Понятие о структуре машин. Части, узлы и детали машин

Части, узлы и детали машин. Строительные машины предназначены для выполнения механической работы. Они содержат двигатель, являющийся источником механической энергии; рабочие органы и рабочее оборудование; трансмиссию (силовую передачу) от двигателя к рабочим органам; устройства управления; объединяющий остов, называемый по-разному в зависимости от компоновки частей машины.

При всем разнообразии конструкций машины состоят из отдельных принципиально однородных деталей, которые представляют собой конечные элементы, не допускающие разобщения без нарушения функциональной целостности. Конструктивно завершенные сочленения деталей называют узлами.

Детали машин классифицируют по назначению. К корпусным, или базовым, деталям и узлам, которые несут на себе механизмы и отдельные агрегаты машин, относятся рамы, кронштейны, корпуса, плиты, литые блоки, салазки, столы и тому подобные конструкции опорного и вмещающего типа.

Детали передач составляют механизмы, передающие механическую энергию на расстояние с изменением или преобразованием скоростей, направлений, видов, а иногда и законов движения. Например, передача вращательного движения может осуществляться непосредственным контактом, как в зубчатых или червячных (рис. 2.1) парах, и с помощью промежуточного звена, функции которого выполняет ремень или цепь (рис. 2.2). Для преобразования вращательного движения в поступательное используют зубчато-реечные (см. рис. 2.1, в), канатные, винтовые и другие передачи.

Рис. 2.1. Пары деталей передач непосредственным контактом: а — коническая зубчатая; б —цилиндрическая зубчатая; в — червячная; г — зубчато-реечная; 1— большое зубчатое колесо; 2 — малое зубчатое колесо; 3 — зубчатая рейка; 4 — червяк

Рис. 2.2. Передача с помощью промежуточного звена: а — ременная; б — цепная; 1 — клиновидный ремень; 2 — большой шкив; 3 — малый шкив; 4 — большая звездочка; 5 — цепь; 6 — малая звездочка

Валы, оси служат для поддержания вращающихся деталей машин, причем валы в отличие от осей нагружаются не только изгибающим, но и крутящим моментом. Радиальные опорные устройства валов и вращающихся осей называют подшипниками, торцовые упоры — подпятниками, помещенные в них части валов и осей— цапфами (шипами). Различают подшипники скольжения и качения.

Цапфы подшипников скольжения — втулочных, фланцевых, разъемных, неразъемных имеют непосредственный контакт с опорной поверхностью. Для снижения трения при скольжении служит смазка. Изнашиваемые поверхности обычно выполняют из материалов, обладающих хорошими антифрикционными свойствами (баббитов, бронз, чугунов специальных марок, пластмасс), в виде сменных вкладышей и втулок.

В подшипниках качения между вращающейся и неподвижной частями помещены тела качения: шарики, цилиндрические или конические ролики, которые удерживаются на необходимом расстоянии друг от друга обоймой-сепаратором. Они перекатываются по поверхности внутреннего кольца, в которое вставляется цапфа, а нагружаются со стороны наружного кольца, закрепляемого в корпусе машины, ступице колеса и т. д. Шариковые и роликовые подшипники представляют основной вид опор валов и осей в современных машинах.

Для соединения валов используют раз личного рода муфты: простейшие втулочные, продольно-свернутые, фланцевые. Специальные компенсационные муфты могут служить для соединения несоосных валов (крестовая), смягчения динамических воз действий (упругая), передачи вращения под углом (шарнирная зубчатая). Для управляемого разобщения валов служат сцепные муфты (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Съем конической (а) и однодисковой (б) фрикционных муфт сцепления

Соединительные детали связывают между собой другие детали и узлы. Неразъемные соединения — заклепочные, сварные клеевые, паяные, вальцовые не позволяют разобщить элементы узла без разрушения соединительных деталей или слоев. В разъемных соединениях, предназначенных для подобного разобщения, используется взаимное направление деталей (по типу паз-выступ) или трение, возникающее при сильном прижатии деталей, а иногда и то, и другое.

Примером соединения по принципу взаимного направления может служить насадка ступицы колеса на вал с передачей окружного усилия при помощи шпонки или шлицевое соединение (рис. 2.4). Связь трением реализует широко известные резьбовые соединения, которые осуществляются парами деталей типа болт-гайка или шпилька-гайка, а также винтами, шурупами и деталями других форм, использующими различного рода винтовые соединения.

Рис. 2.4. Форма концевой части вала для шпоночного (а) и шлицевого (б) соединений: 1 — призматическая шпонка; 2 — вал

К соединительным деталям относятся также различные приспособления, препятствующие ослабленню резьбовых соединений из-за саморазвинчивания по причине сотрясений, вибраций и т. п. Это — пружинные разрезные, замковые шайбы, шплинты, контргайки и пр.

Упругие элементы представляют собой группу деталей машин, предназначенных для виброизоляции и гашения энергии пульсаций и ударных воздействий, а иногда для обеспечения постоянного натяга в соединениях. К таким соединениям относятся различного рода витые, спиральные и плоские пружины и другие упругие элементы.

Перечисленные группы деталей машин имеют универсальное применение. В машинах отдельных типов встречаются и другие разновидности деталей. Например, в грузоподъемных машинах, использующих для передачи усилий гибкие элементы типа проволочных витых и пеньковых канатов, имеются такие детали и узлы, как блоки, концевые канатные зажимы, канатные барабаны в лебедках, детали тормозных, грузозахватных устройств (рис. 2.5). Детали специального назначения применяются в гидравлических и пневматических устройствах, двигателях и некоторых других машинах.

Рис. 2.5. Некоторые детали грузоподъемных машин: а — канатный барабан; б — крюковая двухблочная обойма; в — концевой зажим каната в барабане; г — клиновой зажим; 1 —подшипник скольжения; 2 — зубчатое колесо; 3 — барабан; 4 — блок; 5 — обойма; 6 — грузовой крюк; 7 — концевой зажим; 8 — клин