Міністерство освіти я науки України
Запорізька державна інженерна академія
 |
В.Д. Недоросол
МЕХАНІЧНЕ ОБЛАДНАННЯ
ВОДОПРОВІДНО-КАНАЛІЗАЦІЙНОГО
ГОСПОДАРСТВА
(ВОДООЧИСНЕ ОБЛАДНАННЯ)
Навчально-методичний посібник
для студентів спеціальності «Водопостачання та водовідведення»
Запоріжжя
Міністерство освіти я науки України
Запорізька державна інженерна академія
МЕХАНІЧНЕ ОБЛАДНАННЯ
ВОДОПРОВІДНО-КАНАЛІЗАЦІЙНОГО
ГОСПОДАРСТВА
(ВОДООЧИСНЕ ОБЛАДНАННЯ)
Навчально-методичний посібник
для студентів спеціальності «Водопостачання та водовідведення»
Рекомендовано до видання
на засіданні кафедри ВВ,
протокол № 10 від 31.01.2011 р.
Механічне обладнання водопровідно-каналізаційного господарства (водоочисне обладнання). Навчально-методичний посібник для студентів спеціальності «Водопостачання та водовідведення». / Укл.: В.Д. Недоросол – Запоріжжя: ЗДІА, 2011.- 110 с.
Укладач: Віталій Дмитрович Недоросол, к.х.н., доцент
Відповідальний за випуск: В.І. Сокольник, к.т.н., професор
ЗМІСТ
стор.
Вступ....................................................................................................... 4
Розділ 1. Деталі машин................................................................................. 5
1.1 Загальні відомості про деталі машин............................................ 5
1.2 Короткі відомості про матеріали.................................................. 7
1.3 З'єднання деталей машин............................................................... 10
1.4 Основні види кріпильних різьбових виробів............................... 12
1.5 Передачі......................................................................................... 14
1.6 Редуктори....................................................................................... 22
1.7 Деталі й вузли передач.................................................................. 23
Розділ 2. Обладнання для здрібнювання твердих матеріалів..................... 32
2.1 Загальні положення....................................................................... 32
2.2 Крупне дроблення......................................................................... 34
2.3 Середнє і дрібне подрібнення....................................................... 37
Розділ 3. Обладнання для тепло та маcообмінних процесів....................... 41
3.1 Теплообмінна апаратура............................................................... 41
3.2 Випарні апарати............................................................................. 47
3.3 Колонні апарати............................................................................. 57
Розділ 4. Спеціальне обладнання споруд водопостачання та водовідведення 64
4.1 Обладнання водоприймальних споруд........................................ 64
4.2 Обладнання основних споруд очистки природних вод............... 72
4.3 Обладнання споруд механічної очистки стічних вод.................. 76
4.4 Обладнання споруд біологічної очистки стічних вод.................. 85
Розділ 5. Контрольно-вимірювальні прилади............................................. 95
5.1 Термометри.................................................................................... 95
5.2 Прилади для вимірювання тиску.................................................. 96
5.3 Прилади для вимірювання рівня рідини...................................... 97
5.4 Прилади для вимірювання витрат рідини.................................... 98
Розділ 6. Практичні заняття.......................................................................... 102
Список літератури......................................................................................... 110
ВСТУП
У першій частині посібника розглянуті конструкції й область застосування таких груп устаткування, як трубопровідна арматура й вантажопідйомні механізми, які широко застосовуються в спорудженнях водопроводу й каналізації, а також устаткування для готування розчинів реагентів, їхнього дозування; механізація робіт на складах реагентів; устаткування хлораторних і амонізаторних.
Друга частина посібника присвячена спеціальним видам механічного обладнання.
У розділі ”Обладнання водопровідних споруд” розглядаються конструкція решіток прийомних вікон і решіткоочисні машини; сітки водоприймальних споруджень із механізацією й автоматизацією очищення; усілякі затвори; пристосування для розподілу води та регулюванню швидкості фільтрування тощо.
У розділі “Обладнання каналізаційних споруд” розглядаються конструкція каналізаційних решіток і дробарок, механізми для видалення осадків із пісковловлювачів і відстійників; обладнання споруд біологічного очищення.
Однак, перш ніж перейти до вивчення конструкцій окремих машин і механізмів, необхідно познайомитися з основними типами деталей машин, основами їхнього розрахунку й конструювання. Коло цих питань розглядається в розділі “Деталі машин” даного курсу.
РОЗДІЛ 1
ДЕТАЛІ МАШИН
З'єднання деталей машин
У процесі виготовлення машин деякі їхні деталі з'єднують між собою, при цьому утворяться нероз'ємні й рознімні з'єднання.
Нероз'ємними називаються з'єднання, які неможливо розібрати без руйнування або ушкодження деталей (заклепувальні, зварні й клейові з'єднання).
Рознімними називають з'єднання, які можна розібрати й знову зібрати без ушкодження деталей (різьбові, шпонкові й ін.).
1.3.1 Заклепувальні з'єднання. Заклепувальний шов утворять деталі, що склепують, найчастіше з листового матеріалу або прокату, з'єднані заклепками.
До достоїнств заклепувальних з'єднань варто віднести: високу надійність і хорошу опірність вібраційним і ударним навантаженням. До недоліків - високу вартість і велику витрату матеріалу.
Зараз заклепувальні з'єднання застосовуються у конструкціях, що сприймають великі вібраційні й ударні навантаження, при виготовленні конструкцій із матеріалів, що не зварюються і інших випадках, коли неможливо застосувати зварювання.
1.3.2 Зварні з'єднання.Зварні з'єднання мають досить широке застосування й у цей час є основним типом нероз'ємних з'єднань. Вони відрізняються, у порівнянні із заклепувальними з'єднаннями, простотою з'єднання, меншою масою конструкції, меншою вартістю, швидкістю з'єднання, герметичністю й щільністю з'єднання, можливістю автоматизації процесу зварювання, можливістю виготовлення з'єднань складної конфігурації.
До недоліків зварних з'єднань варто віднести недостатню надійність при вібраційних і ударних навантаженнях, жолоблення деталей через нерівномірність нагрівання в процесі зварювання.
Зварні з'єднання утворюються шляхом місцевого нагрівання деталей, що зварюють, у зоні їхнього з'єднання, до пластичного або розплавленого стану.
Застосовуються наступні основні види зварювання:
- електричне; в свою чергу розрізняють дугове та контактне;
- газове.
Електричне зварювання застосовується для з'єднання деталей із чорних металів.
Газове зварювання застосовується для з'єднання тонколистового чорного металу, кольорових металів, чавуну й неметалічних матеріалів.
Залежно від взаємного розташування елементів, що з'єднують, розрізняють наступні конструктивні різновиди зварних з'єднань:
- з'єднання в стик (рис. 1.1, а) - найбільш прості й надійні з усіх зварних з'єднань;
- з'єднання внахльостку (рис. 1.1, б);
- кутові з'єднання (рис. 1.1, в);
- таврові з'єднання (рис. 1.1, г).
1.3.3 Нарізні з'єднання.Нарізні з'єднання є найпоширенішими рознімними з'єднаннями. Основним елементом нарізного сполучення є різьблення, що утворюється шляхом прорізання на поверхні деталей канавок по гвинтовий лінії.
Класифікація різьблень. Залежно від форми поверхні, на якій утвориться різьблення, розрізняють циліндричні й конічні різьблення.
Залежно від форми профілю різьблення діляться на п'ять основних типів:
трикутні (рис. 1.2, а) застосовуються в кріпильних різьбових деталях; упорні (рис. 1.2,б)- для передачі зусиль однобічної дії; трапецоїдальні (рис. 1.2, в) застосовуються в передачі гвинт - гайка; прямокутні (рис. 1.2, г) - у силових передачах (домкратах і ін.); круглі (рис.1.2, д) - у різьбових парах при частій зборці й розбиранні в забруднених умовах.
Залежно від числа заходів розрізняють різьблення з одним заходом й із декількома заходами. Останні застосовуються в гвинтових передачах. Як правило, усі кріпильні різьбові деталі мають різьблення з одним заходом.
Основними геометричними параметрами циліндричного різьблення є (рис. 1.2):
d - зовнішній діаметр, вказується при позначенні різьблення, наприклад, М 16 означає, що різьблення метричне із зовнішнім діаметром 16 мм;
d1— внутрішній діаметр різьблення, визначається розрахунком різьбових деталей на міцність, де утворюється найслабкіший перетин;
d2 - середній діаметр різьблення, використовується для кінематичних розрахунків у гвинтових передачах;
s - крок різьблення;
α — кут профілю різьблення; для метричних трикутних різьблень α =60°, для дюймових трикутних різьблень α =55°, для трапецоїдальних різьблень α=300.
Передачі
Призначення. У більшості випадків режим роботи машини-знаряддя не збігається з режимом роботи двигуна, тому для компенсації цієї невідповідності між двигуном і машиною встановлюються спеціальні механізми, називані передачами.
Передачі передають механічну енергію від двигуна до робочого органа машини й одночасно можуть виконувати наступні функції:
знижувати й підвищувати кутові швидкості, відповідно підвищуючи або знижуючи обертаючі моменти;
перетворювати один вид руху в іншій;
регулювати кутові швидкості робочого органа машини;
реверсувати рух (змінювати напрямок);
розподіляти роботу двигуна між декількома виконавчими органами машини.
Класифікація передач. За принципом дії передачі діляться на:
§ передачі тертям - фрикційні й ремінні (пасові);
§ передачі зачепленням - зубчасті; гвинт - гайка; черв'ячні; ланцюгові.
Залежно від способу з'єднання ведучої й веденої ланок бувають:
§ передачі з безпосереднім контактом - фрикційні, зубчасті, черв'ячні;
§ передачі із гнучким зв'язком - ремінні й ланцюгові.
Основними силовими й кінематичними характеристики в передачах є: потужність на ведучому N1 і веденому N2 валах, кВт; кутова швидкість ведучого ω1 і веденого ω2 валів, радіан/с; передаточне число; механічний коефіцієнт корисної дії передачі; окружна швидкість ведучого або веденого вала; окружне зусилля передачі; обертовий момент.
1.5.1 Фрикційні передачі.У цих передачах рух від ведучого котка до веденого передається силами тертя, які виникають у місці контакту двох притиснутих один до одного котків (рис. 1.5).
Передача руху від ведучого котка до веденого буде відбуватися в тому випадку, якщо сили тертя Fтр, створювані натискним зусиллям Q, будуть більші або дорівнюють окружному зусиллю Р:
(1.1)
де f— коефіцієнт тертя.
Звідки 
, тобто натискне зусилля має бути значно більшим окружного зусилля передачі.
До достоїнств фрикційних передач варто віднести: простоту конструкції й обслуговування; рівномірність і безшумність роботи; можливість безступінчастого регулювання передаточного числа, причому на ходу, без зупинки передачі.
До недоліків фрикційних передач ставляться: великі навантаження на вали й підшипники від натискного зусилля Q, що обмежує величину переданої потужності, звичайно не більше 20 кВт; велике й нерівномірне зношування котків при буксуванні; непостійне передаточне число через проковзування котків.
Область застосування. Фрикційні передачі з нерегульованим передаточним числом застосовуються в приладобудуванні, де потрібна безшумність роботи.
Фрикційні передачі з безступінчастим регулюванням передаточного числа широко застосовуються в різних машинах і верстатах, де потрібне плавне регулювання швидкостей.
1.5.2 Ремінні (пасові) передачі. Ремінна передача належить до передач тертям із гнучким зв'язком. Складається із провідного 1 і веденого 2 шківів, що обгинаються ременем 3 (рис. 1.6).
Рух передається за рахунок сил тертя, що виникають між шківом і ременем внаслідок натягу останнього.
Залежно від форми поперечного перерізу ременя передачі бувають: плоско-ремінними (рис. 1.6, а), клиноремінними (рис. 1.6, б) і кругло-ремінними (рис. 1.6, в). Останні, як правило, застосовуються в малопотужних передачах.
До достоїнств пасових передач ставляться:
§ простота конструкції й мала вартість;
§ можливість передавати рух на великі відстані (до 15 м);
§ плавність і безшумність ходу;
§ зм'якшення вібрації й поштовхів внаслідок пружної витяжки ременів.
До їхніх недоліків ставляться:
· великі габаритні розміри;
· великі навантаження на вали й підшипники від натягу ременя;
· мала довговічність ременя, особливо у швидкохідних передачах;
· непостійне передаточне число через проковзування ременя.
Плоско-ремінна передача має просту конструкцію шківів і внаслідок великої гнучкості ременя має досить велику довговічність. Застосовується при великих міжосевих відстанях і досить високих швидкостях (до 100 м/с).
.
Плоскі ремені можуть бути прогумованими, бавовняними, вовняними й шкіряними. Найбільше поширення одержали прогумовані ремені, які складаються з декількох шарів бавовняної тканини, зв'язаних вулканізованою гумою.
Клиноремінна передача, завдяки клиновій формі канавки на шківі, що збільшує силу зчеплення ременя зі шківом, дозволяє передавати більшу, у порівнянні із плоско-ремінною передачею, потужність, допускати менші міжосьові відстані А і менший кут обхвату (α≥1200). Однак ця передача має більшу вартість, меншу довговічність ременів і нижчий коефіцієнт корисної дії (к.к.д.).
Клинові передачі застосовуються при малих міжосьових відстанях, великих передаточних числах, великих потужностях, а також при вертикальному або будь-якім іншім розташуванні осей валів.
Клинові ремені робляться у вигляді кільця без шва з перетином у формі трапеції.
1.5.3 Зубчасті передачі.У зубчастій передачі рух передається за допомогою зачеплення пари зубчастих коліс. Менше зубчасте колесо називається шестірнею, і її параметрам приписується індекс 1, а більше - колесом, і його параметрам приписується індекс 2.
Зубчасті передачі - найпоширеніший вид механічних передач.
До їхніх достоїнств варто віднести: високу надійність роботи в широкому діапазоні навантажень і швидкостей; компактність; велику довговічність; високий к.к.д.; сталість передаточного числа; простоту обслуговування.
До недоліків - високі вимоги до точності виготовлення й монтажу; шум при великих швидкостях; ступінчастість передачі.
Залежно від взаємного розташування геометричних осей валів зубчасті передачі бувають: циліндричними - при паралельних осях валів (рис. 1.7, а); конічними - при пересічних осях (рис. 1.7, б), гвинтовими - при перехресних осях (рис. 1.7, в).
Залежно від розташування зубів на обіді колеса розрізняють передачі:
прямозубі, у яких зуби нарізані паралельно утворюючої початкової поверхні;
косозубі, у яких зуби нарізані похило до утворюючої початкової поверхні;
шевронні, що представляють собою здвоєні косозубі колеса із взаємно протилежним напрямком нахилу зубів;
із круговим зубом, у яких зуби нарізані по окружності.
Залежно від форми профілю зуба передачі бувають евольвентними, із зачепленням Новикова, циклоїдальними.
У сучасному машинобудуванні найбільше широко застосовується евольвентне зачеплення, запропоноване Л. Ейлером ще в 1760 р.
Крім того, розрізняють відкриті й закриті зубчасті передачі. У відкритих передачах зуби працюють без змащування або періодично змазуються консистентним змащенням. Закриті передачі працюють у масляній ванні.
Передаточне число зубчастої передачі визначається з вираження
(1.2)
При конструюванні зубчастих передач звичайно задаються числом зубів шестірні z1>l7, мінімальне значення яких визначено з умови унеможливлення підрізання ніжки зуба при виготовленні. Для зменшення шуму, підвищення плавності передачі на практиці приймають z1 = 20...30, причому значення приймають тим більше, чим більше окружна швидкість.
1.5.4 Передача гвинт – гайка. Передача «гвинт - гайка» служить для перетворення обертового руху в поступальний і дуже рідко навпаки.
Знайшла широке застосування у водопровідних і каналізаційних спорудах для керування трубопровідною арматурою (засувками, вентилями, затворами й ін.).
Передача складається із двох ланок: гвинта, що представляє собою круглий стрижень із зовнішнім різьбленням, найчастіше прямокутним або трапецеїдальним, і гайки, що представляє собою порожній циліндр із внутрішнім різьбленням.
Гвинтову лінію різьблення утворює гіпотенуза прямокутного трикутника при накручуванні його на прямий циліндр (рис. 1.8). Змістивши трикутник на 180°, можна побудувати на циліндрі другу гвинтову лінію й одержати гвинтову лінію із двома заходами. Змістивши початок побудови гвинтової лінії на 120° або 90°, можна побудувати гвинтові лінії відповідно з трьома або чотирма заходами.
Відстань S між однойменними сторонами двох сусідніх витків різьблення, обмірювана вздовж осі гвинта, називається кроком різьблення, а відстань S1 між однойменними сторонами цього витка називається ходом різьблення. Для різьблення з одним заходом S1=S. Для різьблення із числом заходів z величина S1=z∙S.
Кут λ, утворений гвинтовою лінією по середньому діаметрі різьблення d2, і площиною, перпендикулярною до осі гвинта, називається кутом підйому гвинтової лінії.
Очевидно що
(1.3)
Зусилля в передачі. Залежність між окружним зусиллям Р й осьовим навантаженням Q можна знайти зі схеми на рис. 1.9, де показані сили, що діють на гайку у гвинтовій парі.
Заміняючи сили нормального тиску N і тертя F їх рівнодіючою R і проектуючи всі сили на осі х та у, одержимо
(1.4)
З відношення цих рівнянь знаходимо
(1.5)
Кут ρ між векторами сил N і R називається кутом тертя. Величина його може бути визначена із залежності tg ρ=f, де f - коефіцієнт тертя.
Ця формула справедлива тільки для прямокутного різьблення. Для трикутного й трапецеїдального різьблень необхідно врахувати вплив кута профілю α і у вираження підставляти значення наведеного кута тертя ρ'.
1.5.5 Черв'ячні передачі.Черв'ячна передача - це зубчасто-гвинтова передача, рух у якій здійснюється за принципом гвинтової пари.
Складається із черв'яка (рис. 1.10), що представляє собою короткий гвинт із трапецоїдальним різьбленням, і черв'ячного колеса із зубами дугоподібної форми.
До достоїнств черв'ячних передач ставляться: плавність і безшумність роботи; компактність; можливість одержання однією парою великих передаточних чисел (100 і більше); можливість одержання самогальмуючих передач, що дозволяє виконувати механізми без гальмових пристроїв.
До недоліків цих передач ставляться: порівняно низький к.к.д. внаслідок втрат на тертя; значне виділення тепла через ковзання черв'яка по зубах колеса; підвищене зношування й схильність до заїдання.
Черв'ячні передачі звичайно застосовують при невеликих і середніх потужностях (до 50 кВт) у приводах періодичної дії. Широко використовуються черв'ячні передачі для керування трубопровідними арматурами.
Черв'яки черв'ячних передач можуть бути з одним і декількома заходами.
Передаточне число передачі
(1.6)
1.5.6 Ланцюгові передачі. Застосовуються для передачі обертового руху на великі відстані без проковзування. Складаються із провідної зірочки, однієї або декількох ведених зірочок і ланцюгів.
Переваги ланцюгових передач:
§ Можливість передавати рух на великі (до 8 м) відстані.
§ Можливість привода одним ланцюгом декількох валів.
§ Можливість передавати великі потужності (до 3000 кВт).
§ Більше компактні, ніж пасові передачі.
Недоліки ланцюгових передач:
§ Підвищений шум, особливо при роботі з великими швидкостями.
§ Порівняно швидке зношування шарнірів ланцюга внаслідок утрудненого підведення змащення до них.
§ Подовження ланцюга через зношування шарнірів.
§ Висока, у порівнянні з пасовими передачами, вартість.
Головним елементом ланцюгової передачі є приводний ланцюг, що складається із з'єднаних шарнірами ланок. Найчастіше застосовуються втулочно-роликові й зубчасті ланцюги, які стандартизовані й виготовляються спеціалізованими заводами.
Втулочно-роликовий ланцюг (рис. 1.11) складається з валика (осі) 1, зовнішніх ланок 2, втулки 4, на кінці якої напресовані внутрішні ланки 3. Валик вільно проходить крізь втулку 4 і на його кінці напресовані зовнішні ланки 2. Кінці валика розклепані. Валики й втулки утворюють шарніри. На втулки вільно надіті загартовані ролики 5. Зачеплення ланцюга із зірочкою відбувається через ролик, що перекочується по зубу й зменшує його зношування. Крім того, ролик вирівнює тиск зуба на втулку й убезпечує її від зношування. Втулочно-роликові ланцюги можуть бути однорядними й багаторядними. Рекомендуються при швидкостях не більше 15 м/с.
Зубчасті ланцюги (рис. 1.12) складаються з набору пластин зубоподібної форми, шарнірно з'єднаних між собою. Число пластин визначає ширина ланцюга В, що залежить від переданої потужності. Робочими гранями пластин є площини зубів, розташовані під кутом 60°, якими кожна ланка ланцюга сідає на два зуби зірочки. Завдяки цій особливості зубчасті ланцюги мають мінімально можливий крок і допускають більш високі швидкості (не більше 25 м/с).
Основним параметром ланцюгової передачі є крок ланцюга t, що нормований. Зі збільшенням кроку збільшується навантажувальна здатність ланцюга, але сильніше удар ланки об зуб у період набігання на зірочку, менша плавність, безшумність, довговічність 
передачі. Тому у швидкохідних передачах при великих потужностях рекомендуються ланцюги малого кроку: зубчасті великої ширини або роликові багаторядні.
Зірочки ланцюгової передачі відрізняються від зубчастих коліс лише профілем зубів, розміри й форма яких залежать від типу ланцюга (рис. 1.13).
Ділильна окружність зірочки проходить через центри шарнірів ланцюга. Її діаметр 
залежить від кроку ланцюга t і числа зубів z.
Для збільшення довговічності ланцюгової передачі приймають по можливості більше число зубів меншої зірочки .
Кількість зубів великої зірочки обмежена верхньою межею: 120 - для втулочно-роликового ланцюга; 140 - для зубчастого ланцюга.
Краще приймати непарні числа зубів зірочок, що в сполученні з парним числом ланок ланцюга сприяє більше рівномірному зношуванню передачі.
Передаточне число ланцюгової передачі
. (1.7)
Для ланцюгових передач рекомендується 
.
Редуктори
Редуктором називається механізм, що знижує кутову швидкість у приводах від двигуна до робочої машини й складається із зубчастих або черв'ячних передач, установлених у закритому корпусі.
Редуктори широко застосовуються в механізмах приводів різних машин, досить різноманітні по своїх кінематичних схемах і конструктивному виконанні, уніфіковані й випускаються промисловістю серійно.
Розрізняють наступні види редукторів:
- по типу передачі - циліндричні (рис. 1.14, а, б), конічні (рис. 1.14, в), черв'ячні (рис. 1.14, г), конічно-циліндричні (рис. 1.14, д) та ін.;
- по числу щаблів - одноступінчасті (рис. 1.14, а, в, г), двоступінчасті
(рис. 1.14,б, д) та ін.
Корпуси редукторів виконують найчастіше рознімними, виливком із сірого чавуну.
Для змащення передачі в корпус редуктора заливають мастило з розрахунку 0,4…0,7 л на 1 кВт переданій потужності, при цьому колесо повинне поринати в мастило на глибину не менш ніж висота зуба, що забезпечує розбризкування масла по всіх елементах передачі.
Для підбора редуктора, що випускається серійно, необхідно враховувати: величину переданої потужності; передаточне число передачі; швидкість обертання швидкохідного вала; умови роботи; конструктивні особливості машини, для якої підбирається редуктор.
Деталі й вузли передач
1.7.1 Вали й осі.Усі обертові деталі машин установлюють на валах і осях.
Вал призначений для підтримки сидячих на ньому деталей і для передачі обертаючого моменту.
Вісь призначена тільки для підтримки сидячих на ній деталей і, на відміну від вала, ніколи не передає обертаючого моменту. Осі можуть бути нерухомими або обертовими разом із насадженими на них деталями.
Вали підрозділяються на прямі (рис. 1.15), кривошипні (рис. 1.16, а), колінчаті (рис. 1.16, б) і гнучкі.
Осі, як правило, виконуються прямими. Прямі вали й осі можуть бути гладкими, коли вони мають однаковий перетин по всій довжині, і східчастими (рис. 1.15), що мають різний перетин окремих своїх елементів.
По типу перетину вали й осі можуть бути суцільними й порожнинними.
По конструкції прямі вали й осі мало відрізняються один від одного. Основними їхніми елементами (рис. 1.15) є:
цапфи - ділянки вала й осі, що лежать в опорах. Вони підрозділяються на шипи 1, розташовані на кінці вала, шийки 2, розташовані в середній частині вала або осі, і п'яти, що є опорними елементами вертикально розташованих валів;
посадкові поверхні (маточини, головки) 3 призначені для насадки на вали й осі обертових деталей (зубчастих коліс, шківів і ін.);
перехідні ділянки 4, розташовані між двома щаблями валів.
Кривошипні й колінчасті вали застосовуються в машинах і механізмах для перетворення обертового руху у зворотно-поступальний і навпаки.
Кривошипний вал (рис. 1.16, а) має дві шийки 2, які містяться в опорах 1 і називаються корінними; один або два шипи 3, закріплених одним кінцем у щоках 4 на відстані r від осі обертання вала, що й визначило назву вала - кривошипний. До шипів приєднуються шатуни. Кривошипні вали широко застосовуються в приводах поршневих насосів.
Колінчаті вали (рис. 1.16, б) можуть мати одне або кілька колін, утворених шийкою, закріпленої обома кінцями в щоках. Ці шийки 5 з'єднуються із шатунами й називаються шатунними. Шийки 2, що лежать в опорах і перебувають на осі обертання вала, називаються корінними.
Колінчаті вали широко застосовуються у двигунах внутрішнього згоряння.
1.7.2 Шківи й зубчасті колеса. Шківи й зубчасті колеса виконують виливком із чавуну або стали, куванням або зварюванням зі сталі, а також із кольорових сплавів, пластмас і дерева.
Шків плоско-ремінної передачі (рис. 1.17, а) складається з маточини 1, обіду 2 і спиць 3, що з'єднують обід і маточину. Маточиною шків насаджується на посадкову поверхню вала. Для передачі обертаючого моменту від вала до шківа через шпонку маточина має шпонковий паз 4.
Зубчасте колесо відрізняється від шківа конструкцією обіду. На обіді зубчастих коліс нарізуються зуби (рис. 1.17, б). У деяких випадках для економії дорогих матеріалів, з яких потрібно виконати зуби, останні нарізають на вінці (бандажі), що закріплюють на обіді колеса (рис. 1.17, в), виконаного з більш дешевого матеріалу.
1.7.3 Підшипники.Підшипники є опорами валів і обертових осей. Вони сприймають навантаження, прикладені до вала або осі, і передають їх на корпус машини.
Залежно від роду тертя підшипники діляться на підшипники ковзання й підшипники кочення.
Залежно від напрямку сприйманого навантаження підшипники бувають:
радіальними, що сприймають радіальне навантаження, спрямоване перпендикулярно осі цапфи;
упорними (підп'ятники), що сприймають осьові навантаження;
радіально-упорні, що сприймають радіальні й осьові навантаження.
Підшипники ковзання. Можуть бути нероз'ємними й рознімними. Нероз'ємні підшипники, що представляють собою втулку із вкладишем, прикріплену до корпуса машини. Застосовують при малих швидкостях обертання валів. До їхніх недоліків ставиться необхідність осьового зміщення вала або підшипника при монтажі й демонтажі машини, що значно ускладнює цей процес.
Рознімні підшипники ковзання (рис. 1.18) знайшли широке застосування, особливо у важкому машинобудуванні. Рознімний підшипник складається з корпуса 1, кришки 2 і вкладишу 3. Кришка з корпусом з'єднується за допомогою болтів 4. Для підведення змащення в кришці підшипника є отвір 5.
Вкладиш підшипника зазвичай виконують із двох половинок (рис. 1.19). При монтажі вузла між половинками вкладиша закладають регулювальні прокладки. У міру зношування матеріалу вкладиша регулювальні прокладки виймають, що дозволяє підтримувати необхідний зазор між цапфою й вкладишем, без заміни останнього.
Вкладиш є основним елементом підшипника ковзання, від якого залежить довговічність і надійність вузла тертя.
До матеріалів вкладишів пред'являються наступні вимоги:
§ досить висока зносостійкість і опірність заїданню. Однак зносостійкість вкладиша повинна бути менше ніж цапфи вала або осі, бо заміна вала значно дорожче заміни вкладиша;
§ низький коефіцієнт тертя й висока теплопровідність із малим коефіцієнтом розширення;
§ висока опірність крихкому руйнуванню при дії ударних навантажень.
Для виготовлення вкладишів широко використаються олов'яні бронзи. Для тихохідних механізмів застосовують вкладиші з антифрикційного чавуну без заливання.
Одним із найкращих антифрикційних матеріалів є бабіт. Він добре притирається, стійок проти заїдання. Однак у силу невисокої міцності застосовується у вигляді тонкої плівки, нанесеної на поверхню сталевого, чавунного або бронзового вкладиша.
Виготовляють вкладиші й із неметалічних матеріалів - пластмас, деревинно-шаруватих пластиків, дерева, гуми. До переваг вкладишів із цих матеріалів ставиться можливість їхнього змащення водою, що в деяких випадках є визначальним.
Добре, практично без зношування, підшипники працюють у режимі рідинного тертя, коли між тертьовими поверхнями постійно знаходиться масляна плівка. Однак для створення режиму рідинного тертя необхідні досить високі швидкості обертання вала, можливість постійного підведення рідкого мастила, робота машини без частих зупинок. При недотриманні цих умов під час роботи підшипників ковзання спостерігається режим напіврідинного тертя, коли окремі виступи тертьових поверхонь залишаються не розділеними змащенням, і режим напівсухого тертя, коли більша частина поверхні тертя не розділена змащенням. Ці режими тертя неминучі при пуску й зупинці машини.
Область застосування. Підшипники ковзання застосовуються:
1) у машинах з ударними й вібраційними навантаженнями на вали;
2) для колінчатих валів, коли за умовами зборки потрібні рознімні підшипники;
3) для валів великих діаметрів;
4) для високошвидкісних валів, коли підшипники кочення непридатні (центрифуги й ін.);
5) при особливо високих вимогах до точності роботи вала.
Підшипники кочення. У підшипниках кочення основним елементом є тіла кочення, які розташовані між двома кільцями й відділені одне від одного обоймою, називаною сепаратором (рис. 1.20).
Підшипники кочення широко використовуються в машинобудуванні, стандартизовані й випускаються в масовому виробництві на великих спеціалізованих заводах.
До їхніх достоїнств ставляться:
§ порівняно мала вартість внаслідок масового виробництва;
§ малі втрати на тертя;
§ високий ступінь взаємозамінності, що полегшує монтаж і ремонт машин;
§ мала витрата змащення;
§ простота обслуговування,
Недоліками підшипників кочення є:
§ висока чутливість до ударних і вібраційних навантажень;
§ мала надійність при дуже високих швидкостях;
§ порівняно великі радіальні розміри;
§ 
шум при великих швидкостях.
Класифікація. За формою тіл кочення підшипники підрозділяються на кулькові (рис. 1.20) і роликові (рис. 1.21,а).
По напрямку сприйманого навантаження підшипники бувають радіальними (рис. 1.20), радіально-упорними (рис. 1.21, а) і упорними (рис. 1.21, б).
По кількості рядів тіл кочення вони можуть бути однорядними (рис. 1.20) і багаторядними (рис. 1.21, в).
Підшипники кочення, як і підшипники ковзання, вимагають змащення, що знижує тертя й шум, відводить тепло, захищає підшипник від корозії, забезпечує герметизацію підшипникового вузла.
Змащення підшипників. Для зменшення тертя й зношування підшипників використовують рідкі, консистентні й тверді матеріали, що змазують.
Рідкі мастила - найбільш ефективні матеріали, що змазують. Їх легко подавати до місць змащення. У процесі змазування здійснюють також охолодну дію. Рідкі мастила бувають органічні й мінеральні. Органічні мастила (касторове й ін.) дефіцитні й застосовуються в спеціальних випадках. Значно ширше застосовуються мінеральні мастила, що представляють собою продукти перегонки нафти. До них ставляться мастила індустріальні, автотракторні, авіаційні й ін.
Консистентні змащення виготовляються шляхом загущення рідких мінеральних мастил милами жирних кислот або вуглеводами. До них ставляться солідоли, консталіни й ін.
Консистентні змащення широко застосовуються у вузлах тертя, до яких по конструктивних особливостях неможливо підвести рідке мастило.
Тверді змащення — порошкоподібний графіт і ін. - застосовують в особливих умовах, наприклад при високих температурах (більше 300°С).
Змащення на твердій основі одержують змішуванням консистентного змащення із твердими заповнювачами (графітом і ін.). Застосовують для змащення досить навантажених підшипників при малій швидкості ковзання.
Водяне змащення застосовується для змазування підшипників із деревинно-шаруватих пластиків, текстоліту, гуми й ін.
Повітряне й газове змащення застосовується в мало навантажених підшипниках при дуже великих кутових швидкостях обертання вала (центрифуги й ін.).
1.7.4 Шпонкові з'єднання. Призначені для передачі обертаючого моменту між валом і маточиною зубчастого колеса, шківа й ін. Основним елементом з'єднання є шпонка, що вставляється в пази вала й маточини.
Найбільше поширення одержали призматичні (рис. 1.22, а) і клинові (рис. 1.22,б) шпонки.
При застосуванні призматичних шпонок утворюється ненапружене з'єднання, через те що при зборці не виникає попередніх напруг. Призматична шпонка передає обертаючий момент, але не втримує деталі від осьових переміщень.
Клинові шпонки утворять напр
Дата: 2016-10-02, просмотров: 226.
