Роз`ємні і нероз’ємні з’єднання

Машина – пристрій, що виконує механічні рухи для перетворення енергії, матеріалів і інформації. Залежно від основного призначення розрізняють три види машин:

• енергетичні,
• робочі,
• інформаційні.

Енергетичні машини призначені для перетворення будь–якого виду енергії в механічну, називаються двигунами. До енергетичних машин відносять електродвигуни, двигуни внутрішнього згоряння, турбіни, парові машини.

Робочі машини поділяють на технологічні і транспортні. Технологічні машини перетворюють оброблювальний матеріал (сировину), змінюючи його форму, властивості, стан і положення. Матеріал – це оброблювальний предмет, який може знаходитися в твердому, рідкому і газоподібному стані. Перетворення матеріалу в цих машинах полягає у зміні форми, властивостей, стану і положення. У транспортних машинах матеріал – це переміщувальний предмет, а його перетворення полягає тільки в зміні положення. До транспортних машин відносяться автомобілі, тепловози, підйомники, конвеєри, транспортери тощо.

Інформаційні машини призначені для перетворення інформації (лічильні, обчислювальні тощо). Сукупніст машин, послідовно з'єднаних між собою і призначених для виконання визначеного технологічного процесу, утворює лінію. Всі машини мають загальні вузли: станину, привід, передавальні механізми, робочі органи.

Станини машин, як правило, відливають з чавуну. У м'ясній і молочній промисловості робочі органи і деталі машин, що дотикаються до продукту, виготовляють із нержавіючої сталі, бронзи з наступним луженням або з харчового алюмінію, а також з інших матеріалів, використання яких у контакті з харчовими продуктами дозволено Державною санітарною інспекцією. Під час виготовлення обладнання харчової промисловості більше використовують полімери і пластмаси.

Привід машини здійснюється від електродвигунів змінного струму, що мають визначену потужність і частоту обертання вала. Частота обертання електродвигуна не завжди відповідає частоті обертання, необхідній для нормальної роботи обладнання. Щоб забезпечити необхідну частоту обертання робочого органу машини використовують редуктори пасові, ланцюгові і зубчасті передачі.

Поряд з машинами в техніці використовують апарати – це пристрої, в яких не проходить перетворення енергії з одного виду в інший. Наприклад, теплообмінні апарати.

Агрегат – механічне з'єднання декількох машин, працюючих в комплексі. Наприклад, сушильно–дробильний агрегат, призначений для сушіння і тонкого подрібнення обезжиреного молока і сколотин, який складається з сушки і дробарки, технологічно зв'язаних між собою.

Механізація – повна або часткова заміна машинами і механізмами ручних операцій.

Автоматизація виробництва – це етап машинного виробництва, що характеризується звільненням людини від безпосереднього виконання функцій управління виробничими процесами та передачею цих функцій технічним засобам – автоматичним пристроям і системам.

Системи машин, у яких окремі машини розміщені у послідовності виконання технологічних процесів і продукція передається від однієї машини до іншої, називається потоково–механізованою лінією. Потокова лінія, що складається з машин і автоматів, з'єднаних між собою міжопераційними транспортними механізмами, називається автоматичною.

З'єднання машин

Будь–яка машина складається з окремих частин – зубчастих коліс, валів, шківів, підшипників тощо. Всі ці частини називаються деталями. Кожна деталь зроблена здебільшого з одного куска металу або якого–небудь іншого матеріалу.

Виготовляють деталі виливанням, куванням, штампуванням, зварюванням або обробкою заготовок на відповідних верстатах (токарних, фрезерних, стругальних тощо). Кожна деталь має певне призначення і назву.

За призначенням розрізняють з'єднувальні деталі, деталі обертального руху, деталі муфт, передач, кривошипно–шатунних механізмів тощо. З'єднувальні деталі призначені для з'єднування окремих частин машини.

Це можуть бути як роз'ємні, так і нероз'ємні з'єднання.

Роз'ємні з'єднання дають змогу відділяти деталі одну від одної, не порушуючи місць з'єднання. Найширше як з'єднувальні деталі роз'ємних з'єднань застосовують болтові й штирові з'єднання (рис. 1) та з'єднання за допомогою клина.

Нероз'ємні з'єднаннями називаються такі, при яких деталі можна роз'єднати тільки після зруйнування з'єднання. Рисунок 1- Роз'ємні з’єднання: а – болтове; 1 – гайка; 2 – болт; б – штирем; 1 – головка штиря; 2 – стержень штиря; 3 – шплінт.

До нероз’ємних належать зварні з'єднання і з'єднання за допомогою заклепок. Зварюють деталі, одночасно нагріваючи їх і металевий пруток до високої температури. Пруток, розплавляючись, зварюється з підплавленими частинами з'єднання, утворюючи зварний шов і з'єднуючи зварювані деталі.

З'єднувати деталі зварюванням швидше, ніж за допомогою заклепок, і саме зварне з'єднання має ряд переваг перед заклепочним, а тому останній спосіб тепер і застосовується рідше.

Для створення в машинах обертального руху призначена велика група деталей, до яких належать

• вали,
• осі,
• опори,
• підшипники,
• шпонки.

Вали призначені для передавання обертального руху, а осі тільки підтримують обертові частини механізму, тому осі працюють тільки на згин, а вали – на згин і на скручування. Вали можуть бути як прямі, так і колінчасті (наприклад, у двигунах тракторів, автомобілів та в інших машинах).

Частини вала, якими він спирається на підшипники, називаються опорними. Деталі, які підтримують вали, називаються підшипниками (ковзання або кочення).

Підшипник ковзання (рис. 2, а) складається з корпуса, вкладиша, прокладок та болтів. У підшипниках ковзання на тертя втрачається роботи у 5...10 разів більше, ніж у підшипниках кочення. Для мащення підшипників ковзання витрачається також більше мастила, а догляд за ними порівняно з доглядом за підшипниками кочення складніший.

Підшипники кочення бувають шарикові (рис. 2, б) й роликові. У свою чергу, залежно від призначення, шарикові підшипники бувають радіальні, упорні, радіально–упорні тощо, а роликові – з циліндричними (рис. 2, в) й конічними роликами (рис. 2, г).

Шпонки призначені для закріплення на валах шківів, зубчастих коліс, муфт та інших деталей. Є декілька конструкцій шпонок. Найчастіше застосовуються призматичні шпонки. Призматична шпонка являє собою прямокутний стержень, частина якого заходить у паз деталі, а частина – в канавку вала, скріплюючи таким чином деталь з валом. Рисунок 2- Підшипники: а – ковзання; 1 – болт; 2 – вкладиші; 3 – корпус; 4 – прокладки; б – шариковий;: в – роликовий з циліндричними роликами; г – роликовий з конічними роликами.

Механізми і передачі

Для передавання обертального руху від одного вала машини до іншого застосовують передавальні механізми. Вал, від якого обертальний рух передається, називається ведучим, а вал, якому цей рух передається, – веденим.

Передачі бувають пасові, зубчасті, черв'ячні, ланцюгові, шарнірні й фрикційні. Передачі всіх цих видів широко застосовуються в сільськогосподарському машинобудуванні. Пасова передача (рис. 3) складається з шківів, закріплених шпонками на валах, і гнучкого паса, який охоплює шківи. Відношення і частоти обертання (n₁) ведучого шківа до частоти обертання (n₂) веденого шківа називається передаточним числом передачі, тобто i=n₁/n_2.

Якщо шківи зв'язані пасом, вони мають однакову колову швидкість на своїх поверхнях і добуток діаметра (D₁) ведучого шківа на його частоту обертання (n₁) дорівнює добуткові діаметра (D₂) веденого шківа на його частоту обертання (n₂), тобто D₁n₁ = D₂n₂. Користуючись цим співвідношенням, можна завжди визначити одну невідому величину, якщо три інші величини відомі.

Пасові передачі бувають двох видів – з плоским або клиновим пасом. У клинопасовій передачі (рис. 3, г) поперечний переріз паса – трапеція. Така передача має один пас або декілька, для кожного з яких на шківу є окрема канавка. Рисунок 3- Передачі: а, б і в – пасові відповідно відкрита, перехресна й напівперехрєсна; г – клинопасова; д – ланцюгова.

Клинопасові передачі застосовують тоді, коли між шківами порівняно невелика відстань, а плоскопасові, – коли ця відстань велика (при передачі руху від двигунів до стаціонарних машин). Плоскопасові передачі бувають відкритими, коли обидва шківи обертаються в одному напрямі (рис. З, а), й перехресні, коли шківи обертаються в різних напрямах (рис. З, б).

Напівперехресні передачі (рис. З, в) застосовують для передавання руху між валами, встановленими під кутом 90° один до одного.

Ланцюгова передача (рис. З, д) призначена для передавання обертального руху між паралельними валами. Один ланцюг може охоплювати й приводити в рух декілька зірочок, насаджених на різні вали. Проте такі передачі можуть працювати нормально тільки тоді, коли всі зірочки лежать в одній площині. У сільськогосподарських машинах широко застосовують ланцюгові передачі двох типів – з роликовими й тачковими ланцюгами.

Зубчасті передачі складаються з двох зубчастих коліс, закріплених на валах. Обертальний рух і навантаження в зубчастих передачах передаються внаслідок зачеплення зубців, розташованих на ободі колеса. У зубчастих передачах колеса бувають циліндричні (рис. 4, а, б) і конічні (рис. 4, в).

Циліндричні передають обертальний рух між паралельними валами, конічні – між валами, встановленими під кутом один до одного. Рисунок 4- Зубчасті й черв'ячна передачі: а і б – циліндричні відповідно, прямо– й косозуба; в – конічна прямозуба; г – черв'ячна.

Передаточним числом зубчастої передачі є відношення числа зубців ведучого колеса до числа зубців веденого колеса.

Черв'ячна передача (рис. 4, г) – різновид зубчастої передачі – призначена для передавання обертального руху між валами, встановленими під прямим кутом. Черв'ячна передача здатна забезпечувати передаточні числа в широких межах (від 5 до 300) і складається з безконечного гвинта (черв'яка) і черв'ячного колеса. Якщо черв'як є ведучим, а колесо веденим, передача сповільнюватиме обертальний рух і навпаки, якщо ведучим є колесо, а черв'як ведений, передача буде прискорювальна. Рисунок 5- Кривошипно-шатунний механізм: 1 – поршень; 2 – циліндр; 3 – шатун; 4 - колінчастий вал; 5 – підшипник.

Карданну, або шарнірну, передачу застосовують для передавання обертального руху між валами, з яких ведений є немовби продовженням ведучого, але встановлений під кутом, що може трохи змінюватися (наприклад, у передачі руху від вала коробки передач до ведучої шестірні заднього моста автомобіля, або від вала відбору потужності трактора до робочих органів кормороздавача).

Гнучкі вали застосовують тоді, коли треба передавати обертальний рух на вал, який весь час змінює своє положення на досить значну величину, наприклад, передача обертального руху від нерухомого електродвигуна до вала стригальної машинки, положення якої під час роботи весь час змінюється. Гнучкий вал складається з осердя і панцира. Осердя скручене з декількох шарів тонкого дроту і вставлене в панцир, що має вигляд гнучкої трубки.

Механізми. Частини машин, призначені для здійснення чи перетворення рухів, називаються механізмами. Механізми бувають кривошипно–шатунні, ексцентрикові, кулачкові, планетарні, храпові тощо.

Кривошипно–шатунний механізм призначений для перетворення обертального руху в поступальний або навпаки. На рис. 5 зображений кривошипно–шатунний механізм двигуна внутрішнього згоряння. У ньому прямолінійний поступальний рух поршня 1 перетворюється в обертальний рух колінчастого вала 4.

Ексцентриковий механізм. Часто в кривошипно–шатунних механізмах роль колінчастого вала виконує ексцентрик – диск з пальцем, встановленим на деякій відстані від центра обертання диска.

Кулачковий механізм перетворює обертальний рух вала у зворотно–поступальний або зворотно–поступально–обертальний рух повзуна, який спирається на кулачок.

Храповий механізм (рис. 6) перетворює безперервний обертальний рух ведучого вала у переривчастий рух веденого вала. Діє храповий механізм так. Храпове колесо 1 наглухо посаджене на вал, що має обертатися переривчасто. Заскочка 2 вільно сидить на осі, встановленій на важелі 4, і притискується до храпового колеса пружиною 3. Важіль 4 шарнірно з'єднаний з важелем 5, другий кінець якого теж шарнірно зв'язаний з ексцентриком, що безперервно обертається навколо осі 7. Під час обертання ексцентрика важіль 4 здійснює коливальний рух. Рисунок 6- Схема храпового механізму: 1 – храпове колесо; 2 – заскочка; 3 – пружина ; 4 і 5 – важелі;6 – палець ексцентрика; 7 – вісь ексцентрика.

При русі важеля проти стрілки годинника заскочка зайде в зуб храпового колеса і поверне його не певний кут. При русі важеля в зворотному напрямі заскочка проскакуватиме по зубцях храповика, не обертаючи його. Так буде здійснюватись переривчастий обертальний рух храпового колеса 1, а разом з ним і веденого вала. Храпові механізми широко застосовуються в тракторних кормороздавачах для приведення в дію вивантажувального транспортера.

Планетарний механізм – це зубчаста передача, в якій колеса обертаються не тільки навколо власної осі, а й навколо осі центрального колеса.

Диференціальний механізм – це планетарний механізм, у якого результуючий рух дорівнює різниці або сумі рухів, з яких він складається. Цей механізм широко застосовується в автомобілях і тракторах і дає змогу ведучим колесам автомобіля або трактора обертатися з різною швидкістю, що потрібно при поворотах, коли зовнішнє колесо проходить більший шлях, бо рухається по кривій більшого радіуса, і під час їзди по нерівній дорозі, коли шляхи обох коліс теж неоднакові (одно колесо котиться, наприклад, по рівній ділянці дороги, а друге – по криволінійній).