Правила конструирования ⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 3
При конструировании контактно нагруженных соединений основное внимание должно быть обращено на уменьшение напряжений путем придания соединениям рациональной формы. В случаях, когда это допускают условия работы соединения, тела, воспринимающие нагрузку, следует опирать в гнездах, имеющих диаметр, близкий к диаметру тела (а = 1,02 -1,03). Пример последовательного упрочнения сферического сочленения приведен на рис. 7.8 (узел шарикового подпятника). Наиболее выгодна конструкция на рис. 7.8, е со сферой большого диаметра, расположенной в сферическом гнезде. Рис. 7.8 Так как даже в случае сфер и цилиндров большого диаметра поверхность контакта весьма мала, то для сокращения точной механической обработки целесообразно придавать рабочей поверхности наименьшие приемлемые по технологии изготовления размеры (рис 7.9).
Рис. 7.9. Во всех случаях, когда это возможно по конструкции, следует применять линейный контакт вместо точечного и поверхностный вместо линейного и точечного. В рычажном механизме (рис. 7.10, а) рычаг 1, совершающий колебательные движения, приводит другой рычат (на рисунке не показан) через палец 2, скользящий в пазе рычага. Конструкция нерациональна, так как контакт на поверхностях трения линейный и палец быстро изнашивает грани паза. В улучшенной конструкции 2 (рис. 7.10, б) на палец надет сухарь 3. Контакт между сухарем и гранями паза, а также между пальцем и отверстием сухаря поверхностный, что резко снижает износ.
Рис. 7.10. Замена линейного контакта поверхностным На рис. 7.10, в показан узел привода толкателя 4 с помощью наклонной шайбы 5, действующей на сферический торец толкателя. Для повышения износостойкости целесообразно приводить толкатель через самоустанавливающуюся пяту б (рис. 7.10, г) с поверхностным контактом по толкателю и шайбе. В лопастном насосе (рис. 7.10, д) лопатка 7 скользит в пазе ротора 8 и под действием центробежной силы и пружины прижимается к стенкам корпуса 9 с эксцентричным отверстием. Линейный контакт между лопаткой иотверстием корпуса можно заменить поверхностным путем установки шарнирного вкладыша 10 (рис. 7.10, е). Введение самоустанавливающегося башмака 11 (рис. 7.10, ж) позволяет создать жидкостную гидродинамическую смазку. Соединения, работающие под ударной нагрузкой Условия работы циклически нагруженных соединении резко ухудшаются, если в сочленении имеется зазор. Контактирующие поверхности периодически раздвигаются и смыкаются; нагрузка становится ударной. При неправильной конструкции соединение быстро выходит из строя в результате перегрева, наклепа и разбивания рабочих поверхностей. Для увеличения работоспособности соединений, испытывающих ударные нагрузки, целесообразно следующее: повышать упругость системы, вводя амортизаторы, смягчающие удары; уменьшать напряжения на рабочих поверхностях заменой точечного и линейного контактов поверхностным и увеличением размеров поверхности; придавать рабочим поверхностям повышенные прочность, твердость и термостойкость; всемерно уменьшать или полностью устранять зазоры в соединениях; подводить в контакт обильную смазку с целью создания амортизирующей масляной пленки, отвода теплоты, выделяющейся при ударах и (в случае закаленных стальных поверхностей) с целью предупреждения отпуска; уменьшать массу звеньев механизма для снижения инерционных нагрузок1. При контролируемой нагрузке (например, в механизмах, приводимых в действие кулачками) следует всемерно уменьшать величину нагрузки и степень ее ударности путем уменьшения ускорений, возникающих в системе (применение кулачков рационального профиля, например параболических и полиномиальных). Рис. 7.11. Повышение работоспособности соединений, подвергающихся ударным нагрузкам На рис. 7.11 приведен пример последовательного упрочнения узла привода поступательно-возвратно движущегося штока. Так как между поверхностями контакта неизбежен зазор h, тонагрузка имеет ударный характер. По кинематике системы движение коромысла 1 сопровождается смещением бойка по торцу штока, что делает условия работы соединения еще более тяжелыми. Работоспособность соединения можно повысить установкой закаленных до высокой твердости ввертного бойка и наконечника на штоке (конструкция 2). Недостаток конструкции — точечный контакт. Условия работы улучшают также применением бойка с цилиндрической поверхностью большого радиуса, обеспечивающей линейный контакт с пониженной величиной контактных напряжений (конструкция 3). Еще лучше конструкция 4, где трение скольжения заменено трением качения.
Рис. 7.12. Толкатели В наиболее целесообразных конструкциях 5 и б боек выполнен в виде сферического вкладыша с плоской рабочей поверхностью. Линейный контакт здесь заменен поверхностным, вследствие чего давления на рабочих поверхностях резко снижаются. Благодаря сферической форме вкладыша соединение обладает свойством самоустанавливаемости, что обеспечивает равномерное распределение нагрузок на рабочей поверхности при всех возможных перекосах системы. В конструкциях 4 и 6 рабочая поверхность штока наплавлена стеллитом. Пример увеличения упругости системы толкателя приведен на рис. 7.12, а. При превышении силы предварительной затяжки пружина 1 сжимается, смягчая удар. Систему применяют в тех случаях, когда при повышенных значениях приводной силы допустимо некоторое отклонение закона движения конечного звена механизма от расчетного, задаваемого профилем приводного кулачка. Целесообразно уменьшать зазор в соединении. Введение регулирования позволяет установить минимальный зазор, совместимый с условием правильной работы механизма, а также компенсировать его увеличение в результате износа. Однако регулирование усложняет эксплуатацию, так как требует периодического контроля состояния механизма. Наилучшим решением является автоматическое устранение зазора в соединении. Одно из решений этой задачи — введение гидравлических компенсаторов. Гидравлический толкатель привода клапанов двигателя внутреннего сгорания (рис. 7.12, б) состоит из стакана 1, в котором скользит плунжер 2 со сферическим гнездом под шток клапанного механизма. По системе каналов в полость А под плунжером подается масло из нагнетательной магистрали двигателя. Открывая запорный шариковый клапан, масло выдвигает плунжер из стакана до полного выбора зазора h во всех звеньях механизма. Давление, оказываемое маслом на плунжер, уравновешивают, усиливая пружину клапана или устанавливая на толкатель дополнительную возвратную пружину. При набегании кулачка на толкатель давление масла под плунжером возрастает, вследствие чего шариковый клапан закрывается. Усилие привода передается через столб масла, запертого в полости А. Вследствие практической несжимаемости масла, механизм работает как жесткая система. После того как кулачок сбегает с толкателя, давление под плунжером падает, и масло из магистрали снова устремляется под плунжер, восполняя утечку, произошедшую за рабочий ход Толкателя вследствие просачивания масла через зазоры между плунжером и стаканом. Система автоматически обеспечивает беззазорную работу механизма при изменениях зазора в результате тепловых расширений системы, а также износа звеньев механизма. Как видно из предыдущего, утечка масла из-под плунжера не сказывается на работе механизма. Более того, она является непременным условием его правильной работы. Если бы система была герметичной, то при уменьшении температуры двигателя (спад нагрузки, работа на холостом ходу), когда зазор в сочленении уменьшается, возникла бы опасность неполного закрытия клапанов. Плунжеры, выдвинутые из стаканов на величину, соответствующую предшествующему увеличенному зазору, не имея возможности осесть, держали бы клапаны двигателя несколько приоткрытыми, что нарушило бы правильное газораспределение. Утечка масла позволяет механизму приспосабливаться к уменьшению зазоров. В начальные периоды пуска, когда давление в масляной магистрали отсутствует, система кратковременно работает при больших зазорах, так как усилие привода в это время передается упором плунжера в торец стакана. Как только масляный насос развивает давление, система вступает в действие. Для сокращения продолжительности периодов работы с большим зазором целесообразно уменьшать объем нагнетательной магистрали и масляных полостей толкателей, например, с помощью вытеснителей т, выполненных из легких материалов, увеличивать производительность масляного насоса или питать магистраль в пусковой период масляным насосом, приводимым от независимого источника энергии. В гидравлическом толкателе по рис. 7.12, в полость А под плунжером отделена от масляной полости дросселем 3. При повышении давления в полости А (набегание кулачка) происходит гидравлическая закупорка дросселя. После сбегания кулачка подача масла в полость А возобновляется.
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|