Коленчатые и эксцентриковые валы рычажных механизмов

Рычажные механизмы, часть 3 Коленчатые и эксцентриковые валы

130 руб.

Описание товара

Рычажные механизмы, часть 3 Коленчатые и эксцентриковые валы

         Практически во всех рычажных механизмах, а также в большом числе механизмов прерывистого действия ведущим звеном является кривошипный (коленчатый или эксцентриковый) вал, при этом в зависимости от назначения агрегата в который он входит, его конструкция, несмотря на наличие основных элементов, которыми являются опорные и мотылевые шейки, может иметь существенные особенности. Знание приемов выполнения конструктивных элементов кривошипного вала, позволяет решить конкретную задачу на проектирование, учитывающую технические требования и ограничения, предъявляемые к проектируемому техническому объекту и создать надежную и удобную в эксплуатации конструкцию механизма. Поэтому в данном разделе будут рассмотрены примеры конструкций кривошипных валов, позволяющие наиболее эффективно обеспечить выполнение специфических требований к проектируемому механизму.Рис 1

Рис. 1. Основные типы эксцентриковых и коленчатых валов.

       На Рис. 1 показаны основные конструктивные исполнения эксцентриковых и коленчатых валов. Характерной особенностью эксцентрикового вала является то, что его эксцентриковая шейка, как правило, имеет небольшое по отношению к диаметру, смещение в направлении параллельном оси вала, а диаметр и длина эксцентриковой шейки может существенно отличаться от аналогичных размеров опорных шеек вала. Конструкция эксцентрикового вала, показанного на Рис 1а, отличается консольным расположением эксцентриковой шейки относительно его опорных шеек, в результате чего ближняя опорная шейка, воспринимающая большую часть нагрузки, имеет больший диаметр, чем удаленная от эксцентриковой шейки опорная шейка вала. На Рис 1б показана наиболее часто встречающаяся конструкция эксцентрикового вала, у которого эксцентриковая шейка, расположена симметрично относительно опорных шеек и поскольку воспринимает максимальную нагрузку, имеет больший диаметр, чем опорные шейки. На Рис 1в показана конструкция двухэксцентрикового вала, эксцентриковая шейка которого также расположена симметрично между опорными шейками. Такая конструкция эксцентрикового вала имеет место при широком ползуне кривошипно-шатунного или рычажного механизма, приводимом в движение двумя шатунами. На Рис 1г показан коленчатый вал, конструкция которого принципиально отличается от конструкции эксцентрикового вала тем, что смещение его эксцентриковой (мотылевой) шейки, сопряженной с опорными шейками посредством щек, намного больше, чем у эксцентрикового вала, при этом, диаметр и длина мотылевой шейки незначительно отличается от аналогичных размеров опорных шеек вала.

Рис 2Рис. 2. Конструкция сборного эксцентрикового вала.

       На Рис. 2 показана конструкция сборного эксцентрикового вала, состоящего из гладкого вала на который напрессована эксцентриковая насадка дополнительно соединенная с ним шпоночным соединением, величина наружного диаметра которой выбрана таким образом, что позволяет пропустить внутри нее вал и в тоже время установить на ее эксцентриковую(ые) шейку(и) опорный подшипник шатуна .

Рис 3Рис. 3. Конструкция сборного коленчатого вала с большим эксцентриситетом мотылевой шейки.

        На Рис. 3 показана конструкция сборного коленчатого вала с большим эксцентриситетом мотылевой шейки, выполненной в виде оси, цапфы которой запрессованы в отверстия двух ведущих зубчатых колес выполняющих также функцию щек коленчатого вала, при этом в центральные базовые, отверстия колес запрессованы втулки скольжения, являющиеся опорами коленчатого вала, который вращается на двух соосно расположенных осях жестко закрепленных в соответствующих отверстиях станины.Рис 4

Рис. 4. Типовая конструкция многоэксцентрикового коленчатого вала.

        Многоэксцентриковые коленчатые валы, применяемые в основном в двигателях внутреннего сгорания, компрессорах и дизель – генераторах, представляют собою отдельную группу деталей такого типа, обладающих характерными конструктивными особенностями. На Рис. 4 показана типовая конструкция коленчатого вала содержащего четыре мотылевые и пять опорных (коренных) шеек, при этом щеки эксцентриковых шеек выполнены таким образом, что их выступы, расположенные оппозитно мотылевым шейкам, являются противовесами, уравновешивающими инерцию шатунно-поршневой группы двигателя. Основным фактором, налагающим на конструкцию коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания или генератора жесткие требования, является высокая скорость его вращения, которая в ряде случаев может быть больше 10000 об/мин. При такой скорости вращения коленчатого вала критическими для него являются не воспринимаемые нагрузки, а износ его трущихся поверхностей – мотылевых и коренных шеек, снизить который можно только за счет подбора материала и термической обработки трущихся поверхностей вала, и гарантированной подачей смазки в зону трения. В двигателях внутреннего сгорания для смазки трущихся поверхностей коленчатого вала обычно применяется циркуляционная система жидкой смазки, которая предусматривает подачу масла под определенным давлением. При этом масло из общей магистрали подается к коренным шейкам вала, а по соответствующим сверлениям в кривошипах к мотылевым шейкам, чему в значительной степени способствуют силы инерции возникающие при вращении коленчатого вала (см. Рис. 5).

Рис 5Рис. 5. Смазочные канавки коленчатого вала.

       Для улучшения условий смазки трущихся поверхностей коренных и мотылевой шеек на них помимо традиционных смазочных отверстий и канавок могут наноситься специальные спиральные канавки (см. Рис. 6).

Рис 6Рис. 6. Мотылевая и коренная шейки  коленчатого вала со спиральными смазочными канавками на трущихся поверхностях.

        На Рис. 7 показана конструкция мотылевой шейки коленчатого вала, система смазочных каналов которой, для обеспечения дополнительной очистки масла поступающего к ее поверхности трения, содержит осевую полость 1 расположенную параллельно оси мотылевой шейки в котором установлена цилиндрическая вставка 2. В предлагаемой конструкции мотылевой шейки коленчатого вала дополнительная очистка масла поступающего в ее осевую полость 1 осуществляется за счет того что более тяжелые продукты износа находящиеся в масле инерционными силами отбрасываются к стенкам полости и осаждаются на них, а очищенное масло поступает в центральное отверстие 3 вставки 2 и далее по радиальному каналу 4 к поверхности трения 5.

Рис 7Рис. 7. Система смазочных канавок коленчатого вала, обеспечивающая
дополнительную очистку масла.

Второй проблемой, которую необходимо решать при проектировании коленчатого вала, как элемента кривошипно-шатунного исполнительного механизма двигателя внутреннего сгорания, является уравновешивание, основная часть которого осуществляется за счет организации на щеках мотылевых шеек вала противовесов, выполняемых как за одно целое со щекой, (см Рис. 8) так и в виде отъемной детали, которая крепится к щеке.

Рис 8Рис. 8. Варианты конструктивного исполнения противовесов выполненных
за одно целое со щеками коленчатого вала.

       При этом основным требованием, предъявляемым к отъемным противовесам, является надежность их крепления к щекам коленчатого вала, конструкция которого должна полностью исключать возможность образования зазоров в соединении в процессе эксплуатации, самопроизвольное возникновение которых может повлечь за собою не только возникновение вибраций всего механизма, но и его поломку.

       Достаточно сложная конструкция коленчатого вала создает предпосылки для работы в направлении снижения трудоемкости его изготовления, при этом наиболее эффективное решение этой задачи формируется при создании его сборной конструкции.

Рис 9Рис. 9. Способы крепления противовеса к коленчатому валу

       На Рис. 9а показано конструктивное исполнение крепления противовеса 2 к коленчатому валу 1 содержащее два болта 3 расположенных перпендикулярно оси вала и два стопорных винта 4 расположенных перпендикулярно продольной оси вала. На Рис. 9б показано конструктивное исполнение крепления противовеса 2 к коленчатому валу 1 содержащее три крепежные шпильки 3, вкрученные в вал перпендикулярно его оси и затянутые гайками 5, а также центрирующую втулку 4. На Рис. 9в показано конструктивное исполнение крепления противовеса 2 к коленчатому валу 1, выполненное на основе замкового соединения и содержащее шпильку 5 пропущенную в отверстие выступов 3 щеки вала и выступов 4             противовеса, затянутую с двух сторон гайками 6, а также два штифта которые дополнительно фиксируют противовес и вал. На Рис. 9г показано конструктивное исполнение крепления противовеса 2 к коленчатому валу 1, в котором фиксация противовеса 2 обеспечивается наличием на щеке вала призматического выступа 3, обхватываемого ответным пазом противовеса, который затягивается болтом 4 и гайкой 5.

        Сложность конструкции коленчатых валов особенно многоэксцентриковых, определяет высокую трудоемкость их изготовления. Поэтому создание сборных коленчатых валов, позволяющее при достаточно простой сборке, существенно снизить трудоемкость механической обработки входящих в них деталей, достаточно актуально и востребовано. При этом, необходимо иметь в виду что к сборным коленчатым валам помимо необходимой прочности, жесткости и износостойкости, предъявляется дополнительное требование, обусловленное специфичностью их конструкции, заключающееся в обеспечении прочного соединения деталей, исключающего появление зазоров между ними в процессе эксплуатации. На Рис. 10 показано несколько вариантов конструкции сборных коленчатых валов.

Рис 10АРис. 10. Варианты сборной конструкции коленчатого вала.

          На Рис. 10а показана конструкция сборного коленчатого вала состоящего из двух деталей, одна из которых представляет собою коренную шейку 1, а вторая представляет выполненные за одно целое коренную 2 и шатунную 3 шейки. Соединение деталей по торцевым поверхностям 6 и 8 обеспечивается затяжкой гайкой 14 пальца 13, который проходит через отверстия в обеих деталях, ось которого смещена относительно оси 4 коренных шеек коленчатого вала. Фиксация деталей обеспечивается выступом 5, на мотылевой шейке 3, который имеет радиусную поверхность, контактирующую с ответной цилиндрической поверхностью коренной шейки 1. На Рис. 10б показана конструкция сборного коленчатого вала состоящего из трех деталей, при этом детали 1 и 2 являются коренными шейками вала, а деталь 3 его мотылевой шейкой. Соединение деталей по торцевым поверхностям 6 и 8 обеспечивается затяжкой гайкой 14 пальца 13, который проходит через отверстия в обеих деталях, ось которого смещена относительно оси 4 коренных шеек коленчатого вала. Фиксация деталей 1, 2, 3 обеспечивается радиусным выступом 7 выполненным в деталях 1 и 2, который входит в ответные радиусные пазы, выполненные в детали 3. На Рис. 10в показана конструкция сборного коленчатого вала состоящего из трех деталей, при этом детали 1 и 2 являются коренными шейками вала, а деталь 3 его мотылевой шейкой. Соединение деталей по торцевым поверхностям 6 и 8 обеспечивается затяжкой гайкой 14 пальца 13, который проходит через отверстия в обеих деталях, ось которого смещена относительно оси 4 коренных шеек коленчатого вала. Фиксация деталей 1, 2, 3 обеспечивается за счет выполнения радиусных выборок на внутренних торцах деталей 1 и 2, в которые охватывают своей наружной цилиндрической поверхностью деталь 3. На Рис. 10г показана конструкция двухэксцентрикового коленчатого вала, в состав которого входят коренные шейки 1, 2 и мотылевые шейки 3, а также щека 15, соединение которых выполнено аналогично, показанному на Рис. 10а. На Рис. 10д показана конструкция трехэксцентрикового коленчатого вала, в состав которого входят коренные шейки 1, 2, мотылевые шейки 3 и две щеки 15, соединение которых выполнено аналогично показанному на Рис. 10г. На Рис. 10е показано конструктивное исполнение соединения коренных и мотылевой шейки посредством пальца 13, на котором для повышения жесткости коленчатого вала, устанавливается комплект конусных втулок 16, при этом они своей наружной конической поверхностью контактируют с ответной поверхностью коренных шеек 1 и 2.

Рис 11Рис. 11. Конструкция сборного эксцентрикового вала с серповидными фиксирующими шайбами.

         На Рис. 11 показана конструкция сборного эксцентрикового вала, в котором фиксация эксцентриковых дисков осуществляется посредством серповидных фиксирующих шайб. Он содержит вал 1, с кулачками 2, диски 3, наружная поверхность 4 которых эксцентрично смещена относительно оси а – а кулачка 2, при этом диски 3 снабжены буртами 5, контактирующими с наружной цилиндрической поверхностью серповидных фиксирующих шайб 6 и 7, которые своими поверхностями 8 охватывают промежуточные шейки вала 9 и 10 и крепятся с помощью болтов 11 и гаек 12. Шейка 9 образована цилиндрическими поверхностями при вращении детали вокруг центров 13 и 14, а шейка 10 – при вращении детали вокруг центров 15 и 16, расположение этих центров и их эксцентриситет определяется кинематикой кривошипно-шатунного механизма приводимого эксцентриковым валом.
Работает эксцентриковый вал следующим образом. При передаче крутящего момента диск 3 стремится повернуться относительно кулачка 2, при этом серповидные шайбы 6 и 7 укрепленные на диске, контактируя с поверхностями шеек 9 и 10 стремятся повернуться относительно оси б – б, одной из поверхностей шейки 9 и вокруг оси в – в одной из поверхностей шейки 10, что делает поворот диска 3 относительно кулачка 2 невозможным. В результате этого эксцентриковый вал при передаче крутящего момента работает как единая жесткая деталь.

        Одним из основных элементов коленчатого вала, определяющих его долговечность, являются его опоры, конструктивное исполнение которых, особенно для высокоскоростных кривошипно-шатунных исполнительных механизмов, работающих в динамическом режиме, имеет специфические особенности. Наиболее распространенный тип опор эксцентриковых и коленчатых валов предусматривает использование подшипников скольжения.

Рис 12Рис. 12. Конструкция коленчатого вала холодно – высадочного автомата,
опоры которого выполнен на основе подшипников скольжения.

       На Рис. 12 показана конструкция коленчатого вала холодно – высадочного автомата, кривошипно-шатунный, исполнительный механизм которого работает в динамическом режиме и испытывает высокие внецентренные нагрузки, и поэтому выполнен на основе подшипников скольжения. В данном случае коленчатый вал 1 установлен в подшипниках скольжения 2 запрессованных в буксы 3, которые беззазорно установлены в соответствующих отверстиях станины. Для исключения зазора в соединении букс 3 со станиной 4 они снабжены клиньями 5, которые имеют наружную цилиндрическую поверхность, обрабатываемую совместно с буксой. Натяг в соединении буксы со станиной обеспечивается за счет осевого перемещения клиньев 5 посредством болтов 6,выполняемого при сборке кривошипно-шатунного механизма. Гарантированная подача жидкой смазки в зазор между опорными шейками коленчатого вала и подшипниками скольжения осуществляется под определенным давлением от насоса, при этом смазка в смазочные отверстия втулок, расположенных под углом 30 град. к вертикальной оси, поступает через удлиненный штуцер 9, установленный в соответствующем отверстии станины 4. Наличие в конструкции опор коленчатого вала 1 клиньев 5 существенным образом упрощает его разборку при возникновении необходимости замены изношенных втулок скольжения 2, что существенным образом повышает ремонтопригодность исполнительного механизма.

Рис 13 Рис. 13. Коленчатый вал с опорными подшипниками качения.

        На Рис. 13 показан двухэксцентриковый сборный коленчатый вал, опоры которого выполнены на основе подшипников качения. При этом коренные шейки 3 коленчатого вала 1 установлены на конических роликоподшипниках 4, которые расположены в буксах 5 запрессованных в корпус 2, их внутренние кольца зафиксированы в осевом направлении шайбами 6, а наружные кольца – крышками 7 и 8, создающими герметичную полость заполняемую смазкой подаваемой через штуцера 10 и соответствующие отверстия в корпусе 2.

Рис 14

Рис. 14. Конструкция двухэксцентрикового коленчатого вала, с опорами на сферических двурядных роликовых подшипниках.

        На Рис. 14 показана конструкция двухэксцентрикового коленчатого вала, опоры которого выполнены на основе сферических двурядных роликовых подшипников. Для обеспечения возможности предварительной напрессовки подшипников 2 и 3 на вал, его левый опорный подшипник 2 устанавливается в буксу 4, величина диаметра посадочной поверхности которой больше удвоенного радиуса противовесов коленчатого вала 1. Фиксация осевого положения внутреннего кольца подшипника 2 осуществляется за счет проставки 5 и гайки 6, а наружное кольцо в буксе 4 фиксируется крышкой 7. Правый опорный подшипник 3 коленчатого вала 1 установленный на коренной шейке вала устанавливается вместе с валом непосредственно в отверстие корпуса.

Рис 15Рис. 15. Комбинированная опора коленчатого вала.

           На Рис. 15 показана комбинированная опора коленчатого вала, коренная шейка 1 которого опирается на вкладыш скольжения 2, закрепленный в буксе 5 посредством винтов 4, и опорные ролики 7, с подшипниками качения, установленные на осях 8 закрепленных в корпусе 9. При этом, букса 5 расположена в расточке станины 6, а корпус 9 расположен в вертикальном пазу выполненном в буксе 5 и станине 6, а нижняя опорная поверхность корпуса 9 выполнена наклонной и контактирует с ответной наклонной поверхностью клина 10, положение которого в осевом направлении регулируется винтом 11. Для регулировки зазора между коренной шейкой 1 коленчатого вала и вкладышем 2 одна из осей 8 выполнена эксцентриковой и фиксируется планкой 23 и болтом 14.
Вал постоянно вращается между вкладышами 2 и опорными роликами 7. При совершении технологической операции вся нагрузка воспринимается вкладышами 2, а при холостом ходе в основном опорными роликами 7. Такая комбинированная опора позволяет, за счет регулирования величины зазора компенсировать износ подшипников скольжения, и тем самым, увеличив ресурс их работы, существенно снизить затраты на ремонт, особенно если учесть что они изготавливаются из дорогостоящей бронзы.

Рис 16Рис. 16. Конструкция устройства для выборки зазора
в мотылевой шейке коленчатого вала.

      Для исключения увеличенного зазора в мотылевой шейке коленчатого вала, который возникает в результате износа подшипника скольжения, она может оснащаться устройством для его компенсации. На Рис 16 показано такое устройство, расположенное между мотылевой шейкой 2 коленчатого вала 1, установленного в станине на подшипниках скольжения 5, и шатуном 4 кривошипно-шатунного механизма, приводимого в движении коленчатым валом. Оно состоит из полукольца 6, закрепленного на шатуне 4 посредством шпильки 7 и контргайки 8, а также двух тяг 9 , на которых установлены тарельчатые пружины 10, поджатые к поверхности шатуна гайками 11. Наличие такого устройства, за счет постоянного поджима тарельчатыми пружинами 10 подшипника скольжения 3 к мотылевой шейке 2 вала, позволяет при вращении коленчатого вала 1 обеспечить постоянную выборку зазора между его мотылевой шейкой 2 и ее подшипником скольжения 3, расположенным в шатуне 4

Рис 17Рис. 17. Конструкция малогабаритного сборного кривошипа с устройством для
регулировки эксцентриситета кривошипного пальца.

          На Рис 17 показана конструкция малогабаритного сборного кривошипа с устройством для регулировки эксцентриситета кривошипного пальца. Он содержит ведомый фланец 2 с кривошипным пальцем 9, зубчатым венцом 6 и конусной поверхностью 8, контактирующей с ответной конусной поверхностью 7 крышки 3, которая с помощью болтов 4 прижимает ведомый фланец 2 к ведущему фланцу 1, устанавливаемому на приводной вал кривошипно-шатунного механизма машины. Между ведущим фланцем 1 и крышкой 3 установлена шестерня 5, выполненная за одно целое с валиком, цапфы которого входят в соответствующие расточки фланца 1 и крышки 3, при этом зубья шестерни 5 находятся в постоянном контакте с зубчатым венцом 6 ведомого фланца 2. Фиксация взаимного положения ведущего фланца 1 и ведомого фланца 2 осуществляется затяжкой болтов 4, при которой конусные поверхности фланцев 7 и 8 плотно прижимаются друг к другу.

          Для изменения эксцентриситета кривошипного пальца кривошипа сначала ослабляют затяжку болтов 4, а затем вращением шестерни 5, взаимодействующей с зубчатым венцом 6 ведомого фланца 2, поворачивают на требуемый угол ведомый фланец 2, в результате чего изменяется расстояние от оси ведущего фланца 1, установленного на приводном валу, до оси кривошипного пальца 9, т. е меняется эксцентрисет кривошипного пальца отноительно оси кривошипа. Затем выполняется затяжка болтов 4, фиксирующих при этом положение кривошипного пальца 9.

Рис 18Рис. 18. Конструкция малогабаритного сборного кривошипа с устройством для бесступенчатой регулировки эксцентриситета кривошипного пальца.

          На Рис. 18 показана конструкция малогабаритного сборного кривошипа с устройством для бесступенчатой регулировки эксцентриситета кривошипного пальца. Он содержит фланец 1, поворотный диск 2 с червячным венцом и кривошипным пальцем 3, эксцентрично расположенный в расточке фланца 1 и прижатый к его торцу крышкой 4, при этом червячный венец диска 2 находится в постоянном зацеплении с самотормозящемся червяком 5, цапфы которого установлены в расточках П-образного кронштейна 6, перемещаемого винтом 7 в радиальном пазу фланца 1. Кроме того в пазу фланца 1 для ограничения хода кронштейна 6 с червяком 5 установлен сегмент 8, положение которого зафиксировано штифтами 9, а положение винта 7 в сегменте 8 зафиксировано штифтами 10.
Величина эксцентриситета кривошипного пальца регулируется следующим образом. Сначала вращением винта 7 перемещается кронштейн 6 с червяком 5 до упора в сегмент 8, в результате чего между витками червяка 5 и зубьями червячного венца поворотного диска 2 появляется радиальный зазор. После этого вращением червяка 5 производится поворот диска 2 с кривошипным пальцем 3, что приводит к изменению эксцентриситета R кривошипного пальца, а затем обратным вращением винта 7 производится стопорение червячного венца диска 2 самотормозящимся червяком 5 (выбирается радиальный зазор в их зацеплении). После этого кривошип готов к работе.

Рис 19Рис. 19. Конструкция сборного коленчатого вала, которая позволяет регулировать величину эксцентриситета его мотылевой шейки.

        На Рис 19.  показана конструкция малогабаритного сборного кривошипа с устройством для бесступенчатой регулировки эксцентриситета кривошипного пальца. Он содержит фланец 1, поворотный диск 2 с червячным венцом и кривошипным пальцем 3, эксцентрично расположенный в расточке фланца 1 и прижатый к его торцу крышкой 4, при этом червячный венец диска 2 находится в постоянном зацеплении с самотормозящемся червяком 5, цапфы которого установлены в расточках П-образного кронштейна 6, перемещаемого винтом 7 в радиальном пазу фланца 1. Кроме того в пазу фланца 1 для ограничения хода кронштейна 6 с червяком 5 установлен сегмент 8, положение которого зафиксировано штифтами 9, а положение винта 7 в сегменте 8 зафиксировано штифтами 10.

        Величина эксцентриситета кривошипного пальца регулируется следующим образом. Сначала вращением винта 7 перемещается кронштейн 6 с червяком 5 до упора в сегмент 8, в результате чего между витками червяка 5 и зубьями червячного венца поворотного диска 2 появляется радиальный зазор. После этого вращением червяка 5 производится поворот диска 2 с кривошипным пальцем 3, что приводит к изменению эксцентриситета R кривошипного пальца, а затем обратным вращением винта 7 производится стопорение червячного венца диска 2 самотормозящимся червяком 5 (выбирается радиальный зазор в их зацеплении). После этого кривошип готов к работе.

Рис 20Рис. 20. Конструкция сборного эксцентрикового вала, с регулируемой эксцентриковой шейкой.

        На Рис. 20 показана конструкция сборного эксцентрикового вала, в которой за счет поворота эксцентриковой втулки, установленной на соответствующей поверхности вала, осуществляется регулировка его эксцентриситета. Предлагаемая конструкция эксцентрикового вала состоит из вала 2, на эксцентриковой шейке 1 которого располагается эксцентриковая втулка 3, с пазами 4 на внутренней цилиндрической поверхности, в которые имеет возможность входить шпонка 5, располагающаяся в пазу 8 эксцентриковой шейки 1 и опирающаяся на пальцы 6 подпружиненные пружинами 7. При этом на концах шпонки 5 установлены кольца 9 и 10, на каждом из которых внутри выполнено углубление 11, ограниченное спиральной поверхностью 16 с максимальной глубиной равной высоте паза 4. Для фиксации в осевом направлении колец 9 и 10 и эксцентриковой втулки 3 в проточках эксцентриковой шейки 1 вала установлены полукольца 12, положение которых стопорится посредством подпружиненных шариков 13. Для поворота колец в них выполнены отверстия 14, а для поворота эксцентриковой втулки 3 в ней выполнены отверстия 15.
Регулировка эксцентриковой втулки 3 осуществляется следующим образом. Кольца 9 и 10 посредством отверстий, в которые при этом вставляется стержень или ломик поворачиваются до полного выведения шпонки 5 из паза 4 эксцентриковой втулки 3. После этого осуществляется поворот эксцентриковой втулки 3 на требуемый угол, в результате чего меняется величина эксцентриситета вала. Затем кольца 9 и 10 поворачиваются аналогичным образом, до тех пор, пока шпонка 5 не войдет в соответствующий паз 4 эксцентриковой втулки и в углубление 11 в кольцах, упираясь при этом своей наклонной боковой поверхностью в ответную наклонную поверхность углубления 11. На этом процесс регулировки положения эксцентриковой втулки 3 заканчивается.

Рис 21Рис. 21. Конструкция клинового устройства для регулировки эксцентриситета
эксцентрикового вала.

        На Рис. 21 показана конструкция клинового устройства для регулировки эксцентриситета эксцентрикового вала. Оно содержит приводной вал 1, на котором установлены клинья 2 и 3, которые своими клиновыми поверхностями контактируют с ответными поверхностями клиньев 4 и 5, имеющих возможность осевого перемещения в продольных пазах эксцентрика 6 и радиального перемещения в соответствующих пазах фланца 7, последний установлен на валу 1 с возможностью осевого перемещения посредством гайки 9, расположенной на резьбовой части вала. При этом, эксцентрик 6 зафиксирован на валу 1 в осевом направлении посредством гайки 8, а гайка 9 связана с фланцем 7 с помощью полуколец 10, 11 и винтов 12.
Работает устройство следующим образом. При необходимости изменения величины эксцентриситета эксцентрикового вала, путем вращения гайки 9, перемещают в нужном направлении фланец 7, при этом клинья 4 и 5, скользя по ответным поверхностям закрепленных на валу 1 клиньев 2 и 3, движутся в осевом направлении вместе с фланцем 7 и в радиальном скользя по поверхности выполненного в нем паза. В результате такого перемещения клиньев 4 и 5, эксцентрик 6 перемещается в радиальном направлении, увеличивая или уменьшая эксцентриситет эксцентрикового вала.

Рис 22Рис. 22. Конструкция консольного эксцентрикового вала со встроенным
механизмом регулировки его эксцентриситета.

          На Рис. 22 показана конструкция консольного эксцентрикового вала со встроенным механизмом регулировки его эксцентриситета. Он содержит эксцентриковую втулку 3 смонтированную на мотылевой шейке 1 эксцентрикового вала 2, которая зафиксирована от проворота шпонкой 4, шарнирно соединенной тягами 5 с кривошипным валиком 6, в котором выполнен зубчатый венец 7, взаимодействующий с зубчатым сектором 8 валика 9, при этом на последнем закреплен зубчатый сектор 10, зацепляющийся с зубчатым колесом 11, закрепленным на эксцентриковой втулке 3. Для вращения валика 9 его свободный выступающий конец выполнен с прямоугольным хвостовиком 12 с размером под зев гаечного ключа.
Регулировка эксцентриситета выполняется следующим образом. На хвостовик 12 валика 9 одевают ключ и поворачивают его на угол 360 град, при этом находящийся с ним в зацеплении зубчатый сектор 8 поворачивает кривошипный валик 6 на угол 180 град., и выходит из зацепления с зубчатым венцом 7. При повороте кривошипного валика 6 шарнирно соединенные с ним тяги 5 выводят шпонку 4 из соответствующего шпоночного паза эксцентриковой втулки 3. После выхода из зацепления зубчатого сектора 8, зубчатый сектор 10 входит в зацепление с зубчатым колесом 11 и при дальнейшем вращении валика 9 происходит поворот эксцентриковой втулки 3, который приводит к изменению эксцентриситета эксцентрикового вала 2. После совмещения со шпонкой 4 соответствующего шпоночного паза эксцентриковой втулки 3 зубчатый сектор 10 выходит из зацепления с шестерней 11. При последующем вращении валика 9 зубчатый сектор 8 входит в зацепление с зубчатым венцом 7 кривошипного валика 6 и поворачивает его на угол 180 град, и шпонка 4 входит в соответствующий паз эксцентриковой втулки 3, фиксируя ее угловое положение. На этом процесс регулировки эксцентриситета заканчивается.

Рис 23Рис. 23. Конструкция двухопорного коленчатого вала со встроенным механизмом
регулировки эксцентриситета его мотылевой шейки.

          На Рис. 23 показана конструкция двухопорного коленчатого вала со встроенным механизмом регулировки эксцентриситета его мотылевой шейки. В коленчатый вал 1 установленный на станине 2 на подшипниках скольжения и оснащенный эксцентриковой втулкой 3 с зубчатым венцом 19, на которой посредством втулки скольжения установлен шатун 4, встроена подвижная в осевом направлении ось 5, расположенная в сквозном отверстии правой опоры коленчатого вала 1 и выполненная за одно целое с шестерней 6 и зубчатым венцом 7. Также в коленчатый вал 1 встроен планетарный редуктор, состоящий из корончатого колеса 8, солнечной шестерни выполненной за одно целое с ведущим валом 9 и сателлита 10, при этом, последний имеет внутренние зубья 11, которые могут контактировать с зубчатым венцом 7 оси 5. Корончатое колесо 8 находится в зацеплении с червяком 12 вспомогательного привода, благодаря наличию на его наружной поверхности червячных зубьев. Шестерня 6 при нахождении оси 5 в крайнем правом положении находится в зацеплении с зубчатым венцом 18 коленчатого вала 1. Ось 5 имеет возможность осевого перемещения, поскольку соединена с поршнем 13 пневмоцилиндра 14, воздух к которому подается посредством воздухоподводящей головки 15. На скобе 16 смонтирован стопорный механизм, содержащий фиксирующие шестерни 17, которые, как и шестерня 6 находятся в зацеплении с зубчатым венцом 18 коленчатого вала 1.
Для регулировки эксцентриситета коленчатого вала через воздухоподводящую головку 15 подается воздух в поршневую полость пневмоцилиндра 14, при этом его поршень13, преодолевая усилие пружины, перемещает влево ось 5, выполненную за одно целое со штоком пневмоцилиндра, выводя шестерню 6 и фиксирующие шестерни 17 из зацепления с зубчатым венцом 18 коленчатого вала 1 и вводя в зацепление с зубчатым венцом 19 эксцентриковой втулки 3. Одновременно зубчатый венец 7 входит в зацепление с внутренними зубьями 11 сателлита 10, после чего включается вспомогательный привод, и червяк 12 передает вращение находящемуся с ним в зацеплении червячному колесу выполненного за одно целое с корончатым колесом 8 планетарного редуктора. Последнее вращает сателлит 10 и соответственно зацепляющуюся с ним посредством зубчатого венца 7 ось 5, которая в свою очередь передает вращение эксцентриковой втулке 3, и поворачивая ее на требуемый угол, меняет тем самым величину эксцентриситета коленчатого вала. После выполнения рассмотренной регулировки, посредством системы электропневмоавтоматики производится сброс в атмосферу воздуха из поршневой полости пневмоцилиндра 14, и его пружина возвращает поршень 13 вместе со штоком – осью 5 в крайнее правое исходное положение, вводя при этом ось 5 в зацепление с зубчатым венцом 18 коленчатого вала 1. Закрепленные на оси 5 посредством скобы 16 фиксирующие шестерни 17 также синхронно перемещаются вправо и вводятся в зацепление с зубчатым венцом 18 эксцентриковой втулки 3, обеспечивая тем самым ее надежную угловую фиксацию.

Рис 24Рис 24 Конструкция регулируемого эксцентрикового блока кривошипной
машины.

      На Рис. 24 показана конструкция регулируемого эксцентрикового блока кривошипной машины. Он состоит из эксцентрикового блока 1, выполненного за одно целое с приводными зубчатыми колесами и посредством подшипников скольжения 2 установленного на оси 3, регулируемой эксцентриковой втулки 5 с зубчатым венцом 7 и шлицевой поверхностью 8. Эксцентриковая втулка 5 своим зубчатым венцом зацепляется с зубчатым блоком 6, который в свою очередь находится в зацеплении с зубчатым колесом 9, установленным с возможностью вращения на левой цапфе эксцентрикового блока 1 посредством подшипника скольжения, а своей шлицевой поверхностью эксцентриковая втулка 5 взаимодействует с эксцентриковым блоком 1 посредством венца 15 с внутренними шлицами. Нахождение венца 15 в крайнем левом положении, при котором оно обеспечивает жесткое соединение эксцентрикового блока 1 с эксцентриковой втулкой 5 обеспечивается наличием болтов 16 и пружин 18. Зубчатое колесо 9 в свою очередь зацепляется с вал-шестерней 10, установленной на подшипниках 11 в корпусе 12, закрепленным в станине 4 и своим противоположным концом посредством муфты 13 соединен с реверсивным электродвигателем 14. На эксцентриковом блоке 1 закреплено приводное кольцо 17 с цен-тральной кольцевой проточкой, левый внутренний бурт которой взаимодействует с головкой болтов 16, а правый – с захватами штоков 20 пневмоцилиндров 19, при этом в исходном положении шток 20 с поршнем 23 поджат пружиной 21 и зафиксирован от проворота в крышке 22.
Регулировка положения мотылевой шейки эксцентрикового блока осуществляется следующим образом. По команде от системы электропневмоавтоматики сжатый воздух подается в надпоршневую полость пневмоцилиндров 19, в результате чего штоки 20, преодолевая усилие пружин 21, перемещаются вправо, и взаимодействуя при этом своими зацепами с правым буртом паза кольца 17, перемещают последнее в том же направлении, что приводит к тому, что венец 15 также перемещается вправо болтами 16, сжимающими при этом пружины 18, и тем самым, обеспечивается разъединение эксцентрикового блока 1 с эксцентриковой втулкой 5. В конце хода кольца 17 включается конечный выключатель 24 и через систему электроавтоматики включает муфту 13, в результате чего вращение от реверсивного электродвигателя передается валу-шестерне 10, зубчатому колесу 9, зубчатому блоку 6, который поворачивает эксцентриковую втулку 5 на требуемый угол, меняя, таким образом, эксцентриситет эксцентрикового блока 1 машины. После окончания поворота эксцентриковой втулки подается команда на сброс воздуха из надпоршневой полости пневмоцилиндров 19 и пружины 21 возвращают их штоки в крайнее левое положение, в результате этого под действием пружин 18 и с помощью болтов 16 кольцо 17 и венец 15 также возвращаются в крайнее левое положение, при котором эксцентриковый блок 1 и эксцентриковая втулка 5 жестко соединяются друг с другом. На этом процесс регулировки заканчивается.

Рис 25Рис. 25. Конструкция малонагруженного кривошипного вала со встроенным устройством, обеспечивающим большой диапазон регулирования его эксцентриситета.

           На Рис 25 показана конструкция малонагруженного кривошипного вала со встроенным устройством, обеспечивающим большой диапазон регулирования его эксцентриситета. Кривошипный полый вал 2 с фланцем 3, установленный на подшипниках качения в корпусе машины, содержит установленный на ходовой шпонке 4 дополнительный вал 5, правый конец которого установлен на подшипниках 19, расположенных в отверстии резьбовой втулки 17 со штурвалом 18, при этом, левый конец вала 5 посредством осей 14 и радиусной тяги 13 шарнирно соединен с вилкой 16 ползуна 11, несущего кривошипный палец 12 и расположенный в диаметральном пазу 10 кривошипного вала 2. Ползун 11 при работе под нагрузкой прижат к торцевой поверхности кривошипного вала 2 посредством приводного зубчатого колеса 9, крепящегося к кривошипному валу 2 болтами 8. Резьбовая втулка 17 своей наружной резьбовой поверхностью входит в ответную резьбу торцевой крышки 6, которая фиксирует осевое положение подшипников кривошипного вала 2 в корпусе 1. Привод вращения кривошипного вала 2 осуществляется посредством зубчатой передачи, ведущая шестерня 21 которой зацепляется с зубчатым колесом 9, закрепленном на кривошипном валу. Нижнее положение ползуна 11 ограничивается планкой 20.
Регулировка положения кривошипного пальца относительно оси вращения кривошипного вала осуществляется следующим образом. Для выполнения радиального перемещения ползуна 11 с кривошипным пальцем 12 сначала отпускают болты 8, что приводит к ослаблению прижима ползуна 11 левым торцем колеса 9. После этого, вращением штурвала 18 в требуемую сторону перемещают резьбовую втулку 17, которая за счет ее соединения посредством подшипников 18 с дополнительным валом 5, заставляет его перемещаться в осевом направлении, при этом благодаря шарнирному соединению последнего посредством осей 14 и радиусной тяги 13 с ползуном 11 выполняется его диаметральное перемещение вместе с кривошипным пальцем 12 в пазу 10 на фланце 3 кривошипного вала 2. После выполнения диаметрального перемещения ползуна 11 и получения нужной величины эксцентриситета кривошипного пальца 12 относительно оси вращения кривошипного вала 2, производится затяжка болтов 8, после завершения которой ползун 11 плотно прижимается торцем зубчатого колеса 9 к фланцу 3 кривошипного вала и он способен передавать нагрузки возникающие при работу кривошипного механизма в составе машины.

Рис 26Рис. 26. Конструкция кривошипного блока со встроенным устройством
для регулировки его эксцентриситета под нагрузкой.

            На Рис. 26 показана конструкция кривошипного блока со встроенным устройством для регулировки его эксцентриситета под нагрузкой. В отверстии полого кривошипного вала 1, установленного на подшипниках 2 и 3 в корпусе 4 машины расположен эксцентриковый вал 5, установленный в направляющей втулке 7, упорных подшипниках 13 и в отверстии фланца 8, на торце которого крепится подводящее устройство 9, а также поршень 6, выполненный за одно с гайкой, внутренняя резьба которой имеет большой угол подъема, и находится в постоянном контакте с резьбовой поверхностью 12 эксцентрикового вала 5. При этом на наружной поверхности гайки поршня 6 выполнены шлицы 11, которые находятся в постоянном контакте с ответной шлицевой поверхностью кривошипного вала 1. Во фланце 8 и стенке кривошипного вала 1 выполнены подводящие отверстия, обеспечивающие подачу масла от подводящего устройства 9 в поршневую полость А и штоковую полость Б гидроцилиндра, который образован за счет герметичной установки во внутреннюю полость кривошипного вала 1 с левой стороны втулки 7 а с правой – фланца 8.

          Регулировка эксцентриситета кривошипного блока, выполняется следующим образом. По команде от системы электроавтоматики машины масло под давлением от подводящего устройства 9 поступает в поршневую полость А гидроцилиндра, встроенного во внутреннюю полость кривошипного вала 1, при этом в штоковой полости Б создается определенный подпор масла, при этом поршень 6 смещается влево и своими наружными шлицами 11 расположенными на его гайке скользит по ответной шлицевой поверхности расположенной в отверстии кривошипного вала 1, а внутренняя резьба гайки выполненной за одно целое с поршнем 6 за счет контакта с резьбовой поверхностью 12 эксцентрикового вала 5, имеющей большой угол подъема, заставляет последний поворачиваться в требуемом направлении, меняя при этом величину эксцентриситета (например, увеличивая) кривошипного блока. Если необходимо изменить величину эксцентриситета кривошипного блока в противоположную сторону (например, уменьшить), то по команде от системы электроавтоматики машины масло от подводящего устройства 9 поступает в штоковую полость Б гидроцилиндра, а в поршневой полости А, также создается некоторый подпор, в результате чего, поршень 6 перемещается вправо, заставляя при этом эксцентриковый вал 5 поворачиваться в противоположную сторону.

       Для сообщения вращения кривошипному валу, являющемуся ведущим звеном большинства рычажных механизмов, на нем устанавливаются и жестко крепятся приводные шкивы (маховики) или зубчатые колеса, а также зубчатые колеса и звездочки для передачи движения различным вспомогательным механизмам технологического оборудования. Для крепления этих деталей на валах используются шпоночные и шлицевые и оригинальные соединения.

Шпоночные соединения. Подавляющее большинство соединений зубчатых колес, шкивов, рычагов дисков, втулок и прочих деталей, устанавливаемых на валы, выполняется именно с применением шпоночных соединений. Объясняется это простотой и технологичностью изготовления шпонок и шпоночных пазов на валу и в соединяемой детали, а также их сборки. Для крепления деталей на кривошипном валу используются следующие виды шпоночных соединений,

ненапряженные:
– призматические шпоночные соединения,
– сегментные шпоночные соединения,
– цилиндрические шпоночные соединения,
напряженные:
– клиновые шпоночные соединения,
– тангенциальные шпоночные соединения.

Рис 27Рис. 27. Крепление маховика и зубчатого колеса на кривошипном валу.

        На Рис. 27 показано крепление зубчатого колеса на кривошипном валу посредством призматической шпонки и крепление маховика посредством комплекта клиновых шпонок. Подавляющее большинство соединений зубчатых колес, шкивов, рычагов, дисков, втулок и прочих деталей, устанавливаемых на валы, выполняется именно с применением призматических шпонок (см. Рис. 28).

Рис 28Рис. 28. Призматическое шпоночное соединения.

       Использование призматических шпонок в зависимости от предъявляемых требований позволяет получить как подвижное в осевом направлении, так и неподвижное соединения. В серийном производстве шпонки изготавливаются из чистотянутой стали по ГОСТ 8787-68 с в≤60 кг/мм2, , однако в обоснованных случаях могут изготавливаться из легированных сталей и подвергаться упрочняющей термообработке, например, для повышения износостойкости в подвижных соединениях. Допуски на размеры призматических шпоночных соединений установлены ГОСТ 23360-78. Разновидностью призматической шпонки является сегментная шпонка, также широко применяемая благодаря технологичности выполнения шпоночного паза на валу (см. Рис. 29). Однако при нагруженном вале применение сегментной шпонки не желательно, так как она существенно ослабляет его сечение.

Рис 29Рис. 29. Сегментное шпоночное соединение.

        Основной разновидностью напряженного шпоночного соединения является соединение при помощи радиальной клиновой шпонки (см. Рис. 30а). Клиновая шпонка, как и призматическая имеет три плоские грани и одну клиновую, расположенную в радиальном направлении по отношению к оси вала и контактирующую с ответной клиновой поверхностью втулки, уклон этой поверхности рекомендуется выполнять равным ∠ 1:100. Клиновая шпонка в отличие от призматической шпонки снабжена головкой для ее запрес-совки, при этом если такое соединение расположено в средней части вала, то оно требует выполнения на валу длинного паза, поэтому клиновые шпонки, как правило, применяются при установке деталей на консольном конце вала, поскольку в таком случае длинный паз на валу не нужен. В отличие от призматической шпонки при передаче крутящего момента клиновая шпонка работает не боковыми, а верхней и нижней гранями, прилегающими к валу и втулке.
Второй разновидностью напряженных шпоночных соединений являются тангенциальные клиновые шпонки (см. Рис. 30б). Такие соединения в силу достаточно высокой трудоемкости их изготовления и сборки применяются только в приводах, рабо-тающих с большими знакопеременными динамическими нагрузками. Эти шпонки устанавливаются на вал только в паре, так как каждая шпонка состоит из двух клиньев, создающих распор при их относительном продольном смещении. Рекомендуется применять следующие размеры тангенциальных шпонок: h ≈ 0,1d; b ≈ 0,3 d. При передаче крутящего момента тангенциальное шпоночное соединение работает за счет сжатия боковой поверхности шпонок.

Рис 30Рис. 30. Напряженные шпоночные соединения.

        Шлицевые соединения. Шлицевые соединения, по сравнению со шпоночными, имеют ряд существенных преимуществ, которые заключаются в следующем:
– большую нагрузочную способность для неподвижного соединения и более высокую износостойкость для подвижных соединений при одном и том же диаметре вала,
– более высокую долговечность за счет уменьшенной концентрации напряжений на валу,
– улучшенное центрирование деталей на валу и сохранение их углового положения при осевом перемещении.

Рис 31Рис. 31. Виды шлицевых соединений.

В машиностроении обычно применяются два типа шлицевых соединений: прямобочные (см. Рис. 31а) и эвольвентные (см. Рис. 31б). Геометрические размеры и допуски прямобочных шлицов установлены ГОСТ 1139-80, согласно которому определены три серии шлицевых соединений: легкая, средняя и тяжелая. Размеры и посадки эвольвентных шлицевых соединений с углом профиля 30 град, в зависимости от вида соединения (подвижное, неподвижное) и способа его центрирования определяется ГОСТ6033-80. Стандарт предусматривает центрирование по боковым поверхностям зубьев, по наружному диаметру и по внутреннему диаметру (последние применяются очень редко). Наиболее распространенным видом центрирования эвольвентных шлицевых соединений является центрирование по боковым поверхностям зубьев.

             Оригинальные соединения. В случаях, когда технические требования к приводному валу и устанавливаемым на нем деталям не позволяют по тем или иным причинам использовать рассмотренные выше соединения конструктор вынужден находить оригинальные способы установки и закрепления деталей на валу. Рассмотрим несколько при-меров оригинальных устройств для крепления деталей на валу, которые позволяют обеспечить выполнение специфических требований и ограничений, предъявляемых к этим соединениям.

          Для создания простого и надежного соединения вала с шестерней испытывающего большие осевые нагрузки и расположенной на консольном конце вала предлагается конструкция показанная на Рис. 32. В этой конструкции шестерня 2 устанавливается и крепится на валу 1 посредством цилиндрической шпонки 3, выполненной в виде штифта, установленного в продольное отверстие 4, совместно выполненное в валу 1 и шестерне 2 и фиксируется от осевого усилия посредством пластины 6, установленной в поперечном пазу 5, также выполненном совместно в валу 1 и шестерне 2. Крепится пластина 6 на валу 1 посредством цилиндрической шпонки 3, которая проходит через отверстие в пластине.

Рис 32Рис. 32. Соединение вала с шестерней испытывающей большие осевые нагрузки.

         Для беззазорного соединения шестерни с валом привода, работающего в реверсивном режиме предлагается конструкция, показанная на Рис 33. В этой конструкции шестерня устанавливается на вал 1, имеющий эксцентричную проточку 2 и для передачи крутящего момента крепится на нем посредством двух кольцевых клиньев 3, расположенных в этой расточке и поджатых к поверхности отверстия шестерни посредством пружины 4. Наружная и внутренняя клиновая поверхность клиньев 3 образована эксцентрично расположенными цилиндрическими поверхностями.

Рис 33Рис. 33. Беззазорное крепление шестерни на валу.

            Для крепления втулки на консольном конце вала имеющего ограниченную длину предлагается конструкция показанная на Рис. 34. Эта конструкция предусматривает, что на вал 1 с эксцентричной цапфой 2 устанавливается втулка 3, имеющая торцевую эксцентриковую расточку 4, в которую устанавливается шайба 5 с эксцентрично выполненным отверстием, с помощью которого она контактирует с эксцентриковой ступенью 2 вала 1. Осевая фиксация втулки 3 и шайбы 5 на валу 1 осуществляется стопорным кольцом 7 установленным в пазу 8 выполненном на эксцентриковой ступени 2 вала 1.

Рис 34Рис. 34. Крепление втулки на консольном валу.

          Для штифтового крепления шестерни на валу, позволяющего выполнять его быстрый демонтаж предлагается конструкция показанная на Рис 35. В этой конструкции для крепления и осевой фиксации шестерни 2 на валу 1 в отверстие 3, совместно выполненное в валу 1 и шестерне 2 вставляется штифт 4, имеющий лыску 8, а торец вала 1 имеет торцевую полость 6 с канавкой 7 в которую устанавливается стопорное кольцо 5, фиксирующее от выпадения штифт 4. При этом, лыска 8 на штифте 4 и левая плоскость канавки 7 на валу 1 расположены в одной плоскости для обеспечения одновременного контакта боковой поверхности сто-порного кольца 5 со штифтом 4 и валом 1.

Рис 35Рис. 35. Быстросъемное штифтовое крепление шестерни на валу.

              Для беззазорного соединения вала с устанавливаемыми на нем деталями (зубчатыми колесами, шкивами) работающими с большими нагрузками в реверсивном режиме предлагается конструкция показанная на Рис 36. Ступица 1 соединяется с валом 2 при помощи жестко закрепленной на валу 2 составной тангенциальной клиновой шпонки, состоящей из основного призматического клина 3, имеющего две встречные клиновые поверхности и двух дополнительных клиньев 4 и 5, затягиваемых с помощью крепежных деталей 6 и 7 (болтов, винтов). Выборка зазора и создание предварительного натяга в шпоночном соединении осуществляется перемещением дополнительных клиньев 4 и 5 в радиальном направлении при путем вкручивания и затяжки крепежных деталей 6 и 7 (клина 4 расположенного в пазу ступицы 1, клина 5 расположенного в шпоночном пазу вала 2).

Рис 36Рис. 36. Беззазорное соединение для тяжело нагруженной передачи.

          Для обеспечения работоспособности коленчатого (эксцентрикового) вала в составе кривошипно – шатунного механизма к его поверхностям и размерам необходимо назначить определенные требования по точности. На Рис 37 показан чертеж коленчатого вала холодно – высадочного автомата, установим требования к его размерам и поверхностям. Для обеспечения работоспособности коленчатого вала в составе кривошипно – шатунного механизма необходимо выполнить следующие требования по его точности:
– посадку на диаметры коленчатого вала D, D1, D2, D3, D4,
– допуски Δ на размеры Б8,L, A8,
– радиальные биения диаметров коленчатого вала D, D1, D3, D4,
– торцевое биение упорных заплечиков диаметров D, D1 коленчатого вала,
– торцевое биение упорных заплечиков диаметра D2 коленчатого вала,
– непаралельность мотылевой шейки D2 коленчатого вала относительно общей оси,
– погрешности формы поверхностей D, D2, D1, D3, D4

Рис 37Рис 37 Требования по точности, предъявляемые к коленчатому валу

          На диаметры опорных и мотылевой шеек коленчатого вала D, D1, D2 устанавливаются посадки f7, на диаметр D3, под установку маховика посадка js6, на диаметр D4 под установку шестерни посадка k6. Допуск Δ на размер A8 предварительно устанавливается по h11 и уточняется по результатам расчета размерной цепи, определяющей точность перемещения ползуна кривошипно – шатунного механизма [1]. Допуск Δ на размер Б8 предварительно устанавливается по h11 и уточняется по результатам расчета размерной цепи Б (см. рис 38).
Размерная цепь Б содержит следующие звенья:
Б1(Б7), ширина упорного буртика втулки подшипника скольжения правой (левой) опорной шейки коленчатого вала,
Б2 (Б6), длина посадочного места правой (левой) буксы,
Б3 (Б5), толщина регулировочной прокладки, устанавливаемой под фланец правой (левой) буксы,
Б4, расстояние между опорными торцевыми заплечиками отверстия станины под установку букс,
Б8, расстояние между наружными поверхностями щек коленчатого вала,
БΔ, исходное – замыкающее звено размерной цепи, определяющее величину суммарного осевого зазора между щеками коленчатого вала и торцем упорных буртиков втулок подшипников скольжения его опорных шеек.

Рис 38Рис 36 Размерная цепь Б, определяющая величину суммарного осевого зазора между щеками коленчатого вала и торцем упорных буртиков втулок подшипников скольжения его опорных шеек.

          Допуск Δна размер L устанавливается по h11. Радиальное биение диаметров коленчатого вала D, D1 относительно оси А первоначально устанавливается по 6 степени точности ГОСТ 24643-81 и уточняется после расчета размерной цепи, определяющей точность перемещения ползуна кривошипно – шатунного механизма [1]. Радиальное биение диаметров коленчатого вала D3, D4 относительно оси А первоначально устанавливается по 9 степени точности ГОСТ 24643-81и уточняется после расчета соответствующих размерных цепей, определяющих требования по точности к валу шкива (маховика) ременной передачи и валу зубчатого колеса. Торцевое биение упорных заплечиков диаметров D, D1 коленчатого вала и торцевое биение упорных заплечиков диаметра D2 коленчатого вала устанавливаются по 7 – 8 степени точности ГОСТ 24643-81. Непаралельность мотылевой шейки D2 коленчатого вала относительно общей оси, назначается по 6 – 7 степени точности ГОСТ 24643-81 и уточняется по результатам расчета размерной цепей определяющих нормы точности автомата [1]. Погрешности формы поверхностей D, D2, D1, D3, D4 устанавливаются согласно требований изложенных в работе [1], если нет других нормативных документов, регламентирующих требования к опорным и мотылевой шейке коленчатого вала кривошипно – шатунного механизма конкретного изделия.

ЛИТЕРАТУРА.

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

В статье использована информация из соответствующих раздеова работы автора «Основы проектирования» изданной в 2011г. и работы автора «Проектирование механизмов», изданной в 2015г.

В справочно – методическом пособии «Проектирование механизмов» помимо примеров конструкции коленчатых валов содержится:
– примеры конструкции и рекомендации по применению рычажных и кулачковых механизмов, механизмов прерывистого действия и комбинированных механизмов,
– примеры конструктивного исполнения и рекомендации по применению основных типов деталей вышеперечисленных механизмов: к шатунов, ползунов, рычагов и коромысел, кулачков и их шарнирных соединений,
– рекомендации по выбору типа привода механизма и примеры его выполнения,
– расчеты механизмов,
– методика проектирования механизмов,
– рекомендации по назначению требования по точности к механизмам и их типовым деталям,
пример проектирования механизма

 

 Для приобретения полной версии статьи добавьте её в корзину,

Стоимость полной версии статьи 130 рублей.