Подвижных сочленениях

Нежесткость корпусов расстраивает взаимодействие расположенных в них механизмов, вызывая повышенное трение и износ подвижных сочленений; нежесткость валов и опор зубчатых передач нарушает правильное зацепление колес и приводит к быстрому износу зубьев; нежесткость цапф и опор подшипников скольжения вызывает повышенные кромочные давления, появление очагов полужидкостного и полусухого трения, перегрев, заедание или снижение срока службы подшипников; нежесткость неподвижных соединений, подверженных действию динамических нагрузок, вызывает фрикционную коррозию, наклеп и сваривание поверхностей.

Долговечность я надежность машин в большой мере обусловлены безотказностью работы их подвижных сочленений. Трудно перечислить все факторы, которые обеспечивают правильное функционирование подвижного сочленения. Общеизвестно, что одним из наиболее ярких показателей, характеризующих нормальный режим его работы, является шероховатость поверхности.

Шероховатость поверхности дает информацию о режиме эксплуатации и об условиях нарушения этого режима, она является «зеркалом», отражающим условия эксплуатации. От шероховатости поверхности зависят величина силы трения, износостойкость подвижных сочленений. Кроме того, шероховатость определяет ряд важнейших служебных качеств подвижных и неподвижных сопряжений машин, а именно электропроводность соединений, газопроницаемость, толщину масляной пленки подвижного сопряжения, гидравлическое сопротивление зазора, тангенциальную и нормальную контактную жесткость стыков и многое другое.

Современные машины компактны, их фрикционные сочленения сложны, а движущиеся части закрыты, что исключает непрерывный контроль за состоянием узлов трения. Для определения типа и интенсивности износа машины необходимо периодически разбирать, что дорого и опасно, так как вероятность аварии при пуске больше, чем в условиях установившегося режима работы [127]. Для контроля за работой узлов трения необходимы новые методы. К ним относятся вибрационный анализ, магнитные пробки, спектрографический анализ масла [128]. Последний метод интенсивно используется для обнаружения сильного износа по количеству частиц, которые поступают в смазку из подвижных сочленений. Во многих случаях этот метод эффективен, однако имеет и свои ограничения. Он показывает только количество металла в смазке, но не дает информации о размере и форме металлических частиц и не различает частиц окислов и других соединений металлов, что

В [128] приведены результаты контроля за работой коробки передач с помощью прямопоказывающего феррографа, которые свидетельствуют о достаточной наглядности, надежности и экономичности использованного метода контроля, позволяющего определить начало аномального износа подвижных сочленений в промышленных масштабах.

Многие трущиеся детали работают в режиме избирательного переноса. Это особенно проявляется для трущихся пар сталь — бронза, хромированная сталь — бронза при применении смазок ЦИАТИМ-201 или ЦИАТИМ-203. В условиях избирательного переноса в десятки раз повышается износостойкость подвижных сочленений узлов шасси.

Нежесткость корпусов расстраивает взаимодействие- расположенных в них механизмов, вызывая повышенное трение и износ подвижных сочленений; нежесткость валов и опор зубчатых передач нарушает правильное зацепление колес и приводит к быстрому износу зубьев; нежесткость цапф и опор подшипников скольжения вызывает повышенные кромочные давления, появление очагов полужидкостного и полусухого трения, перегрев, заедание или снижение срока службы подшипников; нежесткость неподвижных соединений, подверженных действию динамических нагрузок, вызывает фрикционную коррозию, наклеп и сваривание поверхностей.

способы придания поверхности пористости. Шабренные поверхности по своему характеру являются прерывистыми. На наш взгляд, поверхности с механической пористостью еще не получили необходимого распространения с целью повышения надежности и долговечности подвижных сочленений машин.

Уменьшение напряжений при монтаже. При установке машин и механизмов могут возникнуть начальные напряжения в деталях конструкции, что отрицательно сказывается на надежности и долговечности подвижных сочленений. В первую очередь это относится к установке механизмов и машин на четыре точки (лапы) при недостаточной жесткости корпуса.

Тем не менее на практике весьма многие мыслительные процессы смоделировать гораздо легче, чем воспроизвести столь бесхитростные с отвлеченно философской точки зрения движения руки. Сегодня специалисты еще не ставят перед собой задачу точно скопировать живую руку с ее бесконечно богатым набором функций. Достаточно сказать, что у руки 27 степеней свободы. Такой подвижности пока нет ни у одного механизма. В реализации сложных движений одновременно участвуют десятки подвижных сочленений, связок, мышц и сухожилий, причем их действия непрерывно контролируются и направляются мозгом с помощью разветвленной цепи рецепторов. Даже сильно упрощенная модель руки, которую представляет собой сегодняшний манипулятор — исключительно сложный пространственный механизм с многочисленными шарнирами, кинематическими парами, независимо перемещающимися звеньями (фотография такого манипулятора помещена на обложке этой книги). Каждый, кто в студенческие годы, столкнувшись с элементарным расчетом кривошипно-шатунного механизма или простого маховика, расшифровывал курс ТММ (теория механизмов и машин) словами «тут моя могила», сразу представит себе громоздкие математические формулы, густо нафаршированные корнями и тригонометрическими функциями, бесконечными рядами и интегралами, без которых не обойдешься при проектировании простейших манипуляторов.

Высокие смазывающие свойства, термическая устойчивость свежеобразованной б-FeOOH и высокая адгезия к стальным поверхностям, а также возможность образования этого вещества в зоне контакта непосредственно при трении в присутствии серосодержащих соединений, во-видимому, играют важную роль в обеспечении нормальной работы подвижных сочленений из материалов на основе железа. Прочная связь текстурированной пленки этого вещества со стальными поверхностями может быть предположительно объяснена чрезвычайно высоким значением магнитной восприимчивости частиц S-FeOOH [8].

При сопряжении деталей из легких сплавов со стальными деталями следует учитывать различие их коэффициентов линейного расширения. В неподвижных сопряжениях, когда расширение деталей, выполненных из легких сплавов, ограничено смежными стальными деталями, могут возникнуть высокие термические напряжения. В подвижных сочленениях, где охватываемая деталь выполнена из легкого сплава, а охватывающая из стали, например цилиндр двигателя внутреннего сгорания с алюминиевым поршнем, следует предусматривать увеличенные зазоры во избежание защемления поршня при повышенных температурах.

В подвижных сочленениях, где возможны перекосы и смещения деталей, необходимо предусматривать свободу самоустанавлива-е м о с т и, обеспечивающую правильную работу деталей при всех возможных неточностях изготовления и монтажа.

Буртики (рис. 451) применяют для упора деталей в неподвижных соединениях и для ограничения осевого перемещения деталей в подвижных сочленениях. Наиболее рациональны буртики с формой равного сопротивления изгибу, обладающие наименьшей массой и простые в изготовлении. Нерабочую поверхность буртика целесообразно выполнять под углом 45° так, чтобы ее можно было обработать проходным резцом с обычным

Виброударные взаимодействия могут также возникать и как дополнительное (подчас очень неприятное) явление, сопутствующее нормальной работе системы. Характерные шумы, наблюдающиеся, например, при работе приборов с упругими элементами в условиях вибрации, свидетельствуют о том, что в подвижных сочленениях этих приборов имеют место виброударные взаимодействия их отдельных звеньев и элементов. Зазоры и люфты в механизмах машин, приборов, механических цепях систем управления создают благоприятные условия для возникновения указанных явлений при пульсации сил и моментов, действующих на звенья системы. Развитие эффективных методов устранения виброударных взаимодействий в одних случаях и методов выбора параметров системы, обеспечивающих максимальную интенсивность виброударных режимов, в других составляют важную теоретическую и практическую задачу, разрешаемую современной теорией виброударных систем.

1. Как известно [1, 2], одним из важных геометрических свойств манипуляционных систем является их манипулятивность, оцениваемая величиной так называемого сервиса [2, 3]. Сервис в точке х определяется пространственным углом, в пределах которого возможна реализация операции ориентирования захвата манипулятора. Этот угол существенно зависит от структуры механизма, его кинематических размеров и от параметров, характеризующих ограничения подвижности системы в ее подвижных сочленениях (кинематических парах).

Наряду с уменьшением износа и повышением долговечности важной задачей триботехники является снижение трения в действующих машинах. Известно, что большая часть топлива, потребляемого автомобилями, тепловозами и другими видами транспорта, расходуется на преодоление сопротивления трения в подвижных сочленениях. В текстильном производстве на сопротивление трения затрачивается около 80% потребляемой энергии. Низкие КПД многих машин обусловлены главным образом большими потерями на трение. Так, КПД глобоидного редуктора, устанавливаемого в лифтах, металлорежущих станках, шахтных подъемниках, в приработанном состоянии составляет всего 0,7, а такой распространенной пары как винт—гайка — 0,25.

В среднечастотном диапазоне возбуждение вибрации двигателей определяется высшими гармониками возмущающих сил, действующих в низкочастотном диапазоне, трением и ударами в подвижных сочленениях при перекладке зазоров.

Периодические возмущающие силы могут быть разделены на две основные категории: силы давления газов при сгорании топлива в цилиндрах и силы, сопровождающие рабочие процессы, — удары и трение в подвижных сочленениях, неуравновешенные силы инерции.

Виброударные взаимодействия могут также возникать и как дополнительное подчас очень неприятное явление, сопутствующее нормальной работе системы. Характерное дребезжанье, иногда наблюдающееся, например, при работе приборов с упругими элементами в условиях вибрации, свидетельствует о том, что в подвижных сочленениях этих приборов имеют место виброударные взаимодействия их отдельных звеньев и элементов.

1. Как известно [1, 2], одним из важных геометрических свойств манипуляционных систем является их манипулятивность, оцениваемая величиной так называемого сервиса [2, 3]. Сервис в точке х определяется пространственным углом, в пределах которого возможна реализация операции ориентирования захвата манипулятора. Этот угол существенно зависит от структуры механизма, его кинематических размеров и от параметров, характеризующих ограничения подвижности системы в ее подвижных сочленениях (кинематических парах).

При сопряжении деталей из легких сплавов со стальными деталями следует учитывать различие их коэффициентов линейного расширения. В неподвижных сопряжениях, когда расширение деталей, выполненных из легких сплавов, ограничено смежными стальными деталями, могут возникнуть высокие термические напряжения. В подвижных сочленениях, где охватываемая деталь выполнена из легкого сплава, а охватывающая из стали, например цилиндр двигателя внутреннего сгорания с алюминиевым поршнем, следует предусматривать увеличенные зазоры во избежание защемления поршня при повышенных температурах.