Текст книги "Большая энциклопедия техники"

Цанга

Цанга (от нем. Zange) – приспособление в виде разрезной втулки для зажима цилиндрических или призматических предметов. Цанга применяется очень часто при выполнении различных токарных и слесарных работ. Например, цанга является важной составной частью разжимной оправки в виде разрезной упругой гильзы, имеющей наружную цилиндрическую и внутреннюю коническую поверхности. Такая цанга (т. е. разрезная упругая гильза) надевается на конический стержень оправки. Чтобы цанга обладала необходимыми упругими свойствами, на ней сделано шесть продольных прорезей. Деталь в оправке с цангой закрепляется гайкой. С помощью другой гайки цанга вместе с деталью снимается с оправки. Кроме того, цанга выполняется в виде специального приспособления – патрона. В частности, цанговый патрон устанавливается на конце гибкого вала шлифовальной электрической машины – так называемой бормашины. В цанговом патроне указанной машины можно закреплять самые разнообразные инструменты – борфрезы, напильники, надфили, абразивные головки (используемые для шлифования). Цанговый патрон, закрепленный на гибком валу, используется также в передвижном опиловочно-зачистном станке. В этом случае в цанговом патроне также закрепляется необходимый инструмент, такой как шлифовальные абразивные головки. При выполнении токарных работ на машиностроительных предприятиях часто используются такие приспособления, как:

  1) цанговый патрон, предназначенный для обработки заготовок (или деталей) малых размеров с небольшими отклонениями по диаметру;

  2) цанговая оправка для обработки «стаканов» (т. е. заготовки или детали, имеющей форму стакана); такая оправка имеет разжимной конус, гайку, штифт и собственно корпус с цангой;

  3) цанговые патроны с цилиндрическим хвостовиком, используемые для зажима обрабатываемой на токарном станке заготовки (или детали) небольшого диаметра.

В ручных сверлильных дрелях, а также в коловоротах устанавливаются цанговые патроны, в которых закрепляется сверло небольшого диаметра.

Цапфа

Цапфа (от нем. Zapfen) – часть оси или вала, опирающаяся на подшипник. Промежуточную цапфу называют шейкой, а концевую – пятой, если она предназначена в основном для восприятия осевой нагрузки, и шипом, если она предназначена в основном для восприятия радиальной нагрузки.

Цапфа может иметь цилиндрическую, коническую, сферическую или плоскую форму.

Цевочный механизм

Цевочный механизм – механизм, имеющий цевочное зацепление в виде зубчатого зацепления посредством цилиндрических круговых элементов – цевок и зубьев с сопряженным профилем. Примером цевочного механизма является цевочная передача, в которой используются разновидности циклоидальных профилей.

Внешние и внутренние зацепления таких колес применялись в различных машинах и станках сравнительно широко в первой половине ХХ в. В настоящее время они еще встречаются в некоторых машинах, например в механизмах вращения подъемных кранов на гусеничном ходе и в других устройствах. Одна из разновидностей цевочного зацепления колес в соответствующих механизмах – когда профили располагаются за пределами окружностей колес, что бывает необходимо для размещения в колесах подшипников и других элементов передачи. Такое цевочное зацепление называется внецентроидным.

При перекатывании колеса по колесу получается траектория центров цевок – перициклоида (укороченная Пу), а профиль зуба колеса очерчивается по эквидистанте к этой траектории ЭПу. Такое зацепление применяется в различных передачах с малой разницей чисел зубьев. Оно характеризуется большими углами давления, но позволяет передавать нагрузку при большом числе контактирующих пар зубьев, при этом точность выполнения передач очень высокая.

Цевочное зацепление рейки с колесом в цевочном механизме используется для преобразования вращательного движения в поступательное; в данном случае профиль зубьев представляет собой эвольвенту Э. В некоторых цевочных механизмах применяются также зацепления зубчатой рейки или большого зубчатого колеса с малым цевочным колесом. Для получения постоянного передаточного отношения профиль зуба должен соответствовать эквидистанте к циклоиде ЭЦ.

Цепная передача

Цепная передача – передача вращения посредством зацепления многозвенной гибкой связи с жесткими звеньями. Гибкую связь называют цепью, а жесткие звенья – звездочками. Цепная передача позволяет передавать движение при значительных межосевых расстояниях α ≤ 80ρ, ρ – шаг цепи. У данных передач меньше габаритные размеры, чем у ременных передач, но она характеризуется большей неравномерностью хода из-за непостоянства передаточного отношения. Передаточное отношение изменяется потому, что звездочка представляет собой как бы многогранник, огибаемый цепью. При постоянной угловой скорости – ведущей звездочки окружная скорость, а, следовательно, и скорость движения цепи v = ω (d / s) cos φ, где d – радиус внешней окружности звездочки, а φ – угол между условной осью окружности звездочки и ее зубом. Период изменения скорости v равен 2π / z, где z – число зубьев звездочки. Переменная скорость цепи преобразуется в переменную скорость ведомой звездочки. Коэффициент полезного действия КПД = 0,96 – 0,98. Применяют цепную передачу при мощности привода (Р) Р ≤ 100 кВт, окружной скорости v = 15 м/с и передаточном числе u ≤ 7 (u = z₂ / z₁, где z₂ и z₁ – числа зубьев звездочек). Наибольшие встречающиеся значения Р = 3500 кВт, v = 35 м/с, u = 10. Цепную передачу используют также для передачи движения между несколькими звездочками.

Цепная передача со специальной цепью (карданной, круглозвенной или пластинчатой с перекрещивающимися осями) может передавать движение при непараллельном расположении осей звездочек. Цепные передачи широко используются в конструкциях различных сельскохозяйственных машин (в частности, в комбайнах). Одним из примеров цепной передачи является цепной планетарный механизм, в котором имеется одна звездочка с подвижной осью или перемещаемая направляющей деталь.

Цепь

Цепь – многозвенная гибкая связь, используемая для подвески, подъема и опускания грузов (грузовые цепи), передачи движения в цепных конвейерах (тяговые цепи) и в цепных передачах (приводные цепи).

Грузовые цепи используют в различных грузоподъемных механизмах и машинах (например, в рычажной тали ТР-1М и шестеренчатой ручной тали) при скорости движения до 0,25 м/с. Такие цепи выполняют круглозвенными или пластинчатыми, при этом в пластинчатых цепях параллельно расположенные пластины соединены осями. Тяговые цепи используют при скорости движения до 2—4 м/с.

Наиболее распространены тяговые цепи следующих видов:

  1) втулочные;

  2) втулочно-катковые с гладкими катками и с гребнями на катках;

  3) карданные, в которых звенья соединены перекрывающимися между собой осями;

  4) втулочно-роликовые транспортерные с отгибными пластинами. Приводные цепи используют при скорости движения до 15 м/с и выше. В различных машинах и механизмах чаще всего используют такие приводные цепи, как:

  1) роликовые однорядные, включающие в себя пластины, оси, втулки и ролики;

  2) роликовые многорядные;

  3) зубчатые с шарнирами скольжения, включающими в себя два сегмента, оси и пластины;

  4) зубчатые с шарнирами качения, содержащие перекатывающиеся элементы;

  5) крючковые цепи.

Зубчатые цепи удерживаются на звездочках с помощью пластин, расположенных по обеим сторонам или посредине цепи. Для роликовых и крючковых цепей используют звездочки с зубьями, профиль которых очерчен дугами окружностей. Грузовые и тяговые цепи во многих случаях изготавливают сварными, при этом диаметры барабанов и звездочек, огибаемых сварной цепью, должны быть не менее: для ручного привода – 20 диаметров звена, для машинного привода – 30 диаметров звена. Для сварных грузовых и тяговых цепей используют цепную сталь диаметром от 6 до 16 мм, а шаг таких цепей обычно составляет от 19 до 44 мм. Указанные сварные грузовые и тяговые цепи выдерживают разрушающую нагрузку в пределах от 1400 (при диаметре цепной стали в 6 мм) до 10 200 кг/с (при диаметре цепной стали в 16 мм), или от 14 до 102 кН (в системе СИ).

Цилиндр

Цилиндр (от греч. kylindros – «валик», «каток»). Термин имеет два значения:

  1) геометрическое тело, ограниченное цилиндрической поверхностью и двумя секущими ее параллельными плоскостями;

  2) направляющая поступательной пары двигателей внутреннего сгорания, гидравлических объемных приводов, сопряженная с поршнем.

В различных транспортных машинах, станочных автоматических линиях и других механизмах широко применяются такие разновидности цилиндра, как:

  1) гидроцилиндр;

  2) пневмоцилиндр.

Гидроцилиндр в зависимости от назначения содержит следующие элементы и звенья:

  1) канал подвода или отвода рабочей среды (т. е. гидравлической жидкости в виде масла или жидкости или специального состава);

  2) цилиндр;

  3) поршень;

  4) пружину;

  5) шток;

  6) поршневую полость;

  7) штоковую полость;

  8) плунжер;

  9) устройства, обеспечивающие уменьшение скорости перемещения выходного звена в конце хода;

  10) мембрану;

  11) сильфон.

Гидроцилиндры широко применяются в различных гидросистемах как источники привода рабочих органов мобильных машин и исполнительных механизмов разного вида промышленного оборудования. По функциональным признакам гидроцилиндры – это объемные гидродвигатели, предназначенные для преобразования энергии потока рабочей жидкости (т. е. гидравлической) в механическую энергию выходного звена с возвратно-поступательным движением. Причем подвижным звеном может выступать как шток, так и корпус (т. е. сам цилиндр, выполненный в виде гильзы) гидроцилиндра. В зависимости от рабочего цикла, необходимых скоростей и усилий применяют гидроцилиндры разных типоразмеров и исполнений. Например, они могут быть одностороннего или двустороннего действия. В гидроцилиндрах двустороннего действия прямой и обратный ход совершается под давлением рабочей (гидравлической) жидкости, а в гидроцилиндрах одностороннего действия обратный ход совершается под действием внешней нагрузки или пружины. Для привода рабочих органов мобильных машин наиболее широко применяются поршневые гидроцилиндры двустороннего действия с односторонним выходом штока. Усилие на штоке и его перемещение могут быть направлены в обе стороны в зависимости от того, в какую из полостей нагнетается гидравлическая жидкость. Обычно противоположная полость при этом соединяется со сливной гидролинией. Гидроцилиндры с двусторонним штоком применяются в основном для поворота рабочего оборудования навесных экскаваторов, при этом подвижным звеном является корпус (т. е. цилиндр в виде гильзы). Поршневые гидроцилиндры двустороннего действия унифицированной конструкции предназначены для гидроприводов мобильных машин и эксплуатируются на гиравлической жидкости вязкостью от 10 до 3500 мм²/с в условиях умеренного (У), холодного (ХЛ) и тропического (Т) климата. (Примечание: сильфон, являющийся составной частью гидроцилиндра, представляет собой тонкостенную гофрированную трубку, которая функционирует как пружина сжатия или растяжения; используют в качестве компенсаторов изменения длины труб, чувствительных элементов – датчиков давления в приборах и разделительных герметизирующих элементах, в механизмах передачи поступательного движения из одной среды в другую.)

Чебышева параллелограмм

Чебышева параллелограмм – вид плоского механизма, имеющего подвижные звенья и кинематические пары пятого и четвертого классов. Работа такого механизма описывается формулой П. Л. Чебышева (была предложена знаменитым русским ученым еще в 1869 г.), которая имеет следующий вид: ω = 3n -2p_V -p_IV, где n – число подвижных звеньев; p_V, p_IV – число кинематических пар соответственно V и IV классов. Формула Чебышева представляет собой частный случай формулы Сомова—Малышева, которая имеет следующий вид: ω = 6n – 5p_v – 4p_iv – 3p_III -2p_ii – p_I. В общем смысле Чебышева параллелограмм является схемой пространственного механизма (плоского механизма) с определенным числом степеней свободы механической системы (это число определяется как число независимых возможных перемещений), причем для механизма, все связи которого голономные, такое число рассматривается в механике как число обобщенных координат. Для твердого тела, свободно движущегося в пространстве, число степеней свободы механической системы равно шести: три поступательных вдоль осей x, у и z и три вращательных вокруг этих осей. Для плоского механизма, к которому применима формула Чебышева (т. е. для параллелограмма Чебышева), ω = 3n – 2p_V – p_IV положение при плоском движении твердого тела определяется тремя координатами, а число накладываемых связей равно двум для пар V класса и одной для пар IV класса. При подсчете числа степеней свободы механической системы, имеющей вид параллелограмма Чебышева, с помощью приведенной формулы Чебышева исключают дублирующие (пассивные, избыточные) связи и лишние (местные) степени свободы.

Червячная передача

Червячная передача представляет собой механизм, предназначенный для передачи вращения между валами со скрещивающимися осями посредством винта, выполненного в виде червяка и сопряженного с ним червячного колеса. Червячная передача, как и зубчатая, имеет начальные и делительные поверхности, представляющие собой поверхности цилиндров (в большинстве случаев). Особой разновидностью червячной передачи является глобоидная передача, у которой делительная поверхность червяка выполнена в виде вогнутой поверхности тора. (Примечание: тор – от лат. torus – «вздутие», «выпуклость», «узел» – геометрическое тело, образуемое вращением круга вокруг прямой, лежащей в плоскости этого круга, но не пересекающей его.) Червячная передача представляет собой разновидность винтовой зубчатой передачи и характеризуется тем, что поверхности зубьев колеса огибают на определенном угле поверхности витков червяка и контактируют с витками червяка по линии, благодаря чему повышается несущая способность передачи. Червячная передача характеризуется передаточным числом u = z₂ / z₁ где z₂ – число зубьев колеса (обычно z₂ = 18 / 300); z₁ – число заходов винта на червяке (в большинстве случаев z₁ = 1 / 4), а также передаточным отношением i = ω₁ / ω₂ = u, где ω₁ и ω₂ – угловые скорости соответственно червяка и колеса. Червячная передача позволяет получать большие передаточные отношения (до 300), но имеет сравнительно низкий коэффициент полезного действия (КПД от 0,50 до 0,85). Как показали специальные исследования, КПД тем выше, чем больше угол винтовой линии червяка, вычисляемый следующим образом по формуле: γ = arctg (pz₁ / πd₁ = (mz₁) / d₁, где p – осевой шаг; d₁ – делительный диаметр червяка, m – модуль. Чем меньше угол, тем более вероятно явление самоторможения при ведущем червячном колесе. Червячные передачи используются в механизмах в тех случаях, когда требуется значительное понижение угловой скорости; повышающие червячные передачи встречаются очень редко. Цилиндрический червяк, применяемый во многих червячных передачах, может быть:

  1) архимедовым – с прямолинейным профилем в осевом сечении;

  2) эвольвентным – с эвольвентными винтовыми поверхностями;

  3) удлиненно-эвольвентным (конволютным) – образующая прямая его винтовой линии не проходит через ось.

В червячных передачах применяются такие виды червячного зацепления, как:

  1) передачи «кавекс» с цилиндрическим червяком, имеющим вогнутый профиль витков в осевом сечении; характеризуются большим КПД и повышенной несущей способностью;

  2) передачи с цилиндрическим червяком, нарезанным дисковой конической фрезой или абразивным шлифовальным кругом с трапецеидальной формой профиля;

  3) спироидные – с коническим червяком, зацепляющимся с полуглобоидным коническим колесом.

Для червячной передачи подбираются определенные червячные пары с учетом особенностей работы механизмов, в которых они применяются, при этом главное внимание уделяется противозадирной стойке. Специальные исследования показали, что наиболее стойки против заедания и износа червячные пары с цементованным червяком из углеродистой или легированной стали, шлифованным и полированным, и колесом (червячным) из оловянно-фосорной бронзы марки БрОФ10-1 или БрОФ6,5-0,15. Червячные передачи широко применяются во многих машинах, станках, волочильных станах металлургических предприятий и др.

Черпаковый подъемник

Черпаковый подъемник – грузоподъемная машина циклического действия с жесткими вертикальными или наклонными направляющими, по которым перемещается транспортерная лента с закрепленными на ней черпаками, выполненными в виде ковша. Транспортерная лента закреплена на грузовой цепной передаче. Движение черпакового подъемника обеспечивает электродвигатель с червячным (или зубчатым) редуктором. Черпаковый подъемник предназначен для подъема (т. е. перемещения) сыпучих или жидких грузов (материалов) на небольшое расстояние (или высоту). Черпаковый подъемник может иметь вид колеса или сильно вытянутого эллипса. Такие подъемники широко применяются в зерновых хранилищах, на элеваторах, в карьерах и др. В нижней части черпакового подъемника ковши поочередно захватывают груз (сыпучий материал) и перемещают его наверх, где происходит опрокидывание и ссыпание груза (материала). Примером черпакового подъемника может служить водоподъемное колесо, имеющее черпаки в виде ковшей.

Шайба

Шайба (от нем. Scheibe) – подкладка металлическая или пластмассовая небольших размеров (в основном), предназначенная для предотвращения самоотвинчивания гаек.

Шайба устанавливается под крепежную гайку или головку болта (или винта крепежного), выполняется в виде плоского кольца сплошного или разрезного упругого (так называемая шайба – гровер, изготовленная из пружинистой стали марки 65Г или другой). Шайба применяется с целью увеличения опорной поверхности под крепежной гайкой или головкой болта (или винта).

Шарикоподшипник

Шарикоподшипник (см. «Подшипник») – подшипник качения или скольжения, имеющий во внутренней части шарики определенных размеров, зависящих от общей конструкции подшипника и его назначения.

Шарикоподшипники подразделяются на две большие группы: шарикоподшипники качения и шарикоподшипники скольжения.

В свою очередь эти группы делятся на подгруппы:

  1) шарикоподшипники качения радиальные однорядные, рассчитанные на радиальные и осевые нагрузки, в том числе на чисто осевые нагрузки в сочетании с высокой угловой скоростью;

  2) шарикоподшипники радиальные однорядные (качения) со стопорной канавкой на наружном кольце, используются для радиальных и осевых нагрузок в сочетании с высокой угловой скоростью;

  3) шарикоподшипники качения радиальные однорядные с защитными шайбами и со стопорной канавкой на наружном кольце;

  4) то же, со специальными уплотнениями;

  5) шарикоподшипники качения радиальные двухрядные сферические самоустанавливающиеся воспринимают радиальные и небольшие осевые нагрузки лучше, чем однорядные (радиальные), при этом фиксируют вал (корпус) в осевом направлении в обе стороны даже при наличии небольшого перекоса до 2—3°;

  6) шарикоподшипники качения радиальноупорные широко применяются во многих механизмах, станках (в опорах шпинделей токарно-винторезных станков, фрезерных и др.), в электродвигателях небольших размеров и малой мощности, в червячных передачах и др. При этом они воспринимают радиальные, осевые и комбинированные нагрузки. Для воспринятия очень больших осевых нагрузок подшипники могут быть установлены по два, по три и более в опоре по схеме тандем;

  7) шарикоподшипники качения упорные рассчитаны на воспринятие только осевых нагрузок: одинарные – в одном направлении, а двойные – в обоих направлениях. Допускаемые для этих подшипников скорости весьма ограниченны, поэтому при повышенных числах оборотов, и особенно на горизонтальных валах, их не применяют.

Данные шарикоподшипники применяются в малоскоростных редукторах, в том числе и червячных; в опорах шпинделей небольших станков, работающих в основном на малых скоростях, во вращающихся центрах токарновинторезных станков и др.

Шарики для любых видов шарикоподшипников изготавливаются из специальной легированной стали марки ШХ. Для корпусов шарикоподшипников также применяются легированные (нержавеющие) стали марок 20Х13, ШХ13, 40Х13 и др.

Шарнир

Шарнир (от нем. Scharnier – «дверная петля») – кинематическая вращательная пара, состоящая из двух подвижных элементов, являющихся составными частями какого-либо механизма.

Шарнир.

В различных машинах, механических системах и устройствах, включая станочные автоматические линии, широко применяются шарнирные механизмы и шарнирные муфты.