produc:
arbori drepti:
A) diametru constant(Fig. 11.3). Astfel de arbori sunt mai puțin laboriosi de fabricat și creează o concentrație mai mică a tensiunii;
b) călcat(Fig. 11.4). Pe baza stării de rezistență, se recomandă proiectarea arborilor cu secțiune transversală variabilă, apropiindu-se ca formă de corpuri de rezistență egală. Forma în trepte este convenabilă pentru fabricare și asamblare, marginile pot absorbi forțe axiale mari;
în) cu flanse. Arborele lungi sunt compuse, conectate prin flanse;
G) cu roți dințate tăiate(arbore-dintaj);
arborii cotit(Fig. 11.5) în angrenajele cu manivelă, acestea sunt utilizate pentru a transforma mișcarea de rotație în mișcare alternativă sau invers;
arbori flexibili(Fig. 11.6), care sunt arcuri de torsiune cu mai multe fire răsucite din fire, sunt folosite pentru a transfera cuplul între nodurile mașinii care își schimbă poziția relativă în funcționare (uneltă portabilă, tahometru, burghie dentare etc.).
Conform conturului exterior al secțiunii transversale, arborii sunt:
neted;
canalul cheii;
crestat;
profil;
excentric.
Arborii sunt produși în funcție de viteza relativă de rotație și locația în nod (reductor):
de mare vitezăși intrare (conducere)(poz. 1 orez. 11,7);
viteza medieși intermediar(poz. 2 orez. 11,7);
Mișcare înceatăși weekend (sclav)(poz. 3 orez. 11.7).
Orez. 11.2 Fig. 11.3
| |
|||||
| |
|||||
| |
|||||
Orez. 11.7 Fig. 11.8
C a s s i f i c a t i o s e y. Axele se pot fixa (fig. 11.8) si se rotesc impreuna cu piesele montate pe ele. Axe rotative oferă Condiții mai bune munca rulmenților care sunt fixați este mai ieftină, dar necesită integrarea rulmenților în piese care se rotesc pe axe.
Modele de arbori și osii. cea mai comună formă de arbore în trepte. Piesele sunt fixate pe arbori cel mai adesea cu chei prismatice (GOST 23360–78, GOST 10748–79), caneluri drepte (GOST 1139–80) sau evolvent (GOST 6033–80) sau aterizări cu o potrivire de interferență garantată. Părțile de lagăr ale arborilor și osiilor se numesc trunions. Știfturile intermediare se numesc gâturi, știfturile de capăt se numesc vârfuri. Zonele de sustinere care percep sarcina axiala se numesc tocuri. Tocurile servesc drept suport pentru tocuri.
Pe fig. 11.9 prezintă elementele structurale ale arborilor, unde 1 - cheie prismatică, 2 - sloturi, 3 - trunion, 4 - toc, 5 - suprafata cilindrica, 6 - suprafata conica 7 - pervaz, 8 - umăr, 9 - canelura pentru inel elastic, 10 - zona filetata 11 - file, 12 - canelura 13 - teşitură 14 - gaura centrala.
Tabelele arborilor și axelor care funcționează în rulmenți sunt aproape întotdeauna cilindrice, iar în lagărele de alunecare sunt cilindrice, conice sau sferice (Fig. 11.10.)
Aplicația principală este pentru știfturile cilindrice (Fig. 11.10, A, b) ca unele mai simple. Tornii conici cu un mic conic (Fig. 11.10, în) sunt folosite pentru controlul jocului în rulmenți și uneori pentru fixarea axială a arborelui. Știfturi sferici (Fig. 11.10, G) datorită dificultății fabricării lor, ele sunt utilizate, dacă este necesar, pentru compensarea deplasărilor unghiulare semnificative ale axei arborelui.
a B C D
Suprafețe de aterizare sub butucii diferitelor părți (conform GOST 6536–69 din seria normală) montate pe arbore, iar secțiunile de capăt ale arborilor sunt cilindrice (poz. 5 orez. 11.9, GOST 12080–72) sau conic (poz. 6 orez. 1.9, GOST 12081–72). Suprafețele conice sunt utilizate pentru a asigura o eliberare rapidă și o etanșeitate predeterminată, pentru a îmbunătăți acuratețea pieselor de centrare.
Pentru fixarea axială a pieselor și a arborelui în sine, margini(poz. 7 orez. 11.9) și umerii arbore (poz. 8 orez. 11.9, GOST 20226–74), secțiuni conice ale arborelui, inele de reținere(poz. 9 orez. 11.9, GOST 13940–86, GOST 13942–86) și secțiuni filetate (poz. 10 orez. 11.9) sub nuci(GOST 11871–80).
zone de tranziție de la o sectiune a arborelui la alta iar capetele arborilor se executa cu canelată(poz. 12 orez. 11.9, fig. 11.11, GOST 8820–69), teşit(poz. 13 orez. 11.9, GOST 10948–65) și fileuri. Rază R file cu rază constantă (Fig. 11.11, A) alegeți mai puțin decât raza de curbură sau dimensiunea radială a teșirii pieselor montate. Este de dorit ca raza de curbură în arborii foarte solicitați să fie mai mare sau egală cu 0,1 d. Se recomandă să luați razele filetului cât mai mari pentru a reduce concentrația de încărcare. Când raza fileului este sever limitată de raza de rotunjire a marginilor pieselor montate, se instalează inele de distanță. Fileuri cu o formă eliptică specială și cu o decupaj sau mai des fileuri conturate de două raze de curbură (Fig. 11.11, b), sunt utilizate atunci când fileul trece într-o treaptă cu un diametru mai mic (face posibilă creșterea razei în zona de tranziție).
Aplicarea canelurilor (Fig. 11.11, în) pot fi recomandate pentru piesele necritice, deoarece produc o concentrare semnificativă a tensiunilor și reduc rezistența arborilor la solicitări alternante. Canelurile sunt utilizate pentru ieșirea roților de șlefuit (le cresc semnificativ rezistența în timpul prelucrării), precum și la capetele secțiunilor filetate pentru ieșirea unei scule de filetare. Canelurile ar trebui să aibă razele de rotunjire maxime posibile.
a B C
Capetele arborilor, pentru a evita mototolirea și deteriorarea mâinilor muncitorilor, sunt realizate cu teșituri pentru a facilita montarea pieselor.
Arborele sunt prelucrate în centre, prin urmare, la capetele arborilor trebuie prevăzute găuri centrale (poz. 14 orez. 11.9, GOST 14034–74).
Lungimea axelor nu depășește de obicei 3 m, lungimea arborilor plini, conform condițiilor de fabricație, transport și instalare, nu trebuie să depășească 6 m.
Axele servesc la susținerea diferitelor părți ale mașinilor și mecanismelor care se rotesc cu ele sau pe ele. Rotirea axei, împreună cu piesele instalate pe ea, se realizează în raport cu suporturile sale, numite rulmenți. Un exemplu de axă care nu se rotește este axa unui bloc al unei mașini de ridicare (Fig. 1, a), iar oxa rotativă este o osie a vagonului (Fig. 1, b). Axele percep sarcina din piesele situate pe ele si lucreaza in incovoiere.
Orez. unuModele de axe și arbori.
Arborele, spre deosebire de axe, sunt proiectate pentru a transmite cuplul și, în cele mai multe cazuri, pentru a menține diferite părți ale mașinii care se rotesc cu ele în raport cu rulmenții. Arborii care transportă piesele prin care se transmite cuplul primesc sarcini de la aceste piese și, prin urmare, lucrează simultan în încovoiere și torsiune. Atunci când piesele montate pe arbori (roți conice, roți melcate etc.) sunt supuse unor sarcini axiale, arborii lucrează suplimentar în tensiune sau compresie. Unii arbori nu suportă piese rotative (arbori de transmisie pentru mașini, role de conectare la laminoare etc.), astfel încât acești arbori funcționează doar la torsiune. În funcție de scop, se disting arbori de viteză, pe care sunt instalate roți dințate, pinioane, cuplaje și alte părți ale angrenajului și arbori principali, pe care sunt instalate nu numai piesele de angrenaj, ci și alte piese, cum ar fi volante, manivele etc.
Topoarele sunt tije drepte(Fig. 1, a, b), iar arborii se disting Drept(Fig. 1, c, d), coborât(Fig. 1, e) și flexibil(Fig. 1, f). Arborele drepte sunt răspândite. Arborii cotiți din angrenajele manivele sunt utilizați pentru a transforma mișcarea alternativă în rotație sau invers și sunt utilizate la mașinile cu piston (motoare, pompe). Arborii flexibili, care sunt arcuri de torsiune cu mai multe fire răsucite din fire, sunt utilizați pentru a transfera cuplul între nodurile de mașină care își schimbă poziția relativă în funcționare (unelte motorizate, dispozitive de telecomandă și monitorizare, burghie dentare etc.). Arborii cotiți și arborii flexibili sunt piese speciale, sunt studiate în cursurile speciale corespunzătoare. Axele și arborii în cele mai multe cazuri sunt rotunde solide și uneori o secțiune transversală inelară. Secțiunile separate ale arborilor au o secțiune rotundă solidă sau inelară cu o canelură (Fig. 1, c, d) sau caneluri și, uneori, o secțiune de profil. Costul axelor și arborilor unei secțiuni inelare este de obicei mai mare decât cel al unei secțiuni solide; ele sunt utilizate în cazurile în care este necesară reducerea masei structurii, de exemplu, în aeronave (vezi și axa sateliților cutiei de viteze planetare din Fig. 4), sau pentru a plasa o altă piesă în interior. Axele sudate tubulare și arborii realizate dintr-o bandă amplasată de-a lungul unei linii elicoidale permit reducerea greutății cu până la 60%.
Axele de lungime mică sunt realizate de același diametru pe toată lungimea (Fig. 1, a) și lungi și puternic încărcate - în formă (Fig. 1, b). Arborele drepte, în funcție de scop, sunt realizate fie cu un diametru constant pe toată lungimea (arbori de transmisie, Fig. 1, c), fie trepte (Fig. 1, d), adică. diametre diferite în unele zone. Cei mai obișnuiți sunt arborii în trepte, deoarece forma lor este convenabilă pentru instalarea pieselor pe ei, fiecare dintre acestea trebuie să treacă liber la locul său (pentru arborii cutiei de viteze, consultați articolul "Cutii de viteze" Fig. 2; 3; și "Angrenaj melcat" Fig. 2; 3). Uneori arborii sunt realizati împreună cu roți dințate (vezi Fig. 2) sau melcate (vezi Fig. 2; 3).
Orez. 2
Secțiunile de osii și arbori cu care se sprijină pe rulmenți se numesc trunions atunci când percep sarcini radiale și călcâi când percep sarcini axiale. Se numesc știfturi de capăt care lucrează în lagărele lipite ghimpat(Fig. 2, a), și toroane situate la o anumită distanță de capetele osiilor și arborilor - gâturile(Fig. 2b). Toroanele axelor și arborilor care funcționează în lagăre sunt cilindrice (Fig. 2, a), conic(Fig. 2, c) și sferic(Fig. 2d). Cele mai comune sunt dulapurile cilindrice, deoarece sunt cele mai simple, mai convenabile și mai ieftine de fabricat, instalat și operat. Știfturile conice și sferice sunt utilizate relativ rar, de exemplu, pentru a controla jocul în rulmenții mașinilor de precizie prin deplasarea arborelui sau a carcasei rulmentului și, uneori, pentru fixarea axială a axei sau arborelui. Știfturile sferice sunt utilizate atunci când arborele, pe lângă mișcarea de rotație, trebuie să efectueze o mișcare unghiulară în plan axial. Știfturile cilindrice care funcționează în lagăre de alunecare sunt de obicei realizate cu un diametru puțin mai mic în comparație cu secțiunea adiacentă a osiei sau arborelui, astfel încât datorită umerilor și umerilor (Fig. 2, b), axele și arborii pot fi fixate din ax. deplasari. Tornițele osiilor și arborilor pentru rulmenți sunt aproape întotdeauna cilindrice (Fig. 3, a, b). Relativ rar, știfturile conice cu un unghi mic de conicitate sunt folosite pentru a controla jocurile la rulmenți prin deformarea elastică a inelelor. Pe unele axe și arbori, pentru fixarea rulmenților de rulare lângă știfturi, sunt prevăzute filete pentru piulițe (Fig. 3, b;) sau caneluri inelare pentru fixarea inelelor cu arc.
Orez. 3
Călcâiele care lucrează în lagăre, numite lagăre axiale, sunt de obicei realizate inelare (Fig. 4, a), iar în unele cazuri - pieptene (Fig. 4, b). Călcâiele pieptene sunt folosite atunci când asupra arborilor acţionează sarcini axiale mari; în ingineria modernă, sunt rare.
Orez. patru
Suprafețele de așezare ale axelor și arborilor, pe care sunt montate părți rotative ale mașinilor și mecanismelor, sunt cilindrice și mult mai rar conice. Acestea din urmă sunt utilizate, de exemplu, pentru a facilita instalarea pieselor grele pe arbore și îndepărtarea din acesta cu o precizie sporită a pieselor de centrare.
Suprafața unei tranziții netede de la o etapă a unei axe sau arbore la alta se numește filet (vezi Fig. 2, a, b). Trecerea de la trepte cu un diametru mai mic la o treaptă cu un diametru mai mare se realizează cu o canelură rotunjită pentru ieșirea discului de șlefuire (vezi Fig. 3). Pentru a reduce concentrația de stres, razele fileurilor și canelurilor sunt luate cât mai mari posibil, iar adâncimea canelurilor este mai mică (GOST 10948-64 și 8820-69).
Diferența dintre diametrele treptelor adiacente ale osiilor și arborilor pentru a reduce concentrația de tensiuni ar trebui să fie minimă. Capetele axelor și arborilor, pentru a facilita instalarea pieselor rotative ale mașinii pe ele și a prejudicia rănirea mâinilor, sunt realizate cu teșituri, adică sunt ușor transformate într-un con (vezi Fig. 1 ... 3). Razele filetului și dimensiunile teșiturii sunt normalizate prin GOST 10948-64.
Lungimea axelor nu depășește de obicei 2 ... 3 m, arborii pot fi mai lungi. În conformitate cu condițiile de fabricație, transport și instalare, lungimea arborilor plini nu trebuie să depășească 6 ... 7 m. Arborii mai lungi sunt fabricați din compoziție, iar părțile lor individuale sunt conectate prin cuplaje sau folosind flanșe. Diametrele scaunelor axelor și arborilor pe care sunt instalate părțile rotative ale mașinilor și mecanismelor trebuie să fie în concordanță cu GOST 6636-69 (ST SEV 514-77).
Materiale ale axelor și arborilor.
Axele și arborii sunt realizate din oțeluri de structură carbon și aliate, deoarece au rezistență ridicată, capacitate de întărire la suprafață și volum, ușurință în obținerea țaglelor cilindrice prin laminare și prelucrabilitate bună pe mașini-unelte. Pentru axe și arbori fără tratament termic se folosesc oțeluri carbon St3, St4, St5, 25, 30, 35, 40 și 45. îmbunătățirea 35, 40, 40X, 40HX etc. Pentru a crește rezistența la uzură a toroanelor de arbori care se rotesc în lagăre, arborii sunt din oțeluri 20, 20X, 12KhNZA și altele, urmate de cementarea și călirea trunions. Arborii responsabili puternic încărcați sunt fabricați din oțeluri aliate 40KhN, 40KhNMA, 30KhGT etc. Arborii puternic încărcați de formă complexă, de exemplu, arborii cotiți de motor, sunt, de asemenea, fabricați din fontă modificată sau de înaltă rezistență.
MECANICA APLICATĂ ŞI
BAZELE DESIGNULUI
Cursul 8
ARBORE SI AXE
A.M. SINOTIN
Departamentul de Tehnologie și Automatizare a Producției
Arbori și osii Informații generale
Roțile dințate, scripetele, pinioanele și alte părți rotative ale mașinii sunt montate pe arbori sau osii.
Arbore concepute pentru a susține piesele așezate pe el și pentru a transmite cuplul. În timpul funcționării, arborele suferă îndoire și torsiune și, în unele cazuri, tensiune și compresie suplimentare.
Axă- o piesă concepută doar pentru a susține piesele care stau pe ea. Spre deosebire de un arbore, o osie nu transmite cuplu și, prin urmare, nu suferă torsiune. Axele pot fi fixate sau rotite cu piesele montate pe ele.
Varietate de arbori și osii
După forma geometrică, arborii sunt împărțiți în drepti (Figura 1), cotiți și flexibili.
1 - țeapă; 2 - gat; 3 - rulment
Imaginea 1 - Arbore în trepte drept
Arborii cotiți și arborii flexibili sunt piese speciale și nu sunt tratate în acest curs. Topoarele sunt de obicei făcute drepte. Prin proiectare, arborii și osiile drepte diferă puțin unul de celălalt.
Lungimea arborilor și axelor drepte poate fi netedă sau în trepte. Formarea treptelor este asociată cu tensiuni diferite ale secțiunilor individuale, precum și cu condițiile de fabricație și cu ușurința de asamblare.
În funcție de tipul de secțiune, arborii și osiile sunt pline și goale. O secțiune goală este utilizată pentru a reduce masa sau pentru a se potrivi în interiorul unei alte piese.
Elemente structurale ale arborilor și osiilor
1 ace. Secțiunile arborelui sau ale axei aflate în suporturi se numesc trunions. Ele sunt împărțite în vârfuri, gât și tocuri.
Ghimpe numit trunnion, situat la capătul unui arbore sau ax și care transmite o sarcină predominant radială (fig. 1).
Figura 2 - Tocuri
Sheika numit trunnion situat în partea de mijloc a arborelui sau axului. Rulmenții servesc drept suport pentru gât.
Tepii și gâturile pot fi cilindrice, conice și sferice. În cele mai multe cazuri, se folosesc știfturi cilindrice (Fig. 1).
a cincea numit trunnion care transmite sarcina axială (Figura 2). Tocurile servesc drept suport pentru tocuri. Tocurile în formă pot fi solide (Figura 2, a), inelare (Figura 2, b) și în formă de pieptene (Figura 2, c). Tocuri pieptene sunt rar folosite.
2 Suprafețe de aterizare. Suprafețele de așezare ale arborilor și osiilor pentru butucii pieselor montate sunt cilindrice (Figura 1) și mai rar conice. În timpul presării, diametrul acestor suprafețe este considerat a fi cu aproximativ 5% mai mare decât diametrul secțiunilor învecinate pentru ușurință de presare (Figura 1). Diametrele suprafețelor de așezare sunt selectate în conformitate cu GOST 6336-69, iar diametrele pentru rulmenți sunt selectate în conformitate cu GOST pentru rulmenți.
3 zone de tranziție. Secțiunile de tranziție între două etape de arbori sau osii efectuează:
Cu o canelură cu o rotunjire pentru ieșirea discului de șlefuit în conformitate cu GOST 8820-69 (Figura 3, a). Aceste caneluri cresc concentrarea tensiunilor si de aceea sunt recomandate pentru sectiunile de capat unde momentele de incovoiere sunt mici;
Figura 3 - Secțiuni de tranziție ale arborelui
cu un file * cu rază constantă conform GOST 10948-64 (Figura 3, b);
Cu un filet cu rază variabilă (Figura 3, c), care ajută la reducerea concentrației de tensiuni și, prin urmare, este utilizat pe secțiunile puternic încărcate ale arborilor și osiilor.
Mijloacele eficiente pentru reducerea concentrației de tensiuni în zonele de tranziție sunt întoarcerea canelurilor de relief (Figura 4, a), creșterea razelor de filet, găurirea în trepte cu diametru mare (Figura 4, b).
Imaginea 4 - Modalități de creștere a rezistenței la oboseală a arborilor
Arbori și osii
Plan 1. Numire. 2. Clasificare. 3. Elemente structurale ale arborilor și osiilor. 4. Materiale și tratament termic. 5. Calculele arborilor și axelor.
Scop
Arborii - piese concepute pentru a transmite cuplul de-a lungul axei lor și pentru a susține piesele rotative ale mașinii. Arborele percepe forțele care acționează asupra pieselor și le transferă pe suporturi. În timpul funcționării, arborele suferă îndoire și torsiune.
topoare concepute pentru a susține piese rotative, acestea nu transmit cuplu util. Axele nu suferă torsiune. Axele pot fi fixe și rotative.
Clasificarea arborelui
Cu programare:
a) arbori angrenaj, piese angrenaje lagăre - cuplaje, angrenaje, scripete, pinioane;
b) arborii principali ai mașinilor;
c) alți arbori speciali care poartă corpurile de lucru ale mașinilor sau sculelor - roți sau discuri de turbină, manivele, scule etc.
După design și formă:
a) linii drepte;
b) cu manivelă;
c) flexibil.
Arborele drepte sunt împărțite în:
a) cilindric neted;
b) treptat;
c) arbori - roţi dinţate, arbori - melcuri;
d) cu flanșă;
e) cardan.
În funcție de forma secțiunii transversale:
a) secțiune solidă netedă;
b) gol (pentru a găzdui arborele coaxial, piese de control, alimentare cu ulei, răcire);
c) crestat.
Axele sunt împărțite în rotative, furnizând cel mai bun lucru rulmenți și staționari, care necesită integrarea rulmenților în părți rotative,
Elemente structurale ale arborilor și osiilor
Partea de susținere a unui arbore sau a unei osii se numește fus. Capacul de capăt se numește ghimpe, și intermediarul gât .
Îngroșarea inelară a arborelui, care este una cu acesta, se numește şirag de mărgele. Se numește suprafața de tranziție de la o secțiune la alta, care servește la oprirea pieselor montate pe arbore umăr.
Pentru a reduce concentrarea și a crește rezistența, tranzițiile în locurile în care diametrul arborelui sau a axei se modifică sunt netede. Se numește suprafața curbată a unei tranziții netede de la o secțiune mai mică la una mai mare file. Fileurile sunt de curbură constantă și variabilă. Variabilitatea razei de curbură a fileului crește capacitatea portantă a arborelui cu 10%. Fileurile cu căptușeală interioară măresc lungimea butucilor.
Creșterea rezistenței arborilor în secțiunile de tranziție se realizează și prin îndepărtarea materialului cu tensiuni reduse: realizarea de caneluri de relief și găurirea în trepte cu diametru mare. Aceste măsuri asigură o distribuție mai uniformă a tensiunilor și reduc concentrația tensiunilor.
Forma arborelui de-a lungul lungimii este determinată de distribuția sarcinilor, adică. diagrame de îndoire și cuplu, condiții de asamblare și tehnologie de fabricație. Secțiunile de tranziție ale arborilor între trepte de diferite diametre sunt adesea realizate cu o canelură semicirculară pentru ieșirea discului de șlefuit.
Capetele de aterizare ale arborilor, concepute pentru a instala piese care transmit cuplul în mașini, mecanisme, dispozitive sunt standardizate. GOST stabilește dimensiunile nominale ale arborilor cilindrici de două modele (lung și scurt) cu diametre de la 0,8 până la 630 mm, precum și dimensiunile recomandate ale capetelor arborelui filetat. GOST stabilește dimensiunile principale ale capetelor conice ale arborilor cu o conicitate de 1:10, de asemenea, în două versiuni (lung și scurt) și două tipuri (cu filet exterior și interior) cu diametre de la 3 la 630 mm.
„Arborii Highlanders pentru a facilita montarea pieselor, pentru a evita mototolirea și deteriorarea mâinilor muncitorilor, sunt teșite.
Materiale și tratament termic
Alegerea materialului iar tratamentul termic al arborilor și osiilor este determinat de criteriile de performanță ale acestora.
Principalele materiale pentru arbori și osii sunt oțelurile carbon și aliate datorită caracteristicilor lor mecanice ridicate, capacității de întărire și ușurinței obținerii țaglelor cilindrice prin laminare.
Pentru majoritatea arborilor se folosesc oțeluri cu carbon mediu și aliate 45, 40X. Pentru arborii cu tensiuni ridicate ale mașinilor critice se folosesc oțeluri aliate 40KhN, 40KhNGMA, 30KhGT, 30KhGSA etc.. Arborii din aceste oțeluri sunt de obicei supuși îmbunătățirii, călirii cu călire ridicată sau căliri superficiale cu încălzire de înaltă frecvență și călire scăzută. .
Pentru fabricarea arborilor profilați - arbori cotit, cu flanșe și orificii mari - și arbori grei, alături de oțel, se folosesc fonte ductile (cu grafit nodular) și fonte modificate.
Calculul arborilor și axelor
Arborele sunt supuse solicitărilor de încovoiere și torsiune, în timp ce osiile sunt supuse doar la încovoiere.
În timpul funcționării, arborii suferă sarcini semnificative, prin urmare, pentru a determina dimensiunile geometrice optime, este necesar să se efectueze un set de calcule, inclusiv determinarea:
Rezistență statică;
rezistența la oboseală;
Rigiditate la încovoiere și torsiune.
La viteze mari rotație, este necesar să se determine frecvențele naturale ale arborelui pentru a preveni căderea în zonele rezonante. Arborele lungi sunt verificate pentru stabilitate.
Arborele sunt calculate în mai multe etape.
Pentru a efectua calculul arborelui, este necesar să se cunoască proiectarea acestuia (locurile de aplicare a sarcinii, amplasarea suporturilor etc.) În același timp, dezvoltarea designului arborelui este imposibilă fără o evaluare cel puțin aproximativă a acestuia. diametru. În practică, se utilizează de obicei următoarea procedură pentru calcularea arborelui:
1. Estimați în mod preliminar diametrul mediu doar pe baza torsii la solicitări admisibile reduse (momentul încovoietor nu este încă cunoscut, deoarece locația suporturilor și locurile în care se aplică sarcinile sunt necunoscute).
Stresul de torsiune
Unde Wp este modulul secțiunii, mm.
De asemenea, puteți estima preliminar diametrul arborelui pe baza diametrului arborelui cu care este conectat (arborele transmit același moment T). De exemplu, dacă arborele este conectat la arborele unui motor electric (sau al unei alte mașini), atunci diametrul capătului său de intrare poate fi luat egal cu sau aproape de diametrul capătului de ieșire al arborelui motorului.
2.Calcul de bază al arborelui.
După evaluarea diametrului arborelui, proiectarea acestuia este dezvoltată. Lungimea secțiunilor arborelui și, în consecință, umărul aplicării forței, o luăm din aspect. Să presupunem că trebuie să calculăm diametrul arborelui pe care se află angrenajul elicoidal. Să desenăm o diagramă a sarcinilor pe arbore. Pentru acest arbore, ținând cont de înclinarea dinților angrenajului și de direcția momentului T, înlocuim suportul din stânga cu unul fix cu balama, iar pe cel din dreapta cu unul mobil cu balama. Sarcinile de proiectare sunt de obicei considerate concentrate, deși sarcinile reale nu sunt concentrate, ele sunt distribuite pe lungimea butucului, pe lățimea rulmentului. În exemplul nostru, arborele este încărcat cu forțe Ft, Fa. Fr, acționând în polul de angrenare și cuplul T. Forța axială Fa dă momentul în plan vertical Calculul principal al arborilor și axelor constă în trasarea curbelor momentelor încovoietoare în planul orizontal și vertical, reprezentarea momentelor rezultate, graficele cuplurilor, graficele momentelor echivalente și determinarea secțiunilor periculoase.
Etapa a 3-a de calcul- calculul de verificare consta in determinarea factorului de siguranta in tronsoane periculoase
- factori de siguranţă pentru tensiuni normale şi forfecare
limitele de rezistență ale materialelor. - factori efectivi de concentrare a stresului.
- factor de scară (depinde de diametrul arborelui).
- coeficient de întărire. - coeficienţii de sensibilitate ai materialului, depind de caracteristicile mecanice.- componente variabile ale tensiunii.
ARBORE SI AXE
Informatii de baza
Piesele pe care sunt montate piesele rotative ale mașinilor (de exemplu, scripete, roți dințate) se numesc arbori și osii. Distinge arbori și osii în funcție de condițiile de încărcare:
· arborii transmit cuplul de-a lungul axei sale de rotație și experimentează tensiuni de încovoiere, compresie, tensiune și torsiune;
· axele nu transmit cuplu și sunt încărcate numai de solicitările de încovoiere.
Arborii și osiile au forme similare și o funcție comună - de a susține piesele montate pe ele (clasificarea arborilor este prezentată în Tabelul 1.1).
Tabelul 1.1
Clasificarea arborilor
Trebuie remarcat faptul că arborii netezi sunt mai fabricabili decât arborii trepți și că uneori arborii și osiile sunt făcute goale, atât pentru a reduce greutatea, cât și pentru a instala alte părți rotative în interiorul arborelui. arbore tubular cu un raport dintre diametrul găurii interioare și diametrul exterior al arborelui, egal cu 0,75, mai ușor decât un ax solid, cu rezistență egală, de aproape 2 ori.
În producția de masă, se folosesc uneori arbori tubulari sudați din bandă de oțel înfășurată de-a lungul unei spirale. În același timp, se economisește până la 60% din metal.
Prin proiectare, osiile sunt împărțite în 2 grupuri principale:
1) axe mobile , rotindu-se în suporturi împreună cu piesele montate pe acestea (Fig. 1.1, a);
2) axe fixe , servind drept suport pentru piesele care se rotesc pe acestea (Fig. 1.1, b).
Orez. 1.1. Exemple de modele de osii:
A - axă mobilă; b - axă fixă
Axele și arborii sunt de obicei proiectate sub formă de bare constând dintr-un număr de secțiuni cilindrice de diferite diametre. Piesele montate pe axe și arbori sunt fixate cu chei sau caneluri. Pe direcția axială, piesele sunt fixate față de arbori și axe cu ajutorul inelelor distanțiere (sau bucșe), precum și datorită prezenței gulerelor și umerilor pe arbori.
Arbore în trepte sau axa este determinată și de dorința de a-și apropia contururile de forma unui fascicul de rezistență egală la încovoiere. O grindă cu rezistență egală la încovoiere se numește grindă, în toate secțiunile transversale ale căreia cele mai mari tensiuni la încovoiere sunt aceleași. O astfel de bară cu secțiune transversală circulară are forma unui paraboloid cubic de-a lungul axei sale.
Cu toate acestea, este foarte dificil să se realizeze o bară având forma unui paraboloid cubic, iar această formă este incomodă pentru montarea pieselor asociate cu ea pe arbore. Prin urmare, arborele (axa) este alcătuită din secțiuni cilindrice și conice de diferite diametre (Fig. 1.2). Acest lucru se face astfel încât materialul arborelui să fie încărcat cât mai uniform posibil pe întregul său volum.
Orez. 1.2. Exemplu de proiectare a arborelui treptat
Axele și arborii sunt susținute de părți fixe de rulmenți - rulmenți și rulmenți axiali. Se numesc secțiunile de osii și arbori care sunt în contact direct cu suporturile trunions . Se numesc ace de capăt ghimpat și știfturile intermediare - gâturile . Capetele care se sprijină pe un suport fix și împiedică deplasarea axială a arborelui (axului) se numesc pantofi cu toc. Ele pot fi plate, sferice sau conice.
Se numește diferența dintre două secțiuni adiacente ale arborelui Etapa , de exemplu: una dintre treptele arborelui– diametrul tijei d și o zonă adiacentă cu un diametru D (vezi fig. 1.2). Dimensiunea minimă a treaptei este de 2...3 mm pe latură, adică diferenta de raza. Cu toate acestea, diametrele D și d trebuie să fie în concordanță cu dimensiunile liniare normale în conformitate cu GOST 6636-69.
Se numesc suprafețele de capăt ale treptelor (axelor) arborelui umerii . Diferența dintre diametrele secțiunilor cilindrice adiacente ale arborelui (ax) ar trebui să asigure dimensiuni suficiente ale umerilor pentru fixarea axială a pieselor de rotație montate pe arbore (ax).
Conjugarea a două secțiuni adiacente ale etapei arborelui (axului), numită file , este de dorit să se efectueze printr-o tranziție lină de arc o rază cât mai mare. Raza fileului este de obicei luată în intervalul de la 0,05 . d inainte de 0,10. d (vezi fig. 1.2).
Filetul reduce concentrarea tensiunilor la trecerea de la un diametru al arborelui la altul . Acest lucru este deosebit de important pentru sarcini variabile pe arbore.
Orez. 1.3. Tipuri de file pe treptele arborelui:
A - rază constantă; b - două raze;
in - cu raza constanta si cu canelura care descarca concentratia tensiunilor; G - cu decupaj în umărul arborelui
Trecerea de la un diametru al arborelui la altul, realizată conform Fig. 1.4, A, este irațională, deoarece decupajul este un concentrator puternic de stres. Influența tăieturii poate fi oarecum atenuată prin efectuarea acesteia conform Fig. 1.4 b.
Orez. 1.4. Caneluri pe arbore: A - fără fileuri ; b - rotunjite
Proiectarea arborilor și a osiilor este determinată de condițiile de funcționare a acestora. Într-un număr de mașini agricole, arbori compuși lungi (până la 20 m) sunt utilizați pentru a transmite cuplul. Astfel de arbori se numesc transmisie. Folosit la motoare și compresoare cu piston arborii cotit, având axa de rotație ruptă.
Pentru a transmite cuplul între unități cu axe deplasate spațial ale arborilor de intrare și de ieșire, se folosesc arbori flexibili care au o axă geometrică curbilinie în timpul funcționării. Acești arbori au o rigiditate mare la torsiune și o rigiditate scăzută la încovoiere. Un exemplu este axul flexibil al unui burghiu în stomatologie.
