Текст книги "Большая энциклопедия техники"

Ползун

Ползун – звено какого-либо механизма, образующее поступательную пару со стойкой. Конструктивные исполнения ползуна разнообразны. Во многих случаях ползун образует с другим подвижным звеном вращательную пару (например, кривошипно-ползунный механизм). Кроме того, ползун применяется в сочетании с двумя поступательными парами (например, синусный механизм – устройство для воспроизведения функции положения механизма в виде синуса угла поворота входного звена, выполняют в виде кривошипно-ползунного механизма, в котором при повороте кривошипа, взаимодействующего через шатун с ползуном, реализуется функция положения ползуна: X = R sin φ, где φ – обобщенная координата (угол поворота) входного звена). Ползун выполняется в нескольких вариантах. Первый вариант: ползун перемещается поступательно вдоль направляющей и взаимодействует с шатуном, причем ползун имеет форму поршня, а направляющая может иметь выступ или паз; кроме того, профиль направляющей, а соответственно, и профиль сопряженных элементов ползуна может быть в виде «ласточкина хвоста» (или цилиндра, или плоскости).

Второй вариант: для уменьшения трения при движении по направляющим ползуну добавляют ролики или выполняют его в виде ролика, соответственно ролики катятся по направляющим.

Полиспаст

Полиспаст (греч. polyspaston, от polyspastos – «натягиваемый многими веревками или канатами») – простейшее устройство для подъема или перемещения грузов посредством гибкой связи, многократно огибающей подвижные и неподвижные блоки. Полиспаст выполняется обычно в трех вариантах:

  1) канат огибает неподвижные блоки и подвижные блоки так, что груз G висит на нескольких ветвях (в данном варианте на четырех). Усилие в канате при этом примерно равно 1/4 G (если не учитывать трения и наклона отдельных ветвей), т. е. сила F₁ ≈ G / 4 , но при этом путь точки А примерно в 4 раза больше пути точки В. Такой полиспаст называют кратным: уменьшение силы F кратно числу ветвей. В зависимости от запасов каната связь в полиспасте между F и G может быть иной;

  2) полиспаст является степенным. В данном случае груз висит на четырех ветвях, однако F₁ ≈ G / 8, т. е. F₁ ≈ G / 2ⁿ, где n – число подвижных блоков.

  3) в гидроцилиндр с малым ходом S через полиспаст поднимает груз G на высоту 2S.

Полуось

Полуось представляет собой вал ведущего моста, установленный в самодвижущуюся колесную машину, которая создает передающее вращательное движение от дифференциального устройства на ведущее колесо.

Полуоси подразделяется на полностью разгруженные полуоси и полуразгруженные полуоси.

Полностью разгруженная полуось способна без затруднений проходить сквозь отверстие корпуса дифференциала, установленного в подшипниках ведущего моста, объединяется с помощью фланца со ступицей ведущего колеса, при этом подшипники ведущего колеса фиксируются на балке ведущего моста. Балка ведущего моста воспринимает как все продольные, так и поперечные силы. На полуось приходится только кручение.

Полуразгруженные полуоси оснащаются на конце ведущим колесом машины, поэтому полуось такого типа ощущает кручение и изгиб, полученный в результате воздействия сил, образованных на ведущем колесе.

Полностью разгруженные полуоси устанавливаются на грузовых автомобилях, на тяжелых тракторах, конструкция которых предусматривает наличие колес, на автобусах. Полуразгруженные полуоси предусмотрены в конструкциях легковых автомобилей с небольшой нагрузкой на колеса.

Поршень

Поршень – ползун, плотно перекрывающий поперечное сечение направляющего цилиндра. Поршни широко применяются в двигателях внутреннего сгорания (дизельных или бензиновых). Также поршни применяются в различных гидроцилиндрах:

1) поршневом одностороннего действия;

  2) поршневом двухстороннего действия с односторонним штоком;

  3) поршневом двухстороннего действия с двухсторонним штоком;

  4) поршневом телескопическом;

  5) поршневом с торможением в конце хода.

В указанных гидроцилиндрах поршень является главным и очень важным составным элементом, обеспечивающим преобразование энергии потока рабочей среды (жидкости, в основном в виде специального масла – веретенного или гидравлического, или индустриального) в энергию поступательного движения выходного звена. Поршни также широко применяются в различных пневмоцилиндрах, в которых рабочей средой является сжатый воздух; аксиально-поршневых гидромашинах (или поршневых гидромоторах); аксиально-поршневых пневмомоторах). Поршневые гидро– и пневмоцилиндры широко применяются на станочных автоматических линиях машиностроительных производств и других машинах.

Поршневая машина

Поршневая машина – машина, в которой главным рабочим элементом является поршень – один или чаще всего несколько. Классическим примером поршневой машины является радиально-поршневой гидромотор – поршневой гидромотор, у которого оси поршней перпендикулярны оси блока цилиндров или составляют с ней углы более 45°. Поршневые гидромоторы бывают однократного и многократного действия, у которых соответственно в каждой рабочей камере совершается один рабочий цикл и два рабочих цикла или более за один оборот выходного звена. В корпусе поршневого гидромотора размещают симметрично несколько цилиндров. В цилиндрах под действием жидкости перемещаются поршни, которые через шатуны воздействуют на эксцентриковый (кривошипный) вал, являющийся выходным звеном. Жидкость в данной поршневой машине под давлением подается в цилиндры поочередно через гидрораспределитель, вращающийся вместе с выходным звеном. Работа поршневой машины любого вида в гидроисполнении характеризуется некоторой неравномерностью хода, обусловленной пульсацией подачи гидравлической жидкости. Во многих вариантах поршневых гидромашин ход поршней, а следовательно и объем гидравлической жидкости, поступающей за один цикл в цилиндры, зависит от эксцентриситета, причем в некоторых вариантах исполнения поршневых машин величину эксцентриситета регулируют, поворачивая корпус (машины) относительно опоры. В других вариантах поршневых гидромашин (в частности, гидромоторах) на поршнях устанавливают ролики, при этом за один оборот кулачка каждый из поршней совершает по восемь циклов возвратно-поступательного движения, но число циклов не зависит от числа поршней. Другими примерами поршневых машин являются аксиально-поршневые гидромоторы и радиально-поршневые пневмомоторы, применяющиеся в основном в станочных автоматических линиях.

Пресс

Пресс (фр. presse, от лат. presso – «давлю», «жму») – машина для обработки какого-либо материала давлением, для неударного (статического) воздействия на обрабатываемый материал. Пресс широко используется в различных отраслях промышленно-хозяйственного комплекса России, причем в различных модификациях – начиная от пресса, применяемого в винодельческих хозяйствах, кончая мощными ковочно-штамповочными механическими прессами. Ковочно-штамповочный механический пресс представляет собой кузнечнопрессовую машину, в которой преобразование движения и передача усилия от привода к ползуну осуществляется при помощи кинематической цепи с жесткими звеньями. Подобная машина применяется в промышленных производствах в разных вариантах конструктивного исполнения.

Первый вариант: пресс имеет кинематическую цепь в виде двух кривошипно-ползунных механизмов. Привод кривошипов осуществляется от двигателя через зубчатую передачу. Ползун пресса установлен в направляющих и соединен с кривошипами посредством двух шатунов. Привод расположен над рабочим столом, на который помещается обрабатываемый материал. Давление на материал производится при помощи ползуна.

Второй вариант: пресс имеет один кривошип; привод расположен над рабочим столом; ползун, оказывающий давление на материал, выполнен в виде рамы и опирается на пружины; движение в процессе работы передается от кривошипа через шатун.

Третий вариант: кинематическая цепь пресса представляет собой шестизвенный плоский механизм. Кривошипно-коромысловый механизм, имеющий три подвижных звена, соединен посредством шатуна с ползуном.

Четвертый вариант: пресс имеет винтовой реверсивный привод. Два диска данного пресса вращаются в одном направлении. При взаимодействии какого-либо диска (из двух) со шкивом последний вращается в ту или другую сторону, при этом ползун поднимается или опускается в процессе обработки материала с помощью винтовой пары.

Пятый вариант: в прессе привод двух ползунов осуществляется от кривошипа, причем первый ползун, производящий давление на обрабатываемый материал, приводится в движение посредством кривошипно-ползунного механизма (состоящего из трех подвижных звеньев). Второй ползун этого пресса приводится в движение посредством шестизвенного механизма, включающего пять подвижных звеньев и стойку (неподвижную). Существуют и другие варианты выполнения прессовых машин, в том числе с использованием кулачкового механизма.

Раздаточная коробка

Раздаточная коробка устанавливается в трансмиссии машины непосредственно за коробкой передач. Для машин, используемых в условиях тяжелой дорожной проходимости, характерно наличие раздаточной коробки с двухступенчатым редуктором, который направлен на увеличение передаточного числа трансмиссии, при этом общее число передач увеличивается в два раза. Также автомобили могут оснащаться раздаточной коробкой, соединенной с межосевым дифференциалом, такая конструкция позволяет колесам средней и задней ведущих осей производить вращение на различных скоростях, если движение автомобиля происходит на неровной дороге.

Распределительный вал

Распределительный вал – устройство, широко применяемое в различных станках-автоматах, представляет собой металлический стальной стержень с жестко посаженными кулачками, осуществляющими подачу суппортов станков в процессе обработки заготовки (или детали). Продольный распределительный вал устанавливается на передней стороне станины станка, а поперечный распределительный вал – в верхней части станка, где находятся различные исполнительные механизмы. Во многих станках-автоматах (в том числе токарно-револьверных) участок продольного распределительного вала с кулачками подачи поперечных суппортов выполняется быстросъемным, что способствует высокой производительности труда. В токарном станке-автомате управление работой продольного суппорта осуществляется кулачками, установленными на распределительном валу, где также находятся командные кулачки, которые осуществляют автоматическое управление всем циклом работы автомата. В токарных станках-автоматах распределительный вал вращается по-разному.

Вариант первый: у станка-автомата имеется один распределительный вал, равномерно вращающийся в течение всего цикла обработки заготовки (или детали), при этом рабочие и холостые ходы выполняются при одной скорости вращения данного вала, которая определяется из условий рабочих ходов.

Вариант второй: станок-автомат имеет один распределительный вал, у которого в течение одного рабочего цикла осуществляются две скорости вращения: малая – на рабочих ходах и большая – на холостых ходах. Такой вал устанавливается на станках-полуавтоматах и многошпиндельных автоматах.

Вариант третий: распределительный вал установлен у токарных автоматов в сочетании с быстровращающимся вспомогательным валом, при этом:

  1) распределительный вал управляет рабочими ходами и частью холостых ходов (в частности, быстрым отводом и подводом суппортов);

  2) вспомогательный вал осуществляет управление остальными холостыми ходами – переключение револьверной головки с режущим инструментом, подачу и зажим заготовок (или деталей);

  3) скорость вращения распределительного вала изменяется, а скорость вращения вспомогательного вала остается постоянной.

Реверс

Реверс (англ. reverse, от лат. revertor – «поворачиваю назад», «возвращаюсь») – реверсивный механизм, выполняется в виде устройства, обеспечивающего возможность изменения направления движения выходного звена какой-либо машины или станка на противоположное. Реверс состоит из двух механизмов, расположенных параллельно между входным и выходным звеном. Один механизм передает вращение выходному звену в одну сторону, а другой изменяет в случае необходимости направление вращения выходного звена на противоположное. Наглядным примером реверса служит многодвигательный привод тягача (транспортной машины), где в качестве коробки передач использованы планетарный реверс и трехскоростная планетарная передача, соединенные последовательно. Благодаря наличию реверсивного механизма путем изменения скорости в одной из ветвей можно повернуть машину (т. е. тягач). Реверс тягача состоит из двух планетарных однорядных механизмов, управляемых двумя тормозами. При включении первого тормоза участвует в передаче движения первый слева механизм и осуществляется движение тягача вперед, а при включении второго тормоза первый и второй механизмы соединяются в замкнутую передачу вращения. Последовательное соединение реверса тягача и коробки передач позволяет получать передаточные отношения, равные произведениям передаточных отношений составляющих узлов реверса и коробки передач. Существует и другой вариант выполнения реверсивного механизма тягача, в котором коробка передач (тягача) с гидрозамедлителем состоит из четырех планетарных механизмов, управляемых четырьмя тормозами и двумя муфтами. Один из планетарных механизмов выполняется блокируемым. Второй и третий механизм образуют двухскоростную передачу, а третий и четвертый планетарные механизмы тягача образуют реверс. (Примечание: планетарный механизм – устройство, содержащее взаимодействующие между собой колеса с перемещающейся в пространстве осью вращения хотя бы одного из них. Планетарные механизмы подразделяются на три большие группы: планетарные зубчатые передачи, планетарные фрикционные механизмы и зубчато-рычажные планетарные механизмы.) В различных машинах применяется так называемый планетарный редуктор-реверс в виде планетарного механизма, позволяющего путем переключения элементов управления получать режимные схемы с положительным и отрицательным передаточным отношением, по абсолютной величине превышающим единицу. Во многих современных машинах и различных станках реверсивные механизмы выполняются с автоматическим переключением. В таком реверсе вращение через зубчатую пару, коническую зубчатую передачу передается шестерне. Шестерня зацепляется с внутренним венцом, и вал механизма вращается в одну сторону. Вал шестерни скользит по пазу и после определенного числа оборотов переводит шестерню в зацепление с внешним венцом, при этом главный вал реверса вращается в другую сторону. При переключении, которое осуществляется автоматически с помощью паза (паз – прорезь в виде канавки на деталях различных машин), шестерня перемещается вместе с конической передачей и колесом вдоль шестерни. Все перемещаемые звенья реверсивного механизма установлены на ползуне. В авиационной технике широко применяется особый вид реверса – так называемый реверс-шумоглушитель, выполненный в виде специального устройства, предназначенного для одновременного реверсирования тяги газотурбинного двигателя глушения шума высокой интенсивности (как известно, сильный шум от двигателей вызывает вибрацию корпуса летательного аппарата). В данном случае на кожухе сопла газотурбинного двигателя устанавливаются решетки реверса тяги. В режиме посадки самолета с газотурбинным двигателем включается привод, который посредством винтовой пары выдвигает кожух сопла вместе с решеткой реверса тяги. При этом створки перекрывают выходное отверстие сопла двигателя, и поток газов направляется через решетки реверса тяги, а в результате достигается значительное снижение интенсивности шума от работающего двигателя (или двигателей).

Револьверная головка

Револьверная головка – специальное устройство, в котором устанавливаются различные режущие инструменты: сверла, зенкеры, развертки, метчики и др. Револьверная головка является важным составным элементом токарно-револьверных станков (автоматов и полуавтоматов), устанавливается на продольном суппорте станка. Применение револьверной головки на указанных станках позволяет выполнять обработку заготовок (или каких-либо деталей) сложной формы и одновременно значительно уменьшить вспомогательное время (т. е. повысить производительность труда). Револьверная головка, имея вертикальную, горизонтальную и в ряде случаев (т. е. модификаций) наклонную ось вращения, периодически поворачивается в соответствии с последовательностью технологического процесса и фиксируется относительно продольного суппорта. Кроме того, через ось револьверной головки подводится к обрабатываемой заготовке (или детали) смазочно-охлаждающая жидкость с целью улучшения режима резания. Револьверные головки широко применяются в станочных автоматических линиях машиностроительных предприятий.

Редуктор

Редуктор – устройство, выполненное в виде понижающей передачи, которая обычно включает в себя систему нескольких взаимодействующих звеньев, заключенных в единый корпус. При использовании в редукторе зубчатых передач его называют зубчатым редуктором, а также планетарным. Планетарный редуктор, в частности, применяется в таком грузоподъемном механизме, как соосная лебедка, у которой двигатель, барабан и редуктор установлены соосно. В указанной лебедке планетарный редуктор обычно встраивается в барабан, а в некоторых случаях такой редуктор выполняется в виде двух механизмов, размещенных по разные стороны барабана. Редуктор устанавливается также в вертолетах, где он является очень важным элементом, обеспечивающим вращение в нужном режиме лопастей несущего винта (лопасти вертолета связаны с выходным валом редуктора). Планетарный редуктор устанавливается также в таком устройстве как мотор-колесо, предназначенном для передвижения транспортных машин. В такое колесо встраивают двигатель, тормоз и планетарный редуктор, при этом они в совокупности выполняют ряд функций:

  1) получение нескольких ступеней изменения скорости;

  2) разобщение кинематической цепи при движении машины по инерции и при буксировке;

  3) рабочее торможение;

  4) стояночное торможение.

На многих конвейерах различных промышленных производств применяется так называемый мотор-барабан – приводной барабан конвейера со встроенным в него двигателем и редуктором. Причем редуктор применяется в двух вариантах: в первом варианте он имеет неподвижные оси, а во втором – в виде планетарного, составленного из двух однорядных механизмов (из которых первый механизм имеет ведомое водило и неподвижное центральное колесо, а во втором механизме неподвижное водило закреплено на раме). В вертолетах также имеется редуктор несущего винта в виде зубчатой передачи, установленной между двигателями и несущим винтом вертолета и служащей для понижения частоты вращения винта по сравнению с частотой вращения двигателей. Редуктор является очень важной составной частью механизма поворота – устройства для углового перемещения одной части какой-либо машины (транспортные, землеройные, грузоподъемные и др.) относительно другой ее части. У карьерного экскаватора, например, двигатель и редуктор установлены на платформе. Выходное звено редуктора – шестерня – зацеплено с зубчатым колесом на раме экскаватора. Шестерня, обегая по окружности зубчатое колесо, поворачивает платформу. Редукторы применяются также в пассажирских железнодорожных вагонах (вагонах-ресторанах, купейных, спальных и др.) с установкой под вагоном на колесной оси. В данном случае редуктор служит для передачи вращения от вагонной оси к генератору, который также устанавливается под вагоном (генератор обеспечивает электроэнергией системы освещения, вентиляции, кондиционирования и др.).

Ременная передача – механизм для передачи вращения посредством фрикционного взаимодействия замкнутой гибкой связи с жесткими звеньями. Гибкую связь временной передачи называют приводным ремнем, а жесткие звенья (в количестве двух) – шкивами. С помощью ременной передачи достигается высокая плавность работы всего механизма в целом, но при перегрузках наблюдается пробуксовывание. Ременная передача характеризуется обязательным относительным скольжением звеньев. Как правило, ременную передачу используют в приводах мощностью до 50 кВт при скоростях ремня до 30 м/с. Данная передача характеризуется передаточным числом «u» – отношением диаметров большего и меньшего шкивов. Обычно принимают u < 4, но встречаются ременные передачи с u = 10. Передаточное отношение i = u(1 + ζ), где ζ (греч. дзета) – коэффициент, учитывающий относительное скольжение. Обычно ζ = 0,01 / 0,02. В зависимости от сечения ремня различают плоскоременные, круглоременные и клиноременные передачи. Последние в настоящее время наиболее распространены, потому что обладают более высокой несущей способностью. Во многих случаях в различных механизмах применяют чаще всего несколько параллельно расположенных текстропных клиновых ремней. Кроме того, в передачах со шкивами малых диаметров используют текстропные клиновые ремни с гофрами на внутренней поверхности. В некоторых механизмах применяют такие виды ремней, как поликлиновой и зубчатый. В ременной передаче всех видов обязательно обеспечивают начальное натяжение ремня перемещением осей шкивов или с помощью натяжного ролика. При передаче вращающего момента сумма натяжений в ветвях ремня S₁ и S₂ практически остается неизменной. Отношение окружного усилия на шкиве F к S₁ + S₂ называют коэффициентом тяги φ (греч. фи). Величина φ характеризует степень загрузки ременной передачи, причем, чем выше φ, тем больше ζ. После предельного значения φ_K скольжение резко возрастает и далее начинается буксование, сопровождающееся сильным нагревом ремня с последующим выходом из строя. Коэффициент полезного действия ременной передачи зависит от величины – и достигает максимума при φ = φ_K. Как показала многолетняя практика применения ременных передач, обычно φ_K. ≤ 0,45 / 0,6.