Рис. 1. Примеры крепления скользящих шпонок.
Подвижные скользящие соединения вала с сопряженными деталями выполняются при помощи шпонок или с применением не круглых профилей. Шпонка прикрепляется винтами к охватываемой или охватывающей детали или удерживается от осевого смещения посредством выступов или хвоста (рисунок 1).
Рис 2. Применение штифтов и винтов в подвижных соединениях.
Иногда шпонка выполняется за одно целое с валом. При малых нагрузках шпонка может быть заменена штифтом или винтом с лысками на конце (рисунок 2, а), при очень малых нагрузках—штифтом или винтом без лысок (рисунок 2, б). Характерными примерами некруглых профилей подвижных соединений являются прямоугольный (прямобочный) шлицевый (рисунок 3, а), эвольвентный шлицевый (рисунок 3, б), фасонный (рисунок 3, в) и профиль в виде правильного, многоугольника (рисунок 3, г). Профили по фиг. 3, а выполняются с числом шлицев (зубьев) от 3 до 20. Наибольшее распространение имеет шестишлицевый профиль.
Для лучшего центрирования обычно предусматривается касание не только по боковым граням шлицев, но и по наружному или внутреннему диаметру вала. Сопряженные поверхности соединения по рисунку 3 в легко обрабатываются на обеих деталях шлифовальным кругом.
Однако, несмотря на простоту обработки, указанное соединение не нашло широкого применения вследствие некоторых эксплуатационных недостатков.
Рис 3. Примеры не круглых профилей для подвижных соединений.
Рис 4. Направляющие в форме ласточкиного хвоста.
Направляющие для прямолинейного движения ползунов и салазок особенно широко применяются в металлорежущих станках, прессах и других рабочих машинах.
Направляющие в форме ласточкина хвоста (рисунок 4) образуют геометрически замкнутою пару.
Их преимущества: малая высота, малое число клиньев для подтягивания.
Недостаток— невыгодное воспринятие отрывающих усилий. Направляющие по первому варианту (рисунок 4) хорошо удерживают смазку и пригодны для больших скоростей, чем направляющие по двум другим вариантам той же фигуры.
Рис.5. Профили направляющих хорошо удерживающих смазку.
Рис. 6. Профили направляющих не препятствующих свободному удалению стружки и грязи.
V-образные, прямоугольные и круглые направляющие (рисунок 5), имеющие на нижней детали углубления в виде желобов, хорошо удерживают смазку, но подвержены загрязнению.
Применяются для больших скоростей при наличии хорошей защиты от стружки.
При широких столах применяется сочетание из одной V-образной и двух плоских направляющих. Круглые направляющие позволяют удобно осуществить выгодную фрикционную пару: закаленная сталь — чугун.
Направляющие, имеющие на нижней детали выступы (рисунок 6) с горизонтальными и особенно с вертикальными и наклонными плоскостями, не препятствуют свободному удалению стружки и грязи, но плохо удерживают смазку.
Поэтому эти направляющие применяются при малых скоростях и таком выполнении пары, при котором поверхности скольжения на нижней детали обнажаются во время работы.
Удерживание ползуна или стола от горизонтальных смещений одной направляющей (принцип узкого направления) дает более надежное направление и почти не препятствует тепловым деформациям звеньев.
Для получения геометрически замкнутых пар у направляющих предусматривают планки (рисунок 6).
Рис. 7. Типы регулировочных клиньев и планок.
Рис. 8. Профили направляющих для кругового движения.
Регулирование зазора в направляющих осуществляется:
а) клиньями с продольным (рисунок 7, а) или поперечным (рисунок 7, б) перемещением;
б) закладными поджимными планками (рисунок 7, в);
в) накладными поджимными (рисунок 7,г) или пригоняемыми (рисунок 7, д) планками.
Направляющие в виде двух, трех или четырех круглых стержней применяются при нагрузках, не вызывающих сильного изгиба стержней.
Сочетание одной круглой направляющей в виде стержня и одной плоской обеспечивает возможность временного использования пары в качестве вращательной или цилиндрической.
Направляющие кругового движения применяются для обеспечения жесткости круглых горизонтальных столов, главным образом в металлорежущих станках.
Такие направляющие обычно выполняют в виде желобообразного углубления на нижней детали, что обеспечивает хорошее удерживание смазки. Защита направляющих кругового движения от загрязнения трудности не представляет.
Рис. 9. Пары качательного движения для передачи больших усилий в одном направлении.
Рис. 10. Пары качательного движения для передачи больших усилий в одном направлении.
Для кругового движения применяются V-образная, коническая или плоская направляющие в сочетании с центрирующим пальцем или осью (рисунок 8), а для столов большого диаметра (несколько метров) большей частью сочетание V-образной направляющей с центрирующей
осью; для кольцевых столов обычно сочетание V-образной и плоской направляющей без оси.
Наиболее простой в изготовлении является плоская направляющая, несколько сложнее коническая, значительно сложнее V-образная. Плоская направляющая плохо воспринимает радиальные нагрузки и применяется при их небольшой величине; плоская и коническая допускают свободные тепловые деформации стола; V-образная хорошо воспринимает осевые и радиальные усилия и отчасти опрокидывающие моменты; применяется в ответственных случаях.
Направляющие скольжения сильно нагруженных и тяжелых столов, вращающихся под нагрузкой, частично разгружаются от вертикальной силы регулируемым по высоте подпятником
качения или посредством гидравлического поджима. Направляющие скольжения делительных столов, поворачивающихся без нагрузки, разгружаются полностью на время поворота поднимающимся подпятником качения или частично — гидравлическим поджимом.
Пара качательного движения часто служит для передачи больших усилий в одном направлении и малых — в другом. Такие требования предъявляются, например, к шарнирам рычажных и кривошипно-шатунных механизмов прессов и поршневых машин.
Конструкция пар должна обеспечить достаточно большую площадь опорных поверхностей и отсутствие или по крайней мере уменьшение изгибания оси шарнира при передаче усилия в одном направлении. Это обычно достигается использованием для передачи усилия внешней цилиндрической поверхности одного звена (рисунок 9) или почти всей длины оси шарнира (рисунок 10).
Рис. 11. Примеры исполнения шаровых пар.
Рис. 12. Шаровой шарнирный подшипник.
Шаровые пары, применяемые, например, в соединении шатуна с ползуном кривошипного пресса (рисунок 11, а), позволяют просто решать вопрос регулирования длины шатуна и дают возможность иметь меньшее, чем при вращательной паре, число пассивных связей
в механизмах.
В малонагруженных парах при достаточно твердых поверхностях охватываемого элемента охватывающий элемент может быть изготовлен с коническими поверхностями, на которых пояски шаровой поверхности образуются в результате смятия (рисунок 11,6). Геометрическое замыкание не ответственных шаровых пар может быть достигнуто путем завальцовки (рисунок 11, в).
Отдельные шаровые пары скольжения (шарнирные подшипники, рисунок 12) представляют собой два кольца с особыми выемками, позволяющими вводить их одно в другое при нерабочем относительном положении.
Кинематические пары (условные) с промежуточными телами качения характеризуются малыми потерями на трение и малым износом. Между элементами пары закладываются шарики или ролики.
Примерами вращательных и шаровых пар являются радиальные и сферические подшипники качения. Примеры поступательных и винтовых пар представлены на рисунке 13.
Элементы поступательной пары имеют продольные канавки для тел качения или выполняются в
форме направляющих (см.выше). Тела качения движутся свободно по рабочим и возвратным канавкам, помещаются в поступательно движущийся сепаратор (при небольшом ходе) или
включаются в роликовую цепь типа Галля (при большом ходе). В винтовой паре возвратная канавка выполняется в гайке.
При свободном движении тел качения для уменьшения потерь на трение рекомендуется чередовать рабочие шарики или ролики с промежуточными, имеющими несколько меньший диаметр.
Кинематические пары (условные) с промежуточными деформируемыми телами характеризуются отсутствием относительных смещений звеньев за счет зазоров.
Вращательная пара для малых угловых смещений (рисунок 14, а) применяется в измерительных приборах типа миниметров и др. Особенности—отсутствие мертвого хода, легкость поворота подвижного звена.
Поступательная пара для очень малых относительных перемещений звеньев (рисунок 14, б) применяется в приборах, например в индуктивном датчике. Особенности — простота конструкции, отсутствие мертвого хода и легкость перемещения подвижного звена из-за отсутствия сил трения.
Пара обкатывания (рисунок 14, в) широко применяется в приборах и станках для получения точного качения одного звена по другому без проскальзывания и мертвого хода.
Рис 13. Примеры пар качения.
Рис. 14. Примеры пар с упруго деформируемыми деталями.
