шарнирные соединения, рычажных механизмов

Рычажные механизмы, часть 2 Шарнирные соединения

120 руб.

Описание товара

Рычажные механизмы. Часть 2. Шарнирные соединения.

      Одним из основных элементов любого рычажного механизма является шарнирное соединение его звеньев. При этом все шарнирные соединения можно разделить на два вида:
− шарнирное соединение с подвижной осью, образованное двумя подвижными звеньями рычажного механизма (коленвал – станина, коленвал – шатун, шатун – ползун, шатун – рычаг),
− шарнирное соединение с неподвижной осью, образованное звеном рычажного механизма и стойкой (коромысло – станина, рычаг – станина).
На конструкцию как подвижных, так и неподвижных осей шарнирных соединений оказывает существенное влияние тип рычажного механизма и его функциональное назначение, которые определяют условия работы его звеньев и в том числе шарнирных соединений. На условия работы шарнирного соединения оказывают определяющее влияние характер и величина скорости движения звеньев и действующие на них нагрузки, которые в конечном итоге, и определяют конструкцию шарнирного соединения. Исходя из величины действующих на шарнирное соединение нагрузок их можно разделить на два типа, конструкция которых отличается существенным образом, это:
– шарнирные соединения несиловых механизмов,
– шарнирные соединения силовых механизмов.
Нужно отметить, что шарнирные соединения второго типа являются наиболее ответственными и поэтому к их конструкции предъявляются более высокие требования, в том числе к материалу и термообработке входящих в них деталей, а также их смазке.
Шарнирное соединения при необходимой прочности, позволяющей воспринимать действующие на него нагрузки, должно обладать достаточной износостойкостью, обеспечивающей его работоспособность в течении срока службы механизма, или установленного гарантированного срока, что может быть обеспечено за счет создания в соединении величины зазора, обеспечивающей нормальную работу соединения и гарантированной подачей в смазки, образующий необходимый масляный слой между трущимися деталями соединения – осью и втулкой.

Шарнирные соединения не силовых рычажных механизмов.

         К не силовым рычажным механизмам относятся вспомогательные механизмы машин и технологического оборудования, которые работают периодически, перемещаясь с небольшими скоростями и в процессе работы не испытывают динамических нагрузок, поэтому, как правило, подверженность износу их шарнирных соединений в процессе эксплуатации незначительна и не определяет стабильную долговечную работу механизма в целом. Основным требованием, предъявляемым к таким шарнирным соединениям рычагов, является необходимая для передачи возникающих в них усилий прочность, а также простота конструкции и удобство сборки.

Рис 1new
На Рис. 1 показана конструкция малонагруженного рычажного механизма, обеспечивающего привод подвижной полуоправки сборочного полуавтомата. Он состоит из ведущего двуплечего рычага 1, установленного на неподвижной оси 2, закрепленной на станине 3 полуавтомата, ведомое плечо которого посредством оси 4 соединено с проушиной тяги 2 снабженной пружинным устройством обеспечивающим возврат механизма в исходное положение. При этом, на ведомом плече рычага 1 посредством оси 11шарнирно установлен ролик 6 контактирующий с клином 7 соединенным со штоком 8 приводного пневмоцилиндра 9, который закреплен на кронштейне 10 установленном на станине 3 полуавтомата. Кроме того, ведомое плечо рычага 1 посредством той же оси 11 шарнирно соединено с вилкой тяги 12, которая посредством вилки установленной на ее противоположном конце и оси 13 шарнирно соединена с ползушкой 14, расположенной с возможностью регулировки посредством винта в пазу промежуточного рычага 15. В свою очередь рычаг 15 посредством клеммного соединения жестко закреплен на валике 16, которая шарнирно установлена в корпусе 17, закрепленном на станине 3 полуавтомата. На другом конце оси 16 также посредством клеммного соединения закреплен рычаг 18 связанный посредством ботов с рычагом 19 на котором расположена подвижная полуоправка 20.

         Конструкцию осей 4, 11 и 13 шарнирных соединений тяг 5 и 12 рекомендуется выполнять по ГОСТ 9650 – 80 (типы осей приведены на Рис. 2), при этом, они фиксируются только в осевом направлении, для чего используются различного рода шайбы и пружинные кольца.

Рис 2new1     Изготавливаются оси шарнирных соединений обычно из углеродистой конструкционных сталей по ГОСТ 1050 (Сталь 35, Сталь 45) или из легированной конструкционной стали по ГОСТ 4543 (Сталь 20Х, Сталь 40Х), которые подвергаются улучшению до твердости 240 – 280 НВ, или поверхностной закалке до твердости 35 – 40 HRС, использование других типов материала и термообработки обычно связано с увеличенными нагрузками в шарнирном соединении.

В данном разделе полной версии статьи приводится 5 примеров
конструктивного исполнения шарнирных соединений
(см. Рис. в таб.) с описанием их работы

Шарнирные соединения силовых рычажных механизмов.

           К силовым рычажным механизмам относятся исполнительные механизмы тяжело нагруженного технологического оборудования и машин, которые в ряде случаев работают со значительными скоростями и поэтому на их шарнирные соединения дополнительно действуют возникающие при этом динамические нагрузки. При этом, в большинстве случаев, например в прессовом оборудовании, усилие прямого хода намного больше, чем при обратном ходе, что естественно накладывает на конструкцию его шарнирных соединений дополнительные условия.

Рис 8new
На Рис. 8 показана типовая конструкция тяжело нагруженного шарнирного соединения ползуна с шатуном исполнительного кривошипно-шатунного механизма многопозиционного холодновысадочного автомата. Это шарнирное соединение, в соответствии с циклом нагружения механизма, при прямом ходе передает усилие в несколько раз большие, чем при обратном, чем и объясняется его специфическая конструкция. Особенность конструкции такого шарнирного соединения, заключающаяся в том, что поверхность втулки подшипника скольжения 4, расположенной в отверстии шатуна 2 и контактирующая с соединительной осью 3 при рабочем ходе ползуна 1 вперед в несколько раз больше, чем ее поверхность, контактирующая с осью 3 при ходе ползуна 1 назад. При этом между соединительной осью 3 и втулкой 4 установлены минимальные зазоры, а ось 3, несмотря на плотную, беззазорную посадку в отверстие ползуна 1 дополнительно фиксируется двумя стопорными планками 5, препятствующими ее провороту и осевому смещению. Кроме того втулка 4, несмотря на плотную, беззазорную посадку в отверстие шатуна 2 дополнительно фиксируется от проворота стопорными винтами. Втулка 4 обычно изготавливается из бронзы Бр0Ф10-1, а ось 3 из стали 40Х, 40ХН и калится до твердости 42–47 HRC и выше, в особо нагруженных соединениях когда бронза не походит по [р], или [pV], ее изготавливают из легированной стали, которая калится до твердости 40 – 45HRC.

В данном разделе полной версии статьи приводится 5 примеров
конструктивного исполнения шарнирных
соединений (см. Рис. в таб) с описанирем их работы

      Шарнирные соединения рычажных механизмов, выполненные на основе подшипников скольжения работают в условиях полужидкостного трения. Научно обоснованной теории, описывающей процесс полужидкостного и полусухого трения в подшипниках скольжения к сожалению нет, нет и научно обоснованной методики их расчета.

В ряде случаев особенно в высокоскоростных кривошипно – шатунных механизмах соединение шатуна с коленчатым валом выполняется с использованием шариковых и роликовых подшипников.

       На Рис 23 показана конструкция соединения шатунов с коленчатым валом двухплунжерного насоса в котором использованы конические роликоподшипники. Это шарнирное соединения шатуна с эксцентриковым валом состоит из сборного коленчатого вала, состоящего из вала 1 и закрепленного на нем посредствам шпоночного соединения сдвоенного литого эксцентрика, в средней части которого выполнена ступица колеса 2, на которой напрессован зубчатый венец 3 соединенный с приводом вращения эксцентрикового вала. На обеих посадочных поверхностях ступицы 2 эксцентрика напрессованы внутренние кольца комплектов конических роликоподшипников 4 и зафиксированы в осевом направлении крышками 6, при этом, их наружные кольца с минимальным зазором установлены в базовые отверстия шатунов 5 плунжерного насоса. Величина радиального зазора в роликоподшипниках 4 регулируется торцевыми крышками 7 и 8, которые крепятся к шатунам 5
Шарнирные соединения рычажных механизмов выполненные на основе шариковых и роликовых подшипников рассчитываются по слабому звену – подшипнику.

 

 

ЛИТЕРАТУРА.

1. Игнатьев Н. П. Основы проектирования Азов 2011г.
2. Игнатьев Н.П. Проектирование механизмов. Азов 2015 г.

     Полная версия статьи содержит 17 страниц текста и 22 рисунка

Для приобретения полной версии статьи добавьте её в корзину,
Стоимость полной версии статьи 120 рублей.