VRATILA i OSOVINE NAMJENA Vratila i osovine su dizajnirani za vođenje i podupiranje rotirajućih dijelova u prostoru (zupčanici, remenice, blokovi, lančanici itd.). Međusobno se razlikuju po uvjetima rada. OSOVINA ne prenosi okretni moment i radi samo na savijanje. Može biti rotirajući ili stacionarni. VRATILO se uvijek okreće i uvijek prenosi okretni moment, radi uglavnom na savijanje i torziju. Neke osovine ne podržavaju rotirajuće dijelove i rade samo u torziji. Na primjer, pogonske osovine automobila, fleksibilne osovine u pogonima električnih alata itd.

OS Izvedba agregata s rotirajućom osi: Izvedba agregata s nepomičnom osi: 1 – hodni kotač; 2 – ključ; 3 – osovina; 4 – konusni valjkasti ležajevi 1 – blok užeta; 2 – osovina; 3 – trake za zaključavanje; 4 – držač bloka

IZVEDE KODNIH KOTAČA DIZALICA b a a – na nepomičnoj osi: 1 – kotač; 2 – osovina; 3 – zupčanik b – na rotirajućoj osi

VRATILO Mehanizam kretanja dizalice s prijenosnom osovinom male brzine: 1 – elektromotor; 2 – spojnica; 3 – mjenjač; 4 – prijenosno vratilo; 5 – kočnica. Kardan Osovina mjenjača

KLASIFIKACIJA VRATILA Prema obliku poprečnog presjeka vratila a – cilindrično puno b – cilindrično šuplje c – s utorom za klin d – s žljebovima d – profil.

Prema namjeni Ø Osovine zupčanika – ležajevi zupčanika, remenica, lančanika i drugih dijelova. Ø Glavna vratila - osim dijelova zupčanika nose i radne dijelove strojeva ili alata (turbinski diskovi, stezne glave tokarilica i bušilica itd.) Prema obliku geometrijske osi Ø Ravna Ø Koljenasta vratila - koriste se ne samo za prijenos rotacijski moment, ali i za pretvaranje recipročnog gibanja u rotacijsko Ø Fleksibilan, s promjenjivim oblikom geometrijske osi. Koriste se u pogonima, instrumentima, zubarskim bušilicama itd.

PODRUČJA NOSAČA VRATILA Vratilo 1 ima veliki broj oslonaca koji se nazivaju ležajevi 2. Dio vratila koji pokriva oslonac naziva se rukavac. Krajnji rukavci nazivaju se klinovi 3, a srednji rukavci 4.

ZAHTJEVI ZA MATERIJALE ZA IZRADU OSOVINE ü Visoke karakteristike čvrstoće. ü Niska osjetljivost na koncentraciju naprezanja ü Mogućnost podvrgavanja termičkoj i kemijsko-termičkoj obradi ü Dobra obradivost

MATERIJALI I TOPLINSKA OBRADA VRATILA Namjena osovine Vrsta čelika Vrsta toplinske obrade Lagano opterećena vratila i osovine, čiji promjeri uglavnom određuju krutost Ugljični čelici: sv. 3, čl. 4, čl. 5 Bez toplinske obrade Vratila i osovine s povećanim zahtjevima za nosivost klinova i osovina Srednje ugljični i legirani čelici: 35, 40, 45, 40 X, 40 N itd. Poboljšanje tvrdoće H = 250... 320 HB Vratila i osovine sa zahtjevom visoke otpornosti na habanje: - klizni nosači; - vratilo zupčanika Niskougljični konstrukcijski čelici: - kvaliteta 15, 20; - legirani 15 H, 20 H, 18 HGT, 12 HNZA i dr. Cementiranje i kaljenje na tvrdoću N=58... 63 NRc Jako opterećena vratila Legirani čelici: 40 HNMA, 18 HGT, 38 H 2 MUA i dr.

VRSTE OŠTEĆENJA VRATILA Lomovi vratila u zoni koncentracija naprezanja. Nastaju zbog smanjenja čvrstoće na zamor uslijed djelovanja izmjeničnih naprezanja. Razlozi: pogrešan izbor strukturnog oblika dijelova (fileta), kršenje proizvodne tehnologije (rezovi, tragovi obrade itd.), Kršenje standarda tehničkog rada (netočno podešavanje ležajeva, smanjenje potrebnih zazora). Najčešće se kvarovi događaju u području gdje se nalaze koncentratori naprezanja (utori za ključeve, ugla, rupe, prešani spojevi itd.). Sabijanje radnih površina (žljebovi, klinovi, žljebovi, istrošenost žlijebova u pokretnim spojevima i druge vrste površinskih oštećenja). Frikcijska korozija i koncentracija tlaka u područjima koja se nalaze u blizini krajeva glavčine (nastaju preduvjeti za pojavu izvora loma uslijed zamora. Nedovoljna krutost vratila i osovina na savijanje i torziju. Razaranja zbog poprečnih ili torzijskih vibracija.

KRITERIJI IZVEDBE VRATILA Čvrstoća Krutost Otpornost na vibracije Otpornost na trošenje Glavni kriterij za izvedbu vratila male brzine je statička čvrstoća

OSLONAČKE TOČKE VRATILA a – na radijalnom ležaju; b – na kutnom ležaju; c – na dva ležaja u jednom nosaču; g – na kliznom ležaju

DIJAGRAMI OPTEREĆENJA VRATILA. DIJAGRAMI MOMENTA SAVIJANJA I ZAKRETNOG MOMENTA Prema GOST 16162-85 za ulazna i izlazna vratila jednostupanjski zupčasti i konusni mjenjači i za brze osovine mjenjača bilo koje vrste Za spore osovine dvo- i trostupanjski mjenjači, kao i pužni prijenosnici gdje je T moment na vratilu.

POSTUPAK PRORAČUNA VRATILA NA STATIČKU ČVRSTOĆU Napravite proračunski dijagram Odredite reakcije oslonaca u vodoravnoj i okomitoj ravnini Izgradite dijagrame momenata savijanja i dijagrame momenta Geometrijski zbrojite momente Za opasne presjeke (gdje su najveći ukupni momenti) izračunajte promjere i konačno razviti dizajn osovine. Budući da osovine rade u uvjetima savijanja i torzije, a naprezanja od aksijalnih sila su mala, ekvivalentno naprezanje na točki vanjskog vlakna, prema energetskoj teoriji čvrstoće, određeno je formulom gdje je; - proračunska naprezanja na savijanje i torziju - aksijalni i polarni momenti presjeka vratila

PRORAČUN ČVRSTOĆE NA UMOR VRATILA Izvodi se kao test u obliku određivanja faktora sigurnosti gdje su S, S faktori sigurnosti, odnosno za naprezanja na savijanje i torziju; [s] = 2… 2,5 - dopušteni faktor sigurnosti. gdje su σ-1, -1 granice izdržljivosti materijala pri savijanju i uvijanju; K D, K D - koeficijenti koncentracije naprezanja, uzimajući u obzir utjecaj svih čimbenika na otpornost na zamor; σa, a - amplitude naprezanja; , - koeficijenti koji karakteriziraju osjetljivost materijala na asimetriju ciklusa naprezanja; σm, m su konstantne komponente ciklusa promjene naprezanja.

PRIRODA PROMJENA NAPONA U OSOVINI Simetrični ciklus naprezanja Ciklus nultog naprezanja Opterećenja koja su konstantna po veličini i smjeru uzrokuju izmjenična naprezanja savijanja u rotirajućim vratilima, varirajući u simetričnom ciklusu s amplitudom σa i prosječnim naprezanjem σm Promjene torzijskih naprezanja u proračunima uzimaju se prema nulti ciklus

Vratila i osovine

PLAN PREDAVANJA

Opće informacije.

Materijali i obrada vratila i osovina.

Kriteriji izvedbe i proračun vratila i osi.

Proračuni vratila i osi.

Opće informacije

Osovine- to su dijelovi koji služe za prijenos momenta duž svoje osi i drže druge dijelove koji se nalaze na njima (kotače, remenice, lančanike i druge rotirajuće dijelove stroja) i percipiraju djelujuće sile.

Osovine- to su dijelovi koji drže samo dijelove koji su na njima ugrađeni i percipiraju sile koje djeluju na te dijelove (osovina ne prenosi korisni moment).

Klasifikacija vratila i osovina

Valovljeva klasifikacija grupira potonje prema nizu karakteristika: prema namjeni, prema obliku poprečnog presjeka, prema obliku geometrijske osi, prema vanjskom obrisu poprečnog presjeka, prema relativnoj brzini rotacije i prema položaju u čvoru. .

Prema namjeni razlikuju se:

osovine zupčanika, na koje su ugrađeni kotači, remenice, lančanici, spojke, ležajevi i drugi dijelovi zupčanika. Na sl. 11, A Prijenosno vratilo prikazano je na sl. 11, b– prijenosno vratilo;

glavne osovine(Sl. 11.2 - vreteno stroja), na kojem su ugrađeni ne samo dijelovi zupčanika, već i radni dijelovi stroja (klipnjače, turbinski diskovi itd.).

Prema obliku presjeka izrađuju se:

čvrste osovine;

šuplje osovine omogućiti smanjenje težine ili postavljanje unutar drugog dijela. U velikoj proizvodnji koriste se šuplja zavarena vratila izrađena od namotane trake.

Prema obliku geometrijske osi proizvode:

ravne osovine:

A) konstantnog promjera(Slika 11.3). Takve su osovine manje radno intenzivne za proizvodnju i stvaraju manju koncentraciju naprezanja;

b) zakoračili(Slika 11.4). Na temelju uvjeta čvrstoće, preporučljivo je dizajnirati osovine promjenjivog presjeka, koji se oblikom približavaju tijelima jednakog otpora. Stepenasti oblik je prikladan za proizvodnju i montažu;

V) s prirubnicama. Duge osovine su kompozitne, povezane prirubnicama;

G) sa rezanim zupčanicima(osovina zupčanika);

koljenaste osovine(sl. 11.5) u koljenastim prijenosnicima služe za pretvaranje rotacijskog gibanja u povratno ili obrnuto;

savitljive osovine(Sl. 11.6), koje su višekrake torzijske opruge upletene od žica, koriste se za prijenos momenta između komponenti stroja koje mijenjaju svoj relativni položaj tijekom rada (prijenosni alati, tahometar, zubarske bušilice itd.).

Prema vanjskom izgledu poprečnog presjeka, osovine su:

glatka;

s ključem;

splined;

profil;

ekscentričan.

Prema relativnoj brzini vrtnje i položaju u jedinici (mjenjaču) proizvode se vratila:

velike brzine I ulaz (vodeći)(poz. 1 riža. 11.7);

srednje brzine I srednji(poz. 2 riža. 11.7);

usporeno I vikend (rob)(poz. 3 riža. 11.7).

Riža. 11.2 Sl. 11.3

Riža. 11.7 Sl. 11.8

Klasifikacija. Osi mogu biti stacionarne (sl. 11.8) ili rotirati zajedno s dijelovima montiranim na njih. Rotacijske osi pružaju najbolji uvjeti Rad stacionarnih ležajeva je jeftiniji, ali zahtijeva integraciju ležajeva u dijelove koji rotiraju na osi.

Konstrukcije vratila i osovina. Najčešći je stepenasti oblik osovine. Dijelovi su najčešće pričvršćeni na osovine prizmatičnim klinovima (GOST 23360–78, GOST 10748–79), ravnim klinovima (GOST 1139–80) ili evolventnim klinovima (GOST 6033–80) ili spojevima s zajamčenim smetnjama. Noseći dijelovi vratila i osovina nazivaju se osovine. Srednje osovine nazivaju se vratovi, krajnje osovine nazivaju se klinovi. Potporna područja koja preuzimaju aksijalno opterećenje nazivaju se pete. Potisni ležajevi služe kao oslonci za pete.

Na sl. 11.9 prikazuje strukturne elemente osovina, gdje 1 – prizmatični ključ, 2 – klinovi, 3 – osovina, 4 – peta, 5 – cilindrična površina, 6 – stožasta površina, 7 – izbočina, 8 - rame, 9 – utor za granični prsten, 10 – dio s navojem, 11 – file, 12 – utor, 13 – skošenje, 14 – središnji otvor.

Ručni rukavci vratila i osovina koji rade kod kotrljajućih ležaja gotovo su uvijek cilindrični, a kod kliznih ležajeva su cilindrični, konusni ili sferični (slika 11.10.)

Glavna primjena su cilindrični rukavci (Sl. 11.10, A, b) kao jednostavnije. Stožasti rukavci s malim konusom (Sl. 11.10, V) koriste se za reguliranje zazora u ležajevima, a ponekad i za aksijalno učvršćenje vratila. Sferni rukavci (Sl. 11.10, G) zbog težine njihove izrade, koriste se kada je potrebno kompenzirati značajne kutne pomake osi osovine.

a b c d

Površine za slijetanje ispod glavčina različitih dijelova (prema GOST 6536–69 iz normalne serije), montiranih na osovinu, a krajnji dijelovi osovina izrađeni su cilindrični (poz. 5 riža. 11.9, GOST 12080–72) ili konusni (poz. 6 riža. 1.9, GOST 12081–72). Stožaste površine koriste se kako bi se osiguralo brzo otpuštanje i određena napetost, povećavajući točnost centriranja dijelova.

Za aksijalno pričvršćivanje dijelova i same osovine koristite izbočine(poz. 7 riža. 11.9) i ramena osovina (poz. 8 riža. 11.9, GOST 20226–74), konusni dijelovi osovine, pričvrsni prstenovi(poz. 9 riža. 11.9, GOST 13940–86, GOST 13942–86) i navojni dijelovi (poz. 10 riža. 11.9) pod orašasti plodovi(GOST 11871–80).

Prijelazna područja s jednog dijela osovine na drugu, a krajevi osovine izrađeni su sa utori(poz. 12 riža. 11.9, sl. 11.11, GOST 8820–69), skošena(poz. 13 riža. 11.9, GOST 10948–65) i fileti. Radius R zaokruživanja konstantnog radijusa (Sl. 11.11, A) odaberite manji od polumjera zakrivljenosti ili radijalne veličine skošenja montiranih dijelova. Poželjno je da radijus zakrivljenosti kod jako napregnutih osovina bude veći ili jednak 0,1 d. Preporuča se uzeti što veće radijuse zaobljenja kako bi se smanjila koncentracija opterećenja. Kada je radijus ugla jako ograničen radijusom zaobljenja rubova montiranih dijelova, postavljaju se odstojni prstenovi. Zavoji posebnog eliptičnog oblika i s udubljenjem ili, češće, zavoji ocrtani s dva polumjera zakrivljenosti (sl. 11.11, b), koristi se pri prijelazu fileta na korak manjeg promjera (omogućuje povećanje radijusa u prijelaznoj zoni).

Primjena utora (Sl. 11.11, V) mogu se preporučiti za nekritične dijelove, budući da uzrokuju značajne koncentracije naprezanja i smanjuju čvrstoću osovina pod promjenjivim naprezanjima. Utori se koriste za izlaz brusnih ploča (značajno povećavajući njihovu trajnost tijekom obrade), kao i na krajevima dijelova s ​​navojima za izlaz alata za rezanje navoja. Utori moraju imati najveći mogući radijus zakrivljenosti.

a b c

Krajevi osovina, kako bi se izbjeglo gnječenje i oštećenje ruku radnika, izrađeni su sa skošenjima kako bi se olakšalo postavljanje dijelova.

Mehanička obrada osovina provodi se u središtima, stoga treba osigurati središnje rupe na krajevima osovina (poz. 14 riža. 11.9, GOST 14034–74).

Duljina osovina obično ne prelazi 3 m; duljina čvrstih osovina, prema uvjetima proizvodnje, transporta i ugradnje, ne smije biti veća od 6 m.

PRIMIJENJENA MEHANIKA I

OSNOVE DIZAJNA

Predavanje 8

VRATILO I OSOVINE

prije podne SINOTIN

Odjel za tehnologiju i automatizaciju proizvodnje

Vratila i osovine Opće informacije

Zupčanici, remenice, lančanici i drugi rotirajući dijelovi stroja montirani su na vratila ili osovine.

Vratilo dizajniran za podupiranje dijelova koji se nalaze na njemu i za prijenos okretnog momenta. Tijekom rada, osovina doživljava savijanje i torziju, au nekim slučajevima dodatnu napetost i kompresiju.

Os- dio namijenjen samo za podupiranje dijelova koji se nalaze na njemu. Za razliku od vratila, osovina ne prenosi okretni moment i stoga ne doživljava torziju. Osi mogu biti stacionarne ili se okretati zajedno s dijelovima montiranim na njih.

Raznolikost vratila i osovina

Vratila se prema geometrijskom obliku dijele na ravne (slika 1), koljenaste i savitljive.

1 – šiljak; 2 – vrat; 3 – ležaj

Slika 1 – Ravno stepenasto vratilo

Radilice i savitljive osovine posebni su dijelovi i nisu obuhvaćeni ovim tečajem. Osovine su obično ravne. U dizajnu, ravne osovine i osovine malo se razlikuju jedna od druge.

Duljina ravnih vratila i osovina može biti glatka ili stepenasta. Formiranje stepenica povezano je s različitim napetostima pojedinih sekcija, kao i uvjetima proizvodnje i lakoćom montaže.

Prema vrsti presjeka vratila i osovine mogu biti pune i šuplje. Šuplji dio se koristi za smanjenje težine ili za postavljanje unutar drugog dijela.

Konstrukcijski elementi vratila i osovina

1 Oglavlje. Dijelovi osovine ili osovine koji leže u nosačima nazivaju se osovine. Dijele se na bodlje, vratove i pete.

Trn nazvan rukavac, nalazi se na kraju vratila ili osi i prenosi pretežno radijalno opterećenje (slika 1).

Slika 2 – Potpetice

Vrat naziva rukavac koji se nalazi u srednjem dijelu vratila ili osi. Ležajevi služe kao oslonci za vratove.

Šiljci i vratovi mogu biti cilindričnog, stožastog ili sfernog oblika. U većini slučajeva koriste se cilindrični klinovi (slika 1).

Peti 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 češalj (Slika 2, c). Češljaste pete se rijetko koriste.

2 Sletne površine. Nasjedne plohe vratila i osovina za glavčine ugradnih dijelova su cilindrične (slika 1), a rjeđe konusne. Prilikom prešanja, promjer ovih površina je približno 5% veći od promjera susjednih područja radi lakšeg prešanja (slika 1). Promjeri dosjednih površina odabrani su u skladu s GOST 6336-69, a promjeri za kotrljajuće ležajeve odabrani su u skladu s GOST standardima za ležajeve.

3 Prijelazna područja. Prijelazni dijelovi između dva stupnja vratila ili osovina obavljaju:

Sa zaobljenim utorom za izlaz brusne ploče u skladu s GOST 8820-69 (slika 3, a). Ovi utori povećavaju koncentraciju naprezanja i stoga se preporučuju na krajnjim dijelovima gdje su momenti savijanja mali;

Slika 3 – Prijelazni presjeci okna

s filetom * konstantnog polumjera prema GOST 10948-64 (slika 3, b);

S uoblikom promjenjivog radijusa (slika 3, c), koji pomaže smanjiti koncentraciju naprezanja i stoga se koristi na jako opterećenim područjima vratila i osovina.

Učinkovita sredstva za smanjenje koncentracije naprezanja u prijelaznim područjima su tokarenje reljefnih žljebova (slika 4, a), povećanje polumjera ugla i bušenje u koracima velikog promjera (slika 4, b).

Slika 4 – Metode povećanja zamorne čvrstoće vratila

Rotirajući dijelovi stroja montirani su na osovine ili osovine koje osiguravaju stalni položaj osi rotacije tih dijelova.

Osovine su dijelovi dizajnirani za prijenos momenta duž svoje osi i za podupiranje rotirajućih dijelova stroja.

Osovine prema namjeni mogu se podijeliti na osovine zupčanika, nosivi dijelovi zupčanika - zupčanici, remenice, lančanici, spojnice (Sl., A i b), i dalje glavne osovine strojeva i drugih specijalnih vratila koja osim prijenosnih dijelova nose radne dijelove strojeva, motora ili oruđa - turbinske kotače ili diskove, ručice, stezne glave itd. (sl. V I d)

Prema obliku geometrijske osi vratila se dijele na ravna i koljenasta.

Osovine– dijelovi dizajnirani za podupiranje rotirajućih dijelova koji ne prenose koristan okretni moment.

Riža. 12.1 Glavni tipovi vratila i osovina:

a – glatka prijenosna osovina; b – stepenasto vratilo;

c – vreteno stroja; g - osovina parne turbine; d – koljenasto vratilo;

e – os rotirajućeg kolica; g – nerotirajuća osa kolica.

Noseći dijelovi vratila i osovina nazivaju se rogovi. Međuosovine se nazivaju vratovi, terminal – šiljcima.

Ravne osovine prema oblik podijeljena na osovine stalnog promjera (prijenosne i višerasponske brodske osovine, sl., A, kao i vratila koja prenose samo moment); stepenaste osovine (većina osovina, sl. bog); osovine s prirubnicama za spajanje po dužini, kao i osovine s urezanim zupčanicima ili pužima. Prema obliku presjeka, osovine se dijele na glatke, klinaste, koje imaju zupčanički (klinasti) spojni profil po određenoj duljini i profilne.

Duljina osovine duljina određena raspodjelom opterećenja po dužini.

Dijagrami momenata duž duljine osovina u pravilu su značajno neujednačeni. Moment se obično ne prenosi cijelom duljinom osovine. Dijagrami momenata savijanja obično idu na nulu na krajnjim osloncima ili na krajevima osovina. Stoga je, prema uvjetima čvrstoće, dopušteno i preporučljivo projektirati osovine promjenljivog presjeka koja se približavaju tijelima jednakog otpora. U praksi radim stepenaste osovine. Ovaj oblik je prikladan za proizvodnju i sastavljanje; Ramena vratila mogu apsorbirati velike aksijalne sile.

Razlika u promjerima stepenica određena je: standardnim promjerima dosjednih površina za glavčine i ležajeve, dovoljnom potpornom površinom za apsorbiranje aksijalnih sila pri zadanim radijusima zaobljenja rubova i veličinama skošenja i, konačno, uvjetima skupštine.

Držači Vratila (grlovi) koja rade u kliznim ležajevima su: a) cilindrična; b) stožasti; c) sferni (sl.). Glavna primjena je za cilindrične igle. Kako bi se olakšala montaža i fiksacija osovine u aksijalnom smjeru, krajnji rukavci obično se izrađuju nešto manjeg promjera od susjednog dijela osovine (slika).

Osovinski rukavci za kotrljajuće ležajeve (slika) karakteriziraju kraća duljina od rukavaca za klizne ležajeve.

Osovine za kotrljajuće ležajeve često se izrađuju s navojima ili drugim sredstvima za pričvršćivanje prstenova.

Površine za slijetanje ispod glavčina dijelova montiranih na osovinu, izrađuju se cilindrični ili konusni. Glavna uporaba je za cilindrične površine jer ih je lakše izraditi.

Riža. 12.4 Projektna sredstva za povećanje izdržljivosti

osovine u doletnim područjima: a – zadebljanje glavčine osovine;

b – zaobljenje rubova glavčine; c – stanjivanje glavčine; g – istovar

utori; d – čahure ili ispune u glavčini od materijala niskog modula

elastičnost.

Izdržljivost osovine određena je relativno malim volumenima metala u područjima značajne koncentracije naprezanja. Stoga su posebne konstrukcijske i tehnološke mjere za povećanje izdržljivosti osovina posebno učinkovite.

Strukturni načini povećanja izdržljivosti osovina na mjestima slijetanja smanjenjem rubnih pritisaka prikazani su na slici.

.

Ojačanjem dijelova glavčine površinskim peenjem (valjačkim ili kugličnim kotrljanjem) može se povećati granica izdržljivosti osovina za 80-100%, a taj se učinak proteže na osovine promjera do 500-600 mm.

Čvrstoća vratila na mjestima klinastih, zupčastih (spline) i drugih rastavljivih spojeva s glavčinom može se povećati: upotrebom evolventnih klinastih spojeva; klinasti spojevi s unutarnjim promjerom jednakim promjeru osovine u susjednim područjima ili s glatkim izlazom klinova na površinu, osiguravajući minimalnu koncentraciju naprezanja; utori za ključeve izrađeni rezačem s diskom i imaju glatki izlaz na površinu; veze bez ključa. Aksijalna opterećenja

a na osovine s dijelova koji su na njima montirani prenose se na sljedeće načine. (riža.) A 1) velika opterećenja - fokusiranjem dijelova na izbočine na osovini, postavljanjem dijelova ili montažnih prstenova smetnjama (Sl. , I

b) 2) srednja opterećenja - s maticama, klinovima izravno ili kroz montažne prstene, terminalne spojeve (Sl.,c

3) mala opterećenja i zaštita od pomicanja nasumičnim silama - pričvrsni vijci izravno ili kroz montažne prstene, terminalne veze, opružne prstenove (Sl., d – g).

Vratila i osovine

Plan 1. Svrha. 2. Klasifikacija. 3. Konstrukcijski elementi vratila i osovina. 4. Materijali i toplinska obrada. 5. Proračuni vratila i osi.

Svrha

Osovine - dijelovi projektirani za prijenos momenta duž svoje osi i za podupiranje rotirajućih dijelova stroja. Osovina prima sile koje djeluju na dijelove i prenosi ih na oslonce. Tijekom rada, osovina doživljava savijanje i torziju.

Osovine dizajnirani za podupiranje rotirajućih dijelova, ne prenose koristan okretni moment. Osovine ne doživljavaju torziju. Osi mogu biti fiksne ili rotirajuće.

Klasifikacija vratila

Po namjeni:

a) osovine zupčanika, nosivi dijelovi zupčanika - spojke, zupčanici, remenice, lančanici;

b) glavne osovine strojeva;

c) druga specijalna vratila koja nose radne dijelove strojeva ili alata - turbinske kotače ili diskove, ručice, alate i sl.

Po dizajnu i obliku:

a) ravno;

b) koljenast;

c) fleksibilan.

Ravne osovine se dijele na:

a) glatka cilindrična;

b) stepenasto;

c) osovine - zupčanici, osovine - puži;

d) s prirubnicom;

d) kardanske osovine.

Prema obliku poprečnog presjeka:

a) glatki, čvrsti presjek;

b) šuplji (za smještaj koaksijalnog vratila, upravljačkih dijelova, dovoda ulja, hlađenja);

c) klinasti.

Osi su podijeljene na rotirajuće, pružajući bolji posao ležajevi, i stacionarni, koji zahtijevaju integraciju ležaja u rotirajuće dijelove,

Konstrukcijski elementi vratila i osovina

Nosivi dio vratila ili osovine naziva se pribadača. Krajnji zatik se zove trn, a srednji – vrat.

Prstenasto zadebljanje osovine, koje s njom čini jednu cjelinu, naziva se rame. Naziva se prijelazna površina s jednog dijela na drugi, koja služi za podupiranje dijelova montiranih na osovinu rame.

Kako bi se smanjila koncentracija i povećala snaga, prijelazi na mjestima gdje se mijenja promjer osovine ili osi su glatki. Zakrivljena površina gladak prijelaz od manjeg odsječka do većeg odsječka zove se file. Fileti dolaze u konstantnoj i promjenljivoj zakrivljenosti. Varijabilni polumjer zakrivljenosti ugla povećava nosivost osovine za 10%. Filter s donjom unutrašnjošću povećava duljinu baze glavčine.

Povećanje čvrstoće osovina u prijelaznim dijelovima također se postiže uklanjanjem materijala s niskim naprezanjem: izrada reljefnih utora i bušenje rupa u koracima velikog promjera. Ove mjere osiguravaju ravnomjerniju raspodjelu naprezanja i smanjuju koncentracije naprezanja

Oblik vratila duž njegove duljine određen je raspodjelom opterećenja, tj. dijagrami momenata savijanja i momenta, uvjeti montaže i tehnologija izrade. Prijelazni dijelovi osovina između koraka različitih promjera često se izrađuju s polukružnim utorom za izlaz brusnog kotača.

Dolazni krajevi osovina namijenjenih za ugradnju dijelova koji prenose moment u strojevima, mehanizmima i uređajima su standardizirani. GOST utvrđuje nazivne dimenzije cilindričnih osovina dva dizajna (duge i kratke) promjera od 0,8 do 630 mm, kao i preporučene dimenzije krajeva osovine s navojem. GOST utvrđuje glavne dimenzije konusnih krajeva osovina sa konusom od 1:10, također u dvije izvedbe (duge i kratke) i dvije vrste (s vanjskim i unutarnjim navojem) promjera od 3 do 630 mm.

“Kako bi se olakšalo postavljanje dijelova i kako bi se izbjeglo prignječenje i oštećenje ruku radnika, osovine su skošene s skošenjima.

Materijali i toplinska obrada

Izbor materijala a toplinska obrada vratila i osovina određena je kriterijima njihove izvedbe.

Glavni materijali za osovine i osovine su ugljični i legirani čelici zbog svojih visokih mehaničkih svojstava, sposobnosti otvrdnjavanja i lakoće dobivanja cilindričnih proizvoda valjanjem.

Za većinu osovina koriste se srednje ugljični i legirani čelici 45, 40X. Za visokonapregnute osovine kritičnih strojeva koriste se legirani čelici 40HN, 40HNGMA, 30HGT, 30HGSA itd. Osovine izrađene od ovih čelika obično se podvrgavaju poboljšanju, kaljenju visokim popuštanjem ili površinskom kaljenju visokofrekventnim zagrijavanjem i niskim popuštanjem. .

Za izradu oblikovanih osovina - radilica, s velikim prirubnicama i rupama - i teških osovina, uz čelik, koriste se lijevana željeza visoke čvrstoće (nodularni grafit) i modificirana lijevana željeza.

Proračun vratila i osi

Osovine doživljavaju naprezanja savijanja i torzije, osovine - samo savijanje.

Tijekom rada, osovine doživljavaju značajna opterećenja, stoga je za određivanje optimalnih geometrijskih dimenzija potrebno izvršiti skup izračuna, uključujući određivanje:

Statička čvrstoća;

Čvrstoća na zamor;

Krutost na savijanje i torziju.

Na velike brzine rotacije, potrebno je odrediti vlastite frekvencije osovine kako bi se spriječio njen ulazak u rezonantne zone. Provjerava se stabilnost dugih osovina.

Proračun osovina provodi se u nekoliko faza.

Da biste izvršili izračun osovine, potrebno je znati njen dizajn (mjesta primjene opterećenja, položaj nosača itd.) U isto vrijeme, izrada dizajna osovine je nemoguća bez barem približne procjene njegovog promjera. U praksi se obično koristi sljedeći postupak za proračun vratila:

1. Preliminarno procijenite prosječni promjer samo na temelju torzije pri smanjenim dopuštenim naprezanjima (moment savijanja još nije poznat, jer su nepoznati položaj oslonaca i mjesta primjene opterećenja).

Torzijsko naprezanje

Gdje je Wp moment otpora presjeka, mm.

Također možete prethodno procijeniti promjer osovine na temelju promjera osovine s kojom je spojena (osovine prenose isti moment T). Na primjer, ako je osovina povezana s osovinom elektromotora (ili drugog stroja), tada se promjer njenog ulaznog kraja može uzeti jednak ili blizu promjera izlaznog kraja osovine elektromotora.

2.Osnovni proračun vratila.

Nakon procjene promjera osovine, razvija se njegov dizajn. Iz rasporeda uzimamo duljinu dijelova osovine, a time i krak primjene sile. Recimo da trebamo izračunati promjer osovine na kojoj se nalazi spiralni zupčanik. Nacrtajmo dijagram opterećenja osovine. Za ovu osovinu, uzimajući u obzir nagib zuba zupčanika i smjer momenta T, lijevi oslonac zamijenimo zglobno-fiksnim, a desni zglobno-pomičnim. Proračunska opterećenja obično se smatraju koncentriranim, iako stvarna opterećenja nisu koncentrirana, već su raspoređena duž duljine glavčine i širine ležaja. U našem primjeru vratilo je opterećeno silama Ft, Fa. Fr koji djeluje u polu zahvata i moment T. Aksijalna sila Fa daje moment u okomitoj ravnini

Glavni proračun vratila i osi sastoji se od konstruiranja dijagrama momenata savijanja u horizontalnoj i vertikalnoj ravnini, konstruiranja dijagrama rezultirajućih momenata, dijagrama momenta, dijagrama ekvivalentnih momenata i određivanja opasnih presjeka.

Izračun faze 3- verifikacijski proračun sastoji se od određivanja faktora sigurnosti u opasnim dionicama

- faktore sigurnosti za normalna i tangencijalna naprezanja

granice izdržljivosti materijala.

- efektivni koeficijenti koncentracije naprezanja.

- faktor razmjera (ovisno o promjeru osovine).

- koeficijent otvrdnjavanja. - koeficijenti osjetljivosti materijala ovise o mehaničke karakteristike.

- komponente promjenjivog napona.

- stalne komponente stresa.

Proračun krutosti

Otklon osovina i vratila negativno utječe na rad ležajeva i zahvat zupčanika. Krutost je karakterizirana maksimalnim kutom rotacije osi ili osovine

i progib Zahtijevana krutost osigurana je ako stvarne vrijednosti i ne prelaze dopuštene granice. Pri velikim kutovima rotacije u kliznim ležajevima, osovina je stegnuta (osobito s velikom duljinom ležaja i rukavca), au kotrljajućim ležajevima kavez se može srušiti. Veliki otkloni pogoršavaju uvjete rada zupčanika (osobito kod asimetričnog rasporeda zupčanika).

Dopuštene vrijednosti kutova rotacije ispod zupčanika [