/
Author: Шарловский Ю.В.
Tags: химическая технология химическая промышленность электротехника автоматика приборостроение измерительные приборы
Year: 1976
Text
Ю. В. Шарловский
РЕГУЛИРОВОЧНЫЕ
УСТРОЙСТВА
ПРИБОРОВ
И ИХ ЭЛЕМЕНТЫ
11125
(.115.8
УДК GO—531»
Рецензент проф. д-р техн, наук О Ф. Тищенко
Шарловский Ю. В.
11125 Регулировочные устройства приборов и их элементы. М., «Машиностроение», 1976.
311 с. с ил.
В книге объединены и систематизированы сведения о регулируемых узлах приборов и их элементах. Приведены примеры конструкций наиболее типичных !»•• ул|1|)уемых узлов, применяемых в приборостроении, даны рекомендации по и ч выбору л расчету основных параметров.
!!<» ходу наложения материала в книге приведены необходимые справочные < ||«'Д<чип| и и качестве приложений помещены данные о типоразмерах стандартных дгпик'П и увлои, обязательных для применения при разработке конструкций llpIKHlpllll.
I* ншп в основном предназначена для конструкторов, разрабатывающих in । Н1НИ11.1Г и несерийные приборы, применяемые в лабораторной технике и для ПИ УЧИМ К 1И С.1|СД1)|1П!1 пй.
:Hioi> ?п.| 0.1Н <н /п
‘•1М
711
6П5.8
.('' 1||Ц||1 Ц.ГН111 «M.lllllllllll ||11И |НИ», 1’1/1» I
ПРЕДИСЛОВИЕ
Требования, предъявляемые к современным приборам, удовлетворяются не только за счет точности изготовления отдельных их деталей, но также в значительной мере за счет точности сборки.
Одним из наиболее эффективных способов достижения точности сборки приборов является способ регулирования взаимного расположения узлов прибора, деталей и отдельных их поверхностей.
Даже при изготовлении деталей по методу взаимозаменяемости при сборке приборов всегда необходимы те или иные регулировочные операции. При изготовлении же приборов мелкими сериями, а тем более единичных приборов регулирование при сборке взаимного расположения их узлов и деталей является решающим условием достижения необходимой точности.
Возможность регулирования, т. е. возможность осуществления определенных относительных перемещений узлов прибора, отдельных элементов, деталей или поверхностей, должна быть предусмотрена конструктором еще в процессе разработки прибора, в котором необходимо обеспечить наличие регулируемых элементов, позволяющих скомпенсировать неточности обработки.
Относительная точность изготовления деталей приборов невелика. Большинство размеров сопрягающихся поверхностей деталей приборов выполняют по 3-му классу точности, и только в отдельных особо ответственных случаях допуски на размеры деталей назначают по 2-му классу.
Повышение класса точности выполнения размеров деталей для большинства научных, а также и измерительных приборов —- нецелесообразно. Это значительно затрудняет и удорожает процессы изготовления и все же часто не обеспечивает необходимой точности прибора. Правильно же выбранные регулируемые элементы у узлов и деталей во многих случаях позволяют получить необходимую точность путем регулирования прибора при сборке.
Кроме того, почти все научные и измерительные приборы, будучи отрегулированы при .сборке, нуждаются перед началом работы с ними в наладочном регулировании: установке измерительных элементов «на нуль», центрировании, фокусировании, регулировании уровней и т. д. В процессе работы, при измерении
1* 3
или исследовании, отдельные узлы приборов или их элементы должны иметь измерительные перемещения с отсчетом или без отсчета величин этих перемещений и фиксированием определенных положений. Такие перемещения также можно отнести к регулировочным, а узлы, их осуществляющие, — к регулируемым узлам.
От правильности выбора конструктором регулировочных элементов и от надежности фиксирования узлов и их элементов в отрегулированных положениях зависят удобство и простота регулирования прибора, а в конечном счете, его точность и надежность в эксплуатации.
В книге объединены и систематизированы сведения о регулируемых узлах приборов и их элементах, частично приведенные в различных книгах по приборостроению, показаны примеры регулируемых узлов из некоторых существующих приборов, выпущенных отечественной и зарубежной промышленностями, а также использован опыт разработки и конструирования несерийных и нетиповых приборов в Лаборатории опытных конструкций физического факультета МГУ.
Учитывая, что попытка написания подобной книги делается впервые, неизбежны некоторые неточности и недоработки в отдельных разделах книги. Поэтому автор с глубокой благодарностью примет все замечания и указания на недостатки своего труда, которые просит присылать по адресу: 107885, Москва, Б-78, 1-й Басманный пер., д. 3, издательство «Машиностроение».
Глава I
РЕГУЛИРОВАНИЕ ВЗАИМНОГО ПОЛОЖЕНИЯ НЕСУЩИХ ДЕТАЛЕЙ
Несущие детали типа кронштейнов предназначены для поддержки и закрепления различных подвижных и неподвижных деталей и узлов на станинах, основаниях, платах, корпусах, крышках и других базовых деталях приборов.
Большинство кронштейнов сопрягается с базовыми деталями по плоскости или цилиндру и закрепляется на них винтами, болтами, шпильками, заклепками.
1. ДВА СПОСОБА РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ ПОМОЩИ КРЕПЕЖНЫХ ДЕТАЛЕЙ
Независимо от типа применяемых крепежных деталей кронштейны могут быть закреплены на базовых деталях двумя способами: болтовым или винтовым соединениями.
Болтовым называют соединения болтами или винтами двух или нескольких деталей, когда у всех соединяемых деталей имеются сквозные — «проходные» отверстия и соединение осуществляется р применением гаек (рис. 1-1). К болтовым соединениям относятся также и соединения заклепками.
Винтовым называют соединение болтами, винтами или шпильками двух или нескольких деталей, когда у одной крайней детали (чаще всего — базовой) имеется отверстие с резьбой, а у остальных деталей отверстия — проходные (рис. 1-2).
Винтовые соединения, как правило (за исключением соединения при помощи шпилек), осуществляются без применения гаек (рис. 1-2, а, б, в, г).
Гайки у винтовых соединений применяют для соединения при помощи шпилек (рис. 1-2, ж), при этом гайка является своеобразной головкой крепежной детали или служит в качестве контргайки при необходимости стопорения резьбового соединения (рис. 1-2, д и е).
Сквозные — «проходные» отверстия для крепежных деталей: винтов, болтов, шпилек и заклепок имеют размеры, несколько
5
превышающие размеры стержней крепежных деталей, которые входят в эти отверстия с гарантированным зазором. Размеры диаметров сквозных отверстий приведены в табл. 1-1.
Разность размеров диаметров сквозных отверстий и диаметров стержней крепежных деталей d1—d обеспечивает собираемость сопрягаемых деталей, даже несмотря на наличие некоторых от-
между осями отверстий. Эти отклонения регламентируются допусками, которые, в свою очередь, рассчитывают и назначают исходя из величин зазоров между стержнями крепежных деталей и проходными отверстиями.
Согласно рекомендациям приложения к ГОСТ 11284—65 (см. табл. 1-1) точность межцентровых расстояний отверстий при
Рис. 1-2. Пинтовые резьбовые соединения
любом их количестве п расположении на сопрягаемых плоскостях у соединяемых деталей, обработанных по кондукторам, обеспечивает собираемость шиповых и болтовых соединений при назначении размеров диаметров проходных отверстий по первому ряду.
При сверлении отверстий по разметке:
1) для отверстий, расположенных в один ряд и координированных относительно оси отверстия или относительно базовой плоскости, а также и для отверстий, расположенных в два ряда и координированных относительно их осей, при болтовых соединениях следует назначать размеры диаметров проходных отверстий по 2-му ряду, а при винтовых соединениях по 3-му ряду табл. 1-1;
6
2) для отверстий, расположенных в два и более рядов, координированных относительно осей или базовых плоскостей, а также для отверстий, расположенных по окружности, при болтовых соединениях следует назначать размеры диаметров проходных отверстий по 3-му ряду табл. 1-1.
Допуски на межцентровые расстояния отверстий под крепежные детали рассчитывают по величинам зазоров между стержнями
Таблица 1-1
Размеры (в мм) диаметров сквозных отверстий для винтов, болтов, шпилек и заклепок (ограничение ГОСТ 11284—65)
Диаметры стержней крепеж-иых деталей d Диаметры сквозных отверстий Ji Диаметры стержней крепежных деталей d Диаметры сквозных отверстий
1-ряд 2-й ряд 3-й ряд 1-ряд 2-й ряд З-й ряд
1,0 1,2 1,3 — 6,0 6,4 6,6 7,0
1,2 1,4 1,5 — 8,0 8,4 9,0 10,0
1,4 1,6 1,7 — 10,0 10,5 11,0 12,0
1,6 1,8 1,9 — 12,0 12,5 13,0 15,0
2,0 2,2 2,4 2,6 14,0 14,5 15,0 17,0
2,5 2,7 2,9 3,1 16,0 16,5 17,0 19,0
3,0 3,2 3,4 3,6 18,0 18,5 19,0 21,0
4,0 4,3 4,5 4,8 20,0 21,0 22,0 24,0
5,0 5,3 5,5 5,8
Предельные отклонения для диаметров отверстий dt’.
для 1-го ряда — Аъ;
для 2-го и 3-го рядов — А?.
Примечание. Для соединений, к которым кроме требований собираемости предъявляются требования обеспечения определенной степени относительного перемещения деталей, допускается применять более грубые, по сравнению с рекомендациями в таблице, ряды сквозных отверстий.
крепежных деталей и проходными отверстиями с учетом выбранного способа соединения — болтового или .винтового и в зависимости от числа и расположения отверстий на сопрягаемых поверхностях.
Расчетные формулы получены составлением и решением размерных цепей, замыкающими звеньями которых являются искомые величины допусков.
Ниже приведены таблицы значений допусков, рассчитанных для различных случаев расположения отверстий под крепежные детали в зависимости от выбранного способа соединения и способов координирования осей отверстий (табл. 1-2—1-5).
При сопряжениях соединяемых деталей по цилиндрическим поверхностям допуски на линейные размеры (расстояния между кольцевыми рядами) назначают по табл. 1-2, а допуски на угловые размеры расположения осей отверстий принимают по табл. 1-6.
7
Допуски иа расстояния между центрами отверстий под
Сое ди
1111' АХККЧХ
Болтовое
Разме
Число отверстий и способ координирования
Эскиз
Соединение
Два отверстия, с базой не связанные
Болтовое
Винтовое
Болтовое
Винтовое
Одно и большее число отверстий, связанные с базой
Три и большее число отверстий, с базой не связанные
ил
L,*A
Болтовое
Одно и большее число отверстий, связанные с двумя базами
Три и большее число отверстий, расположенных в два и более рядов, связанные или не связанные с базой
Болтовое
Винтовое
Винтовое
8
Таблица 1-2
крепежные детали, расположенных по прямым линиям пения
Винтовое
ры в мм
Разность dx — d = z (зазор)
0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 1 2 3
Величины отклонений +
0,3 0,4 0,5 0,5 0,6 0,7 0,8 1 2 3
0,15 0,2 0,25 0,3 0,3 0,4 0,4 0,5 1 1,5
0,2 0,25 0,3 0,4 0,4 0,5 0,6 0,7' 1,4 2
0,1 0,1 0,15 0,2 0,2 0,25 0,3 0,4 0,7 1
0,15 0,2 0,25 0,3 0,3 0,4 0,4 0,5 1 1,2
0,08 0,1 0,1 0,15 0,15 0,2 0,2 0,25 0,5 0,8
0,1 0,15 0,15 0,2 0,2 0,25 0,3 0,4 0,7 1
0,06 0,07 0,08 0,1 0,1 0,15 0,15 0,2 0,4 0,5
9
Таблица 1-3
Допуски на расстояния между центрами отверстий под крепежные детали, расположенных по окружности
Соединение болтовое, отверстия с базой не связаны
Размеры AR в мм
R Величины отклонений ± Разность dt — d = z (зазор)
Свыше До 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 1,0 2,0
1 6 ДА 0,15 1 0,2 0,3 0,4 0,4 0,5 — — -
Да , 2° | 3° 3° 4₽ 4s 5° —
6 10 ДА 0,15 0,2 0,3 0,4 0,4 0,5 0,6
Да 1» РЗО' 2° 2° 3° 3° 3°
10 20 ДА 0,1 0,2 0,3 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 1,0
Да 45' Iе Iе Iе 30' Iе 30' | 1°30' Iе 30' 2° 3Q
20 30 ДА 0,1 0,2 0,3 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 1,0
Да 30' 30' 45' Р 1° 1° 1° РЗО' 3°
30 40 да 0,1 0,2 0,2 0,3 0,4 0,4 0,4 0,6 1,0
Ла 15' 25' 45' 45' Iе 1° Р РЗО' 2° 30'
40 50 ЛА’ 0,1 0,2 0,2 0,3 0,4 0,4 0,4 0,4 0,8
Ла 15' 25' 30' 40' 40' 45' Р Р 2°
50 60 ЛА’ 0.1 0,2 0,2 0,3 0,4 0,4 0,4 0,4 0,8
Ла 15' 15' 25' 25' 25' 30' 45- Р Р45'
60 80 ЛА’ — 0,1 0,2 0,3 0,3 0,4 0,4 0,4 0,8
Ла — 15' 20' 20' 20' 20- 30' 45' РЗО-
80 100 ЛА — 0,1 0,2 0,3 0,3 0,3 0,4 0,4 2,0
Ла — 15' 15' 15' 20' 20' 20' 30' Р
100 125 ЛА ' — - 0,2 0,2 1 0,2 0,3 0,3 0,8
Да — - 10' 10' 20' 20' 30' Р
125 150 ДА | — 0,2 | 0,2 | 0,2 0,3 I 0,3 0,8
Да | - — - 10- 10' 20' 20' | 20' 45'
Примечание. Допуски на диаметр окружности центров отверстий ДО = = 2ДД.
10
Таблица 1-4
Допуски на расстояния между центрами отверстий под крепежные детали, расположенных по окружности
Соединение болтовое, отверстия связаны с базой
Соединение винтовое, отверстия с базой не связаны Размеры в мм
Разность di — d = z (зазор)
R
Величины
Свыше До отклонений ± 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 1,0 2,0
1 '1 6 0,1 0,15 0,2 0,2 0,2 0,3 — —- •
Да 1’ 1° 1° 30' 2° 2е 2° - — —
6 10 дя 0,1 0,1 0,15 0,2 0,2 0,25 0,3 —
Да 30' 1° 1° 1° 1° 30' 1°30' 1°30'
10 20 дя 0,1 0,15 0,15 0,2 0,2 0,25 0,3 0,35 0,5
Да 15' 20' зо- 35' 45' 45' 1’ 1° 2° 30'
20 30 дя 0,1 0,1 0,15 0,2 0,2 0,25 0,3 0,35 0,5
Да 10' 15' 15' 20' 30' 30' 30' 45' 2°
30 40 ДЯ 0,1 0,1 0,1 0,15 0,2 0,2 0,2 0,3 0,5
Да 5' 15' 20' 20' 25' 30' 30' 45' 1°30'
40 50 дя 0,1 0,1 0,1 0,15 0,2 0,2 0,2 0,2 0,4
Да 5' 15' 15' 20' 20' 25' 25' 30' Iе
50 60 дя 0,1 0,1 0,1 0,15 0,15 0,2 0,2 0,2 0,4
Да 5' 10* 15' 15' 15' 15' 20' 25' 50'
60 80 ЛЯ - 0,1 0,1 0,15 0,15 0,2 0,2 0,2 0,4
Да - 5' 10' 10' 10' 10' 20' 20' 40'
80 100 ДЯ - 0,1 0,1 0,15 0,15 1 0,15 0,2 0,2 0,4
Да - 5' 8' 8' 10' 10' 10' 15' 30'
100 125 дя - - - 0,1 0,1 0,1 0,15 0,15 0,4
Да - - 5' 5' 8' 10' 15' 25'
125 150 дя — - 0,1 0,1 0,1 0,15 0,15 0,4
Да - - - 5' 5' 8' 8' 10' 20'
Примечание. Допуски на диаметр окружности центров отверстий ДО = 2ДД.
11
Т а б ли ц а 1-5
Допуски на расстояния между центрами отверстий под крепежные детали, расположенных по окружности
aiaa
Соединение винтовое, отверстия связаны с базой
Размеры в мм
Величины отклонений ± Разность di — d = 2 (зазор)
Свыше До 0,2 0,3 0.4 0,6 0,6 0,7 0,8 1,0 2,0
1 6 ЛА 0,08 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 —
Ла 15' 30' 35' 45' Iе 1°20'
6 10 ЛА 0,04 0,08 | 0,1 0,1 0,1 I 0,1 1 0,1 -1 —
Ла 15' 15' | 20' 30' 45' 1° 1»
10 20 ДА 0,04 0,05 | 0,08 0,1 0,1 | 0,1 0,1 0,15 0,3
Ла 8' 15' | 15' 20' 25' 30' 30' 35' Iе 30'
20 30 ЛА 0,04 0.05 | 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,15 0,3
Да 5' 8' 8' 10' 10' 15' 20' 20' 45'
30 40 ЛА — 0,05 | 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,15 0,3
Ла — 2 СП 8' 10' 10' 15' 15' 35'
40 50 ЛА — - 1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,15 0,3
Ла — I 5' 8' 10' 10' 10' 10' 25'
50 60 л А - | | 0,08 0,08 0,08 0,1 0,1 0,15 0,3
Ли - 1 - 1 5' 5' 8' 10' 10' 10' 20'
60 80 ЛА’ 1 - 1 - 1 - 0,08 0,08 0,1 0,1 0,15 0,2
Ла - 1 1 - 5' 5' 5' 8' 8' 20'
80 100 ЛА 1 - 1 - 1 - - 0,05 °’! 0,1 0,15 0,2
Ла 5' 5' 5' 5' 15'
100 125 ЛА 1 - 1 - 1 — — — 0,05 1 0,1 0,2
Ла 1 1 — 1 — — — 5' 5' 10'
125 150 ЛА 1 1 — 1 — — — 1 - 1 0,1 0,2
Да 1 - 1 - 1 - - — - - 5' 1 Ю'
Примечание. Допуск на диаметр расположения центров отверстий ДО = 2ДД.
12
Таблица 1-6
Допуски на угловые расстояния между осями отверстий под крепежные детали, расположенных на поверхности цилиндра
Соединение винтовое, отверстия базой не связаны
Диаметр цилиндра Разность dt — d = 2 (зазор), мм
0,2 0,3 0.5 0.6 0,7 0,8 1,о
D, ММ
Свыше До Отклонения ±
10 14 16' 25' 40' 50' 58' 1°5' 1°20'
14 18 12' 20' 30' 35' 45' 50' 1°
18 22 10' 15' 25' 30' 35' 40' 50'
22 26 8' 12' 20' 24' 30' 32' 40'
26 30 7' 10' 17' 20' 25' 28' 35'
30 36 6' 9' 15' 18' 20' 24' 30'
36 45 5' 7' 12' 15' 17' 20' 25'
45 55 4' 6' 10' 12' 14' 16' 20'
55 65 3' 30" 5' 8' 10' 12' 14' 17'
65 75 3' 4' 30" 7' 9' 10' 12' 14'
75 90 2' 30" 3' 30" 6' 7' 8' 10' 12'
90 НО 2' 3' 5' 6' 7' 8' 10'
НО 130 — 2' 30" 4' 5' 6' 7' 8'
130 150 — 2' 3' 30" 4' 5' 6' 7'
150 180 — — 3' 3' 30" 4' 5' 6'
180 220 — — 2' 30" 3' 3' 30" 4' 5'
220 — — — — 3' 3' 3' 30" 4' 30"
Расчетная формула: верстии.
. 1000д
Да = - - рад, где Д = а, — а — зазор в проходном от-
13
Допуски, приведенные в табл. 1-6, применяют при соединениях трубчатых деталей, если эти детали не имеют определенного фиксирующего положения относительно друг друга, т. е. не соединяются добавочно шпонками, взаимно не свинчиваются и т. п.
2. РЕГУЛИРОВАНИЕ РАСПОЛОЖЕНИЯ КРОНШТЕЙНОВ НА БАЗОВЫХ ДЕТАЛЯХ
Наличие зазоров между проходными отверстиями и стержнями крепежных деталей и выполнение допусков на межцентровые расстояния осей при обработке отверстий обеспечивают собираемость несущих деталей (кронштейнов) с базовыми деталями, однако
Рис. 1-3. Редуктор
для обеспечения требуемой точности взаимного расположения поверхностей собираемых деталей необходимо добавочное регулирование положения несущих деталей. Поясним эту необходимость па конкретном примере сборки редуктора, показанного на рис. 1-3.
При условии точности изготовления размеров деталей редуктора, при сборке его необходимо обеспечить:
1) расстояние между осями валов редуктора — А с допуском + 0,02 мм;
2) параллельность осей валов с отклонением пе более 0,01 : 100 и
14
3) расстояние между торцами кронштейнов — L с допуском + 0,05 мм.
Выполнение этих требований обеспечивается взаимным расположением четырех кронштейнов с шарикоподшипниковыми опорами валов.
На рис. 1-4 показана схема расположения центров отверстий С для крепления четырех кронштейнов на основании редуктора, где NN и ММ — проекции осей валов редуктора, а Ах — проекция межцентрового расстояния А зубчатого зацепления.
Рис. 1-4. Схема полей допусков на расположение осей крепежных деталей
Считаем, что расположение центров резьбовых отверстий на основании редуктора, а также и центров проходных отверстий на подошвах кронштейнов выполнено в пределах допусков. Кроме этого, для упрощения анализа условно принимаем, что все остальные размеры и взаимное расположение поверхностей кронштейнов и других деталей редуктора выполнено точно (без технологических погрешностей).
Тогда точность сборки редуктора будет вполне обеспечена при совпадении осей отверстий кронштейнов с теоретическими их положениями на схеме (рис. 1-4). Покажем, что при правильном назначении величин допусков на межцентровые расстояния осей крепежных отверстий на основании редуктора и осей отверстий на подошвах кронштейнов собираемость их всегда достижима.
На рис. 1-5 показана схема возможных расположений проходных отверстий на подошве кронштейна, а на рис. 1-6 — схема совмещения отверстий на кронштейне с резьбовыми отверстиями на основании редуктора.
15
Выше уже было сказано, что величина допуска па межцентровое расстояние осей крепежных отверстий рассчитывается в зависимости от способа закрепления (болтовой или винтовой), от
Рис. 1-5. Схема возможных расположений проходных отверстий на подошве кронштейна
величины зазора между стержнем крепежной детали и проходным отверстием. В данном случае, при винтовом соединении и координировании осей отверстий относительно друг друга, рас-
Рис. 1-6. Совмещенная схема возможных расположений проходных и резьбовых отверстий
(1)
четная формула для определения величины допуска на межцентровое расстояние имеет вид
/2 /2
Как следует из схемы (рис. 1-6), при правильном назначении величины допуска, т. е. при соблюдении соотношения (1), при любых расположениях диаметров отверстий — резьбового d и 16
проходного dx в пределах допуска обеспечивается сборка кронштейна с основанием и правильное расположение оси кронштейна относительно оси вала NN путем передвижки или поворота кронштейна относительно основания.
Эти рассуждения являются справедливыми лишь при наличии сделанного нами ранее допущения, что все остальные размеры кронштейнов, взаимное расположение их поверхностей, а также и размеры валов редуктора выполнены без отклонений от поминальных значений. На практике же всегда имеют место те или иные отклонения размеров и погрешности расположения поверхностей, хотя бы и регламентированные соответствующими допусками.
Для компенсации таких отклонений и погрешностей требуются дополнительные передвижки или повороты кронштейнов относительно основания.
Так, например, в данном случае:
1) несимметричность расположения осей гнездовых отверстий для шарикоподшипников вызовет необходимость поперечной передвижки кронштейнов;
2) укорочение длины валов требует сближения кронштейнов и т. д.
На размеры и Н2 — высоты расположения гнездовых отверстий под шарикоподшипники необходимо назначать особо жесткие допуски, так как изменить (увеличить) высоты Нг и Н2 при сборке можно только при помощи установки под подошвы кронштейнов подкладок соответствующей толщины, а уменьшить величины Нг и Н2 можно только путем дополнительной обработки (подрезки) подошв кронштейнов. Правда, у одной пары кронштейнов способом поперечной передвижки можно скомпенсировать неточность размеров и Н2 для получения межцентрового расстояния зубчатого зацепления А в пределах его допуска, т. е. изменить величину Ах, так как
Л = |Л(Я1^Я2)2 + < (2)
Однако неточность высот и Н2 второй пары кронштейнов все же придется исправлять или применением прокладок, или подрезкой подошв кронштейнов.
При таком комбинированном способе регулирования межцентрового расстояния А, чтобы избежать необходимости подрезки подошв кронштейнов, следует передвигать пару кронштейнов, имеющих наибольшие значения размеров Н1тах и H2msx, а высоты с наименьшими значениями min и Н2 mln можно регулировать при помощи прокладок (ниже, в гл. II и V описаны другие способы регулирования расстояний между осями валов и их параллельности, например при помощи плавающих втулок).
Обычно, добавочные передвижки и повороты кронштейнов, необходимые для компенсации технологических погрешностей изготовления, весьма малы и вполне обеспечиваются за счет части
2 Ю. В. Шарловский 17
зазоров, остающихся после осуществления регулирования теоретического расположения кронштейнов. Однако такая возможность обеспечивается далеко не всегда. Так, например, при выполнении в одной из сопрягаемых деталей расстояния между осями резьбовых отверстий по максимуму, а в другой детали — расстояния между осями проходных отверстий — по минимуму (или наоборот) обеспечивается только собираемость таких деталей, но исключается возможность каких-либо передвижек или поворотов относительно друг друга.
Несмотря на то, что вероятность таких неблагоприятных совпадений размеров у собираемых деталей мала, для большей гарантии возможности компенсации технологических погрешностей изготовления путем регулирования взаимного расположения несущих деталей при сборке следует:
а) или уменьшать допуски на межцентровые расстояния — например, назначать их по приведенным выше таблицам для данного значения разности d±—d на одну графу левей рекомендованных;
б) или выбирать более грубые ряды размеров проходных отверстий по табл. 1-1, как указано в ее примечании.
Казалось бы, что для большей гарантии возможности регулирования расположения закрепляемых деталей во всех случаях следует назначать размеры проходных отверстий по более грубым рядам табл. 1-1. Однако это не всегда допустимо, потому что с увеличением размера диаметра проходного отверстия значительно уменьшается поверхность опорной площадки под головкой винта или болга, что приводит, с одной стороны, к уменьшению стопорящих свойств резьбового соединения, а с другой — создает недопустимо высокие напряжения смятия опорной поверхности. Это имеет особо важное значение в случае изготовления кронштейнов из алюминиевых и других легких сплавов.
В случае смещения стержня крепежной детали в проходном отверстии опорные площадки могут оказаться очень малыми. В табл. 1-7 даны значения величин минимальной ширины опорных площадок иод головками впптов при максимальном смещении в проходных отверстиях.
Следует учитывать, что величины минимальных значений ширины опорных площадок могут быть еще меньше, так как расчеты произведены по номинальным значениям размеров головок и стержней винтов и проходных отверстий без учета допустимых отклонений.
Несмотря на то, что вероятность максимальных смещений стержней впптов в проходных отверстиях невелика и данные табл. 1-7 являются лишь предельными, в случаях необходимое! п назначения размеров диаметров проходных отверстий по 2 му и 3-му рядам табл. 1-1 следует принимать меры для увеличения площадей опорных поверхностен под головки винтов: применять шипы пли болты с увеличенными головками или пчдкладыпагь под головки шайбы.
I
2*
19
3. ВЫБОР ТИПА КРЕПЕЖНЫХ ДЕТАЛЕЙ
В качестве крепежных деталей для закрепления несущих деталей на базовых деталях приборов применяют:
1) винты с цилиндрической головкой по ГОСТ 1491—72, d = 14-20 мм;
2) винты с цилиндрической головкой и шестигранным углублением под ключ по ГОСТ 11738—72 (ограничение), d — 44-20 мм;
3) винты с цилиндрической увеличенной головкой и сферой по ГОСТ 11644—65, d= 14-10 мм;
4) винты с полукруглой головкой по ГОСТ 17473—72 d — = 1ч-20 мм;
5) болты с шестигранной головкой (нормальной точности) по ГОСТ 7798—70 (ограничение), d = 84-20 мм;
6) болты с шестигранной уменьшенной головкой (нормальной точности) по ГОСТ 7796—70 (ограничение), d = 84-20 мм;
7) болты с шестигранной головкой (повышенной, точности) по ГОСТ 7805—70 (ограничение), d = 1,64-20 мм;
8) болты с шестигранной уменьшенной головкой (повышенной точности) по ГОСТ 7808—70 (ограничение), d — 84-20 мм.
Винты с потайной головкой по ГОСТ 17475—72 и винты с полу-потайной головкой по ГОСТ 17474—72 для крепления несущих деталей типа кронштейнов, требующих регулирования расположения их на базовых деталях при сборке, при винтовых соединениях вообще не применяют, так как формы головок таких винтов исключают возможность передвижки закрепляемой детали относительно стержня, ввернутого в базовую деталь крепежного винта (рис. 1-7). Для болтовых соединений винты с потайной и полупотайиой головками применяют весьма редко.
Наиболее часто для крепления кронштейнов к базовым деталям применяют пииты с цилиндрической головкой по ГОСТ 1491—72, винты с цилиндрической головкой и шестигранным углублением под ключ по I ОСТ 11738 72 и винты с цилиндрической увеличенной головкой и сферой по ГОСТ 11644—65. Последние применяют преимущественно для крепления кронштейнов, изготовленных из алюминиевых и других легких сплавов, а также для резьб от Ml до М10 в случаях, когда при проходных отверстиях с размерами диаметров по 2-му и 3-му рядам табл. 1-1 по каким-либо соображениям нельзя применять шайбы под головки винтов по ГОСТ 1491 72 и 11738—72.
Болты применяют для закрепления сравнительно крупногабаритных детален, для крепления фланцев в фланцевых соединениях, фланцевых крышек н ряда других деталей, положение которых при сборке, как правило, нс регулируется.
Во всех случаях, где эго только возможно, головки крепежных винтов и болтов следует утапливать в тело закрепляемой детали, так как выступающие над поверхностью детали головки (особенно винтов с поврежденными от многократного завинчи-20
вания и развинчивания шлицами) часто являются причинами царапин и других повреждений рук работающих с приборами операторов. Кроме того, утапливание головок крепежных винтов и болтов улучшает внешний вид прибора.
Если малая толщина подошвы закрепляемого кронштейна не позволяет утопить цилиндрическую головку целиком, применяют винты с цилиндрической головкой и сферой по ГОСТ 11644—65, утапливая у них только цилиндрическую часть головки, или применяют винты с полукруглой головкой по ГОСТ 17473—72 с частичным утапливанием головки.
Рис. 1-7. Винтовые соединения при помощи винтов с потайными головками
Рис. 1-8. Пример «обратного» способа закрепления кронштейна на базовой детали
Размеры отверстий под утопленные головки винтов и болтов приведены в табл. 1-8.
Решая вопрос о возможности утапливания головок крепежных винтов и болтов, следует учитывать удобство монтажа, т. е. обеспечение свободы доступа к головкам завинчиваемых деталей отверток или ключей. При этом следует помнить, что утопленные шестигранные головки болтов требуют для монтажа применения торцовых гаечных ключей, поэтому диаметры отверстий под утопленную головку значительно увеличивают.
В некоторых случаях, когда доступ к головкам винтов (или болтов) при регулировании положения собранного узла затруднен, применяют «обратный» способ винтового закрепления кронштейнов на базовых деталях.
Так, например, на рис. 1-8 показан узел с координатным столиком, укрепляемым на кронштейне 2, который, в свою очередь, закреплен на корпусе 3. После сборки и регулирования направляющих 4 (см. гл. II) следует отрегулировать направление перемещения ползуна 5 в направляющих. Это удобнее всего сделать
21
Размеры отверстий для утопленных головок винтов и болтов
Винты Болты гост Эскиз Размеры Диаметр резьбы
1,0 1,2 1 1,4 1,6 2,0 2,5 3 4 5 6 8 10 12 1 14 16 18 20
Винты 1491—72 Л гр; Di 2,3 2,5 2,9 3,3 4 5 6 8 10 12 15 18 20 24 28 30 34
’У. пЦ, ffi 0,7 0,8 1,0 1,2 1,4 1,7 2 2,8 3,5 4 5 6 7 8 9 10 И
а? L \ 1 2г —I D, 4,0 4,5 4,5 4,8 5,8 6,8 7,5 9,5 11 13 18 22 25 29 32 36 39
Я, 1,0 1,1 1,3 1,5 1,9 2,2 2,5 3,6 4,5 5,2 6,6 8 9,5 11 12 13 15
Л ж D3 — — —- — 4 5 6 8 10 12 15 18 12 14 16 18 20
1 н3 — — — — 2 2,5 3 4 5 6 7,5 9 11 12 13 15 18
11738—72 r/zjl Ч45 f '** IrXA D, — 6,0 8 10 12 15 18 20 24 28 30 34
н. — — — — — — 3 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20
_Дг, D, — 7,5 9,5 11 13 18 22 25 29 32 36 39
jr н3 — 4 4,8 6 7,2 8,6 12 14,5 17 19 21 24
Продолжение табл. 1-8
Винты Болты гост Эскиз Раз-меры 1,0 1,2 | 1,4 1,61 2,0 | 7 2,5 | 3 | (иаме 4 тр ре 51 зьбы 6 1 8 1 10 1 12 141 16 181 20
, , Ds< D6 — 6,0 8 10 12 15 18 20 24 28 30 34
11738—72 £ 4 И, — 4,5 5,5 7 8 11 13 16 18 20 23 25
D, 2,3 2,6 3,0 3,5 4,5 5,5 6,5 8,5 11 13 17 22 24 27 30 35 39
н. 0,5 0,5 0,5 0,7 0,8 0,9 1,0 1,2 1,5 2,0 2,5 3,7 4,8 5,5 6,0 7,0 8,0
, 2», =? ГфП Ds 4,0 4,5 4,5 4,8 5,8 6,8 7,5 9,5 11 13 18 22 25 29 32 36 39
Винты 17473—72 нв 0,8 0,9 0,9 1,0 1,3 1,4 1,4 2,0 2,5 3,2 4,1 5,7 7,3 8,5 9 10 12
,Л £1 zt\ D, — — — — 4 5 6 8 10 12 15 13 16 18 20 23 25
| Р/й р и, — — — — 1,4 1,7 2,0 2,5 3,0 4,0 5,1 5,7 8,8 9,5 10 12 15
। Agi Di0 — — — — 5 6 7 9 12 14 18 22 — — — — —
11644—65 — Г“
fi1' _ Н10 — — — — 1,3 1,6 1,9 2,4 2,9 3,6 4,7 5,8 — -
Продолжение табл. 1-8
при помощи поворота кронштейна вместе со столиком относительно корпуса. Однако доступ к головкам винтов при этом затруднен, так как они закрываются платой 1. Конечно, можно применить так называемые угловые отвертки (рис. 1-9), но в данном случае можно также применить «обратное» крепление кронштейна
Рис. 1-9. Угловая отвертка
к корпусу, т. е. выполнить резьбовые отверстия в подошве кронштейна, а проходные отверстия сделать на плоскости корпуса. Доступ к головкам винтов при этом снизу через полость корпуса не представляет затруднения. У литых корпусов в подобных случаях должны быть обработаны опорные поверхности под головки винтов (или болтов) внутри корпуса.
4. ФИКСИРОВАНИЕ ОТРЕГУЛИРОВАННОГО ПОЛОЖЕНИЯ КРОНШТЕЙНОВ НА БАЗОВЫХ ДЕТАЛЯХ
Регулирование положения деталей при сборке путем передвижки с использованием зазоров между проходными отверстиями и стержнями крепежных деталей применяют не только при закреплении несущих деталей типа кронштейнов, по этому же принципу регулируют расположение приставных направляющих (см. гл. II), фиксаторов упоров, ограничителей и т. п., закрепляемых винтами или болтами на базовых деталях.
После регулирования и окончательной выверки расположения закрепляемой детали винты или болты затягивают до отказа, а отрегулированное положение детали фиксируют при помощи установки штифтов.
При установке и закреплении деталей приборов на плоскости и по цилиндру в основном применяют цилиндрические штифты диаметром 1—8 мм по ГОСТ 3128—70 и реже — конические по ГОСТ 3129—70.
Для этого на подошве закрепляемой детали предварительно сверлят два произвольно расположенных, но, по возможности, удаленных друг от друга сквозных отверстия диаметром, несколько меньшим, чем диаметр выбранного штифта (припуск для последующего развертывания отверстия обычно составляет 0,1—0,2 мм).
После окончания регулирования и выверки расположения и затяжки крепежных деталей через эти предварительно просверленные отверстия, как через кондукторные втулки, сверлят отверстия в базовой детали, и оба отверстия (в базовой детали и кронштейне) совместно развертывают до размера диаметра от
25
верстия, необходимого для посадки штифта с точностью по 0 Л или 0 As, и устанавливают штифты.
Размеры диаметров штифтов выбирают с учетом сдвигающих закрепляемую деталь усилий, так как даже при незначительном ослаблении затяжки крепежных винтов (или болтов) штифты работают на срез и полностью принимают на себя сдвигающую нагрузку.
В случае необходимости разборки проштифтованных соединений деталей, при повторной сборке регулирования расположения уже не требуется, и закрепляемую деталь устанавливают в прежнее положение по штифтам и закрепляют винтами или болтами.
Глава II
РЕГУЛИРУЕМЫЕ НАПРАВЛЯЮЩИЕ ДЛЯ ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ
Направляющие должны обеспечивать правильность траектории (прямолинейной или криволинейной), заданное направление, величину, плавность и точность перемещения подвижных деталей (ползунов, кареток и т. п.) относительно .других подвижных или неподвижных деталей приборов.
Точность перемещения и правильность его траектории обеспечиваются технологически за счет точности изготовления соответствующих поверхностей деталей, соприкасающихся при их относительном перемещении. Эти параметры при сборке прибора или его узла регулированию, как правило, не подлежат.
Направление, величина и плавность относительного перемещения деталей могут быть отрегулированы в процессе сборки прибора или его узла, если в их конструкции еще при разработке была предусмотрена возможность изменения взаимного расположения деталей и их поверхностей, соприкасающихся при относительном перемещении.
Регулируемые направляющие, как и обычные нерегулируемые, разделяют на два вида: направляющие с трением скольжения и направляющие с трением качения. Направляющие третьего вида — с трением упругости — не регулируются и здесь не рассматриваются.
5. НАПРАВЛЯЮЩИЕ ДЛЯ ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ С ТРЕНИЕМ СКОЛЬЖЕНИЯ
На рис. 2-1 показаны наиболее часто применяемые в приборостроении регулируемые прямолинейные призматические направляющие типа «ласточкин хвост» с приставными салазками.
Конструкция направляющих типа «ласточкин хвост» с одной приставной салазкой (рис. 2-1, а) обеспечивает возможность регулирования плавности прямолинейного перемещения ползуна (или каретки) вдоль направляющих.
Приставную салазку 2 при ослаблении затяжки крепежных винтов 3 за счет зазоров в проходных отверстиях под винты под
27
жимают к ползуну 1 с наименьшим зазором, обеспечивающим свободное — без люфтов перемещение ползуна вдоль направляющих.
Фиксирование отрегулированного положения приставной салазки осуществляют установкой двух цилиндрических штифтов 4 (рис. 2-1, б), отверстия под которые в базовой детали сверлят и развертывают после окончательного регулирования положения приставной салазки по отверстиям, предварительно просверленным в салазке.
Рис. 2-1. Регулируемые прямолинейные призматические направляющие типа «ласточкин хвост»
Условиями точности перемещения ползуна по направляющим с одной приставной салазкой являются:
1) плоскостность и взаимная параллельность обеих скошенных и опорных поверхностей ползуна его оси (достигается точной обработкой ползуна);
2) плоскостность и параллельность оси ползуна и обеих скошенных поверхностей салазок: приставной и неприставной, выполненной за одно целое с базовой деталью — постоянство величины зазора при перемещении (достигается точной обработкой поверхностей салазок и регулированием расположения приставной салазки).
Для повышения точности и обеспечения плавности перемещения ползуна в точных приборах наклонные плоскости ползуна и салазок перед регулированием величины зазора совместно притирают.
28
Направляющие типа «ласточкин хвост» с двумя приставными салазками (рис. 2-1, б) дополнительно обеспечивают возможность регулирования направления перемещения ползуна. Для этого одну из приставных салазок предварительно с заданной точностью устанавливают по направлению перемещения ползуна, а при помощи поджима к ней ползуна и другой приставной салазки регулируют величину зазора в направляющих.
На рис. 2-2 показаны некоторые виды регулируемых прямолинейных призматических направляющих с трением скольжения. Все они отличаются от описанных выше толькр формой салазок,
Рис. 2-2. Виды прямолинейных регулируемых призматических направляющих с трением скольжения
расположением трущихся поверхностей и способом регулирования, принципы же и возможности регулирования остаются прежними: все конструкции направляющих с одной приставной салазкой (например, рис. 2-2, а, в и г) допускают регулирование только величины зазора — плавности и прямолинейности перемещения, а конструкции направляющих с двумя приставными салазками (например, рис. 2-2, б) обеспечивают дополнительную возможность регулирования направления перемещения ползуна.
При выборе типа направляющих следует учитывать технологические возможности изготовления, конструктивные особенности данного прибора или его узла (доступность и удобство регулирования), размеры (для более длинных направляющих могут быть рекомендованы типы, показанные на рис. 2-2, в—е) и условия эксплуатации (возможность подрегулирования величины зазора в процессе эксплуатации — рис. 2-2, в—ж).
На рис. 2-3 и 2-4 показаны направляющие, регулирование зазора у которых производится вдвиганием специальных клиньев, закладываемых между салазками и кареткой.
Конструкция направляющих, показанная на рис. 2-3, широко применяемая в станкостроении для перемещения суппортов, может быть использована и в приборостроении. Здесь салазки
29
выполнены на самой каретке 1, а направляющими служат скошенные грани выступа в виде ласточкина хвоста на неподвижном основании 2. Грань одной салазки (левой) параллельна направлению перемещения каретки, а грань другой (правой) выполнена под углом к направлению перемещения каретки (уклон 2—3°). Таким образом, паз в каретке постепенно сужается в продольном направлении.
Между сужающейся гранью салазки (правой) и направляющим выступом заложен параллелограммовидный клин 3 со скошенной гранью под тем же углом в продольном направлении.
Рис. 2-3. Направляющие с регули рованисм зазора при помощи клина
Рис. 2-4. Направляющие с приставной салазкой и регулированием вазора при помощи клина
У широкого конца клина имеется паз 5, в который входит дискообразная головка винта 4, ввернутого в резьбовое отверстие в каретке 1. При завертывании винта 4 клин 3 перемещается и выбирает зазор в направляющих. Конструкция допускает подрегулирование величины зазора по мере износа трущихся поверхностей.
Конструкция, показанная на рис. 2-4, принципиально аналогична описанной выше, по изготовление ее более просто. Если у предыдущей конструкции (см. рис. 2-3) необходимо изготовить конусный паз со скошенными под определенным углом гранями и угол конусности паза при атом должен точно соответствовать углу конусности клина, то у конструкции, показанной па рис. 2-4, благодаря приставным салазкам J и 5 все рабочие поверхности 30
салазок и ползуна 2 являются при обработке наружными, скошенные грани у направляющих салазок обрабатываются легче, а угол конусности клина 3 нет необходимости выдерживать с большой точностью, так как приставная направляющая салазка 5 может быть поджата к клину под нужным углом за счет зазоров в проходных отверстиях под крепежные винты 6. Регулировочный винт 4 ввертывается в приставную салазку 5.
Конструкция, показанная на рис. 2-4, также позволяет произ
водить подрегулирование величины зазора по мере износа трущихся поверхностей.
Выборка зазора в направляющих ——
может производиться автоматически. Для этого в конструкции сопрягаемых деталей ползуна или салазок должны быть предусмотрены упругие элементы. Ниже приведены некоторые примеры таких конструкций.
При очень малых размерах узла или прибора, когда применение приставных салазок затруднительно, или, по конструктивным особенностям узла, не обеспечивается возможность регулирования положения приставных салазок, применяют направляющие типа «ласточкин хвост» с разрезным ползуном (рис. 2-5).
У таких направляющих ползун, обычно изготовляемый отдельной деталью и укрепляемый к каретке
Рис. 2-5. Направляющие типа «ласточкин хвост:» с разрезным ползуном
винтами, имеет четыре продольные
прорези. Образованные прорезями концы незначительно отгибаются (на рис. 2-5, для наглядности, отгибы показаны утриро-
ванно) и наклоненные плоскости ползуна плотно, с некоторым
подпружиниванием, прижимаются к наклонным плоскостям паза типа «ласточкин хвост» в направляющих.
Такой ползун, как правило, притирают при сборке совместно С направляющими до получения необходимой плавности его пере
мещения.
Искажение направления перемещения каретки, могущее возникнуть из-за незначительной разницы величин отгиба концов разрезного ползуна, может быть исправлено небольшим поворотом оси каретки относительно оси ползуна за счет зазоров в проходных отверстиях под винты, крепящие ползун к каретке. Поэтому для крепления ползуна к каретке должны применяться только винты с цилиндрическими головками, утопленные «впотай».
Конструкция направляющих с разрезным ползуном может быть рекомендована лишь при очень малых размерах узла перемещения, малых величинах перемещения каретки и при условии,
31
что ползун в крайних своих положениях не выходит за пределы направляющих салазок.
Для приборов, работающих при значительных перепадах температуры окружающей среды, целесообразно применять конструкции направляющих, показанных на рис. 2-6.
Рис. 2-6. Направляющие с автоматической выборкой зазоров
У этих конструкций одну салазку делают или постоянной, за одно целое с основанием, или обычной регулируемой приставной. Другая же салазка поджимается к ползуну при помощи пружин. На рис. 2-G, а показана конструкция с использованием плоских пружин.
Поджимаемую салазку / вкладывают в П-образпую обойму 3 и между ними помещают плоские изогнутые пружины 13. Для уменьшения габаритных размеров пружины входят в сегментные пазы в салазке. Радиус закругления дна пазов должен быть больше 32
радиуса закругления (кривизны) пружин, чтобы они касались дна паза только в одной точке.
Усилие поджатия салазки к ползуну регулируют винтами 12, положение которых фиксируется контргайками И. Концы винтов 12 входят в засверленные ямки в обойме, и это исключает возможность продольного перемещения обоймы, а с ней вместе и поджимаемой к ползуну салазки.
Планка 2 предотвращает выталкивание салазки вверх по наклонной плоскости и образует паз высотой Н, в котором салазка перемещается в поперечном направлении с зазором по посадке .
У конструкций, показанных на рис. 2-6, б и в, для выбирания зазоров использованы пружины сжатия. Полная деформация f пружины 5 (рис. 2-6, б) является суммой двух слагаемых: fr — предварительной деформации пружины при завинчивании винта 6 и f2 — рабочей деформации пружин при отжиме салазок ползуном:
f ~ fl + /г-
При ввинчивании или вывинчивании регулировочного винта 6 изменяется величина а так как f = const, то меняется величина второго слагаемого f2, следовательно, и усилия нажатия регулируемой салазки 4 на ползун.
У конструкции, показанной на рис. 2-6, б, перемещение регулировочного винта 8 непосредственно изменяет величину нажатия пружины 9, действующей на регулируемую салазку. Во избежание скручивания пружины 9 под головку винта 8 подложена шайба 7. От продольного смещения регулируемая салазка (на рис. 2-6, б и е) удерживается винтом 10, конец которого входит в специальный паз посредине салазки.
Для перемещения ползуна с кареткой в призматических направляющих обычно применяют винтовую пару. Внутреннюю резьбу (гайку) нарезают непосредственно в теле ползуна (рис. 2-7) или на ползуне закрепляют специальную гайку (рис. 2-8), реже ее закрепляют на каретке. Применение приставной гайки следует предпочитать, так как при нарезании резьбы непосредственно в теле ползуна необходимо точно выдерживать параллельность оси резьбы и оси ползуна (направления перемещения ползуна), тогда как положение оси приставной гайки может быть отрегулировано.
Наиболее целесообразные расположения гаек показаны на рис. 2-8. В этих случаях усилие, необходимое для перемещения ползуна с кареткой, приложено центрально между направляющими, что исключает возможность перекоса ползуна в направляющих при движении и обеспечивает плавность его перемещения.
Способ крепления гайки к ползуну, показанный на рис. 2-8, а, лучше, чем способ крепления, показанный на рис. 2-8, б, так как при креплении гайки винтами сверху уменьшается необходимая
3 Ю. В. Шарловский 33
ширина ползуна, а следовательно, и зависящая от ширины длина ползуна (см. ниже), кроме того, обеспечивается возможность подрегулирования положения оси гайки без разборки направляющих.
Возможность регулирования положения гайки достаточно хорошо обеспечивает параллельность оси резьбы в гайке направлению перемещения ползуна только в горизонтальной плоскости, однако на практике возможен перекос оси резьбы и в вертикаль-
ной плоскости. Ликвидация такого перекоса представляет большие трудности и излишне усложняет конструкцию.
Компенсация небольших перекосов оси резьбы гайки в вертикальной плоскости достигается особой конструкцией кронштейна, поддерживающего ходовой винт.
Кронштейн выполняют в форме плоской вилки (см. рис. 2-7, Б—Б), в которую вкладывают шейку, специально выполненную на стержне винта длиной k, равной толщине вилки. Для уменьшения величины осевого люфта винта сопряженные размеры k — толщину вилки и длину проточки на винте выпол-
А А
няют по посадкам или Шейка диаметром d входит в вилку
a) S)
Рис. 2-8. Способы закрепления приставных гаек
с гарантированным зазором г = b — d. Обычно г = (0,1ч-0,2) мм. В этих же пределах возможно свободное радиальное перемещение винта в двух направлениях: вертикальном и горизонтальном.
Для возможности регулирования оссвото люфта винта вместо проточки на винте делают только один буртик, а с другой стороны на стержне винта закрепляют стопорное кольцо (рис. 2-9, tz) или ручку (рис. 2-9, б), поджимая их к торцу вилки-кронштейна. 34
В обоих случаях и кольцо и втулка ручки должны быть про-штифтованы для исключения возможности осевого сдвига при их работе. Для этого в стопорном кольце (или во втулке ручки) предварительно просверливают два несквозных отверстия (рис. 2-10): одно резьбовое, другое — под штифт с припуском на развертывание. Отрегулированное положение кольца фиксируют ввертыванием в резьбовое отверстие и затяжкой стопорного винта, а через другое (нерезьбовое) отверстие, как через кондукторную втулку, сверлят сквозное (через вал и противоположную стенку кольца) отверстие, развертывают его на конус до необходимого размера и устанавливают конический штифт по ГОСТ 3129—70. Стопорный винт — технологический, после установки штифта может быть удален.
Несмотря на указанные выше мероприятия, осевой люфт винта при реверсировании движения (т. е. при перемене направления движения ползуна) неизбежен, и величина его определяется как результат суммирования двух слагаемых: величины осевого зазора в резьбовой паре винт—гайка и осевого зазора между буртиками на стержне и вилкой-кронштейном.
Рис. 2-9. Способы регулирования осевого люфта ходового винта
Рис. 2-10. Способ сверления отверстия в поджимном кольце для устандвки штифта
Суммарной величиной осевого люфта можно пренебречь, если: 1) каретку перемещать до совмещения каких-либо элементов, без отсчета абсолютной величины перемещения;
2) отсчет перемещения каретки осуществлять по линейной шкале и индексу, укрепленному на ползуне или на каретке.
Если же отсчет величины перемещения ползуна с кареткой производят по цилиндрическим шкалам, устанавливаемым на стержнях ходовых винтов, то необходимы специальные приспособления для выборки осевого люфта, возникающего при перемене направления движения ползуна в направляющих салазках. Конструкции таких приспособлений описаны в гл. V.
Для более грубых линейных перемещений ползунов с каретками можно применить также реечную передачу. На рис. 2-11 показан координатный столик с направляющими типа «ласточкин хвост», имеющий два взаимно перпендикулярных перемещения при помощи вращения рукояток 5 и 6, на оси которых насажены зубчатые колеса 4, сцепляющиеся с рейками 2, укреплен-3* 35
ними на ползунах кареток. Обе каретки в отрегулированных положениях соответственно фиксируют стопорными винтами 1 и 3.
Способ перемещения кареток при помощи зубчатых колес и реек применяют в случаях необходимости сравнительно быстрых перемещений кареток, не требующих большой точности фиксирования их положений.
Для фиксирования ползуна в отрегулированном положении применяют стопорные винты. Такие стопорные устройства показаны на рис. 2-12.
При зажиме ползуна непосредственно стопорным виптом 1 (рис. 2-12, я) возможно повреждение скошенной рабочей поверхности ползуна, поэтому можно рекомендовать конструкции зажимов при помощи сухарей 2 и 4, вкладываемых в пазы направляющих салазок (рис. 2-12, б и в).
При ослаблении затяжки винта 3 (рис. 2-12, б) и перемещении ползуна сухарь 2 входит в паз направляющей салазки. Для облег
чения этого процесса сопрягаемые размеры паза и сухаря выполняют по посадке-—-, а кромки сухаря притупляют с 7? = 0,5 мм во избежание задира рабочей поверхности ползуна
В конструкции стопора, показанной па рис. 2-12, в, перемещение сухаря 4 в обе стороны происходит принудительно. Для этого на конце винта 6 имеется проточенная шейка, в которую
36
входит конец стопорного винта 5. Сопряжение сухаря с пазом в этом случае выполняют по посадке .
Во всех конструкциях стопоров, показанных на рис. 2-12, а, бив, при зажиме винтов происходит смещение ползуна в поперечном направлении на величину а, зависящую от величины зазора в направляющих, поэтому при стопорении ползуна в крайних положениях может произойти перекос его в поперечном на-
Рис. 2-12. Способы стопорения ползуна
При фиксировании положения ползуна 8 винтом 7 по схеме, показанной на рис. 2-12, г, происходит перекос его в вертикальной продольной плоскости на угол упр.в, определяемый из отношения b
Ш Тпр. В £ ’
где b — вертикальное перемещение конца ползуна, зависящее от величины зазора в направляющих.
Перекос этот неизбежен, так как стопорный винт 7 даже при центральном положении можно поместить только несимметрично у самого края ползуна, так чтобы его не доставал ходовой винт 9, ввернутый до крайнего предельного положения. При нецентральном положении стопорного винта возможен перекос ползуна в вертикальной поперечной плоскости на угол уп. в, определяемый из отношения
, Ь
Ш Тп. в g >
где В — ширина ползуна посередине высоты скосов.
37
ци-
Рис. 2-13. Регулируемая линдрическая направляющая для прямолинейного перемещения
Цилиндрические прямолинейные направляющие с трением скольжения возможно делать регулируемыми, например, как показано на рис. 2-13. При этом направляющую втулку выполняют в виде цанги 1. Величину радиального зазора регулируют при помощи сжатия лепестков цанги гайкой 2, имеющей конусное отверстие с фиксированием отрегулированного положения контргайкой 3. Цанговая втулка закрепляется винтами 4 на базовой детали 5 по принципу «плавающей» втулки и допускает регулирование положения оси, т. е. исправление несоосности.
Однако описанная конструкция регулируемой цилиндрической направляющей неоправданно сложна. Выполнение безлюфгового подвижного сопряжения направляющей втулки со штангой технологически не представляет больших трудностей.
Поэтому прямолинейные цилиндрические направляющие с трением скольжения выполняют нерегулируемыми, а необходимое подвижное соединение штанги с направляющей втулкой достигается за счет выдерживания допусков Ai А А А А сопрягаемых размеров по посадкам -77-; -тт; -у5-*
А1 Д А А3
Способ закрепления направляющей втулки на базовой детали по типу «плавающей» втулки, показанной на рис. 2-13, применяют для регулирования положения оси направляющей втулки.
Продольное перемещение штанги вдоль направляющих производят вручную или принудительно при помощи винтовой пары. При этом резьбу чаще всего нарезают непосредственно на самой штанге. . Перемещение можно производить также при помощи кулачков, кривошипных механизмов или других приспособлений.
Для предотвращения осевого поворота штанги при ее продольном перемещении применяют направляющие шпонки, планки, поджимаемые к лыскам на штанге, и др. (см. п. 6 данной главы, рис. 2-20).
Направляющие с трением скольжения для криволинейного перемещения ползунов, кареток и других подобных узлов в приборостроении применяют сравнительно редко, это — пазовые кулачки, спирали и некоторые другие. Точность таких направляющих зависит ог выполнения допусков па размеры и форму сопрягаемых деталей, которые при сборке, как правило, требуют индивидуальной пригонки.
38
6. НАПРАВЛЯЮЩИЕ ДЛЯ ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ С ТРЕНИЕМ КАЧЕНИЯ
Направляющие с трением качения бывают трех типов: шариковые, роликовые и игольчатые (последние здесь не рассматриваются, так как в приборостроении не применяются).
На рис. 2-14 показаны конструкции регулируемых шариковых направляющих для линейного перемещения кареток.
Такие направляющие регулируют по тому же принципу, что и направляющие с трением скольжения: одну из приставных направляющих устанавливают точно по заданному направлению
Рис. 2-14. Конструкции шариковых регулируемых направляющих для прямолинейных перемещений
перемещения каретки, а поджимом к ней каретки и второй приставной направляющей добиваются плавности и легкости перемещения каретки без поперечных и вертикальных люфтов.
Обе конструкции направляющих различаются лишь по форме сепараторов: слева па рис. 2-14 показана конструкция с шестеренным сепаратором, справа — с пластинчатым.
Число шариков в направляющих зависит от их длины, однако должно быть не менее двух шариков с каждой стороны.
Учитывая, что при перемещении каретки вдоль направляющих шарики проходят пути в 2 раза меньшие, чем каретки, крайние шарики в среднем положении каретки следует располагать от концов приставных направляющих (а также, конечно, и от концов каретки) на расстояниях, несколько больших половины величины максимального перемещения каретки от среднего положения.
39
Условиями точности работы таких направляющих являются:
плоскостность и взаимная параллельность скошенных плоскостей, образующих беговые дорожки у каретки и у приставных
направляющих, а также точность половин углов между скошенными поверхностями беговых дорожек. Поэтому направляющие и каретки перед сборкой обязательно проверяют, как показано
Рис. 2-15. Контроль точности каретки шариковых направляющих
на рис. 2-15. Допустимое отклонение от параллельности беговых дорожек обычно не более 0,01 : 100.
Направляющие и каретки изготовляют из легированных или углеродистых сталей, поверхности беговых дорожек подвергают цементации и закалке до твердости НЕС 56—60.
В конструкции шариковых направляющих, показанной на рис. 2-16, беговые дорожки на неподвижных частях отсутствуют, и направляющие шарики 3 при перемещении каретки 4 не прокатываются в направлении ее движения, а вращаются в чашеобразных обоймах 2, опираясь на мелкие
опорные шарики 1, помещенные в обоймах. Поэтому необхо-
димые продольные размеры направляющих значительно меньше,
чем у направляющих с шариками, перекатывающимися в направлении перемещения кареток.
Число направляющих шариков — восемь. Из них шесть на-
правляющих шариков
опираются па опорные шарики, помещае-
Рис. 2-16. Конструкции шариковых направляющих с вращающимися (неперекатыва-ющимися) шариками
мые в регулируемые обоймы 2, а остальные два направляющих шарика опираются па опорные шарики, помещаемые в нерегулируемые обоймы 5.
Для исключения возможности выпадания из обойм опорных шариков необходимо, чтобы угол а в плоскости чертежа (т. е.
40
в плоскости, перпендикулярной направлению перемещения каретки) был больше 180°.
Угол а представляет собой угол АОВ (рис. 2-16), образованный в плоскости чертежа линией, соединяющей центры опорного и направляющего шариков, и перпендикуляром к точке касания направляющего шарика с беговой плоскостью каретки.
Все регулируемые и нерегулируемые чашеобразные обоймы должны быть изготовлены из легированной стали и быть термически обработаны с твердостью HRC 58—60.
Конструкции шариковых опор, показанных на рис. 2-14 и 2-16, относятся к направляющим закрытого типа и могут работать в любом положении в пространстве.
На рис. 2-17 показана конструкция шариковых направляющих открытого типа с регулированием горизонтальности плоскости
Рис. 2-17. Конструкция шариковых направляющих с проволоками
каретки 2. У направляющих этого типа шарики катятся по двум парам цилиндрических стальных закаленных проволочек 1, закладываемых в прямоугольные пазы со строго параллельными сторонами.
Регулирование горизонтальности плоскости каретки 2 производят при помощи винта 3, нажимающего на закаленный сухарь \4, который в отрегулированном положении фиксируется винтом 5. Боковой зазор у направляющих автоматически выбирается в точках касания шариков и проволочек.
Точность таких направляющих обеспечивается: 1) параллельностью вертикальных плоскостей (сторон) паза и 2) строгой ци-линдричностью закладных проволочек, образующих беговые дорожки.
По мере износа проволочек опи могут быть повернуты на некоторый угол, и точность направляющих восстанавливается.
Направляющие открытого типа, показанные на рис. 2-17, могут работать лишь в горизонтальном положении или с очень небольшим («=до 5°) наклоном в поперечном сечении.
Схемы регулируемых направляющих с роликами для продольного перемещения каретки или штанги показаны на рис. 2-18.
Так как все направляющие на рис. 2-18 изображены в сечениях по местам опор (каретки или шанги по длине имеют по две опоры), то каждый ролик обозначен на рисунке дважды — одна цифра означает порядковый номер ролика для передней опоры, другая — для задней.
41
Таким образом, для опоры типа а необходимо 12 роликов, для опоры типа б — восемь, для опор типов виг — по четыре, а для опор типов д и е — по шесть роликов.
. Для обеспечения выборки зазоров в направляющих необходимо, чтобы часть направляющих роликов была регулируемой. Например, для направляющих, показанных на рис. 2-18, а, из двенадцати роликов регулируемыми должны быть не менее шести роликов, т. е. ролики № 2, 8, 3, 9 и 4, 10. Соответственно
Рис. 2-18. Схемы регулируемых направляющих с роликами
регулируемыми должны быть ролики: у направляющих типа б — № 2, 6 и 3, 7: типов виг — № 2 и 4, а типов д и е — № 2, 5 и 3, 6.
Если же, кроме регулирования величины зазоров, требуется также и регулирование направления или горизонтальности перемещения каретки и штанги, то необходимое число регулируемых роликов увеличивается. Например, для направляющих типа а: 1) для возможности регулирования направления необходимо добавочно иметь регулируемыми ролики №5 и 11; 2) для регулирования горизонтальности перемещения — также ролики № 6 и 12.
Для возможности полного регулирования расположения плоскости перемещения в пространстве, т. е. осуществления пяти степеней свободы регулирования, кроме рабочего перемещения вдоль оси X (рис. 2-19), необходимо, чтобы все направляющие ролики были регулируемыми.
42
высокой точности, зато
iy " Y
Рис. 2-19. Полное регулирование направления и плоскости перемещения каретки: ±Дх— рабочее перемещение каретки, ± Ьу, ± &z, ± Д<рх, ± Д <ру,
± Дф2 — перемещения при регулировании
На рис. 2-18, виг показаны направляющие, у которых беговые дорожки кареток и ролики имеют фасонные профили. Изготовление их сложно и требует. "
у этих направляющих число необходимых роликов (минимальное) снижается до четырех, из которых для регулирования величины зазора регулируемыми должны быть только два. Такие направляющие значительно уменьшают минимально необходимые габаритные размеры конструкции.
Когда перемещается штанга (см. рис. 2-18, г—ё), необходимо иметь шесть направляющих роликов, из них регулируемых четыре, а при необходимости выверки горизонтальности перемещения штанги регулируемыми должны быть не менее пяти роликов.
При недопустимости осевого поворота штанги во время ее перемещения, для конструкции, показанной на рис. 2-18, д, необходимо применить дополнительные направляющие.
На рис. 2-20 показаны такие дополнительные направляющие шпоночного типа.
могут быть выполнены как
Рис. 2-20. Элементы, предотвращающие осевой порог штанги у' роликовых направляющих
Направляющие пазы для шпонок во втулке (не сквозные — рис. 2-20, а или сквозные — рис. 2-20, б), так и на штанге (рис. 2-20, к). Изготовление шпоночного паза
43
Рис. 2-21. Предотвращение осевого поворота штанги при помощи регулируемой прижимной планки
на штанге, а также сквозного прорезного паза у втулки технологически проще, так как такие пазы могут быть выполнены и дисковыми и пальцевыми фрезами на обычных фрезерных станках, тогда как для изготовления несквозного паза у втулки (рис. 2-20, а) необходим специальный долбежный станок.
Шпонки могут быть врезными (рис. 2-20, 0), впрессованными — в виде штифта (рис. 2-20, в), ввертными — в виде специальных винтов (рис. 2-20, г и и) и приставными (рис. 2-20, е и ж). Приставные шпонки должны иметь по одной грани, выполненной по внутреннему радиусу (рис. 2-20, е) или наружному (рис. 2-20, ж).
Шпоночные направляющие являются нерегулируемыми, и точность их зависит от точности изготовления отдельных элементов: пазов и шпонок.
На рис. 2-21 показано устройство, предотвращающее проворот штанги при помощи прижимной планки.
Планка 1 прижимается к лыске, выбранной на штанге 2, и зазор между ними может быть отрегулирован с высокой точностью. Ширина лыски В должна быть по возможности большей, так как при одной и той же величине зазора между прижимной планкой и штангой угловой люфт будет меньшим при большей ширине лыски В. направляющей, показанной на
рис. 2-18, е, никаких добавочных приспособлений, исключающих возможность осевого поворота штанги во время ее движения, не требуется, так как сами направляющие ролики, прилегая своими образующими к лыскам штанги, исключают возможность ее осевого поворота.
В рассмотренных выше конструкциях направляющие ролики имеют только вращательное движение: оси их связаны с неподвижными деталями конструкции. Возможно и обратное решение задачи, когда ролики связаны с перемещающимися деталями и каретка при своем поступательном движении катится па роликах, как на колесиках, по направляющему профильному рельсу, поэтому такие каретки часто называют тележками.
На рис. 2-22 показана подвесная каретка тележка интеграфа. Ролики, имеющие конические желобки, катятся по рельсу соответствующего профиля, что исключает возможность осевой игры роликов при перемещении каретки. Если угол профильного рельса 44
Для конструкции роликовой
совпадает с углом конического желобка, т. е. касание происходит по всей конусной поверхности, то вследствие различия окружных скоростей на разных диаметрах поверхности желобка ролика получается не чистое качение, а геометрическое скольжение ролика, и трение значительно увеличивается. Кроме того, трение скольжения имеет место и в конусных центровых отверстиях.
Для исключения скольжения поверхности желобка ролика по рельсу, а также для облегчения перекатывания нужно, чтобы
Рис. 2-23. Каретка с роликовыми открытыми направляющими типа пишущей машинки
Рис. 2-22. Подвесная роликовая каретка
угол конуса желобка ролика был несколько меньше угла профиля направляющего рельса. В этом случае касание ролика с рельсом будет только в точках наибольших диаметров конусного желобка, плечо качения увеличивается, и проскальзывание поверхности ролика по рельсу • исчезает.
Конструкция допускает осевое регулирование роликов при помощи центровых винтов 1. Отрегулированное положение фиксируется затягиванием контргаек 2.
На рис. 2-23 показана каретка (тележка) типа применяемой в пишущих машинках. Здесь ролики 1 с коническими желобками катятся по рельсу 2 круглого профиля. Так как касание поверх
45
ности желобка ролика с рельсом происходит только в двух точках, проскальзывание ролика по рельсу отсутствует.
Как и у предыдущей конструкции (рис. 2-22), допустимо осевое регулирование положения роликов винтами 3 и фиксирование отрегулированного положения гайками 4. Цилиндрический ролик 5, катящийся по другому рельсу, предохраняет каретку от опрокидывания вниз, а скоба 6 — от поднятия вверх.
Рис. 2-24. Узел фоторспродукционной установки
На рис. 2-24 показан перемещающийся узел фоторепродук-ционпой установки. Фотокамера с осветителем 1 укреплена на штативе, связанном с кареткой 4, имеющей две пары роликов 5 с фасонными желобками, которые катятся по направляющим круглым вертикальным стойкам 6 установки. Так как центр тяжести узла (фотокамера, штатив и тележка) смещен относительно вертикальных стоек 6, то ролики прижимаются к стойке с двух сторон — как бы «закусывают» ее.
Каретка подвешена на дв^х тросиках 2, перекинутых через ролики 3. На других концах тросиков подвешены уравновешивающие грузы 8 с добавочными регулировочными грузиками 7, помещенные внутри полых стоек 6.
<6
При регулировании величины груза противовеса добавочные грузики 7 вкладывают (или снимают) через специальные окна в полых стойках 6 (на рисунке не показаны).
Узел фотокамеры вручную легко перемещается в вертикальном направлении, устанавливается в нужном положении над столом в зависимости от требующегося увеличения и удерживается в этом положении за счет прижатия роликов к стойкам под действием
момента «закусывания».
В качестве цилиндрических роликов в приборостроении чаще всего применяют стандартные шарикоподшипники небольших размеров. В случаях же
необходимости применения роликов большого диаметра вместо крупногабаритных шарикоподшипников, целесообразно изготовлять металлические или текстолитовые кор-
пуса нужных диаметров , . ,
с запрессовкой в них ма- КфДЙЗ [Стч логабаритных шарикопод- I
шипников. Такжепоступа- рис. 2-25.1Сборные ролики с запрессованными ют и при изготовлении фа- ~ ‘^шарикоподшипниками сонных роликов (рис. 2-25). - i
В обычных случаях регулирование ролика осуществляют передвижкой кронштейна, несущего ролик в^направлении поджима ролика к беговой дорожке каретки или штанги.' Возможность такой передвижки должна быть обеспечена при назначении величины проходных отверстий подНсрепежные детали (см. гл. I).
На рис. 2-26 показано одно из возможных конструктивных решений установки регулируемых роликов в соответствии со схемой, приведенной на рис. 2-18, а, а на рис. 2-27 — установка роликов по схеме, данной на рис. 2-18, б.
При расположении кронштейнов в местах, не доступных для регулирования способом их передвижки, а также при необходимости более плавного и точного регулирования усилия поджима
роликов и возможности подрегулирования в процессе эксплуатации применяют кронштейны с эксцентриковой осью. При повороте такой оси в гнездах кроши тонна эксцентричная шейка 1 с насаженным на нее роликом смещается в радиальном направлений' (рис. 2-28). Максимальная величина радиального перемещения ролика равна удвоенной величине эксцентриситета е.
После окончания регулирования поджима положение эксцентриковой оси фиксируют при помощи гайки 2.
Для надежного закрепления в отрегулированном положении размеры кронштейна L и должны быть несколько большими, чем соответствующие размеры ступеней оси I и 1г. Головка оси
47
48
должна иметь шлиц (или лыски «под ключ») для возможности проворачивания ее при регулировании и удержания в отрегулированном положении при затяжке гайки 2.
Рис. 2-28. Кронштейн с эксцентриковой осью.
Если доступ к кронштейну в сборе с двух сторон затруднен, конструкция ролика с эксцентриковой осью может быть несколько изменена, например, как показано на рис. 2-29. В этом случае
Рис. 2-29. Кронштейн с эксцентриковой осью
и шлиц для поворачивания эксцентриковой оси и гайка для фиксации отрегулированного положения оси расположены с одной стороны и одинаково доступны.
4 Ю. В. Шарловский 49
На рис. 2-30 показана конструкция для перемещения цилиндрической штанги с роликовыми направляющими в соответствии со схемой, приведенной выше, на рис. 2-18, д. Поджим направляющих роликов производится при помощи поворота эксцентриковых осей.
Рис. 2-30. Роликовые направляющие для перемещения по круглой штанге
7. КОНСТРУИРОВАНИЕ НАПРАВЛЯЮЩИХ
ДЛЯ ПРЯМОЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ '
Точность и плавность перемещения кареток в направляющих в значительной мере зависит от соотношения длины L соприкосновения каретки с направляющими и ширины В каретки.
У различного типа направляющих длина соприкосновения каретки с направляющими определяется по-разному (рис.. 2-31).
У призматических направляющих длины L в зависимости от длин каретки и направляющих, а также и величины перемещения могут быть равными:
1) всей длине каретки (рис. 2-31, а);
2) части длины каретки (рис. 2-31, б) или
3) длине направляющих (рис. 2-31, в, г).
50
Длину соприкосновения L определяют в крайнем положении каретки (на рис. 2-31, а—г каретки показаны в крайних левых положениях). Если величины длин соприкосновения каретки с направляющими в крайних (левом и правом) положениях различны, то L определяют по меньшему значению (рис. 2-31, б; L < LJ.
Так как у шариковых и роликовых направляющих (рис. 2-31, д, е, ж) каретка в любом крайнем положении не должна выходить за пределы касания с шариками или роликами, то:
1) для шариковых направляющих L равно расстоянию в продольном направлении между центрами шариков — рис. 2-31, дне;
Рис. 2-31. К определению длины соприкосновения каретки с направляющей
2) для роликовых направляющих L равно расстоянию в продольном направлении между осями роликов (рис. 2-31, ж).
При конструировании призматических направляющих с трением скольжения для прямолинейного перемещения соотношения < 0,5 вообще принимать не следует. Из практики работы с такими направляющими можно считать, что при соотношении = (0,5-4-0,8) направляющие работают удовлетворительно, при = (0,8-4—1,0) — хорошо, а при = (1,04-1,5) — очень хорошо и надежно.
Для направляющих с трением качения — шариковых и роли-„ L ковых рекомендуемые величины соотношении можно снизить соответственно на 20—25%. Необходимые размеры каретки и направляющих можно определить следующим образом. Зная установочные размеры всех узлов и деталей, подлежащих перемещению, а также и размеры их взаимного расположения на плоскости, определяют минимально необходимые размеры площадки для их размещения: длину Lm1n и ширину Bmln.
4* 51
Если полученные размеры Lmln и Вга1п невелики и конструктивно допустимы, и величина отношения ^mln укладывается -Onilll
„ L
в рекомендуемые выше интервалы величин отношении —, то найденные размеры Lmln и Вга1п можно принять за исполнительные размеры каретки, которая в этом случае может быть одновременно и ползуном (рис. 2-32, а). Размер В для направляющих типа «ласточкин хвост» условно принимают по серединам скошенных поверхностей ползуна. Некоторым увеличе
а)
5)
Рис. 2-32. Типы кареток.-, а — без приставного ползуна-, б — с приставным ползуном
нием при этом (по сравнению с шириной верхней площадки ползуна) при расчетах можно пренебречь, так как соотношения определяют обычно приблизительно (в данном интервале).
Если размеры Lmll, и B(llhl получаются большими, то целесообразно применить конструкцию с приставным ползуном (рис. 2-32, б). Крепление каретки к ползуну следует производить, как показано на рис. 2-32, б, т. е. проходные отверстия для винтов делать сверху, так как регулирование зазоров между приставными направляющими и ползуном в этом случае необходимо производить при снятой каретке и закреплять ее на уже отрегулированном ползуне.
Необходимая ширина ползуна, а также и его высота h определяются возможностью размещения в полости ползуна ходовой гайки 1 (рис. 2-32, а). Для уменьшения размеров h и В следует применять гайку, показанную ранее на рис. 2-6, а. Длину ползуна L назначают в соответствии с рекомендованной выше и выбранной величиной соотношения
52
Размещение узлов и деталей на каретке с приставным ползуном следует производить так, чтобы на свешивающихся краях ка ретки (в продольном и поперечном направлениях) не располагались тяжелые детали, т. е., иначе говоря, чтобы центр тяжести собранной каретки (со всеми расположенными на ней узлами, деталями и привернутым ползуном) не выходил за пределы направляющих в любом крайнем положении каретки при ее перемещении. Несоблюдение этого условия может привести к значительным перекосам каретки в процессе его работы.
Длину направляющих определяют по схемам, показанным на рис. 2-31, из условия, что в любом крайнем положении каретки длина соприкосновения L ползуна с направляющими соответствует выбранной величине соотношения L/B.
Рис. 2-33. К. определению возможных перекосов каретки в направляющих типа «.ласточкин хвост»
> От размеров L и В зависят также и величины возможных перекосов каретки в вертикальном продольном, вертикальном поперечном и горизонтальном направлениях.
Перекосы каретки (ползуна) в направляющих могут возникать вследствие:
1) нецентрального приложения усилия Q для перемещения каретки (рис. 2-33, б);
2) выхода в состоянии покоя или во время перемещения центров тяжести С или Сх кареток в собранном виде за пределы направляющих в продольном направлении (рис. 2-33, а) и в поперечном (рис. 2-33, в);
3) заедания ползуна в направляющих из-за неравномерности величины зазора.
Противоположные концы каретки (ползуна) при этом смещаются от направления перемещения в пределах величины зазоров между кареткой (ползуном) и направляющими.
Для плоских прямолинейных направляющих возможные величины смещений как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях равны соответствующим зазорам г и гх между ползуном и направляющими (рис. 2-34).
Для угловых направляющих (рис. 2-34, бив) величины возможных перемещений значительно больше величин зазоров между
53
ползуном и направляющими и зависят от углов а, под которыми скошены сопрягающиеся грани ползунов и направляющих. Возможное смещение в горизонтальном направлении а = ——,
1 Z
а в вертикальном b =---------.
* cos а
Так как у направляющих типа «ласточкин хвост» обычно а = 60°, то для этих направляющих
а — - . * ~ l,5z, а Ь — —ф^- = 2г. sin 60 cos 60
Для направляющих, показанных на рис. 2-34, в, угол 2а = = 90°; следовательно, а = b = l,4lz.
и
zx зависят от точности изготовления 2-34, а) и регулирования при сборке
Величины зазоров z (размеры ft и /ij на рис. направляющих.
Там, где зазоры зависят от точности изготовления (размеры h и на рис. 2-34, а), для прецизионных направляющих допуски на сопряженные размеры обычно назначают по посадке -ф—-
А
движения 1-го класса точности или -д--движения 2-го класса
точности.
Величины зазоров, полученных в процессе регулирования направляющих, согласно экспериментальным данным также можно принимать соответствующими указанным посадкам 1-го и 2-го классов.
Таким образом, при известных ширине В и длине соприкосновения Ln можно определить предельные значения величин зазоров z и zx (для предварительных прогнозных расчетов величины зазоров можно принимать равными 0,6 от величины мак
54
симальных зазоров при сопряжении по указанным выше посадкам), а значит, и предельно возможные значения горизонтальных и вертикальных смещений ползуна в направляющих.
При односторонних смещениях ползуна в направляющих возникают перекосы (см. рис. 2-33).
Углы максимально возможных перекосов определяются из следующих соотношений:
продольный угол перекоса в горизонтальной плоскости
, а
tg ТпР. г — ц-;
продольный угол перекоса в вертикальной плоскости , ь tg Тпр. в — -ц;
поперечный угол перекоса в вертикальной плоскости
, ь
tg Тп. в д •
Глава Ш
РЕГУЛИРУЕМЫЕ НАПРАВЛЯЮЩИЕ ДЛЯ ВРАЩАТЕЛЬНОГО И КАЧАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЙ
Направляющие для вращательного и качательного движений предназначены для сохранения постоянства геометрической оси вращающейся (качающейся) детали или узла относительно деталей и узлов, с ними сопрягающихся.
Подобно направляющим для поступательного движения направляющие для вращательного движения могут быть с трением скольжения и с трением качения.
Основными требованиями к направляющим вращательного движения являются обеспечение минимальных радиальных и осевых люфтов, плавность движения и независимость указанных условий от возможных колебаний температуры.
8. НАПРАВЛЯЮЩИЕ ДЛЯ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ С ТРЕНИЕМ СКОЛЬЖЕНИЯ
Направляющие для вращательного движения с трением скольжения разделяют по форме рабочих трущихся поверхностей на цилиндрические, конические и сферические.
В приборостроении наиболее распространены направляющие с цилиндрическими рабочими поверхностями, так как они технологически проще других видов направляющих.
Цилиндрические направляющие с трением скольжения применяют при сравнительно больших радиальных нагрузках на оси и валики, вращающиеся с небольшими угловыми скоростями. Точность центрирования таких направляющих сравнительно невелика и в процессе работы понижается вследствие износа трущихся поверхностей.
Основными требованиями к направляющим являются наименьший радиальный люфт и плавность вращения. Для направляющих с цилиндрическими рабочими поверхностями эти требования зависят от точности изготовления формы и размеров сопрягающихся цилиндрических поверхностей, т. е. от величины радиального зазора между ними.
56
Рис. 3-1. Разъемный подшипник с крышкой
Аз
Аз
У деталей приборов радиальные зазоры, как правило, не регулируют, и их величина зависит от допусков на изготовление сопря-
у-. Л Лоа
гаемых деталей. Обычно их выполняют по посадкам -у-; ,
а в менее ответственных случаях — по В отдельных случаях допустимо применение посадок А А3 -ц- или .
Практически, регулирование величины радиальных зазоров у направляющих с цилиндрическими рабочими поверхностями как в процессе сборки, так и в процессе работы механизма (по мере износа трущихся поверхностей) можно осуществить.
Для больших диаметров осей и валиков (d 10 мм) можно применить
разъемные подшипники с крышками (рис. 3-1), где величина радиального зазора изменяется за счет количества и толщины прокладок 3.
Отверстие диаметром d у подшипников 4 обрабатывают в собранном виде: с привернутой крышкой / и прокладками^?, стя-
Рис. 3-2. Регулируемый подшипник с разрезной втулкой
нутыми винтами 2. Центрирование крышки относительно тела подшипника происходит по заранее обработанному уступу, сопря-Л, гающемуся с пазом в крышке по посадке—д-.
Для малых диаметров осей и валиков (<10мм), для регулирования величины радиального зазора можно применять разрезные втулки (рис. 3-2), где величина радиального зазора может быть подрегулирована сжатием разрезной втулки 1 винтом 2 и фиксированием отрегулированного положения контргайкой 5. Разрезную втулку 1 укрепляют в отверстии кронштейна 4 тремя винтами 5.
57
Разрезы втулки шириной s делают с двух сторон: с одной стороны втулку разрезают по всей длине, а с другой стороны разрезают только фланец до наружного диаметра цилиндрической части втулки. Такой разрез обеспечивает равномерное сжатие втулки в радиальном направлении по всей ее длине.
На рис. 3-3 показан эскиз регулируемого подшипника с применением двусторонней цанговой втулки 2. Один из конических поясков цанги с разрезанными лепестками упирается в конусную .часть отверстия в теле кронштейна 1, а другой конический поясок цанги, также с разрезанными лепестками, входит в коническую часть отверстия гайки 4, ввертываемой в тело кронштейна.
Рис. 3-3. Регулируемый, подшипник с применением двусторонней цанги
Рис. 3-4. Подшипник с автоматической выборкой радиального зазора
Таким образом, при поджиме гайки 4 оба разрезанных пояска цанги сжимаются и охватывают шип вала 5 с требуемым радиальным зазором. Отрегулированное положение цанги 2 фиксируют контргайкой 3.
Применяют следующие углы конусов: для цанги 30°, для конусных отверстий нажимных элементов 31°. Цанговые втулки для подшипников изготовляют из бронзы или латуни соответствующих марок: БрОФ 6,5-0,15; БрОЦ 4-3; Л62 и др.
Разрезку лепестков цанги с двух концов делают встречной в шахматном порядке (внешний вид двусторонней цанговой втулки показан на рис. 4-17, д).
Регулируемые подшипники, показанные на рис. 3-1, 3-2 и 3-3, допускают подрегулирование величин радиальных зазоров по мере износа трущихся частей, но для обеспечения необходимой плавности вращения осей и валов в подшипниках каждый раз после регулирования величины радиального зазора необходима некоторая приработка трущихся поверхностей.
Возможны конструкции регулируемых подшипников, у которых обеспечивается полное отсутствие радиальных люфтов, так как зазоры в таких подшипниках выбираются автоматически, а подрегулирование по мере износа трущихся поверхностей хотя и требуется, но гораздо реже.
58
На рис. 3-4 показан эскиз регулируемого подшипника с автоматической выборкой зазоров. Здесь деталями, регулирующими (выбирающими) радиальный зазор, являются пружина и конусная втулка 4 из фторопласта, состоящая из трех отдельных вкладышей, входящих в конусную часть отверстия в кронштейне 3 с небольшими зазорами s.
Пружина 6, нажимающая через стаканчик 5 на разрезанную втулку 4, продвигает ее вдоль оси конусного отверстия и сжимает отдельные вкладыши в радиальном направлении. Гайка 7 служит
для регулирования величины усилия пружины 6. Шайба 2, также из фторопласта, выполняет функцию подпятника, в который упирается заплечик вала 1.
Применение подшипников и подпятников, изготовляемых из фторопласта, в значительной мере уменьшает трение в подвижных соединениях.
Если для цилиндрических направляющих вращательного движения регулирование радиальных люфтов (зазоров) в приборах применяют сравнительно редко, то устройства для регулирования величины осевых люфтов используют достаточно широко.
Простейшие способы регулирования осевых люфтов (зазоров) показаны на рис. 3-5.
На рис. 3-5, а показан способ выборки осевого люфта передвижкой опорных кронштейнов 2 и 4 (направление передвижки показано стрелками) за счет зазоров в проходных отверстиях под крепежные винты 1 и 5. Торцы подшипниковых втулок при этом упираются в заплечики вала 3 и исключают возможность осевых перемещений вала.
59
На рис. 3-5, б вал 6 заплечика не имеет, функцию заплечика выполняет стопорное кольцо 7, закрепляемое на валу, поджимом которого к торцу подшипниковой втулки 8 выбирают осевой люфт.
Выборку осевого люфта, согласно рис. 3-5, в, производят ввинчиванием в отверстие в теле кронштейна (или корпуса) 11 резьбовой подшипниковой втулки 10, которая своим торцом упирается в заплечик вала 9. В этом случае регулирование осевого люфта можно производить в процессе работы, не останавливая механизма.
Отрегулированное положение фиксируют стопорным винтом 13, под конец которого во избежание смятия резьбы подкладывают
Рис. 3-6. Способы выборки осевых"люфтов с упором в сферическую поверхность
сухарик 12 из мягкого металла — свинца или красной отожженной меди.
Во всех случаях регулирования осевого люфта, показанных на рис. 3-5, трение при упоре в заплечики происходит по кольцевым поверхностям, и величина момента трения значительна (формулы для определения величины моментов трения для разных случаев см. в гл VII, п. 24).
Для уменьшения трепня трущейся поверхности придают сферическую форму и упор производят в торец (рис. 3-6). Сферическую поверхность выполняют непосредственно на конце вала (см. рис. 3-6, а), или в центровое гнездо вала вкладывают шарик (рис. 3-6, б).
В зазоровыбирающем устройстве, показанном на рис. 3-6, а, осевой люфт выбирается автоматически. Сферический конец вала 1 упирается в плоскую поверхность подпятника 2, который поджимается к валу усилием пружины 3, помещенной в стаканчик 4, вложенный в корпус 7. Величину усилия пружины регулируют винтом 6, и отрегулированное положение фиксируют контргайкой 5.
Такое устройство обеспечивает полную выборку осевого люфта и является хорошим компенсатором изменения размеров вследствие тепловых расширений.
60
Во избежание быстрого износа трущихся поверхностей подпятник 2 и сферический конец вала 1 должны быть термически обработаны.
В конструкции зазоровыбирающего устройства, показанного на рис. 3-6, б, использована сферическая поверхность стандартного шарика 11, вложенного в специально сделанное центровое гнездо на конце вала 12. Шарик упирается в подушку 10, впрессованную в дно чашеобразной гайки 9. Гайка навинчивается на подшипниковую втулку 13, закрепляемую на кронштейне (или в стенке корпуса) 14 тремя винтами 8. Усилие поджатия сухарика регулируют гайкой 9.
Подушку 10 изготовляют из стали с последующей термической обработкой, или для этой цели используют специальные приборные подпятники из минералов: агата или корунда.
Подшипники и подпятники из минералов — так называемые приборные камни применяют в измерительных приборах в тех случаях, когда необходимо снизить трение и износ трущихся поверхностей деталей при наличии значительных удельных давлений в местах их соприкосновения. Приборные камни из минералов отличаются высокой твердостью; так, по шкале Мосса, агат имеет трердость 6,5, корунд — 9 единиц.
В табл. 3-1 и 3-2 приведены типы приборных камней — втулок и подшипников.
Таблица 3-1
Камии для измерительных приборов.
Втулки по ГОСТ 8896—68
Обозначение Наименование Эскизы Типоразмеры
ВЛЦ Втулка агатовая с цилиндрическим отверстием
1 См. приложе-
ВКЦ Втулка корундовая с цилиндрическим отверстием L * / 0 if » ние VIII
В КН Втулка корундовая с псцп-линдричсским отверстием * ' См. приложение IX
ВАМЦ Втулка агатовая одномас-леночная с цилиндрическим отверстием
См. приложение X
Втулка корундовая одномас-леночная с цилиндрическим отверстием "я- « »к —L_ 9f S.
ВКМЦ-
61
Продолжение табл. 3-1
Обозначение Наименование Эскизы Типоразмеры
ВКМН Втулка корундовая одно-масленочная с нецилиндрическим отверстием См. приложение XI
J
—
ВЛ2МЦ
ВК2МН
Втулка агатовая двухмасле-ночная с цилиндрическим отверстием
Втулка корундовая двух-масленочная с нецилиндрическим отверстием
I
См. приложение XII
См. приложение XIII
Примечание Втулки типов В КН, ВКМН и ВК2МН с иецилиндрическими отверстиями имеют меньшие моменты трения по сравнению со втулками с цилиндрическими отверстиями и предотвращают заклинивание осей при небольших перекосах.
Таблица 3-2
Камни для измерительных приборов.
Подпитники по ГОСТ 8898—68
Обозначения Наименования Эскизы Типоразмеры
ПАП Подпятник агатовый плоский 'S а Ч х См. приложение IV
ПКП Подпятник корундовый плоский
ПАК Подпятник агатовый конический См. приложение V
f tf л ft f ' t> * » Г. * J
пкк Подпятник корундовый конический
ПАС Подпятник агатовый сферический ./ft & * 0 См. приложение VI
пкс Подпятник корундовый сферический
ПА2С Подпятник агатовый двухсфер ный См. приложение VII
f' ‘rfti **
ПК2С Подпятник корундовый двухсферный — 1
62
Более мелкие специальные «часовые» камни по ГОСТ 7137—73 для лабораторных и измерительных приборов применяют сравни
тельно редко.
Для цилиндрических осей очень малых размеров (с диаметром шипов 0,5—0,8 мм) в некоторых приборах, в частности в электроизмерительных, применяют армированные комбинированные подпятники по ГОСТ 11852—66 с завальцованными корундовыми
втулками типов ВКМЦ и ВКМН и плоскими корундовыми подпятниками типа ПКП (рис. 3 7) (типоразмеры армированных
подпятников см. в приложении XVI).
Иногда, для специальных целей, применяют нестандартные подпятники из минералов. Так, на рис. 3-8 показан подшипник, применяемый для приборов, работающих в условиях тряски и вибраций. Приведенная конструкция подшипника обеспечивает автоматическую выборку осевых зазоров и является компенсатором температурных изменений размеров.
Во втулку-обойму 4 завальцованы корундовая втулка 7 типа ВКМН и специальный нестандартный накладной
Рис. 3-7. Комбинированный армированный подпятник по ГОСТ 11852—66
камень-подпятник 5, имеющий сфери-
ческое углубление на наружном торце. Крестообразная плоская пружина 3, наложенная в кольцевую выточку во втулке 2, имеет конический выступ в центре, которым она входит в сферическое углубление в камне-подпятнике и удерживает обойму 4 с завальцованными камнями, а с ними вместе и ось прибора 6
в определенном положении. При сотрясении или ударе прибора
в осевом или радиальном направлениях пружина допускает некоторые смещения обоймы 4 в этих же направлениях, а затем вследствие упругости возвращает ее в прежнее положение.
Втулка подшипника 2 крепится к кронштейну (или корпусу) прибора 1 тремя винтами 8. Для вкладывания крестообразной пружины 3 в кольцевой паз во втулке предусмотрен полукруглый вырез 9.
Направляющие вращательного движения с цилиндрическими рабочими поверхностями допускают регулирование положения оси тремя способами:
1) в поперечном горизонтальном направлении — за счет передвижки несущих кронштейнов (подробно этот способ описан дальше — см. гл. VII, п. 23, рис. 7-17, п);
2) в поперечном горизонтальном или вертикальном направлении — применением так называемых «плавающих» втулок (см. рис. 3-8). Втулка 2 может быть передвинута в поперечном направлении за счет зазоров в проходных отверстиях под крепежные винты 8 (см. также гл. VII, рис. 7-17).
63
3) в поперечном горизонтальном или вертикальном направлениях— применением эксцентриковых втулок (рис. 3-9). Втулка-обойма 2 с завальцованными корундовой втулкой типа ВКН
Рис. 3-8. Противоударный подшипник-аморти- Рис. 3-9. Схема регулирова-ватор ния расположения оси вра-
щения при помощи эксцен-И корундовым ПОДПЯТНИКОМ типа ПКП триковой втулки имеет отверстие для завальцовки камней, эксцентричное по отношению к посадочному пояску 0 С3. При повороте втулки в отверстии 0 А3 в корпусе 1, положение оси отверстия с завальцованными камнями смещается в требуемом направлении в пределах величины
Рис. 3-10. Беззазорные направляющие на лагерах
эксцентриситета е. Отрегулированное положение втулки 2 фиксируют затяжкой винта 3.
Для ограниченных углов поворота (качания) или при очень медленных вращениях осей с цилиндрическими рабочими поверхностями в качестве направляющих применяют призмы-лагеры, обеспечивающие беззазорные соединения шипов и подшипников.
На рис. 3-10 показан эскиз беззазорного подшипника для качающейся оси по типу, применяемому в гео
дезических и астрономических приборах. Цилиндрические шипы оси 2 опираются на грани угловых призм-лагеров кронштейна /. Для уменьшения
трения и поверхности касания цилиндрических шипов оси с призмами только в двух точках, а не по линиям, рабочие поверхности
64
призмы закруглены (см. вид А—Л). Силовое замыкание цилиндрических шипов с поверхностями призм осуществляется стаканчиком 5, который под действием пружины 4 перемещается во втулке 3 и нажимает на шип сверху. Этим обеспечиваются беззазорные повороты трубы 6 на углы ± Аср^ вокруг поперечной горизонтальной оси Y. Возможные поперечные перемещения оси трубы ограничиваются величиной зазора Аг/.
В приведенной выше конструкции беззазорного подшипника точность направления поворота (или вращения) оси зависит от
точности изготовления и сборки узла. Предъявляемые требования точности: соосность и точность обработки диаметров шипов.
Эксцентричность цилиндрических шипов приводит к периодическим перекосам оси поворота в поперечном направлении. Разность диаметров шипов приводит к постоянному перекосу оси в поперечном направлении, который может быть скомпенсирован регулированием положения кронштейнов (см. рис. 3-12 и 3-13).
Некруглость шеек шипов приводит к периодическим смещениям их центров, т. е. к периодическим перекосам оси поворота. Величины и направления этих смещений зависят не только от абсолютной величины погрешности обработки шипа, но и от величины угла опорной призмы.
Ниже приведены расчеты величин смещений центров шипов в зависимости от величин углов опорных призм (рис. 3-11).
Местная погрешность обработки шипа AD при угле призмы а = 90° (рис. 3-11, а) вызовет при вращении оси смещение ее центра, максимальное значение которого ООг будет направлено 5 Ю. В. Шарловский 65
параллельно граням призмы (в ту или другую сторону) и по величине будет равно местной неточности обработки АО:
00} тех ~
Максимальные смещения оси поворота по осям координат (по горизонтали и по вертикали) при этом будут равны:
AZmax = -^- = 0,7 АО.
При угле призмы а = 60° (рис. 3-11, б) максимальные смещения центра оси ООХ (в ту или иную сторону) также направлены параллельно граням призмы и численно равны
пп 1 1 R Л г>
001 гпах —--7Г" — -------Г" — -оТю 1,1О t\D.
1 max CQS р CQS (эд — CQS go0
Максимальные смещения оси поворота по горизонтали и вертикали
АКтах = ОС»! гпах sin ~ = 1,15 AZ> sin 30° - 0,575 AZ?,
OZmax = OOj lnax cos - L, 15 AO cos 30° = AO.
При угле призмы a = 120° (рис. 3-11, в) соответственно
OOi max = 1,15АО;
АИгаах = АО;
AZraax = 0.575АО.
Рис. 3-11, г приведен только для обобщения, так как подшипник с силовым замыканием на плоскость (т. е. при угле призмы ос. = 180') не обеспечит требуемой точности поворота. В этом случае для предотвращения смещения оси поворота в продольном (вдоль оси поворачиваемой трубы) направлении необходимо было бы изготовить стаканчик б (см. рис. 3-10) призматическим — угловым, но и это мероприятие полностью не обеспечило бы отсутствия перемещения оси шипа по оси X, так как в зависимости от направления вращения центрирующий стаканчик 5 смещался бы в ту или иную сторону на величину зазора в отверстии кронштейна 3.
На рис. 3-12 и 3-13 показаны эскизы беззазорных подшипников на призмах с регулированием положения осей шипов.
Кронштейн 1 подшипника, показанного па рис. 3-12, разрезан вертикально по оси прп.змы. Регулировочные впиты 2 и 10 стягивают или раздвигают разрезанные половины призмы, уменьшая или увеличивая ее угол. Ось шипа 9 при этом перемещается в вертикальном направлении.
66
Шип 9 упруго прижимается к граням призмы стаканчиком 6, ввинчиваемым в траверсу 3. Под оба винта — затяжной 5 и винт-ось 7 подложены сферические шайбы 4 и 8 для того, чтобы винты 5 и 7 не перекашивались при сближении или раздвижке стягиваемых
половин призмы.
Кронштейн 1 подшипника, показанного на рис. 3-13, разрезан в горизонтальном направлении, и разрезанные части его для регулирования положения оси шипа 2 стягивают или раздвигают винтами 5 и 6. Шип упруго прижимается к граням призмы плоской изогнутой пружиной 3, закрепляемой защелкой 4
Рис. 3-12. Баззазорный подшипник с регулированием
положения оси поворота j
Рис. 3-13. Баззазорный подшипник с регулированием положения оси по-
ворота
Подшипники па призмах иногда применяют для узлов приборов, где необходимо подтормаживание вращающихся деталей. На рис. 3-14 показан узел бобины 5, с которой сматывается лента 3. Ось бобины опирается на призму в кронштейне 1 и прижимается сверху пружинкой 4, усилие нажатия которой регулируют винтом 2, изменяя этим величину подтормаживающего момента трения в подшипнике.
Направляющие вращательного движения с коническими рабочими поверхностями обеспечивают более высокую точность центрирования по сравнению с направляющими, имеющими цилиндрические рабочие поверхности, и сохраняют эту точность даже при некотором износе трущихся поверхностей. Поэтому такие направляющие применяют в приборах с повышенными требованиями к точности.
Направляющие с коническими рабочими поверхностями могут воспринимать значительные осевые и радиальные нагрузки, обладая при этом высокой износостойкостью.
Направляющие с одной рабочей конической поверхностью (рис. 3-15) применяют для вертикального расположения осей 5* 67
приборов, требующих точного центрирования (приборы оптические, геодезические, астрономические и т п )
Чем длиннее коническая цапфа и чем меньше угол ее конусности, тем точнее ее центрирование, тем выше надежность направления.
Обычно величину конусности для направляющих с коническими рабочими поверхностями выбирают в пределах 1 : 5— 1 : 10.
Трение у конических направляющих значительно больше, чем у направляющих с цилиндрическими рабочими поверхностями и,
Рис. 3-15. Направляющая для вращательного движения с одной конической поверхностью
рйз
Рис. 3-14. Подшипник с подтормаживанием вращательного движения
при малых углах конусности, даже при небольших осевых нагруз-Р
ках Р, нормальное давление W = - ц становится настолько большим, что может привести к заклиниванию цапфы в направляющей. Ниже приведена зависимость величины нормального давления N от величины осевого усилия
Угол уклона а 5° 42' 4° 46' 4е 5' 3° 36' 2° 51'
Угол конуса 2а 11° 25'
9е 32' 8° 10' 7° 9' 5° 43'
Р для разных углов ос.
N
sin а
0,09932 0,08310
0,07121
0,06250
0,04072
величина
10
12
14
16
20
нормального да-
Конусность
1 : 5 1 : 6 1 : 7 1 : 8 1 : 10
Из приведенных данных видно, что вления W в интервале рекомендуемых конусностей превышает величину осевого усилия Р ь 10—20 раз, поэтому во избежание заклинивания осей в направляющих с коническими рабочими поверхностями необходимо предусматривать регулируемые разгрузочные устройства (см. рис. 3-15).
68
На рис. 3-15, а показан эскиз конической оси /, вращающейся в направляющей втулке 2 с коническим отверстием. Для уменьшения величины нормального давления применено разгрузочное устройство в виде шарика 3, упирающегося в торец конической оси. Величину усилия поджатия шарика регулируют винтом 4.
Коническая ось 6 устройства, показанного на рис. 3-15, б, неподвижно закреплена в основании прибора 5, на оси вращается коническая втулка 7. Разгрузочное устройство состоит из крышки
Расчет элементов конуса
Таблица 3-3
9, закрепленной на торце конической втулки, и ввертываемого в крышку регулировочного винта 10, опирающегося на шарик 8, вложенный в гнездо на торце конической оси.
Элементы конуса рассчитывают по формулам, приведенным в табл. 3-3. Технологически и потопление конических осей сложно и трудоемко. Для уменьшения поверхности с точной обработкой конические поверхности делают не сплошными, а с выточками, как это показано на рис. 3-15. Сопрягающиеся конические поверхности осей и втулок для точных приборов совместно притирают.
При работе прибора в условиях возможных температурных перепадов (в полевых условиях работы геодезических приборов, или в узлах приборов, подвергающихся охлаждению или нагреву) конические оси ц втулки следует изготовлять из материалов, имеющих одинаковые коэффициенты линейного расширения.
69
Направляющие на центрах выполняют двух типов (рис. 3-16): с наружными коническими поверхностями на опорах (рис. 3-16, а) или на осях (рис. 3-16, б).
Размеры элементов направляющих на центрах для диаметров подшипников от 1 до 20 мм приведены в табл. 3-4.
Рис. 3-16. Направляющие для вращательного движения с двумя коническими поверхностями на центрах
Направляющие вращательного движения на центрах применяют при малых нагрузках (до 2 кгс) и малых скоростях вращения. Эти направляющие при малых величинах моментов трения обеспечивают очень точное центрирование осей (до 1—2 мкм).
Для регулирования зазоров в направляющих на центрах применяют винты с внутренними или наружными конусами на концах (см. левые опоры на рис. 3-16). Эти винты обязательно должны иметь предохранение от самоотвинчивания.
Таблица 3-4
Размеры элементов направляющих на центрах, мм
Диаметр подшипника D Диаметр отверстия d Глубина сверления L Минимальная длина цилиндрической части ^mln Диаметр отверстия зенковки Dr Угол конуса 2а
1,0-2,5 2,5—5,0 5,0—10 10—20 0,5 0,75 1,0 1,5 1 3d 1 - l,5d - 2,5</ С>0° 90°
Примечание При увеличенных радиальных пагруз- их на одну опору (I — 2 кгс) угол зенковки 2(3 уменьшают д(У С0а.
70
Для регулирования величин радиальных и осевых зазоров в направляющих на центрах достаточно иметь только одну регулируемую опору, однако регулируемыми могут быть и обе опоры. Последнее очень удобно, когда требуется регулирование в небольших пределах осевого расположения деталей, неподвижно закрепленных па вращающихся осях (шкивы, зубчатые колеса и т. л.).
Перекос осн с коническими опорами на центрах может быть, в известной мере, уменьшен применением опорного центра 1, показанного на рис. 3-17, имеющего эксцентрично расположенную ступень. При повороте такого центра можно ликвидировать перекос оси вращения детали 5-в любом поперечном направлении в пределах двойной величины эксцентриситета е.
Рис. 3-17. Регулируемый шип с эксцентричной осью
Рис. 3-18. Конструкция опорных центров, выполненных по типу «плавающих» втулок
Такой центр допускает также грубое регулирование величины осевого и радиального зазоров путем передвижки его в отверстии кронштейна с фиксированием отрегулированного положения стопорным винтом 2. Однако для прецизионного регулирования осевых зазоров такой центр не пригоден.
В устройстве, показанном на рис. 3-16, левые опоры служат для регулирования зазоров в направляющих, а правые опоры — для регулирования возможных перекосов осей.
Для регулирования расположения осей или ликвидирования их перекосов у направляющих на центрах, а также регулирования величины осевых зазоров можно применить конструкцию центров, показанную на рис. 3-18. Здесь один центр 1 неподвижно закреплен в кронштейне (или стенке корпуса прибора), а другой центр 2, служащий для регулирования величины зазоров, может продвигаться во втулке .7 поджимом винта 4. Для регулирования расположения оси вращения или ликвидации ее перекоса оба центра, совместно или раздельно, могут быть передвинуты в любом поперечном направлении в пределах зазоров в проходных отверстиях под крепежные винты. Злагодаря малым поверхностям трения направляющие вращательного движения на центрах допускают небольшие перекосы осей.
При значительных температурных перепадах в качестве автоматического компенсатора изменяющихся размеров может быть применен подшипник, поджимаемый пружиной 2 (рис. 3-19).
71
Один подшипник — правый, обычный регулируемый, выполнен в виде винта с коническим отверстием. Другой подшипник 4 может перемещаться в специальной втулке 3 под действием пружины 2, усилие которой регулируется резьбовой пробкой 1.*
Вследствие значительных удельных давлений, возникающих на малых поверхностях трения, направляющие на центрах под-
Рис. 3-19. Подшипник-компенсатор тем- Рис. 3-20. Паправляющая’со пературных изменений размеров сферической цапфой
вержены быстрому износу, для уменьшения которого центры и подшипники изготовляют из сталей марок У10, У12, 40 и 50 и подвергают их термической обработке — закалке до твердости HRC 50—60.
Для приборов допустимо изготовление составных осей. Цилиндрическую часть оси 5 изготовляют из любого материала (металла или неметалла), в торцы оси запрессовывают центры, так называемые керны (рис. 3-19) из твердых специальных сталей.
Рис. 3-21. Конструкция направляющих для вращательного движения со сферическими рабочими поверхностями
Направляющие вращательного движения со сферическими (шаровыми) рабочими поверхностями применяют в случаях, когда при отсутствии продольного перемещения вращающейся оси необходимо повернуть ее на некоторый угол а в направлении, перпендикулярном к осн вращения (рис. 3-20).
Сферические рабочие поверхности выполняют либо за одно целое с вращающейся осью (рис. 3-21, а и б), либо для этих целей используют стандартные шарики по ГОСТ 3722 60, завальцо-вываемые в конец оси (рис. 3-21, в) или вкладываемые В' соответ-72
ствующие гнезда в осях или подшипниках (рис. 3-21, д). В определенных случаях сферическую поверхность, выполняют на неподвижной опоре (рис. 3-21, г), а на оси делают соответствующее гнездовое отверстие.
Гнезда для сферических рабочих поверхностей выполняют либо в виде конуса (рис. 3-21, а, в, г и д), либо в виде полой сферы (рис. 3-21, б).
У сферических направляющих с гнездами в виде полых конусов трение происходит по узким шаровым пояскам, поэтому моменты трения невелики и примерно равны моментам трения у направляющих на центрах, однако удельные давления в местах соприкосновения рабочих поверхностей — велики. Поэтому направляющие со сферическими рабочими поверхностями и конусными. гнездами во избежание повышенного износа применяют только при малых радиальных и осевых нагрузках вращающихся осей. При значительных нагрузках на ось и малых скоростях вращения применяют сферические направляющие с гнездами в виде внутренней сферы с радиусом, равным радиусу сферического наконечника цапфы (рис. 3-21, б). Трение у таких направляющих происходит по шаровому сегменту, значительно по величине, но износ рабочих поверхностей соответственно уменьшается.
Шаровые рабочие поверхности для направляющих выполняют из сталей марок 40, 50 У10, У12, вкладные или завальцовывае-мые шарики — из сталей ШХ10 или ШХ15; при требовании немагнитное™ шаровые цапфы выполняют из бронзы БрОФ или БрОЦ, а конические или сферические гнезда (подшипники) — из стали 30 или бронзы. Степень шероховатости рабочих поверхностей — не ниже 9-го класса по ГОСТ 2789—73.
В качестве опор для направляющих со сферическими рабочими поверхностями применяют также агатовые и корундовые конические подшипники типов ПАК и ПКК, а при условии равенства радиусов сфер — также и сферические подпятники типов ПАС и ПКС, указанные в табл. 3-2 настоящей главы. Типоразмеры подпятников приведены в приложениях V и VI.
Сферические направляющие вращательного движения обеспечивают достаточно хорошее центрирование осей (до 0,01 мм). С уменьшением угла конуса опорных гнезд точность центрирования повышается, по возрастает величина момента трения (определение величин моментов греиня в сферических направляющих см. гл. VII, п. 24). Полому практически угол конуса конического гнезда для шаровых направляющих выбирают не менее 90°.
Способы регулирования осевых и радиальных зазоров у направляющих со сферическими рабочими поверхностями те же, что и у направляющих на центрах. На рис. 3-22 в качестве примеров приведены эскизы конструкций регулируемых направляющих с автоматической выборкой зазоров и компенсацией температурных изменений размеров.
73
На рис. 3-23 показан эскиз комбинированной направляющей. Ось 1 вращается в цилиндрическом подшипнике, выполненном внутри шара 2, что допускает поворот подшипника в плоскостях, перпендикулярных оси вращения.
На рис. 3-24 показана двойная шаровая регулируемая опора, отличающаяся весьма .малым моментом трения и малым износом трущихся поверхностей. Недостатком конструкций является малая устойчивость к радиальным нагрузкам.
Рис. 3-22. Конструкции направляющих с автоматической выборкой зазоров
Направляющие вращательного движения с малыми сферическими рабочими поверхностями на кернах (па шпиле) применяют при необходимости получения очень малых моментов трения при малых скоростях вращения, малых нагрузках и невысоких требованиях к точности центрирования (0,01—0,02 мм).
Рис. 8-23. Комбинированная сферическая и цилиндрическая направляющая
Шаровые направляющие на кернах применяют при вертикальном и горизонтальном расположениях осей (рис. 3-25). Концы кернов выполняют либо заточкой самой оси, либо в ось впрессовывают стандартные керны по ГОСТ 8913—68 (типоразмеры кернов по ГОСТ 8913—68 см. в приложении XIV).
В первом случае — при заточке керпов на самих осях — оси изготовляют из сталей марок У8А—У12А с последующей термической обработкой до твердости НЕС 60 62. Стандартные керны изготовляют из сталей марок У8А, УША из немагнитных сплавов 40КНХМР и 40КНХМ, что делает их незаменимыми для примене-74
НИЯ в электроизмерительных и ряде других физических приборов, а также из кобальто-вольфрамовых сплавов. Последние находят применение в приборах, работающих в условиях тряски и вибраций.
Для приборов, работающих в условиях повышенной влажности или в агрессивных средах, вместо стальных кернов применяют
агатовые наконечники по ГОСТ 8897—68.
В отдельных случаях в концы осей завальцовы-вают шарики малых размеров.
Типы подпятников, применяемых для направляющих на кернах, показаны на рис. 3-26.
Обычный стальной подпятник (рис. 3-26, а) из-
готовляют из твердых ста-
лей с термической обработкой (твердость подпятника должна быть на две единицы меньше твердости наконечника керна). Угол конического углубления ос принимают в пределах 85—90°, радиус закругления углубления г должен быть примерно в 5 раз больше радиуса сферы наконечника керна.
На рис. 3-26, б и в показаны подпятники с завальцованными камнями из минералов. Разновидности таких подпятников при
Рис. 3-26. Типы подпятников для направляющих на кернах
ведены в табл. 3-2 настоящей главы, а типоразмеры их см. в приложении V.
Рекомендуется применять стандартные армированные подпятники типа Ill по ГОСТ 11852 66 (рис. 3-27, а) и армированные пружинные подпятники по ГОСТ 11853-66: неразъемные — типа ПП1 (рис. 3-27, б) и разъемные типа ППП (рис. 3 27, в). Типоразмеры таких подпятников см. в приложениях XVI, XVII, XVIII и XIX.
Армированные пружинные подпятники автоматически выбирают осевые зазоры, предохраняют острия кернов от поломки в условиях тряски, вибраций и случайных ударов и являются хорошими компенсаторами температурных изменений размеров.
75
В качестве амортизаторов для направляющих на кернах применяют также и нестандартные пружинные подпятники, некоторые конструкции которых показаны на рис. 3-28.
Рис. 3-27. Стандартные армированные подпятники
Величины осевых зазоров у регулируемых направляющих на кернах принимают в пределах 0,02—0,1 мм,, что позволяет компенсировать температурные изменения размеров. Большие вели-
Рис. 3-28. Амортизационные подпятники для направляющих на кернах
чины осевых зазоров увеличивают трение, так как при этом вертикальные оси располагаются наклонно (опрокидываются), а горизонтальные оси смещаются. В том и другом случаях поверхности трения увеличиваются.
9. НАПРАВЛЯЮЩИЕ ДЛЯ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ С ТРЕНИЕМ КАЧЕНИЯ
Направляющие вращательного движения с трением качения по сравнению с направляющими с трением скольжения имеют ряд преимуществ:
1) меньшие потери па трение;
2) меньший по величине момент трогания;
3) меньшую чувствительность момента трения к колебаниям температуры;
4) малые требования к смазке — обычно только при сборке прибора.
76
Рис. ” 3-29. «Плавающая» втулка
Наряду с этим имеются и некоторые недостатки:
1) менее плавный и более шумный ход;
2) значительно большие размеры корпусов и втулок по диаметрам.
В качестве направляющих вращательного движения с трением качения в приборостроении широко применяют стандартные шарикоподшипники: радиальные, радиально-упорные и упорные (подпятники).
У шарикоподшипниковых направляющих регулируют величины радиальных и осевых зазоров и расположения осей вращения — соосность двух опорных шарикоподшипников или параллельность осей вращения валов и осей в передачах.
Самым распространенным способом регулирования соосности двух опорных шарикоподшипников является применение в качестве корпусов для наружных колец подшипников привертных втулок (рис. 3-29).
Втулка 1, выполняющая роль корпуса для наружного кольца шарикоподшипника, может быть смещена в любом поперечном направлении за счет зазоров в проходных отверстиях под крепежные винты 2.
В отдельных случаях, при достаточно точной обработке гнездовых отверстий под шарикоподшипники, влияние небольших перекосов удается снизить простым поворотом наружного кольца шарикоподшипника в гнезде при сборке.
В некоторых случаях для ликвидации влияния перекосов осей вращения применяют установку прокладок под подошву кронштейнов с гнездовыми отверстиями под шарикоподшипники.
Эффективность всех указанных выше способов регулирования соосности полностью зависит от опыта и квалификации сборщика.
Наличие зазоров в шарикоподшипниках нарушает точность направления вращения и вызывает радиальную и осевую вибрации осей и валов при работе. Поэтому необходимо регулирование величин зазоров у радиальных и величин предварительных натягов у радиально-упорных шарикоподшипников. Такое регулирование осуществляют относительными осевыми смещениями наружных или внутренних колец шарикоподшипников и фиксированием величин этих смещений.
На рис. 3-30 показаны способы регулирования величин зазоров (или натягов) в шарикоподшипниках относительным осевым смещением колец.
На рис. 3-30, а показан способ относительного смещения колец-подшипника при помощи передвижки несущих кронштейнов 1 и 2. Передвижку производят за счет зазоров в проходных отверстиях диаметром D в подошвах кронштейнов под крепежные винты.
77
Отрегулированное положение фиксируют установкой штифтов, сверление отверстий под которые в основании прибора производят по заранее просверленным отверстиям в подошвах кронштейнов.
В конструкции, показанной на рис. 3-30, б, необходимая величина зазора (или натяга) достигается за счет разницы размеров: — длины ступени вала 6 и /2 — длины распорной, втулки 5; при > /2 — зазор, при 1г <Z 12 —натяг.
Смещения внутренних колец шарикоподшипников, помещенных в корпусе 4, производят поджатием зубчатого колеса 3 и
Рис. 3-30. Схема регулирования величины зазоров (натягов) относительным осевым смещением колец шарикоподшипников
вилки 8. Отрегулированное положение колеса 3 и вилки 8 фиксируют затяжкой стопорных винтов 7 и последующей установкой штифтов 9.
Для возможности осуществления операций регулирования на втулках зубчатого колеса 3 и вилки 8 предварительно сверлят по два взаимно перпендикулярных отверстия: резьбовое под стопорный винт и несквозное, гладкое (с припуском под развертывание) — для установки штифта.
После регулирования величины зазора (или натяга) стопорные винты 7 затягивают и через гладкое отверстие, как через кондукторную втулку, сверлят и развертывают сквозное (через вал) отверстие под конический штифт 9 (рис. 3-30, б, по А—Д). Стопорные винты 7 являются технологическими деталями и после регулирования величины зазора (натяга) могут быть удалены.
Фиксирование отрегулированной величины зазора (натяга) проштифтовкой поджимающих деталей неудобно тем, что не позволяет производить при необходимости подрегулирования. Такая возможность решается при помощи поджимающих резьбовых деталей. Так, в конструкции, показанной па рис. 3-31, смещение 78
внутренних колец подшипников относительно внешних производят при помощи разрезной гайки 4, смещающей внутренние кольца подшипников 5 и 6 относительно внешних колец; при этом изменяется величина предварительного натяга в подшипниках. В отрегулированном положении гайка застопоривается стяжным
винтом 3.
Корпуса 2 подшипников выполнены в виде втулок, что позволяет производить дополнительно регулирование расположения оси вращения смещением корпуса 2 относительно кронштейна 1 в поперечных направлениях.
Рис. 3-31. Схема регулирования величины предварительного натяга разрезной гайкой
Рис. 3-32. Установка шарикоподшипников с температурными компенсаторами
Для возможности компенсации температурных изменений размеров применяют конструкции, показанные на рис. 3-32. На рис. 3-32, а показана конструкция направляющей опоры с тарированной пружиной, а па рис. 3-32, б — с регулируемой.
На рис. 3-33 п 3-34 показаны еще две конструкции подшипниковых опор с температурными компенсаторами. В конструкции, показанной на рис. 3-33, корпус}/? шарикоподшипника 3 связан с несущим кронштейном 1 при помощи упругой мембраны 4.
В конструкции, показанной па рис. 3-34, внешнее кольцо шарикоподшипника 1, вставленного в корпус 3, упирается через шайбу 2 в звездообразную составную пружину 6, усилие которой регулируют поджатием разрезной гайки 4. Под действием пружины 5 внешнее кольцо шарикоподшипника 1 смещается относительно внутреннего кольца, упирающегося в заплечик вала 6.
79
Все конструкции опор шарикоподшипников с пружинными компенсаторами механизмов изменения размеров являются хорошими предохранителями приборов, защищающими их от вибраций, трябки и случайных ударов в процессе эксплуатации, а также при транспортировке приборов.
В приборостроении широко применяют специальные малогабаритные насыпные шарикоподшипники без внутренних колец. Эти подшипники, имея малые габаритные размеры опор, значительно уменьшают потери на трение и повышают точность монтажа подвижной системы. Изготовляют эти подшипники по норма-
приборостроительных заводов.
лям и техническим условиям
Рис. 3-33. Установка корпуса шарикоподшипника на мембране
Рис. 3-34. Опора шарикоподшипника с регулируемым компенсатором
Насыпные шарикоподшипники также изготовляют регулируемыми и с температурными и вибрационными компенсаторами.
Так, на рис. 3-35 показан эскиз насыпного шарикоподшипника, наружное кольцо которого представляет собой резьбовую пробку 5 с чашеобразным углублением и засверленным в центре ее глухим отверстием. Вращающаяся ось 2 опирается на три рабочих шарика 3. Регулирование осевого и радиального зазоров производят ввертыванием наружного кольца (резьбовой пробки) 5 в стенку прибора 4, вследствие чего происходит поджим рабочих шариков 3 к конусной поверхности конца оси 2. Шайба 1, заваль-цованная в наружное кольцо, играет роль крышки для удержания смазки в шарикоподшипнике. Четвертый шарик 6 вращающейся оси и рабочих шариков не касается и служит только для поддержки рабочих шариков во время сборки опоры.
На рис. 3-36 показан эскиз насыпного шарикоподшипника с автоматической выборкой осевого и радиального зазоров при помощи тарельчатой пружины 1, заложенной в гнездовое отверстие в кронштейне 2 между дном отверстия и наружным кольцом шарикоподшипника 3. Роль цапфы, как и в предыдущем примере, выполняет конусная поверхность конца вращающейся оси 4.
На рис. 3-37 показан эскиз насыпного шарикоподшипника с противоударным устройством, предназначенным для восприя-80
тия случайных ударов в осевом направлении, возникающих при работе прибора 1. В зависимости от величины силы ожидаемых ударов производят затяжку пружин 3 при помощи резьбовой пробки 2.
Для создания предвари
Рис. 3-35. Регулируемый насыпной шар икоподишпник
тельных натягов в радиально-упорных подшипниках применяют способы, приведенные в табл. 3-5.
Рис. 3-36. Насыпной шарикоподшипник с автоматическим компенсатором изменения размеров
Расчеты на прочность шарикоподшипников и долговечность их работы, назначение посадок внутренних и наружных колец в зависимости от условий работы подшипников производят по об
Рис. 3-37. Регулируемый насыпной шарикоподшипник с автоматической компенсацией изменения размеров
щим правилам и рекомендациям, приведенным в справочной и специальной литературе.
При выборе типов шарикоподшипников и назначении соответствующих допусков на изготовление следует руководствоваться приведенными ниже общими указаниями и рекомендациями.
Радиальные шарикоподшипники применяют для опоры осей и валов, нс требующих особо точной фиксации и воспринимающих радиальные нагрузки. Допустимые осевые нагрузки в обе стороны — в пре
делах 70% от неиспользованной части допустимой на шарикоподшипник радиальной нагрузки.
Обычные радиальные шарикоподшипники по ГОСТ 8338—57 и 10059—62, работающие со скоростями не более 1000 об/мин, допускают при установке перекос внутреннего кольца (вала) по
6 ю. В. Шарловский
81
Таблица 3-5
Способы осуществления предварительных натягов у радиально упорных шарикоподшипников
Эскизы
Способы осуществления натягов
Установкой прокладок между наружными и внутренними кольцами
Установкой распорных втулок (для более жестких узлов, чем в предыдущем случае)
Шлифованием внутренних или наружных колец на величину каждого кольца
Пружинами, постоянно действующими на наружное кольцо (для быстроходных шпинделей)
Регулированием затяжки гайки 1
82
отношению к наружному (отверстию в корпусе) в пределах 15— 30'. У скоростных шарикоподшипников перекосы внутреннего кольца по отношению к наружному не должны превышать: для п 10 000 об/мин 5', для п 30 000 об/мин 1—2'.
Радиальные двухрядные самоустанавливающпеся шарикоподшипники по ГОСТ 5720—51 допускают при установке перекосы вала в пределах 3°. Допустимая осевая нагрузка для этого типа шарикоподшипников снижается до 20% от неиспользованной части допустимой радиальной нагрузки.
В условиях загрязнения в процессе работы и при затруднительности подачи смазки применяют радиальные шарикоподшипники с защитными шайбами по ГОСТ 7242—70 и 8882—58.
Радиально-упорные шарикоподшипники применяют при действии на валы, кроме радиальных, также и относительно больших осевых усилий. Эти подшипники применяют также при необходимости устранения осевых люфтов в опорах.
Однорядные радиально-упорные шарикоподшипники по ГОСТ 831—62 допускают односторонние осевые нагрузки, величины которых в зависимости от разновидностей подшипников выражаются в % от неиспользованных допустимых радиальных на-
грузок, а именно: Допустимая величина осевой
Обозначение Угол контакта р, нагрузки в % от неисполь-
подшипника град зованной допустимой
радиальной
6000 12 30
1006000 12 30
36000 12 70
46000 26 150
66000 36 200
Увеличение угла контакта р увеличивает допустимую одностороннюю осевую нагрузку, но понижает быстроходность шарикоподшипника.
Радиально-упорные шарикоподшипники типа 6000 — м а г -н е т н ы е — допускают раздельный монтаж наружного и внутреннего колец подшипника.
Радиально-упорные двухрядные шарикоподшипники по ГОСТ 4252—48 предназначены для восприятия значительных радиальных, осевых и комбинированных нагрузок в любом направлении, обеспечивают повышенную радиальную жесткость вала. Две разновидности этих шарикоподшипников, с условными обозначениями 56000 и 76000, имеют одинаковые углы контактов (Р = 26ч) и различаются только расположением линий контактов шариков с кольцами: с внешним или внутренним пересечениями.
Упорные шарикоподшипники предназначены для восприятия только значительных осевых усилий: у однорядных по ГОСТ 6874—54 — в одну сторону, у двухрядных по ГОСТ 7872—56 — в обе стороны. Упорные шарикоподшипники применяют, как правило, в комбинации с радиальными шарикоподшипниками.
6* 83
' Для уменьшения моментов трения в шарикоподшипниках производят обкатку и приработку их. Обкатку производят со смазкой, после чего необходима тщательная промывка шарикоподшипников для удаления продуктов износа микронеровностей.
Опоры на призмах (на ножах) относятся к направляющим вращательного (качательного) движения, работающим с трением ка-
Рис. 3-38. Профили призм (ножей)': а, б и в — стальных, для обычных весоизмерительных приборов по ГОСТ 9509—68; г — неметаллических, для лабораторных приборов и весов по ГОСТ 100093—68
чения, так как повороты (качания) происходят в пределах малых углов (<р = 8-М0°). Если угол качания ф меньше угла трения р, лезвийные кромки призм перекатываются по поверхностям подушек без скольжения.
Кромки ножей призм, соприкасающиеся с подушками, выполняют в виде цилиндрической поверхности очень малого радиуса: для весовых приборов общего назначения г = 0,02-^-
Рис. 3-39. Профили подушек: а — стальной, для обычных весоизмерительных приборов по ГОСТ 9509—68; бив — неметаллических, для лабораторных приборов и весов по ГОСТ 10093—68
—0,10 мм, для лабораторных весов и приборов г 0,005н--ь-0,0005 мм.
Профили призм согласно ГОСТ 9599 68 могут иметь треугольную, пятиугольную и грушевидную формы (рис. 3-38).
Подушки для опоры ножей согласно ГОСТ 9509—68 бывают плоскими и с пазами (рис. 3-39). Плоские подушки применяют 84
Рис. 3-40. Способ регулирования направления лезвийных кромок призм, поворотом опорной подушки
Рис. 3-41. Способы регулирования направления и расположения лезвийных кромок призм непосред-ственно~при помощи регулировочных винтов
Рис. 3-42. Способы регулирования направления и расположения лезвийных кромок призм совместно с оправами
редко, так как они требуют специальных приспособлений для сохранения положения призмы.
Стальные подушки для обычных весоизмерительных приборов изготовляют из сталей марок У8, У10 с последующей термообработкой: призмы до твердости HRC 60—62, подушки— HRC 62—64.
Неметаллические призмы и подушки, предназначаемые для лабораторных весов и приборов, изготовляют из корунда или агата с твердостью по шкале Мооса не менее 6—6,5 единиц.
Точность направляющих на призмах определяется прямолинейностями дна паза и ножевой кромки призмы, а также соответ-85
ствием их направлений относительно плоскости качания коромысла.
Прямолинейность направляющих обусловливается точностью обработки призмы и подушки, а правильность направления паза подушки и ножа призмы относительно других деталей прибора может быть отрегулирована.
Как правило, подушку устанавливают на другую несущую деталь типа кронштейна (рис. 3-40), и направление ее паза может быть отрегулировано поворотом кронштейна за счет зазоров в проходных отверстиях под крепежные винты.
Рис. 3-43. Способы регулирования расположения лезвийных кромок призм с применением разрезных кронштейнов
Способы регулирования-направления и расположения ножевых кромок призм показаны на рис. 3-41, 3-42 и 3-43.
Закрепление призм производят винтами (рис. 3-41), которые одновременно служат и для регулирования. По схеме, согласно рис. 3-41, а, регулирование положения ножевой кромки производят только в продольном и поперечном направлениях, а по схеме, согласно рис. 3-41, б, нижний опорный впит позволяет добавочно регулировать также и расположение кромки по высоте. Внизу на рисунке указаны возможные направления регулирования в координатных осях.
86
При втором способе (рис. 3-42) призмы помещают в специальные оправы. Направление ножевой кромки призмы согласно рис. 3-42, а регулируют поворотом оправы при помощи винтов 2 вокруг неподвижной оси 1, а передвижку призмы вдоль кромки производят винтами 3.
Конструкция, показанная на рис. 3-42, б, позволяет регулш ровать положение оправы с призмой при помощи упорных винтов 4, а положение призмы по высоте регулируют передвижкой клина 5 при помощи винта 6. Отрегулированное положение фиксируют затяжкой винта 7.
Закрепление призм регулировочными винтами (см. рис. 3-41) менее надежно, чем закрепление призм в оправах (рис. 3-42), но зато обеспечивает сравнительную простоту регулирования.
Для регулирования положения ножевых кромок призм применяют также специальные разрезные кронштейны. Призмы в эти кронштейны запр ессовывают.
Разрезной кронштейн, показанный на рис. 4-43, а, очень прост в изготовлении, но форма его неудачна. Усилие Q, приложенное к ножевой кромке призмы, создает изгибающие моменты Д41 и .44 2, которые действуют в направлениях отжима регулировочных винтов, и при определенной величине Q регулировка нарушается.
Кронштейн, согласно рис. 3-43, б, также технологически прост, и моменты и М2, возникающие под действием нагрузки на призму, действуют в направлении поджима разрезных частей кронштейна к регулировочным винтам. Но направления перемещений кромки I и II при поджиме регулировочных винтов почти совпадают.
Наиболее удачная в смысле регулирования форма кронштейна показана на рис. 3-43, в. Хотя технология его изготовления сложна, момент 44х действует в направлении поджима разрезной части кронштейна, а момент 44 2 = 0, так как нагрузка на кромку призмы направлена по оси резреза кронштейна. Направления регулирования I и II положения кромки призмы в этом случае взаимно перпендикулярны.
Форма разрезного кронштейна, показанная на рис. 3-43, г, обеспечивает регулирование положения кромки призмы практически только по вертикали.
Глава IV
РЕГУЛИРУЕМЫЕ ОПОРЫ
10. РЕГУЛИРУЕМЫЕ НОЖКИ
Приборы, установки и отдельные их узлы обычно располагают на лабораторных столах или специальных столиках и подставках, поверхности которых бывают недостаточно ровными или имеют некоторые наклоны. Поэтому точные приборы для обеспечения устойчивости, горизонтальности, а иногда и для выверки положения прибора по высоте снабжают регулируемыми ножками.
Регулируемые ножки представляют собой винты с накатанными головками или поясками, ввертываемые в основание прибора таким образом, что концы винтов служат опорными точками для установки прибора на плоской поверхности.
На рис. 4-1 показаны эскизы простейших регулируемых ножек. Винт 1 (рис. 4-1, а) ввертывают в основание прибора 3, и, после отрегулирования ножки, это положение стопорят контргайкой 2.
Во избежание порчи поверхности стола заостренным концом винта под пего подкладывают башмак 4 с подклеенной подошвой 5 из сукна, резины или фибры.
Если плита-основание прибора 9 (рис. 4-1, б) имеет малую толщину, недостаточную для нарезания резьбового отверстия, то в нее впрессовывают пли привертывают к пей специальную резьбовую втулку 10.
Накатанный поясок винта выполняют на отдельной детали — шайбе 7, которую насаживают на стержень винта 8 и закрепляют штифтом 6.
Для большей плавности регулирования резьбу для регулируемых ножек выбирают с мелкими шагами.
Винты и башмаки для регулируемых ножек изготовляют из стали, и для обеспечения необходимой твердости в местах их со-прикосновапия концы винтов и башмаки термически обрабатывают — цементируют с последующей закалкой.
При недостатке места по высоте для размещения стопорящей контргайки применяют разрезные резьбовые отверстия (рис. 4-2).
Резьбовое отверстие в основании прибора 1 разрезают по центру под углом 15—20° к одной из сторон плиты-основания и стя-88
гивают полученную своеобразную разрезную гайку стопорящим винтом 2.
На рис. 4-2, а показан способ разрезки резьбового отверстия у плиты-основания прямоугольной формы, а на рис. 4-2, б —
у плиты-основания треугольной формы.
Иногда,' во’, избежание утери башмаков их связывают шарнирно с концами винтов (рис." 4-3, а и б).
У конструкции, согласно рис. 4-3, а,;сферический конец винта 1 опирается на дно выточки башмака 2. Башмак шарнирно соединен с концом винта при помощи штифта 3,
входящего в выточку на вин- Рис. 4-1. Регулируемые ножки те (см. сечение по А—Л)-
На рис. 4-3, б сферический конец винта 6 опирается на сферическую выточку в башмаке 5. Шарнирное соединение достигается за счет зазора между проходным отверстием в башмаке и винтом 4, который не притягивает вплотную башмак к сферическому концу винта 6, что обеспечивает соединяемым деталям свободу относи
Рис. 4-2. Регулируемые ножки с разрезными плитами
тельного перемещения. Радиус сферической выточки у башмака делают равным или больше радиуса с<|>ерического конца винта 6.
У обеих конструкций, показанных на рис. 4-3, благодаря шарнирным соединениям башмаки самоустанавливаются и позволяют выверить горизонтальность основания прибора даже при некоторых наклонах поверхности стола (в пределах 3—5°).
При соответствующем расположении центра тяжести прибора, его устойчивость вполне обеспечивается при опоре на три точки, поэтому основания многих приборов устанавливают на трех нож
89
ках. В этих случаях для выверки горизонтальности расположения прибора две ножки из трех должны быть регулируемыми, а все три регулируемые ножки обеспечивают добавочную возможность в известных пределах изменять уровень установки прибора.
На рпс. 4-4 показан эскиз основания прибора, имеющего три регулируемые ножки. Основание 1 установлено на плите 3 и для большей устойчивости притянуто к ней центральной пружиной 2. Конические концы регулируемых ножек упираются в грани продолговатых канавок. Такое устройство придает основанию прибора жесткость и устойчивость.
Рис. 4-3. Регулируемые ножки с самоустанавливающимися башмаками
На конический конец каждой из трех ножек действуют две реакции /?ги /?2, исключающие возможность поперечного, по отношению оси канавки, смещения ножки. Пары таких реакций приложены ко всем трем ножкам и, таким образом, полностью исключается возможность горизонтального смещения основания прибора в любом направлении, так как сумма проекций всех реакций на любую ось равна нулю.
Применение продолговатых направляющих канавок для фиксирования положения прибора, устанавливаемого на трех ножках, имеет своп особенности.
1. Из рис. 4-5 следует, что если оси трех канавок 1, 2 и 3 пересекаются в одной точке Ог и эта точка, а также и центр описанной окружности О, проходящей через точки А, В я С (точки опоры прибора), лежат внутри треугольника АВС, то при любом расположении точек А, В н С и любых углах между осями канавок 1, 2 и 3 совмещение точек А, В п С с осями канавок обеспечивается. Такое совпадение обеспечится даже и при некоторых (небольших) отклонениях осей направляющих канавок от пересечения в одной точке.
90
Указанные обстоятельства позволяют отказаться от назначения жестких допусков на размеры расположения опорных ножек и допусков на неточность углов между^осями направляющих канавок.
2. Второй особенностью применения продолговатых 'направляющих канавок для фиксирования концов регулируемых ножек является то, что одновременно с регулированием наклона
Рис. 4-4. Основание прибора, устанавливаемого на трех регулируемых ножках
основания прибора происходи г, хоть и весьма незначительный, поворот его вокруг оси, перпендикулярной к плоскости регулирования.
ИУрис. 4-6, а следует, что при ввинчивании регулировочного винта 3 основание прибора 1 наклоняется на некоторый угол ср и конец винта перемещается по установочной плоскости 2 из точки с в точку d. При наклоне поворот основания прибора происходит вокруг осп а'Ъ' — линии, соединяющей точки соприкосновения неподвижных в данный момент ножек а' и Ь' по отношению к установочной плоскости 2 (см. на рис. 4-6, а нижнюю проекцию).
91
Перемещение c'd' конца регулируемого винта 3 будет происходить в направлении, перпендикулярном к оси поворота а'Ъ', т. е. по линии с'е. Подобные же перемещения концов регулиро вочных винтов будут происходить при регулировании ножек, расположенных в точках а' и Ь', т. е. соответственно в направлениях, перпендикулярных к осям а'с' или Ь'с' (рис. 4-6, б).
Следовательно, оси направляющих накавок I, II и III в об-
щем случае должны располагаться так, как показано на рис. 4-6, б, т. е. ось канавки, предназначенной для фиксирования одной ножки (например, а'), должна быть перпендикулярна линии, со-
Рис. 4-5. Схемы установки трех ножек в направляющих канавках
единяющей точки расположения двух других ножек (линия Ь'с’, рис. 4-6, б) и т. д.
В частности, этим условиям удовлетворяет расположение осей направляющих канавок под углом 120е, пересекающихся в центре окружности, проведенной через точки соприкосновения ножек с опорной плоскостью. Однако, как уже говорилось выше, по
мере регулирования винтов точки соприкосновения их концов с опорной плоскостью смещаются от первоначальных положений. Следовательно, смещаются и линии, соединяющие эти точки, т. е.
изменяются направления осей поворота (например, линия а’с' сместилась, согласно рис. 4-6, а, в положение a'd'), соответственно изменяются и направления перпендикуляров (вместо линии Ь'п линия b'k). Теперь первоначально правильные направления осей продолговатых направляющих канавок уже не будут совпадать
с направлениями смещения концов винтов при их регулировании. Конусные концы винтов, при несовпадении их смещения с направлениями осей направляющих канавок, будут прижиматься к соответствующим боковым граням канавок, стремясь подняться по наклонным плоскостям граней (рис. 4-6, в).
Однако результирующая сила R, получившаяся от сложения двух составляющих сил: реакции и силы тяжести Р, заставит конец винта соскользнуть по наклонной плоскости грани канавки и переместит его в поперечном направлении на величину А. При этом основание прибора повернется вокруг вертикальной оси на некоторый угол и сместится так, что все три конца регулировочных винтов совпадут с осями направляющих канавок (см. пояснение к рис. 4-5).
Несмотря на то, что указанные выше дополнительные смещения основания прибора при регулировании его положения на трех ножках по величине весьма незначительны и в большинстве случаев вполне допустимы, для регулирования особо точных прибо
ров они все же нежелательны. 92
Существуют конструкции, свободные от описанных выше недостатков. Так, на рнс. 4-7 показан эскиз держателя оптических деталей (зеркал, линз и т. и ) с точным регулированием углов наклона, у которого при регулировании углов никакие дополнительные смещения не происходят.
В данном случае регулирование углов наклона производится в вертикальных плоскостях, но описываемая конструкция применима и для выверки горизонтальности прибора.
Рис. 4-6. Схема регулирования положения основания прибора на трех ножках с применением направляющих канавок
Оправа 3 с оптической деталью опирается на держатель 6 в трех точках: I, III и V и притянута к нему двумя пружинами 4 в точках II и IV, натяжение которых регулируется винтами 5. Одна из опор в точке III выполнена в виде керна 2 и является постоянной — нерегулируемой Две другие опоры в точках I и V — регулируемые, представляют собой впиты / с мелкой резьбой.
При регулировании винтом 1, находящимся в точке V, опоры в точках I и III являются неподвижными, и оправа 3 поворачивается вокруг оси, проходящей через точки I и III (вертикальная ось). При регулировании винтом, находящимся в точке I, происходит поворот оправы вокруг горизонтальной оси III—V.
Так как оси поворота оправы взаимно перпендикулярны и концы регулировочных винтов смещаются вдоль этих осей, то боковые смещения оправы при регулировании не происходят.
93
Оправа' закреплена на ползуне 7 и перемещается при помощи винта 9 по столику штанги 8.
Лунки-канавки на оправе, фиксирующие острия опор, выполнены не одинаково (см. на рис. 4-7 вид по В—В на оправу): лунка под нерегулируемую опору в точке III — круглая коническая, в виде кернового отверстия, а лунки под регулируемые опоры в точках I и V выполнены коническими продолговатыми с взаимно перпендикулярными осями, совпадающими с направлениями смещений регулируемых винтов.
Рис. 4-7. Держатель оптических деталей с точным регулированием углов поворота
В описанных конструкциях (рис. 4-4 н 4-7) плечи рычагов поворота в процессе регулирования изменяются; следовательно, линейная зависимость углов наклона регулируемого столика (или оправы с зеркалом) от величины перемещения регулировочных винтов отсутствует. Поэтому подобные устройства применяют только в случаях, когда регулирование производят «на совмещение», т. е. без возможности отсчета величины наклона регулируемого элемента.
Аналогичная конструкция с применением регулировочных опор со сферическими поверхностями показана на рис. 4-15.
Большинство геодезических приборов устанавливают на треногах. Так как горизонтальность столика прибора (или вертикаль, ность отвеса) выверить при помощи треноги весьма затруднительно, 94
то на столике треноги прибор, в свою очередь, устанавливают на трех регулируемых ножках, например, как это показано на рис. 4-4.
На рис. 4-8 приведен эскиз ножки так называемого триггера, применяемого для установки геодезических приборов на треноге. В отличие от показанных ранее конструкций регулируемые
Рис. 4-8. Регулируемая иожна при установке прибора на треноге
ножки триггера ввернуты не в основание прибора 1, а в специальный столик 4, установленный на треноге 6, и действуют на отпор.
Основание прибора 1 связано со столиком 4 шаровым пальцем 7 и при регулировании опорных ножек 2 поворачивается вокруг центра сферы шарового пальца. Для выборки продольного люфта в резьбе (более подробно см. гл. VII) и обеспечения более плавного регулирования винты регулируемых ножек 2 ввернуты в разрезные гайки 3, стягиваемые винтами 5.
95
Обычно для обеспечения устойчивости прибора достаточно иметь три точки опоры. Но в отдельных случаях, в частности у приборов с основанием четырехугольной формы, могут образоваться свешивающиеся края основания, при случайном нажиме на которые прибор может опрокинуться. В этих случаях желательно иметь четыре ножки, расположенные по углам четырехугольного основания прибора.
Три ножки 1, 4 и 5 (рис. 4 9) делают регулируемыми, а в качестве четвертой применяют так называемую «стреляющую» ножку 6.
Регулирование горизонтальности прибора, устанавливаемого на основании 3 (а если нужно, то и выверку его по высоте) производят как обычно при помощи трех регулируемых ножек, четвертая «стреляющая» ножка в это время поднята и застопорена. Для этого палец 10 (см. на рис. 4-9, А—Д) при ослабленной затяжке винта 9, вдавливается во втулку 7 и в таком положении закрепляется винтом 9.
Если при регулировании положения тремя ножками основание благодаря наличию свешивающихся краев недостаточно устойчиво, на время регулирования на пего кладут добавочный груз 2, размещая его в месте, противоположном свешивающемуся краю основания.
После окончания регулирования положения отпускают зажатый винт 9, и палец 10 под действием пружины 8 опускается («вы-96
стреливает») в подставленный башмак 11. В этом положении стопорящий винт 9 окончательно затягивают.
При переноске прибора на другой стол или при перемещении его в другое место стола весь процесс регулирования следует повторить сначала.
11. ШАРОВЫЕ ШАРНИРНЫЕ НОЖКИ, СТОЙКИ, КРОНШТЕЙНЫ, ПАЛЬЦЫ И ОПОРЫ
Шаровые шарнирные соединения деталей широко применяют в приборостроении, так как они позволяют регулировать взаимное положение соединяемых деталей поворотом их вокруг всех трех координатных осей. Кроме того, шаровые соединения обладают свойством самоустанавливаемости, поэтому они имеют преимущественное применение для регулируемых опор, ножек и башмаков.
Рис. 4-10. Типы сферических опор
Свойство самоустанавливаемости допускает наличие некоторых перекосов опор и установку их на поверхностях, имеющих небольшие неровности и наклоны.
Некоторые примеры применения шарнирных шаровых опор уже были приведены выше (см. рис. 4-3 и 4-8).
Обязательным элементом шаровых опор является палец (стержень, винт) со сферическим концом. Если опора не зажимается (открытая опора), сферический конец пальца выполняют в виде части сферы, не более ее половины (рис. 4-10). Если опора после отрегулирования положения зажимается (закрытая опора), то на конце пальца выполняют более полусферы (рис. 4-11, 4-12 и 4-13).
Сферический конец пальца опирается на подушку, которая может иметь плоскую (рис. 4-10, а), сферическую (рис. 4-10, бив) или коническую (рис. 4-10, г) опорную поверхность.
7 Ю. В. Шарловский 97
Рис. 4-12. Шаровая шарнирная опора
Рис. 4-13. Шаровая шарнирная опора
При плоской или сферической поверхностях опор, или если радиус сферического углубления подушки гП больше радиуса сферы конца пальца гк, в месте контакта возникают очень значительные давления, и пятна кон тактов близки к точечным. В случае равенства радиусов сфер опорной подушки и конца пальца (гп = гк) пятно контакта имеет сферическую форму, т. е. происходит полное прилегание соприкасающихся сферических поверхностей пальца и подушки. Это — наивыгоднейший случай, когда удельное давление в месте соприкосновения деталей относительно невелико, однако точное совпадение размеров радиусов сфер у обеих деталей трудно достижимо.
Так как обработка сферических поверхностей сложна и трудоемка, часто применяют углубление в подушке конической формы (см. рис. 4-10, г) с углом конуса р = 90ч-120". Чем меньше угол конуса р, тем точнее центрирование сферического конца опоры, но тем больше величина удельного давления в местах соприкосновения.
98
Материалом для шаровых пальцев и подушек для них служат стали У8, У10, У12, 45 и 50 с последующей закалкой, или стали 10, 20 с цементацией рабочих поверхностей и закалкой.
Конструкции зажимных шаровых опор показаны на рис. 4-11, 4-12 и 4-13.
Шаровой конец ножки 1 (см. рис. 4-11) опирается на коническую подушку башмака 3. Отрегулированное положение ножки закрепляется резьбовой втулкой 2, имеющей фасонные отверстия: сферическое внизу, цилиндрическое с диаметром dL — посередине и коническое вверху.
Так как резьбовая втулка может быть надета на палец только через верхний конец, то диаметр цилиндрического отверстия dL должен быть несколько больше диаметра стержня d. Резьбовая втулка должна быть термически обработана.
Шарнирный башмак 1, показанный на рис. 4-12, при необходимости легко снимается, так как зажимная крышка 2 имеет фигурное отверстие, через которое при отвинченной крышке шаровой конец пальца 3 проходит свободно.
На рис. 4-13 показан эскиз шарнирного соединения стойки, закрепляемой непосредственно в корпусе прибора. Ножка 1 входит в отверстие в корпусе прибора 2 и опирается снизу на коническую подушку 3. Шейки эксцентрикового валика 6 проходят через отверстие в корпусе и отверстие во втулке 4. При повороте валика 6 ручкой 5 эксцентриковая ступень валика поднимает шайбу в пределах величины эксцентриситета е и зажимает шаровой конец ножки 1 между двумя коническими поверхностями: в шайбе и в верхней части отверстия в корпусе 2. Эксцентриковый зажим должен быть самотормозящим.
Все три конструкции (рис. 4-11, 4-12 и 4-13) допускают наклон ножек (или стоек) в пределах углов 2а.
Шаровые шарнирные соединения имеют применение во многих узлах приборов, требующих значительных угловых перемещений при регулировании положения, и в комбинации с другими видами соединений — телескопическими, резьбовыми и т. п. позволяют осуществлять конструкции узлов, имеющих весьма большие величины перемещения в пространстве при регулировании их положения (например, держателей зеркал и фотоэлементов, осветителей и т. и.).
На рис. 4-14 показана универсальная конструкция светильника с комбинированными подвижными соединениями.
Патрон 1 с ввернутой лампой н абажуром имеет кронштейн 14 с шаровым пальцем. Палец зажат между щеками вилки 13, стягиваемой винтом 12 и гайкой 15. Вилка цилиндрическим концом входит в трубчатую штангу 3 и в таком положении закрепляется винтом 2. Трубчатая штанга 3 сплющенным концом входит в вильчатую ось 5, пропущенную через втулку кронштейна 10, закрепленного на стойке 9 колпачковой гайкой 8. Наклон штанги 3 фиксируется затяжкой гайки-барашка 11.
7* 99
Ось 5 поворачивается в кронштейне 10 с большим трением, создаваемым усилием пружины 7, сжимаемой двумя взаимно контрящимися гайками 6. Пружина 4 поддерживает штангу 3 и поднимает ее при ослабленной затяжке гайки-барашка 11.
Светильник допускает регулирование положений в пространстве по многим направлениям:
1) патрон 1 можно поворачивать в шаровом шарнире в двух взаимно перпендикулярных направлениях (стрелки / и //);
2) вилку шарнира можно перемещать вдоль оси штанги в обоих направлениях (стрелка ///);
3) штангу, вместе с патроном, можно поворачивать в шарнирном соединении в вертикальной плоскости (стрелка IV) и в горизонтальной плоскости (стрелка V);
4) весь светильник можно повернуть вокруг вертикальной оси стойки (стрелка VI).
Светильники подобного типа используют в лабораторных условиях в качестве источников местного освещения для подсветки приборов, для освещения досок чертежных станков и т. п.
В качестве шаровых опор точных регулируемых узлов приборов целесообразно применять стандартные шарики от шарикоподшипников по ГОСТ 3722—60, так как они имеют весьма точные сферические поверхности.
На рис. 4-15 приведен пример использования стандартных шариков в качестве опор для держателя зеркала с точным регулированием угла наклона.
Зеркало 8 закреплено в обойме 7 при помощи разрезного пружинного кольца 9. Обойма закреплена винтами па плате 10, которая опирается на три шарика и притягивается к ним двумя пружинами 14, связывающими плату 10 с держателем 12. 100
Центральный шарик 1, перемещаемый регулировочным винтом 2, касается плоской подушки 11, а два неподвижных опорных шарика 4, помещенные в с-такаичики 5, касаются подушек 6 с внутренними коническими поверхностями, которые предотвращают возможность радиального смещения платы 10 с закрепленными на ней обоймой и зеркалом.
При вращении регулировочного впита 2 центральный шарик 1, опираясь в подушку II, поворачивает плату вокруг оси, проходящей через центры опорных шариков 4.
Для предварительной выверки вертикальности положения поверхности зеркала служат винты 3, па концы которых опираются шарики 4.
Конструкция держателя с шаровыми опорами в отличие от ранее показанных (на рис. 4-4 и 4-7) при регулировании наклона зеркала сохраняет строгое постоянство плеча поворота L (равенство сторон параллелограмма О^гтО^), однако и в этом случае строгой пропорциональной зависимости величин перемещения h
101
регулировочного винта и угла поворота ср не существует и ее можно условно с достаточной точностью принять только для малых углов поворота (<р 6°).
Держатель закрепляют на штанге 13, которая входит во втулку регулируемой стойки любой конструкции.
12. РЕГУЛИРУЕМЫЕ СТОЙКИ
Регулируемые стойки можно разделить на два основных типа: координатные и стойки-кронштейны.
Регулируемые стойки-кронштейны служат для поддержания и закрепления на определенном уровне и в определенном положении какого-либо устройства или прибора (излучателя, осветителя, индикатора интерферометра, спектрометра и т. д.). Это положение регулируют, фиксируют, и в дальнейшем оно остается постоянным на все время или на время проведения эксперимента или измерения.
У координатного устройства регулируемая (координатная) стойка является составной его частью и служит для осуществления одного из регулируемых (в данном случае — вертикального) перемещений в процессе эксперимента или измерения.
Дело в том, что ввиду отсутствия строгой перпендикулярности перемещений у координатного устройства перемещение по любому направлению нарушает ранее отрегулированное положение по другому направлению. Так, например, перемещения по осям X и Y или повороты вокруг этих осей неизбежно нарушают отрегулированное ранее положение по оси Z. Следовательно, необходимо подрегулирование по вертикали, что и производят при помощи регулируемой координатной стойки.
Несмотря на большое разнообразие конструкций регулируемых стоек, все они имеют общие черты и различаются только способами осуществления регулировочных перемещений.
Так, например, координатные регулируемые стойки имеют следующие характерные особенности.
1. Все стойки этого типа имеют подвижную в вертикальном направлении штангу, телескопически входящую в направляющую втулку, связанную с основанием стойки.
2. Существуют два способа вертикального перемещения подвижной штанги: вручную или при помощи механических передач — винтовой, зубчатой или зубчато-реечной.
3. Независимо от способа перемещения штанга имеет только одну степень свободы — вдоль вертикальной оси Z; возможность поворота штанги вокруг оси Z должна быть исключена.
При необходимости регулировочных поворотов вокруг вертикальной оси возможность таковых должна быть предусмотрена в самой конструкции координатного устройства, закрепляемого на конце штанги, или все координатное устройство должно поворачиваться вокруг оси штанги па специальном пальце, входя-102
щем в полую штангу. Эти повороты обычно осуществляют при помощи зубчато-винтовой или червячной передачи.
4. При использовании для вертикального перемещения штанги винтовой передачи ходовую резьбу обычно нарезают непосредственно на самой штанге (наружная резьба) или в осевом отверстии штанги (внутренняя резьба). Движущей деталью, при помощи которой производится подъем или опускание штанги, в первом случае является гайка, во втором — винт. В обоих случаях движущая деталь (гайка или винт) имеет только вращательное движение, и должно быть предусмотрено приспособление для исключения возможности поступательного (осевого) ее перемещения.
5. Стойку снабжают приспособлением для фиксирования штанги в отрегулированном положении по высоте: стопорный винт, цанговый зажим или зажим разрезного пояска на направляющей втулке.
6. У точных координатных регулируемых стоек предусматривают специальные направляющие для перемещения штанги, так как в этих случаях направление перемещения штанги только по резьбе — не обеспечивает точности.
Характерными особенностями регулируемых стоек-кронштейнов являются следующие.
1. Штанга таких стоек неподвижна, и по ней, как по направляющей, перемещается втулка, связанная с кронштейном, служащим для поддержки прибора или какого-либо устройства.
2. Ходовую резьбу нарезают непосредственно на штанге. Движущей деталью является гайка, которая при вращении имеет поступательное движение вдоль оси штанги — навинчивается на нее и толкает вверх втулку с кронштейном. При свинчивании гайки втулка и кронштейн опускаются под действием собственного веса.
Часто применяют обычную нестандартную ленточную резьбу, у которой наружный диаметр винта сопрягается с отверстием
А А А3 скользящей по нем втулки по посадкам: -д- или -д—.
Иногда применяют специальную л,енточную резьбу (см. рис. 4-23 и 4-26), у которой ширина впадин меньше, чем ширина выступов. Такая конструкция резьбы с увеличенной опорной поверхностью улучшает направление движущейся по ней втулки.
3. В качестве стопорящего втулку элемента может быть применен любого типа зажим из показанных на рис. 4-17, д—л.
4. В случаях недопустимости поворота направляющей втулки вокруг вертикальной оси на резьбовой поверхности штанги делают продольную шпоночную канавку или лыску, а во втулку ввертывают винт-шпонку или стопорный винт с плоским нажимным концом.
На рис. 4-16 показана простейшая регулируемая стойка. Установку штанги 1 на нужную высоту, а также, при необходи-
103
мости, и поворот производят вручную, и в этом положении ее закрепляют стопорным винтом 2, ввернутым в направляющую колонку 3.
Для фиксирования штанг стоек в отрегулированном положении существует очень много конструкций зажимов. Наиболее распространенные типы зажимов, предназначенных для фиксирования положения гладких цилиндрических и резьбовых (с ленточной резьбой) штанг, показаны на рис. 4-17.
На рис. 4-17, а показан наиболее простой зажим штанги вин
том, ввертываемым непосредственно в утолщенную часть напра-
Рис. 4-16. Стойка для регулирования высоты и осевого поворота вручную
вляющей втулки. Способ имеет недостатки, так как зажимной винт, как правило термически обработанный, при нажиме на штангу оставляет на. направляющей цилиндрической поверхности штанги вмятину и портит ее. При зажиме происходит небольшое (в пределах величины зазора между штангой и отверстием в направляющей втулке) радиальное смещение штанги в направлении, указанном на рис. 4-17, а стрелкой.
При зажиме, показанном на рис. 4-17, б, винт не портит направляющей поверхности штанги, так как конец его нажимает на нерабочую поверхность лыски. Радиальное смещение штанги при зажиме происходит в тех же пределах и в том же направлении (указано стрелкой), что и у зажима предыдущего типа. Наличие лыски обусловливает отсутствие поворота штанги вокруг вертикальной оси.
У зажима, приведенного на рис. 4-17, в, зажимной винт-шпонка упирается в дно шпо
ночной канавки, нарезанной на длине перемещения штанги, и рабочая направляющая поверхность штанги при этом не портится. Винт одновременно препятствует проворачиванию штанги при ее перемещении. Для предотвращения возможности поворота штанги вокруг вертикальной оси при регулировании, цилиндрический конец винта должен входить в шпоночную канавку с наименьшим зазором, обычно по посадке Радиальное сме-
щение оси штанги при зажиме в направлении стрелки — в преде
лах величины зазора.
Зажим, показанный на рис. 4-17, г, допускает поворот штанги вокруг вертикальной оси. Цилиндрическая поверхность штанги не портится, так как зажим се происходит при помощи сухарика. При зажиме штанги происходит ес радиальное смещение.
На рис. 4-17, дне показаны зажимы с разрезными поясками. Зажимы эти весьма надежны, и их применяют при значительных вертикальных нагрузках на штангу. Изготовление таких зажимов
104
дорого и сложно, так как требует значительного объема фрезерных или строгальных работ, которые, однако, в значительной мере можно сократить привариванием к корпусу втулки ушек.
При необходимости исключения возможности поворотов штанги на ней делают шпоночную канавку, а в тело втулки ввер-
тывают стопорный винт-шпонку (рис. 4-17, д). Радиальные смещения осей штанг при зажиме происходят в пределах зазоров в направлениях, указанных стрелками.
Следующие три зажима (см. рис. 4-17, ж, з, и) являются однотипными, зажимы штанг у них производятся либо винтом с радиусной выточкой (рис. 4-17, ж),'либо втулкой, прижимающейся 105
к штанге радиусной фаской (рис. 4-17, в), либо двумя втулками, стягиваемыми винтом (рис. 4-17, и).
Все эти зажимы при необходимости исключения осевого поворота штанги требуют добавочных устройств типа шпонок. Направления радиальных смещений осей -штанг при зажимах показаны стрелками. Изготовление зажимов этих типов сложно и, кроме того, они значительно увеличивают габаритные размеры стоек.
Достаточно надежными, не имеющими осевых смещений штанги при зажимах, являются цанговые зажимы (рис. 4-17, к, л). Одинарный цанговый зажим (рис. 4-17, к) зажимает штангу практи
Рис. 4-18. Заготовка цанги
чески по одному узкому пояску и поэтому надежность его гораздо меньше, чем надежность двойного цангового зажима (рис. 4-17, л), который зажимает штангу по двум кольцевым пояскам с базой зажима, равной длине двусторонней цанги.
Технологически выполнение цанговых зажимов очень сложно. Так, например, во избежание деформации разрезанной тонкостенной цанги при ее термообработке заготовку цанги делают несколько измененной (удлиненной) формы. Разрезку лепестков производят не до конца и, после термообработки, излишнюю часть отрезают (рис. 4-18).
Ниже приведен ряд эскизов конструкций стоек с наиболее характерными элементами регулирования и закрепления штанг в отрегулированных положениях.
На рис. 4-19 показана стойка, установленная па рейтере оптической скамьи с призматическим рельсом. Движущей деталью является винт 1, перемещающий штангу 2 в направляющей колонке 3. Отсчет вертикального перемещения штанги производят по шкале, нанесенной на штанге. Отрегулированное положение фиксируется стопорным винтом-шпонкой 4.
106
при вер-
Рис. 4-20. Стойка с грубым и точным регулированием высоты
Регулируемая стойка, которая показана на рис. 4-20, имеет два вида вертикальный перемещений: 1) грубое — ручной установкой штанги 5 в направляющей втулке 4 с закреплением этого положения винтом 6 и 2) точное, осуществляемое вращением гайки <3, поднимающей по резьбе втулку 4 вместе со штангой 5.
Для предотвращения поступательного движения гайки в нее ввернуты три винта 7, имеющие цилиндрические концы, входящие в кольцевой паз на поверхности колонки тикальном перемещении имеет хорошее направление , по цилиндрическому пояску, скользящему по поверхности отверстия в колонке 1, а от осевого поворота втулку предохраняет стопорный винт-шпонка 2. Для ограничения величины перемещения штанги 5 служит упор 8, закрепленный на нижнем торце штанги.
На рис. 4-21 показана регулируемая стойка, предназначаемая для больших вертикальных перемещений предметного столика 12. Такие стойки применяют в случаях, когда нижнее положение столика Я11]1П меньше величины заданного перемещения Нтт — Нт1п и штангу приходится выполнять составной — телескопической.
Перемещение штанги производят в два приема: сначала вращением гайки 1 поднимают резьбовую штангу 10 и в таком положении ее закрепляют во второй трубчатой
штанге 6 стопорным винтом-шпонкой 2, затем вращением гайки 3 обе скрепленные штанги поднимают в колонке 7 и в отрегулированном положении фиксируют зажимом винта-шпонки 11.
Для предотвращения осевых перемещений гаек 1 и 3 служат полукольцевые пластинки 4. входящие в соответствующие пазы на гайках. Полукольца 4 закрепляют винтами 5, для возможности ввертывания которых на гайках 1 и 3 предусмотрены специальные вырезы (см. вид по А- Л).
Стойка имеет деревянное основание 8, снабженное четырьмя ножками 9 из резины, предохраняющими поверхность лабораторного стола от появления царапин.
Такие стойки применяют для установки осветительных фонарей, фото- и кинокамер и т п.
Регулируемая стойка, показанная на рис. 4-22, отличается от ранее показанной на рис. 4-19 стойки большей плавностью и точностью перемещений, так как снабжена пружиной 1, выбирающей зазоры в резьбе и обеспечивающей так называемое однопрофильное зацепление резьбовых ниток (см. гл. VII). Отсчет малых перемещений производят по шкале 2 и нониусу 3.
107
У данной конструкции пружина должна быть достаточно жесткой, так как она работает «на отпор» штанги, и для обеспечения выборки зазора в резьбе ее усилие должно превышать вес штанги и приспособления, укрепляемого на штанге.
Регулируемая стойка, приведенная на рис. 4-23, имеет значительно большие габаритные размеры по сравнению с предыдущей (см. рис. 4-22), но у нее есть и значительные преимущества:
а) усилие пружины 5 (рис. 4-23) действует вниз, т. е. направлено в одну сторону с нагрузкой на штангу, и зазор в резьбе надежно выбирается;
Рис. 4-21. Регулируемая стойка с телескопической штангой
б) благодаря применению специальной ленточной резьбы обеспечивается хорошее направление штанги / в отверстии корпуса 4.
Перемещение штанги производят при помощи гайки 2, торцы которой помещены между корпусом 4 и крышкой <?. Пружина одним концом упирается в дно выточки корпуса, а другим — в упорную тарелку 6, закрепленную на конце штанги.
На рис. 4-24 показан эскиз конструкции регулируемой стойки с подъемом штанги 1 при помощи реечной передачи. Зубья рейки нарезаны непосредственно на штанге, для чего на последней предварительно сделан плоский срез.
Перемещение реечной штанги производят при помощи зубчатого колеса 4, насаженного на валик 5, вращение которого осуществляют посредством двусторонней ручки 3. Опорные подшипники-втулки 6 запрессованы в отверстия корпуса 2.
Хотя зубчатое колесо при сцеплении его с рейкой не дает возможности значительного осевого поворота штанги, однако рееч-108
ное зацепление направляющим элементом для перемещения штанги служить не может, для этой цели предназначен стопорный винт-шпонка.
Рис. 4-22. Регулируемая стойка с автоматической выборкой зазоров в резьбе
Рис. 4-23. Регулируемая стойка с автома тической выборкой зазоров в резьбе
На рис. 4-25 показана конструкция регулируемой стойки с реечно-винтовым зацеплением. Косозубая рейка 5 привернута к полой штанге 1 двумя винтами. В выступы корпуса стойки 9
ввернуты два винта 3 и 7 с центровыми концами, законтренные гайками 2 и 8. В центрах зажат зубчатый триб с винтовыми зубьями, сцепляющимися с косозубой рейкой.
109
Вращение триба осуществляют ручкой 6, закрепленной на шейке триба 4. Корпус стойки укреплен на ползуне 10, и его можно перемещать в направляющих 11 типа «ласточкин хвост». Фик
Рис. 4-25. Регулируемая стойка с перемещением штанги при помощи реечновинтового зацепления
сирование отрегулированного положения штанги производят при помощи зажимного винта 12, стягивающего разрезной поясок на корпусе стойки.
На рис. 4-26 показан эскиз стойки-кронштейна с резьбовым подъемом направляющей втулки 4. Подъем производят вращением гайки 2, поднимающейся по резьбовой штанге 5, имеющей ленточную резьбу специального профиля. Штанга<5 неподвижно закреплена в основании 1.
Для направления вертикального перемещения втулки с кронштейном служит привертная шпонка 6 (см. сеч. А—Д). Винт 3 стягивает ушки разрезанной втулки и фиксирует отрегулированное ее положение.
На рис. 4-27 показана другая стойка-кронштейн. Здесь для подъема кронштейна использовано реечное зацепление. Рейка 2 укреплена на гладкой цилиндрической штанге 1, и втулка с крон-
штейном 5 перемещается при помощи зубчатого колеса 6, приводимого во вращение посредством ручки 3.
Реечное зацепление выполнено с косыми зубьями, что исключает возможность самопроизвольного опускания втулки с крон-
Рис. 4-27. Стойка-кронштейн с подъемом кронштейна при помощи реечного зацепления
штейном под действием собственного веса. Отрегулированное положение втулки фиксируется зажимом винта 4, стягивающего разрезной поясок, имеющийся на втулке.
13. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО КОНСТРУИРОВАНИЮ РЕГУЛИРУЕМЫХ СТОЕК
Регулируемые стойки устанавливают или непосредственно на лабораторных столах, или на специальных основаниях — чаще всего на рейтерах оптических скамей.
В первом случае регулируемые стойки имеют собственные основания, которые для обеспечения горизонтальности предметного или координатного столиков, устанавливаемых на выдвижных штангах стоек, должны снабжаться регулируемыми ножками по типам, указанным в и. 10 настоящей главы.
Во втором случае горизонтальность положения предметного или координатного столиков обеспечивается положением опорных поверхностей рельсов, но для этого требуется выдержать параллельность опорных поверхностей рейтера 5 (рис. 4-28) для установки на него колонки 4 и поверхности А, опирающейся на рельс 6.
Для точного направления перемещения штанги 3 в колонке 4 должен быть предусмотрен направляющий поясок высотой Н 5г (диаметра штанги). Сопряжение штанги с отверстием на-А А А3
правляющего пояска выполняют по посадкам -д-; или в зависимости от требований точности направления, а также с уче.
111
том допустимой величины радиального смещения оси штанги при ее зажиме (см. пояснения к рис. 4-17).
Ось отверстия направляющего пояска в колонке должна быть перпендикулярной к опорной поверхности фланца колонки, которым она устанавливается на рейтере. Отверстие выточки в колонке должно быть концентричным отверстию направляющего пояска.
Если подъем штанги производится посредством резьбы, то следует применять специальную ленточную резьбу по типам, показанным ранее, на рис. 4-23 и 4-26.
Рис. 4-28. Примерные точностные параметры колонки регулируемой стойки и соединение ее с сопряженными деталями
Рис. 4-29. Два способа установки подъемной гайки
Для уменьшения осевых люфтов гайки 1 сопряжения сухариков 2, входящих в выточку гайки, следует выполнять с посадками как показано па рис. 4-29.
Л3 Ш3
На рис. 4-29 показаны два способа установки подъемной гайки. Так как усилие Q, действующее па штангу, всегда направлено вниз, то опорной поверхностью является одна из нижних плоскостей Б или В торцов гайки.
В первом случае (рис. 4-29, а) гайка опирается на поверхность сухарика, во втором (рис. 4-29, б) — на поверхность дна выточки в колонке. Следует рекомендовать способ, показанный на рис. 4-29, а, так как в этом случае поверхность трения Б больше, чем поверхность В во втором случае, и износ ее в работе будет меньшим.
Для предотвращения осевого люфта в первом случае сухарик сопрягают по ширине b с выточкой в гайке по посадке -ф- (или А3 \
-jjj- 1, во втором случае по такой же посадке выполняют размеры ширины Ь± пояска на гайке и глубины выточки в колонке.
з
112
В обоих случаях сопряжения диаметров направляющих поясков Ая гаек с отверстиями выточек в колонках выполняют по посадке-^- .
Для уменьшения коэффициентов трения и уменьшения износа трущихся поверхностей деталей можно рекомендовать следующие материалы для изготовления деталей регулируемых стоек: для штанги, колонки и сухариков — сталь, для гайки — бронзу или латунь соответствующих марок. При требованиях антимагнит-ности можно рекомендовать применение нержавеющей стали Х18Н9Т или Х18Н10Т
Опорные поверхности „Ь ‘и „Д“ должны лежать В одной, плоскости с отклонением не более 0,1мм
°) П
Рис. 4-30. Основные размеры рейтеров для стандартных, оптических скамей
При изготовлении деталей стоек из обычных поделочных сталей можно рекомендовать следующие покрытия:
а) наружные поверхности колонок и рейтеров окрашивать эмалевыми или молотковыми красками серых оттенков;
б) поверхность сухариков, штанги, внутренних деталей стоек, а также и стопорных винтов оксидировать.
В лабораторных условиях регулируемые стойки чаще'всего устанавливают на рейтерах оптических скамей. На рис. 4-30 приведены основные размеры рейтеров, сопрягающихся со стандартными рельсами.
На рис. 4-30, а приведены основные размеры рейтера при сопряжении его с рельсом треугольной формы по ГОСТ 3513—67, а на рис. 4-30, б — соответственно с рельсом трапецеидального профиля по ГОСТ 12995—67.
Колонки 1 могут быть изготовлены за одно целое с корпусами рейтеров 2, но возможно выполнение колонок в виде отдельных деталей с последующим креплением их на корпусе рейтеров. Рейтеры изготовляют из чугуна, стали или дюралюминия.
8 Ю. В. Шарловскин 113
14. ПРЕДМЕТНЫЕ СТОЛИКИ
Предметные столики предназначены для установки па них испытуемых образцов или измеряемых предметов. Применяют предметные столики в оптических, электронно-оптических, рентгеновских и других приборах.
Поверхности предметных столиков во время работы приборов должны быть строго горизонтальными. Иногда, при исследовании той или иной поверхности испытуемого образца, столикам придают небольшие наклоны вокруг горизонтальных осей X или Y (предметные столики с большими наклонами или поворотами вокруг осей координат — гониометрические головки описаны в гл. V, п. 17).
Для выверки горизонтальности поверхностей предметных столиков (или придания им определенных наклонов) применяют специальные приспособления.
На рис. 4-31, а и б показаны предметные столики 1, регулирование расположения поверхности которых производят при помощи поворота двух подкладных колец 2 и 3. Так как соприкасающиеся между собой торцы подкладных колец срезаны под углами а, то при взаимных поворотах колец вокруг осей опирающийся на них предметный столик занимает различные положения' от горизонтального, когда наклоны торцов колец направлены навстречу друг другу, до максимального наклона относительно одной из горизонтальных осей, равного 2а, — при совпадении направлений наклонов срезанных под углами торцов колец (рис. 4-31, в).
Рис. 4-31. Регулируемый предметный столик с подкладными кольцами
На рис. 4-31, а показан эскиз варианта исполнения предметного столика, регулирование расположения поверхности которого производят при сборке, и отрегулированное положение закрепляют винтами 6, притягивающими столик 1 к корпусу 4. Для предотвращения изгиба винтов под их головки подложены сферические шайбы 5.
114
На рис. 4-31, б показан вариант предметного столика, регулирование и подрегулирование расположения поверхности которого могут быть произведены в процессе работы с прибором. Этот столик имеет меньшую жесткость, чем в первом варианте, так как
предметный столик / притягивается к корпусу 4 пружиной 8. Одни конец пружины прикреплен при помощи ушка 9 к центру предметного столика, а другой конец укреплен в корпусе при помощи штифта 7.
У обоих вариантов при регулировании горизонтальности или наклона поверхности предметного столика центральная ее точка остается на одном и том же
Рис. 4.-32. «Плавающий» предметный столик микроскопа
горизонтальности
Рис. 4-33. Предметный столик с прецизионным регули рованием расположения поверхности
уровне.
На рис. 4-32 показан «плавающий» предметный столик микроскопа. Предметный столик 1 опирается на три регулируемые опоры 5, ввернутые в разрезные гайки 6, закрепленные на основании 4.
Пружина 8 одним крючком зацеплена за штифт 7, а другим — за отверстие в пальце 2. Палец 2 имеет сферическую головку, которая нажимает на коническую поверхность гайки 3 и притягивает ее вместе с предметным столиком 1, прижимая последний к трем регулируемым опорам.
Усилие пружины, равномерно распределяясь на гри опоры, выбирает осевые зазоры в резьбовых соединениях опор; разрезные гайки применены для повышения жесткости и исключения возможности боковой качки опор и предметного столика.
поверхности предметного
Кроме выверки
столика или придания ей определенного наклона, при помощи регулируемых опор, действуя ими одновременно, можно изменить в небольших пределах высоту предметного столика.
8* 115
При регулировании расположения поверхности предметного столика, т. е. наклона ее в любом направлении, центральная точка поверхности незначительно изменяет свое положение по высоте, и это обстоятельство в некоторых случаях является недостатком описываемой конструкции.
На рис. 4-33 показана другая конструкция предметного столика микроскопа, у которого при регулировании расположения поверхности центральная ее точка описывает небольшие дуги вокруг центра сферы шарового пальца 2.
Предметный столик 3 имеет три точки опоры: одной из них служит пружина сжатия 1, второй и третьей опорами служат конические поверхности регулировочных винтов 7, ввертываемых в основание 5 столика под некоторыми углами. Кромки предметного столика скруглены и свободно скользят по коническим поверхностям винтов.
Сферическая головка пальца 2 посредством пружины поджимается к образующей конического отверстия в хвостовике 4, которым основание 5 предметного столика закрепляется в основании микроскопа. Два упора 6 служат для удобства сборки предметного столика, так как ограничивают опрокидывание столика под действием пружины, пока регулировочные винты еще не ввернуты.
Глава V
ЦЕНТРИРУЮЩИЕ И ФОКУСИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
При работе приборов отдельные их узлы, элементы этих узлов, а также измеряемые или исследуемые объекты и образцы должны иметь определенное взаимное расположение в пространстве. Регулирование этих расположений может производиться как при сборке прибора с фиксированием отрегулированного расположения на длительный период времени работы с прибором, так и в процессе самой работы при необходимости изменения взаимного расположения узлов, деталей или отдельных их поверхностей в определенной последовательности.
Регулировочные перемещения, осуществляемые во время работы с прибором, могут производиться как с отсчетом величин перемещений при помощи специальных отсчетных устройств (см. гл. VI), так и без отсчета величин перемещений, т. е. «на совмещение» (например достижение соосности, параллельности, перпендикулярности, совмещения перекрестий, штрихов или достижение наибольшей яркости и четкости изображения и т. п.).
Перемещения без отсчета их величины, т. е. «на совмещение», направленные на выведение объекта на ось прибора или установки, условно назовем перемещениями центрирования.
Такие же перемещения вдоль приведенной оси прибора или установки также условно назовем перемещениями фокусирования.
Следует особо подчеркнуть, что подобное разграничение и разделение регулировочных перемещений па центрирующие и фокусирующие — весьма условно, так как оба вида перемещений взаимно связаны и направлены па одну и Ту же цель — достижения правильного взаимного расположения узлов прибора и отдельных его элементов в пространстве. Такое условное разделение перемещений принято нами исключительно для большего удобства расположения материала при описании способов регулирования элементов регулировочных устройств.
117
15. УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЦЕНТРИРОВАНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПРЕДМЕТОВ
Для центрирования предметов, имеющих цилиндрические поверхности — наружные или внутренние, с одновременным их закреплением в сцентрированном положении применяют так называемые самоцептрирующне устройства.
Зажатие центрируемого цилиндрического предмета происходит в нескольких точках по окружности цилиндра — обычно в трех, так как в этом случае всегда обеспечивается надежное закрепление.
Рис. 5-1. Цанговые зажимы с центрированием цилиндрических предметов', а — по наружной и б — по внутренней поверхностям
Простейшими видами самоцентрирующих устройств являются цанговые зажимы (рис. 5-1).
На рис. 5-1, а показан цанговый зажим для центрирования и зажатия цилиндрической детали 1 по наружной поверхности. Цанговая втулка 2 под действием зажимающей накидной гайки 3 продвигается вниз, и лепестки ее сжимаются конусным отверстием втулки 4, закрепленной на основании 5. Пружина 6 при освобождении гайки 3 выталкивает цанговую втулку и облегчает съем детали 1. Винт 7 предотвращает проворачивание цанговой втулки при ее зажатии. При недопустимости изменения уровня расположения центрируемого предмета — опускания его при втягивании цанговой втулки вниз — используют упор 8.
На рис. 5-1, б показан цанговый зажим с центрированием и зажатием цилиндрической втулки 9 по внутренней поверхности. При повороте зажимающей гайки 14 торец ее упирается в планку-коромысло 15, связанную со штоком 10 винтом 17. Шток, имеющий коническую головку с обратным конусом, при движении вниз разжимает верхние лепестки цанговой втулки 12 и одновременно опускает цанговую втулку вниз, надвигает нижние лепестки ее 118
на конусную поверхность основания 13. Нижние лепестки при этом также разжимаются.
Лепестки двойной цанговой втулки 12 разрезаны навстречу в шахматном порядке: потри разреза сверху и снизу (см. рис. 4-17, гл. IV).
Для равномерного нажатия торца зажимной гайки 14 на планку-коромысло 15 под головку винта 17 подложена сферическая
Рис. 5-2. Схемы зажимов центрируемых предметов в цанговых втулках-, а — схема зажима при центрировании по внешней цилиндрической поверхности', б — то же, при центрировании по внутренней поверхности', в — начальный момент сжатия зажимной цанги с обратным конусом; г — то же, для зажимной цанги с прямым конусом; 0 ню же, для разжимной цанги с обратным конусом.; е — типы профилей предметов, центрируемых при помощи цанговых зажимов
шайба 18. Пружины 11 и 16 предотвращают возможность заклинивания конусных поверхностей и облегчают снятие центрируемого предмета 9; пружина 16 выталкивает конусную головку штока 10 из конусного отверстия цанговой втулки, а пружина 11 снимает цанговую втулку с конуса основания 13.
На рис. 5-2 показана схема зажимов центрируемых предметов в разрезных цанговых втулках.
119
Так как диаметр цилиндрического отверстия у зажимной цанговой втулки несколько больше диаметра зажимаемой цилиндрической детали, то после сжатия цанговой втулки касание ее с деталью в данном сечении будет происходить не по окружности, а в отдельных точках, число которых будет соответствовать числу разрезанных лепестков у втулки.
Так, цанговая трехлепестковая втулка Ц с внешним конусом при сжатии будет касаться зажимаемого цилиндра 77 в трех точках: 1, 2 и 3 (рис. 5-2, а).
По этой же причине конусная поверхность лепестков цанговой втулки Ц при ее сжатии будет касаться в данном сечении поверхности конусного отверстия КО в крайних точках сжимаемых лепестков, т. е. в точках 4, 5, 6,7, 8 и 9.
У разжимной трехлепестковой цанговой втулки с внутренним коническим отверстием точки касания в данном сечении цанги Ц с разжимающим коническим стержнем КС и зажимаемым предметом П распределятся аналогично (рис. 5-2, б). Цифровые обозначения точек касания те же, что и на рис. 5-2, а.
Центрирование у цанговых зажимов тем точнее, чем меньше величина начального зазора Z между отверстием и центрируемым предметом. Допустимые величины начальных зазоров для цанговых устройств принимают в среднем 0,5—0,75 мм. В соответствии с этим, отклонение размеров центрируемых предметов по диаметрам цилиндров не должно быть более 0,05 ]/~d, где d — диаметр центрируемой поверхности.
Схемы касаний зажимных элементов цанговых устройств в продольных сечениях показаны на рис. 5-2, в, г и д.
В начальные моменты касания сжимаемых (рис. 5-2, виг) или разжимаемых (рис. 5-2, д) лепестков цанги с обоймой или разжимающим стержнем должны происходить в крайних точках со стороны . передней части цанговой втулки. Поэтому углы конусов у цанговых втулок и сжимающих втулки конусных отверстий (или разжимающих конусных стержней) делают неодинаковыми. На рис. 5-2, в показаны величины углов цанговой втулки и конусного отверстия у цангового устройства, имеющего обратный конус и предназначенного для центрирования предмета по внешней цилиндрической поверхности, а на рис. 5-2, г — то же, для такого же устройства, имеющего прямой конус. На рис. 5-2 даны значения соответствующих углов для устройства, предназначенного для центрирования зажимаемого предмета по внутренней цилиндрической поверхности.
Во всех случаях для конусных отверстий приняты углы конусов 30°. Это объясняется тем, что конусные отверстия малых размеров, характерных для приборостроения, как правило, обрабатываются мерными инструментами — стандартными конусными развертками с углом конуса 30°. Наружные же конусные поверхности обрабатывают резцами.
120
Для обеспечения надежности зажатия центрируемой детали в цанговом устройстве необходимо, чтобы разрезанные лепестки цанговых втулок обладали достаточной упругостью, т. е. не требовали бы больших усилий для сжатия, а после снятия сжимающих усилий легко разжимались бы и принимали первоначальную форму.
Эластичность обеспечивается соответствующими размерами лепестков в местах их изгиба, т. е. в концах прорезей. Толщины лепестков h в зависимости от размеров диаметров зажимаемых цилиндрических предметов можно принимать следующие:
а, мм h, мм
от 5 до 20 1
» 21 » 25 1,25
» 26 » 35 2
» 36 » 40 2,25
» 41 » 50 2,5
» 51 » 80 3
Ширина лепестков зависит от величины d и числа прорезей. d, мм Число прорезей
ДО 30 3
3—80 4
св. 80 6
Цанговые зажимные устройства можно применить для центрирования различных предметов с симметричными профилями в поперечном сечении (см. рис. 5-2, е). В этих случаях центрируемые предметы зажимают в строго ориентируемых положениях по граням.
Выше уже указывалось ограничение величины первоначального зазора между зажимаемыми и зажимающими цилиндрическими поверхностями у цанговых устройств. Это означает, что данное цанговое устройство предназначается только для определенной величины размера диаметров цилиндров, по которым производится центрирование и зажатие.
На рис. 5-3 показан цанговый зажим, у которого зажимающие лепестки выполнены в виде отдельных вкладышей по типу сверлильного патрона, что позволяет центрировать и зажимать в данном устройстве цилиндрические детали, значительно отличающиеся друг от друга по величинам диаметров.
При навинчивании накидной гайки / с конусным отверстием на корпус 2 вкладыши 4 сближаются, центрируют и зажимают цилиндрический предмет, помещенный между ними в отверстие d. Пружины 3 расталкивают вкладыши при свинчивании накидной гайки 1 с корпуса 2.
В научном приборостроении для центрирования и зажатия цилиндрических предметов (тубусов, оправ, стекол, зеркал и т. п.) применяют самоцентрирующие устройства, у которых зажимными элементами являются концентрически сходящиеся ролики или кулачки.
121
Устройство, показанное на рис. 5-4, состоит из двух концентричных колец: неподвижного 3 и подвижного 2, поворачивающегося внутри кольца 3. Поворот подвижного кольца производят при помощи ручки 4, ввернутой в сухарик 7, закрепленный на подвижном кольце 2. В подвижное кольцо впрессованы три пальца-штифта 5, входящие в пазы рычагов 1, поворачивающихся на осях 6, ввинченных в неподвижное кольцо 3.
Рис. 5-3. Центрирующий цанговый зажим по типу сверлильного патрона
Рис. 5-4. Самоцентрирующее устройство со сходящимися рычагами для цилиндрических предметов
При повороте ручки 4, а вместе с нею и подвижного кольца 2 на угол а пальцы 5 поворачивают рычаги па угол Р, и рычаги несут на своих концах зажимные ролики 1J, насаженные на оси 10. Положение зажимных роликов 11 фиксируется зажимом подвижного кольца при помощи накладной планки 8 и винта 9. Ролики 11 в сжатом состоянии позволяют произвести поворот удерживаемого ими цилиндрического предмета вокруг его оси, ролики при этом поворачиваются на своих осях 10.
Описанное выше устройство требует для зажатия и удержания центрируемой детали приложения к рукоятке 4 довольно значительного усилия, так как зажимающая деталь сила Р2 гораздо меньше усилия Р1г поворачивающего рычаг 1.
^2 = Л-г* 4 <4-
*2
122
Этот недостаток устранен в конструкции самоцентрирующего устройства, показанного на рис. 5-5. Здесь зажимающие усилия Р2 больше усилий Р1г поворачивающих рычаги:
Л = 4>4-
12
Поэтому такое устройство предназначено для центрирования и зажатия более тяжелых цилиндрических деталей. В остальном устройство, показанное па рис. 5-5, аналогично ранее описанному.
Рис. 5-5. Самоцентрирующее устройство со сходящимися рычагами для цилиндрических предметов
На рис. 5-6 показано самоцентрирующее устройство, у которого центрирование и зажим цилиндрической детали производится эксцентриковыми кулачками 2. Кулачки поворачиваются на осях 8 и имеют рычаги 3, па концах которых укреплены ролики 4, входящие в пазы наружного подвижного кольца 7. Кольцо 7 поворачивается вокруг неподвижного внутреннего кольца 5.
При повороте при помощи ручки 1 наружного кольца против направления движения часовой стрелки рычаги 3 поворачивают кулачки в том же направлении. При этом их образующие поверхности удаляются от центра устройства и промежуток между ними увеличивается от 02 до 03 за счет эксцентричности поворачиваемых кулачков.
123
При отпускании рукоятки 1 внешнее кольцо под действием пружины 6 поворачивается в обратном направлении на угол а, кулачки при этом повернутся на угол р и зажмут вложенную между ними цилиндрическую деталь, одновременно центрируя ее относительно оси устройства.
Если у зажимаемой детали имеется эксцентриситет внутренней оси (подлежащей центрированию) относительно наружной цилиндрической поверхности, по которой происходит зажатие, то, в слу-
Рис. 5-6.. Самоцентрирующее устройство с эксцентричными кулачками для иажапиш цилиндрических предметов
чае, если известны величина и направление эксцентриситета, такая деталь может быть отцентрирована в самоцентрирующем устройстве следующим образом. Вектор эксцентриситета (его направление) должен быть направлен в точку касания одного из зажимающих роликов (рис. 5-7), и под этот ролик должна быть подложена подкладка, толщину А которой определяют из выражения
Л= 1,5е(1 —-^-) мм,
где е — величина эксцентриситета, мм; d — диаметр, но которому производится зажатие, мм.
Точность описанных выше самоцентрирующих устройств невысока и целиком зависит от точности изготовления деталей уст-124
ройств. Обычно подобные устройства обеспечивают только равномерное зажатие цилиндрической детали в трех точках и приблизительное центрирование ее относительно оси устройства. Поэтому при необходимости точного центрирования цилиндрической детали самоцентрирующие устройства дополнительно помещают на координатный столик 9 (см. рис. 5-6), либо применяют устройства, где центрирование достигается регулированием.
На рис. 5-8 показано приспособление для точного центрирования линзы относительно визирной линии установки.
Рис. 5-7. Способ зажатия в само центр ирующем устройстве эксцентричных предметов
Рис. 5-8. Приспособление для регулирования расположения оси линзы
Линзу вместе с оправой 2 помещают в специальное гнездо в тубусе <3 и при помощи регулировочных винтов 1 совмещают ось линзы с визирной линией установки. Число регулировочных винтов может быть три или четыре.
При трех регулировочных винтах концы их должны быть коническими с остриями, притупленными на сферу малого радиуса. При четырех регулировочных винтах концы их должны быть плоскими, причем плоскости эти должны быть строго перпендикулярны осям резьбы винтов — не иметь при вращении винта торцового биения.
При четырех регулировочных винтах возможно раздельное регулирование положения осп липли по осям координат в поперечном и вертикальном направлениях. Торцовые поверхности гнезда под линзовую оправу должны быть параллельными, так же как и торцовые поверхности оправы. Размер ширины паза должен , Ач
обеспечивать сопряжение с оправой по посадке .
При достаточной длине цилиндрического (или цилиндрического ступенчатого) предмета возникает необходимость регулирования расположения его геометрической оси в пространстве, что может быть достигнуто при помощи регулировочных винтов 1, расположенных в двух параллельных плоскостях (рис. 5-9).
125
Для совмещения осей оптических систем и деталей (например — объективов) с визирной осью установки применяют эксцентриковые оправы (рис. 5-10).
Объектив 1 закреплен в оправе 2, имеющей эксцентриситет е внутреннего посадочного диаметра Dr относительно наружного
Рис. 5-9. Способ регулирования расположения оси цилиндрического предмета в пространстве
диаметра оправы D2. На оправу надета эксцентриковая, с тем же значением эксцентриситета е, втулка 3 с внутренним диаметром D2 (сопрягающаяся с внешним диаметром оправы по посадке -ф-')
и наружным диаметром D3 (сопрягающимся с внутренним диамет-ром корпуса 4 также по посадке .
Поворачивая эксцентриковую оправу 2 относительно эксцентриковой втулки 3, а втулку 3 относительно корпуса 4, можно получить совпадение центра объектива с любой точкой в пределах окружности радиуса г = 2е.
126
Центрирование предметов нецилиндрической формы, укрепляемых на предметных столиках, или центрирование различных приспособлений и измерительных устройств производят при помощи координатных столиков.
16. ФОКУСИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
Согласно ранее принятому условному определению, к фокусирующим относятся регулировочные перемещения, связанные с изменением расстояний между отдельными узлами приборов или их элементами.
На рис. 5-11 показан регулируемый узел объектива. Оправа объектива 1 ввернута в корпус 4 и отрегулированное ее положение фиксируется стопорным винтом 2. Так как стопорение происходит
Рис. 5-12. Узел с регулированием фокусного расстояния у двухлинзового объектива
по резьбовой поверхности, то во избежание смятия резьбы под стопорный винт 2 подкладывают сухарик 3 из мягкого металла: свинца или красной меди.
Регулирование фокусного расстояния между системами, помещенными в оправы 1 и 2 (рис. 5-12), производят при помощи распорного резьбового кольца 3. Отрегулированное положение фиксируют зажимными кольцами 4. I (овороты распорного и зажимного колец производят через специальные окна в корпусе.
Для плавного перемещения деталей и узлов, сопрягающихся по цилиндру, применяют также спиральные пазовые кулачки.
В оптических приборах для функционально связанного взаимного осевого перемещения линз применяют так называемую панкратическую систему.
На рис. 5-13 показана конструкция такой системы, предназначенной для плавного изменения увеличения.
При повороте трубы 3, жестко связанной с трубой 2, пальцы 8 скользят в спиральных пазах 1 и 7 и перемещаются в осевых на-
127
правлениях вместе с оправами линз 4 и 9 по определенным законам, в соответствие с профилями пазов.
Для предотвращения проворота линз во внутренней трубе 5 во время их осевых перемещений, в трубе 5 имеются продольные прорези, служащие направляющими для пальцев 8 .
Трубы панкратики могут быть выполнены со сквозными спиральными пазами (рис. 5-13, б), однако сквозные пазы, особенно при больших их длинах (больших углах поворотов), в значительной мере понижают жесткость разрезанной по спирали трубы.
Рис. 5-13. Оптическая система, предназначенная для плавного изменения увеличения
Поэтому трубы панкратики следует изготовлять с внутренними пазами по типу, показанному па рис. 5-13, в. В этом случае, для возможности установки пальцев 8, в трубе в начальных или конечных точках спиральных пазов сверлят сквозные отверстия 10.
Трудность обработки внутренних спиральных пазов заставляет применять следующий способ изготовления труб панкратики. Для изготовления выбирают трубу, имеющую внутренний диаметр d0, значительно меньший, чем наружный диаметр внутренней трубы 5. Спиральные пазы нарезают снаружи иа глубину h с таким расчетом, чтобы при последующей расточке внутреннего диаметра трубы до dlt соответствующего наружному размеру трубы 5, пазы стали бы сквозными (рис. 5-13; г). После нарезки наружных пазов на трубу панкратики плотно насаживают внешнюю трубу 2 и'растачивают внутренний диаметр трубы панкратики до требуемого размера dr. Размеры внутренних головок заклепок 6 следует 128
выбирать так, чтобы они не были срезаны при растачивании склепанной трубы до диаметра dr.
Иногда в результате расчетов профили спиральных пазов трубы панкратики получаются очень сложными и трудновыполнимыми, поэтому для облегчения их изготовления поступают следующим образом.
Согласно расчетам строят графики разверток профилей спиральных пазов (рис. 5-14) в одних и тех же масштабах, располагая их друг под другом. По осям абсцисс откладывают углы поворотов
Рис. 5-14. Развертки кривых пазов панкратической системы:
I и II — расчетные; Г и 1Г — после спрямления развертки I
трубы панкратики, а по осям ординат — соответствующие расчетные линейные перемещения оправ линз 4 и 9 (здесь и дальше обозначения по рис. 5-13) z/i, у2, Уз и т. д.
Получаем ряды точек от 1 до 12, определяющие формы кривых разверток I и II.
Задаваясь величиной максимального угла поворота (в нашем случае 120°), соединяем соответствующую точку 12 одной из кривых, например кривой I, с началом координат О(, т. е. спрямляем ее.
Чтобы сохранить закон совместного перемещения обеих линз, в развертку другой кривой II необходимо внести соответствующие поправки — изменить величины перемещений второй линзы в каждой из 12 точек.
Уп = Уп~\~ ^Уп-
Например, точка после спрямления кривой развертки / перешла в положение 9J, т. е. сместилась на величину Az/9. Соот-
9 Ю. В. Шарловский 129
ветствующее перемещение в том же направлении должна получить и точка 9ц на кривой //' (9ii), чтобы расстояние Л9 между первоначальными и смещенными точками (на графике) осталось без изменения.
После такого преобразования кривую Г выполняют в виде обычной винтовой спирали с углом подъема
P = arct^-
где D — наружный диаметр трубы панкратики.
Недостатками панкратических систем являются:
1) сложность изготовления, 2) невысокая точность перемещений из-за ошибок изготовления спиральных пазов и люфтов в сопряжениях и 3) быстрый износ пальцев 8 (см. рис. 5-13), скользящих в спиральных пазах.
Для уменьшения износа пальцев на них надевают ролики или сухарики, которые термически обрабатывают; по мере износа их легко заменить. Ввиду кривизны спиральных пазов сухарикам и роликам придают бочкообразную форму.
17. КООРДИНАТНЫЕ УСТРОЙСТВА
Координатные устройства являются наиболее универсальными приспособлениями, применяемыми при точном регулировании расположения исследуемых или измеряемых предметов и отдельных их поверхностей, а также и для регулирования взаимного расположения отдельных приборов, их узлов и деталей.
Регулировочные перемещения в координатных устройствах могут производиться как с отсчетом их величин, так и без отсчета — на совмещение.
Координатные устройства различают по числу степеней свободы регулировочных перемещений: вдоль координатных осей, расположенных в пространстве,и вокруг этих осей (повороты).
Как правило, все направления перемещений — поступательных или вращательных осуществляют раздельно, однако следует учитывать, что регулировочное перемещение в том или ином направлении у данного устройства может в какой-то мере нарушать уже отрегулированное положение в другом направлении. Так, например, поворот исследуемого предмета или отдельной его поверхности вокруг поперечной оси V может вызвать смещение их вдоль двух других осей координат X и Z и т. п.
Такие нарушения (при очередном регулировании положения по какой-либо координате) ранее отрегулированных положений по другим координатам происходят из-за неточности направлений регулировочных перемещений: отступления от взаимной перпендикулярности всех поступательных и вращательных перемещений и от несовпадения осей поворотов с горизонтальной плоскостью, проходящей через визирную линию измерения отдельного прибора или всей измерительной установки.
130
При выборе последовательности регулировочных перемещений следует отдавать предпочтение поворотным перемещениям, т. е. производить их в первую очередь, так как их влияние на раз-регулирование положения по прямоугольным осям больше, чем обратное влияние поступательных перемещений.
Координатные устройства нашли широкое применение в лабораторной технике при решении производственных, исследовательских и научных задач и используются в приборах оптических, электронно-оптических, рентгеновских, магнитных, лазерных и т. д.
Разработано большое количество различных конструкций координатных устройств, различающихся по числу степеней свободы регулирования и по способам осуществления регулировочных перемещений. Несмотря на разнообразие конструкций, все они содержат сходные регулировочные элементы, применяемые в различных комбинациях и последовательностях.
Ниже приведены описания ряда координатных устройств, включающих в себя наиболее часто применяемые регулировочные элементы.
Простейший координатный столик, иногда называемый пре-паратоводителем, имеющий две степени свободы регулирования по горизонтальным осям X и У, показан на рис. 5-15.
Предметный столик 6, снабженный шестью отверстиями для закрепления образца или устанавливаемого на него приспособления, перемещается в верхних направляющих типа «ласточкин хвост». Направляющие закреплены на нижнем столике 2, который перемещается в таких же направляющих, но только в направлении, перпендикулярном к направлению перемещения предметного столика.
Оба перемещения производят при помощи реек 3 и трибок 9. Хвостовики трибок пропущены через разрезные регулируемые подшипники 1 и 4 до упора торцов трибок в торцы подшипников. С других сторон подшипников на хвостовики трибок, тоже до упора в торцы подшипников, насажены ручки 5 и 7 и закреплены штифтами 10.
В отрегулированных положениях по двум перпендикулярным осям столики фиксируют: предметный столик — при помощи су-ларика И, зажимающего столик в направляющих при помощи винта /2; нижний столик — при помощи стопорного винта 8, заклинивающего хвостовик столика в направляющих.
Координатные столики обычно устанавливают на концах подвижных штанг регулируемых стоек (см. гл. IV), и предметные столики вместе с исследуемыми образцами или закрепленными на них приспособлениями получают дополнительные регулировочные перемещения: регулирование уровня, т. е. перемещение вдоль вертикальной оси z и повороты вокруг этой оси.
Поворотная головка, показанная на рис. 5-16, является вспомогательным приспособлением; ее применяют в качестве держателя зеркала или осветителя в измерительных системах, монтируемых 9* 131
Рис. 5-15. Координатный столик с двумя степенями свободы регулировано
132
t
на оптических скамьях (рельсах). Держатель головки закрепляют на хвостовике /, а в направляющую втулку 7 вставляют штангу, несущую осветитель (или зеркало) и закрепляемую на нужной высоте винтом 8. Пружины 3, поворачивая рамку 4 вокруг оси 2, прижимают червяк 5 к червячному колесу 6, связанному шпонкой 9 с втулкой 7. Поворот головки производят при помощи ручки 10.
Такая конструкция осуществляет выборку бокового зазора в зубчатом зацеплении червяка с червячным колесом и обеспечивает плавный поворот объекта, закрепленного на штанге во втулке 7.
Существуют координатные столики, имеющие шесть степеней свободы регулировочных перемещений.
На рис. 5-17 показана так называемая гониометрическая головка, применяемая в камерах, предназначенных для рентгеноструктурного анализа.
Столик 2 для исследуемого кристалла при помощи ручки 1 можно перемещать в вертикальном направлении (±Az) и поворачивать вокруг вертикали (±А<р2). Винт 3 служит для закрепления столика в отрегулированном положении по высоте.
Основанием для предметного столика служит зубчатый червячный сектор 20, имеющий Т-образный профиль в поперечном сечении. Стороны Т-образного профиля скользят в дугообразном направляющем пазе корпуса 5 и сверху прижимаются также дугообразными планками 4. Корпус может быть сцентрирован относительно оси симметрии головки передвижкой за счет зазоров в проходных отверстиях для винтов 6.
Червячный сектор 20 поворачивают (±А<рЛ.) червяком 19 при помощи ручки 22. Червяк имеет две опоры скольжения 21, а осевой люфт червяка выбирают шариковым подпятником 18.
Аналогичный Т-образный профиль имеет и второй червячный сектор 7, скользящий в направляющих корпуса 24 и прижимаемый дугообразными планками 23. Поворот червячного сектора (±A<pi,) осуществляется посредством червяка 15 при помощи ручки 17. Этот второй червяк также имеет опорные подшипники скольжения и возможность выборки люфта при помощи шарикового подпятника 8.
133
Корпус 24 снабжен хвостовиком 14 и скользит в направляющих типа «ласточкин хвост». Перемещение в направляющих (±Д/у) производится винтом 13 при помощи ручки 16. Перемещение (±Дх) осуществляется аналогично: хвостовик 12 скользит по направляющим при помощи винта 10, вращаемого ручкой 9. Гониометрическая головка может быть закреплена на стойке резьбовым хвостовиком 11.
Рис. 5-17. Гониометрическая головка
Некоторые перемещения в координатных устройствах дублируются. Так, например, у описанной выше гониометрической головки (рис. 5-17) малые установочные перемещения исследуемого кристалла ±Дг 'и +Д(р2 производят подъемом или поворотом предметного столика. Рабочие перемещения в этих направлениях, производимые в процессе исследования, могу г быть осуществлены подъемом, опусканием или поворотом вокруг вертикальной оси регулируемой стойки, на которой закрепляют гониометрическую головку.
Аналогичный случай дублирования перемещения показан на рис. 5-18.
Здесь координатный столик 4 укреплен на регулируемой стойке 3, установленной на рейтере 1, который перемещают вдоль рельса 2 скамьи.
Небольшие продольные регулировочные перемещения (±Дх1) осуществляют при помощи микрометрического винта 5 с отсчетом по цилиндрическому нониусу, а большие установочные перемещения стойки в том же направлении производят вручную вдоль 134
рельса 2 с отсчетом их величины по линейной шкале, нанесенной на рельсе. Для более точной установки стойки на соответствующее деление шкалы служит специальное приспособление, состоящее из скобы 7 с зажимным винтом 6 и регулировочным винтом 8. Передвинув стойку приблизительно в нужное положение, закрепляют скобу 7 на рельсе при помощи зажимного винта 6 и, вращая регулировочный винт 8, плавно перемещают стойку до совпадения нулевого штриха с соответствующим делением шкалы.
Отрегулированное положение фиксируют зажимным винтом на рейтере (на рисунке не показан). Описание аналогичного приспособления см. ниже, в пояснении к рис. 5-22.
Координатный столик (рис. 5-19) имеет четыре степени свободы регулирования предметного столика 5:
1) вращение вокруг горизонтальной оси;
2) поворот вокруг вертикальной оси;
3) перемещение по вертикали и
4) смещение вместе со штангой в поперечном направлении.
Вертикальное перемещение (подъем или опускание) штанги 8, несущей предметный столик 5, производят вращением ручки 1, насаженной на валик винтового >убчагого колеса 2, сцепляющегося с винтовой рейкой 3, укрепленной на штанге 8. Нужное положение по высоте штанги фиксируют пингом 9, стягивающим две втулки 17 и 18, зажимающих штангу. Зажим штанги —самоцен-трируемый.
На верхнем конце штанги имеется вильчатый кронштейн 4, на котором закреплены ось червячного сектора 6 и кронштейн червяка 7. Вращением ручки 13 производится поворот вокруг горизонтальной оси червячного сектора 6, а с ним вместе и предметного столика 5 в пределах ±45°.
135
Корпус 10 имеет хвостовик, посаженный на цилиндрический палец 16, впрессованный в основание 19. Конец винта 12 при завинчивании упирается в корпус 10 и поворачивает его вокруг оси пальца 16. При этом штанга с предметным столиком отклоняется от оси устройства по дуге радиуса /?, против направления движения часовой стрелки, приблизительно на 5°. При вывинчивании
винта 12 такой же поворот штанги, но в обратном направлении, произойдет под действием пружины 15, нажимающей на палец 14. Эти движения смещают столик в поперечном направлении на величину ±5.у = R tg 5°. Контргайка 11 фиксирует положение регулировочного винта 12 в нужном положении.
Координатный столик, показанный на рис. 5-20, имеет три степени свободы регулирования: небольшие повороты (качания) вокруг вертикальной осн Z и поперечной горизонтальной оси Y и перемещение вдоль оси Z.
В корпусе 2 прорезаны два взаимно перпендикулярных паза: горизонтальный — сбоку и вертикальный — снизу. Перпендикулярно направлениям пазов впрессованы штифты 13 и 21, вы-136
ступающие из дна пазов больше чем на половину диаметров. В пазы вложены с посадками -^Д- два коромысла: горизонтальна
ное 3 и вертикальное 4, которые опираются посередине специальными выточками на штифты, а по краям притянуты к корпусу вин-
тами 10, 14, 20 и 22. К горизонтальному коромыслу при помощи угольника И прикреплен предметный столик 12, а вертикальное коромысло 4 неподвижно закреплено на штанге 1 регулируемой стойки, смонтированной на рейтере 5.
Действуя одновременно двумя винтами 20 и 22 — отпуская один из них и затягивая другой, поворачивают горизонтальное 137
коромысло вместе с предметным столиком вокруг вертикальной оси Z в пределах величины зазора Аналогично, действуя одновременно винтами 10 и 14, поворачивают корпус вместе с предметным столиком относительно неподвижного вертикального коромысла вокруг горизонтальной оси Y в пределах величины зазора 6 2.
Подъем предметного столика производят перемещением резьбовой штанги 1 при помощи гайки 9, опирающейся на торец корпуса 8. Опускание штанги при свинчивании гайки 9 производится под действием собственного веса. Для предотвращения проворотов штанги при вертикальных ее перемещениях служит шпонка 7, привернутая изнутри к корпусу стойки. Фиксирование штанги по высоте производят затяжкой при помощи винта 18, хомутика 17, надеваемого на разрезанный поясок на корпусе стойки. Хомутик, в свою очередь, удерживается от проворота шпонкой-штифтом 16.
Для предотвращения изгиба регулировочных винтов 10, 14, 20 и 22 под торцы их головок подложены сферические шайбы 19. При сборке на резьбе неподвижного вертикального коромысла 4 со штангой 1 необходимо обеспечить точное расположение коромысла в поперечном направлении. Для этой цели служит подкладная регулировочная шайба 15. Окончательное регулирование направления нижнего коромысла производят за счет поворота стойки в пределах зазоров в проходных отверстиях под крепежные винты 6.
Недостаток описанной конструкции координатного устройства состоит в том, что при регулировании поворотов одновременно двумя винтами 10 и 14 или 20 и 22 неизбежно некоторое разрегулирование положения при окончательной затяжке виитов, что вызывает необходимость повторного регулирования, иногда неоднократного.
Внизу на рис. 5-20 показан другой вариант исполнения головки координатного устройства, в котором каждый из поворотов вокруг вертикальной или горизонтальной оси производят при помощи только одного впита 27, или соответственно 26. Вторые винты в данном варианте заменены пружинами 23 и 24, крючки которых зацеплены за штифты 25, вложенные в угловые канавки на корпусе и коромыслах.
Предлагаемая конструкция упрощает регулирование поворотов, но является менее жесткой по сравнению с предыдущей и не может быть рекомендована для применения в приборах, работающих в условиях сотрясений. Кроме того, такая конструкция не допускает смещения центра тяжести приспособления, размещаемого на предметном столике от оси столика в поперечном направлении (в сторону расположения винта 26), так как под действием неуравновешенного груза может возникнуть момент, растягивающий пружину и вызывающий самопроизвольный поворот корпуса вокруг горизонтальной оси штифта.
Координатное устройство, показанное на рис. 5-21, имеет четыре степени свободы регулирования: 1) два взаимно перпендику-138
лярных, горизонтальных перемещения по оси X — в продольном и по оси Y — в поперечном направлениях, производимых при помощи винтов 1 и 3, перемещающих каретки в направляющих типа «ласточкин хвост»; 2) вращение вокруг вертикальной оси Z
при помощи червячной передачи, производимое рукояткой 2, вертикальное перемещение AZ вместе со столиком при помощи гайки 5.
Резьба на штанге ленточная, специальная: с широкой резьбовой ниткой и узкой впадиной. Наружный диаметр резьбы является направляющим при вертикальном перемещении штанги и выполнен с допуском Х3 при посадке его в отверстие стойки с допуском Л3.
139
Резьбовая часть штанги имеет шпоночный паз, в который входит конец винта 4, являющегося одновременно шпонкой и стопором для фиксирования отрегулированного положения.
Предметный столик снабжен шестью резьбовыми отверстиями для закрепления на нем исследуемого образца, держателей зеркала, линз и других приспособлений.
Зеркально-линзовый объектив микроспектрометра (рис. 5-22) имеет пять степеней свободы регулировочных перемещений. Рей-
Рис. 5-22. Зеркально линзовый объектна микроспектрометра
тер 20 вместе со стойкой 4 и объективом 12 устанавливают предварительно на трехгранный рельс 21 оптической скамьи в нужном месте по его длине. Для плавного регулирования расположения рейтера вдоль рельса (ось X) применено специальное приспособление, подобное описанному выше в пояснении к рис. 5-18. В непосредственной близости к рейтеру на рельс устанавливают скобу 18, имеющую внутренний профиль, соответствующий поперечному профилю рельса, и закрепляют его положение стопорным винтом 17. Скоба связана с рейтером регулировочным винтом 19, головка которого вложена в карман кронштейна 8 (см. разрез В—В), а резьбовая часть ввернута в скобу 18. Вращая винт 19, осуществляют плавное перемещение рейтера 20 вдоль рельса оптической 140
скамьи. Отрегулированное положение рейтера фиксируют затяжкой винтов 22.
В установленной на рейтере стойке 4 вращением гайки 6 перемещают резьбовую штангу 7 вместе с втулкой 11 и связанным с ней столиком 10 (вертикальное перемещение вдоль оси Z). От проворота штангу предохраняет випт-шпонка 5. Отрегулированное положение рпанги фиксируют при помощи стопорного винта 3.
На конце штанги 7 при помощи штифта неподвижно закреплена шайба 1 (см. разрез Б—Б) с отогнутым хвостовиком, зажатым двумя встречными винтами 2, ввернутыми в кронштейны на столике 10. При ослаблении затяжки одного из винтов и ввертывании другого конец ввертываемого винта, нажимая на неподвижный хвостовик шайбы 1, поворачивает столик 10 с укрепленным на нем объективом (вращение вокруг вертикальной оси Z).
Корпус объектива 12 укреплен проушиной на оси 15 штифтом 16 (см. разрез А—Л). Ось входит своими концами в два подшипника 14, укрепленных на столике. При регулировании винтом 9 корпус объектива поворачивается вместе с осью в подшипниках (вращение вокруг поперечной оси Y).
В отверстиях кронштейнов 14 имеются резьбовые участки, в которые ввернуты два встречных винта 13. При одновременном регулирований винтов корпус объектива вместе с осью перемещают в поперечном горизонтальном направлении вдоль оси Y.
18. РЕГУЛИРУЕМЫЕ ДИАФРАГМЫ
Дифрагмами называют детали и устройства, предназначенные для ограничения пучков световых лучей, проходящих через оптическую систему. Диафрагмы бывают с круглыми и некруглыми отверстиями. В ряде оптических приборов: микроскопах, фотоаппаратах, спектрометрах и многих других физических и лабораторных приборах применяют диафрагмы с регулируемыми отверстиями.
Регулируемые диафрагмы с круглыми отверстиями. В качестве регулируемых диафрагм с круглыми отверстиями применяют так называемые ирисовые диафрагмы. Ирисовые диафрагмы имеют набор топких плоских пластинок — лепестков дугообразной формы с щклсшишыми штифтами на концах лепестков. Штифты заклепывают па обоих концах лепестков в разных направлениях— друг другу навстречу. Один из штифтов каждого лепестка входит в соответствующее отверстие неподвижной кольцевой оправы, другой — в соответствующий радиальный паз подвижного кольца к о р о п к н.
При повороте коронки лепестки одновременно поворачиваются на штифтах, вставленных в неподвижные отверстия в оправе и внутренние дуговые кромки лепестков, приближаясь при повороте к центру оправы, плавно изменяют (уменьшают) диаметр просвета между ними. Термин «диаметр» здесь применен условно, так как
141
отверстие ирисивой диафрагмы представляет собой правильный многоугольник, образованный дугами равных радиусов, по мере раскрытия диафрагмы приближающейся к форме круга. Отверстие ирисовой диафрагмы принимает форму правильного круга только при полном раскрытии диафрагмы.
Поворот коронки производят при помощи рычажка 1 (рис. 5 23, а) или ведущего кольца 6 (рис. 5-23, б). Второй способ применяют в фотоаппаратах, экспонометрах, в приборах, предназначенных для определения глубины резкости изображения, и других оптических приборах, снабжаемых шкалой со значениями величин
Рис. 5-23. Ирисовые диафрагмы', а — для объективов микроскопа-, б — для фотообъективов'.
1 — рычажок для поворота коронки; 2 — коронка; 3 — лепестки; 4 — оправа; б — для фотообъективов: 5 — винт; 6 — ведущее кольцо; 7 — резьбовое кольцо; 8 — коронка; 9 — лепестки
относительных отверстий диафрагмы. Шкалу наносят на ведущем кольце с отметкой величии относительных отверстий диафрагмы в соответствии с заданным рядом.
Геометрическим относительным отверстием объектива с диафрагмой, имеющей круглое входное отверстие, называют отношение диаметра входного отверстия D = 2р к величине фокусного расстояния объектива f, обозначаемого 1: пГ = где пг — значение знаменателя геометрического относительного отверстия; D — диаметр входного отверстия (зрачка), мм; f — фокусное расстояние объектива, мм.
Геометрическое относительное отверстие объектива с некруглым входным отверстием определяют по формуле
. D' 2 l/~~S
1 : пг = -7г- = -ту- I/ —, г f f Г л
где D' — диаметр эквивалентного круга, площадь которого равна площади некруглого отверстия; S — площадь некруглого отверстия диафрагмы.
142
Значения знаменателей nr — геометрических относительных отверстий для построения шкалы регулируемых диафрагм должны соответствовать основному ряду, указанному в ГОСТ 17175—71: пг = 0,5; 0,7; 1,0; 1,4; 2; 2,8; 4; 5,6; 8; 11; 16; 22; 32; 45; 64; 90; 128; 180; 256; 360.
Для начального (расчетного) относительного отверстия рекомендуется принимать значение из приведенного стандартного ряда. В случае принятия за начальное значение относительного отверстия, отличающегося от стандартного, в качестве второго значения принимают ближайшее к начальному из стандартного ряда, при условии, что оно отличается от начального не менее чем на 10%.
Например, в качестве начального (расчетного) принято значение относительного отверстия 1 : 1,3. Ближайшее большее значение в стандартном ряде 1 : 1,4 отличается от принятого начального только на 7,5%, поэтому в качестве второго значения из ряда следует принять следущее за ним 1 : 2. Шкала относительных отверстий должна иметь отметки: 1,3; 2; 2,8; 4; 5,6 и т. д.
Расчет основных размеров и элементов деталей ирисовых диафрагм производят по формулам, приведенным в табл. 5-1.
Пример расчета ирисовой диафрагмы.
Даны: фокусное расстояние объектива f = 105 мм. При начальном значении знаменателя геометрической прогрессии 3,5 ряд значений знаменателей относительных геометрических отверстий в соответствии с ГОСТ 17175—71: 3,5; 4; 5,6; 8; 16 и 22.
Расчет производим по формулам табл. 5-1 с указанием порядковых номеров — пунктов, используемых формул и соотношений.
По заданному ряду значений относительных отверстий находим наибольший и наименьший радиусы отверстий диафрагмы (п. 1):
105
Ртах— 2-3 5 — ММ,
Ю5 о .
Ртт 2-22 —ММ.
Радиус внутренней дуги лепестка (п. 2)
/"ни = р|1их = 15 мм.
Радиус окружности расположения штифтов (п.З)
Г = -1-[15 + |/7-152—3-2,4 (2,15 — 2,4)1 = 17,4 мм, для ведомых штифтов (согласно примечанию к табл. 5-1)
г' = 17,4 + 0,5 = 17,9 мм.
Радиус внешней дуги лепестка (п. 4)
гн = 2-17,4 — 15 = 19,8 мм.
143
Таблица 5-1
Расчет основных размеров и элементов деталей ирисовых диафрагм
Положение 7 Положение И Положение И!
^та»
№ по 1 пор. 1 Наименования размеров или параметров Обозначения Размерность Расчетные формулы или соотношения
1 Диаметры световых отверстий диафрагмы: максимальный минимальный 2рщах 2pmin ММ Определяются при расчете оптической системы и задаются рядом значений относительных отверстий 1 : пг Г Г Pma!i 2nr ’ Pi ' 2п( ’ где f' — фокусное расстояние объектива
2 Радиус внутренней дуги лепестка вн ММ гви — Ршах
3 Радиус окружности расположения штифтов г * мм г = урви + V 7/вп ” < — 3pmin (2гвн — pmin)j
4 Радиус наружной дуги лепестков 'н мм rn 2г гви
5 Радиус закругления края лепестка Г1 мм ri = г — гвн
6 Ширина лепестка В мм В = 2гвн
7 Угол между осями отверстий под штифты на лепестке Y град sin_x.=.q_^
144
Продолжение табл. 5-1
№ по пор. Наименование размеров или параметров Обозначения Размерность Расчетные формулы или соотношения
8 Угол между осями отверстий под штифты по окружности радиуса в оправе и между осями пазов в коронке Е град e = Pi —Р2 Из условий наименьшего перекрытия лепестков при наименьшем отверстии диафрагмы (см. рис. приложение II) cosp2^ Г,1ИГР|11-; 2гви COS 0! = _ Гвн ' (гън Pinin) rn 2гвн (гвн — рпнп)
9 Минимальное число лепестков п шт. 360 п = , е округляем до ближайшего большего целого числа
10 Угол поворота лепестка в зависимости от величины диаметра светового отверстия а град 51п_^ = ^Р; 2 2г ’ • Г ви р сс — aresin ————, 2г где р — радиус светового отверстия диафрагмы
И Угол поворота ведущего кольца (для расчета шкалы относительных отверстий) р град Приближенно, считая р = =g2a, получим sin А = . 4 2г При более точных расчетах шкалы tg (? + ₽) = C0S(_I_ + a)
T--sin(-r + a) где Cl = г -j- Гвн
12 Толщина лепестка S ММ s = (0,08-5-0,12) См. приложение XX
Ю Ю. В. Шарловский
145
Продолжение табл. 5-1
I № по I пор. Наименования размеров или параметров Обозначения Размерность Расчетные формулы или соотношения
13 Наибольшая толщина диафрагмы (по лепесткам, без учета толщины оправы и коронки) S ММ S- —- S-I. й 360 е
14 Внутренний диаметр оправы ^ви мм DBH 2 (rBH -j- В)
15 Наружный диаметр оправы Dn мм По отверстиям в корпусе объектива
16 Внутренний диаметр коронки DK мм == 2гви
17 Наружный диаметр коронки мм По отверстию в корпусе объектива с посадкой Аз *:<
18 Диаметр рабочей ступени штифта, диаметр отверстия в оправе, ширина паза в коронке (номинальное значение) d мм d= (1+2) См. приложение XX
19 < Диаметр ступени штифта для заклепки, отверстия в лепестке под заклепку di мм dj= (0,6+1,2) См. приложение XX
* Для компенсации допуском па рллмсры н погрешностей сборки диафрагмы для предотвращения возможности выхода in лацеплспня лепестка с коронкой отверстия под ведомые штифты на лепестках рекомендуется смещать в сторону увеличения расчетной величины иа 0,5—1,0 мм (см. приложение XX).
Радиус закругления края лепестка (и. 5)
гх - 17,4 — 15 = 2,4 мм.
Ширина лепестка (п. 6)
В — 2-2,4 = 4,8 мм.
Угол между осями отверстий под штифты па лепестке (п. 7)
sin-X- = 17-4~ 15 = 0,93104; у=137°12'.
2 2-17,4 ‘
146
Угол между осями отверстий под штифты по окружности радиуса в оправе и между осями пазов в коронке (п. 8)
cosp,= l5’ i2,K.7l'4|;41188- °-°'0219' ₽i = Sl“15';
cos р2 = 4=|1 = 0,42; р2 = 65°10'; Z LU
е = 91°15'— 65°10'= 26°5'.
Минимальное число лепестков (п. 9)
360° _ I о о
п = -26^ = |ЗА
принимаем п = 14.
Расчет шкалы относительных отверстий производим по формулам пп. 10 и 11 табл. 5-1. Для этого сначала определяем радиусы световых отверстий диафрагмы, соответствующие заданному ряду значений относительных отверстий п : 1. Так, например, для второго значения
105 . о 1
Рг= 2л = 13>1 мм-
соответственно
р3 = 9,4; р4 = 6,6; р5 = 4,8; pe = 3,3; p7 = Pmin = 2>4 мм-
Приближенный расчет углов поворота Р ведущего кольца производим по формуле
|3 ___15 — р
Sin 4 — 2-17,4
и более точный расчет величины — по формуле
tg(T I Ю
Результаты расчетов сводим в табл. 5-2.
Остальные размеры деталей диафрагмы принимаем по конструктивным соображениям, пользуясь указаниями, приведенными в табл. 5-1 в пп. 12—19.
В табл. 5-3 приведены основные характеристики типовых ирисовых диафрагм, применяемых в микроскопах и фотообъективах. Размеры деталей типовых ирисовых диафрагм в зависимости от их номеров приведены в приложении XX.
Ю* 147
Таблица 5-2
Результаты расчетов шкалы ирисовой диафрагмы
Относительные отверстия объектива Диаметры отверстий диафрагмы, мм Углы поворотов р * ведущего кольца Погрешность углов при приближенном расчете Погрешность, отнесенная к световому диаметру диафрагмы, «/ /0
приближенные точные
1 : 3,5 30 0°0 0° 5' — —
1 : 4 26,2 11° 26' 12° 32' —1°6' 4-1,4
1 : 5,6 18,8 36° 35' 37° 2' —0° 27' 4-0,8
1 : 8 13,2 56° 48' 55° 52' +0° 56' —2,2
1:11 9,6 69° 24' 68° 10' 4-1° 14' —3,7
1 : 16 6,6 79° 21' 78° 36' +0° 45' —3,3
1 : 22 4,8 84° 59- 84° 42' 4-0° 17' —1,8
* Приближенные расчеты произведены
по формуле
. 3 sin —— —
4
^ВН Р . 2г
точные —
по формуле tg (? + ₽) =
Таблица 5-3
Основные характеристики типовых ирисовых диафрагм
№ диафрагмы Диаметр светового отверстия (зрачка), мм Внутренний диаметр оправы, мм Число лепестков, п № диафрагмы Диаметр светового отверстия (зрачка), мм Внутренний диаметр оправы, мм Число лепестков, п
наибольший 2ртах наименьший 2ртт наибольший Чплх наименьший 2Pmln
1 8 0,6 12 14 44 2,8 60
2 10 0,7 15 15 48 3 66 14
3 12 0,8 18 10 16 52 3,5 70
4 14 0,9 21
5 16 1,0 23
17 56 4 76
-6 18 1 1 26 18 60 4,5 80
7 20 12 28 19 65 5 87 16
8 9 22 25 1,4 1,6 32 35 12 20 21 70 75 5,5 6 92 99
10 28 1,8 40 22 80 — 104
6,5
11 32 2 44 23 86 7 112 18
12 36 2,2 50 24 92 7,5 118
13 40 2,5 56 14 25 100 8 128
148
Регулируемые диафрагмы с некруглыми отверстиями. Диафрагмы с некруглыми отверстиями, часто называемые щелями, применяют исключительно для лабораторных приборов монохрома-торор, спектрографов, спектрометров и др.
У регулируемых щелевых диафрагм световое отверстие изменяется при помощи раздвигаемых ножей, кромки которых должны лежать в одной плоскости и при полном закрытии сходиться друг с другом без просвета. Световые отверстия у некоторых диафрагм, как правило, имеют форму прямоугольника.
Рис. 5-24. Диафрагмы с некруглыми световыми отверстиями
Чаще всего один из размеров прямоугольного отверстия диафрагмы — длина щели I (рис. 5-24, а) остается постоянным, изменяется ширина щели 6. Площадь отверстия S изменяется в этом случае пропорционально изменению ширины щели Дб. При равенстве плеч рычагов 1 и 3, равных г в начальном положении, и при небольших углах их поворотов, можно считать Дб = Д/, где Д£ — величина перемещения пинта 2.
Таким образом, при небольших изменениях ширины щели Дб изменение площади отверстия можно принимать пропорциональным перемещению регулировочного винта 2
На рис. 5-24, б показана диафрагма с квадратным отверстием, так называемый «кошачий глаз» Здесь направление движения ножей совпадает с направлением диагонали С квадратного отверстия, и изменёние его площади при раскрытии диафрагмы будет происходить пропорционально квадрату величины изменения диагонали ДС.
Ножи 7 и 8 (рис. 5-24, а) перемещаются в направляющих 4 и 6 типа, «ласточкин хвост» (или призматических, прямоугольных).
149
Закрытие щели диафрагмы, т. е. сближение кромок ножей, происходит при вывинчивании винта 2 под действием пружин 5 и 9.
У щелевой диафрагмы (рис. 5-24, а) кромки ножей 7 и 8 скошены в одну сторону, а у диафрагмы типа «кошачий глаз» (рис. 5-24,6) кромки ножей 10 и 11 скошены друг другу навстречу и лезвия их в обоих случаях находятся в одной плоскости.
Недостатком указанных конструкций щелей является невозможность точного отсчета величин перемещения ножей (а следо-
Рис. 5-25. Щель вакуумной теневой установки
вательно, и площадей световых отверстий) по углу поворота регулировочного винта 2.
На рис. 5-25 показан узел щели вакуумной теневой установки. Щель смонтирована на плате 3, закрепленной в корпусе 5, и имеет два ножа: неподвижный 2 и подвижный 6, перемещающийся в регулируемых направлениях 1 типа «ласточкин хвост».
Подвижный нож 6 связан с микрометрическим ходовым винтом 11, и его перемещение, т. е. величину открытия щели, отсчитывают по шкале, нанесенной на цилиндрической поверхности кронштейна 9 и цилиндрическому нониусу 10. Длина щели постоянна и равна ширине прямоугольного отверстия в плате 3. Таким образом, площадь светового отверстия щели изменяется пропорционально перемещению подвижного ножа 6.
Обратное перемещение подвижного ножа при ввинчивании ходового винта происходит под действием двух пружин 4, которые 150
обеспечивают однопрофильный контакт в резьбовом соединении и устраняют мертвые хода при перемене направления вращения винта (подробнее см. гл. VII). Плавность вращения винта обеспечивается разрезной регулируемой гайкой 8.
Для обеспечения герметичности полости корпуса применено специальное вакуумное уплотнение 7 стержня винта (см. гл. VIII). Недостатком конструкции является несимметричность открытия щели.
Рис. 5-26. Щель с прецизионным регулированием площади светового отверстия
На рис. 5-26 показана наиболее удачная конструкция регулируемой щели. В дне одной из ступеней корпуса 8 вырезан прямоугольный паз, вдоль стенок которого, как в направляющих, перемещается каретка /, несущая па себе два ножа 3, скрепленных подвижно с каретой вин гамн 5. Стержни винтов входят в продолговатые отверстия в ножах, благодаря чему ножи могут перемещаться в поперечном направлении: сходиться пли расходиться от центра каретки 1.
Расходятся ножи под действием двух плоских изогнутых пру жин 2 и 6, которые прижимают скошенные под углом внешние кромки ножей к Г-образным планкам 4. Планки служат для ограничения величины раздвижения ножей, т. е. ширины щели, образуемой между внутренними кромками ножей. Планки 4 одновременно являются и направляющими, по которым перемещаются ножи, движущиеся вдоль оси паза вместе с кареткой 1.
151
Перемещение каретки, при котором происходит открытие щели, производят при помощи микрометрического винта 7, а обратное перемещение каретки, при котором происходит закрытие щели, осуществляется пружиной 2, опирающейся па неподвижный винт 9, ввернутый в корпус 8.
Длина щели / остается постоянной и равна ширине прямоугольного отверстия в каретке 1. Таким образом, площадь светового отверстия щели изменяется пропорционально переменной ширине щели б, которая, в свою очередь, изменяется пропорционально величине перемещения каретки t под действием перемещения микрометрического винта.
Согласно схеме, помещенной внизу рис. 5-26,
6 = 2Hg а,
где а — угол скоса внешних кромок ножей.
Описанная конструкция щели позволяет очень плавно изменять ширину щели и производить точное измерение ее величины. Так, при шаге микрометрического винта, равном 1 мм и 50 делениям на нониусном барабане, точность отсчета перемещения винта А/ = 0,02 мм. Для возможности измерения ширины щели с точностью до 0,005 мм угол а скоса наружных кромок ножей должен быть равен
а = arctg = arctg 0,125 = 7° 7'.
Г л а в a VI
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОТСЧЕТА РЕГУЛИРОВОЧНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
Все, без исключения, измерительные и многие лабораторные и исследовательские приборы нуждаются в отсчете величин регулировочных и рабочих перемещений отдельных узлов прибора или перемещений исследуемых образцов и объектов.
Отсчеты величин перемещений производят по шкалам или циферблатам1 и индексам-указателям, совмещаемым с тем или иным штрихом-делением на шкале. При этом шкалы могут быть укреплены на неподвижных частях прибора (обычно, на направляющих), а индекс-указатель — на подвижных, и наоборот.
При отсчете значительных линейных перемещений кареток, работающих в продольных направляющих, для уменьшения размеров каретки (а следовательно, и длины направляющих — см. гл. II, п. 7) отсчетную шкалу выгодней располагать на самих направляющих, а индекс-указатель связывать с подвижной кареткой. Для простых угловых (круговых) шкал место их расположения (на подвижных или неподвижных частях) не имеет значения. Однако в случае необходимости применения нониуса его следует располагать только на неподвижной части прибора.
Если положение или перемещение подвижной части прибора, т. е. ее расстояние от какой-либо начальной точки по той же шкале отсчета, определяют непосредственно по шкале и указателю, то для обеспечения точности определение этого положения (расстояния) никаких дополнительных устройств не требует, независимо от направления перемещения (па увеличение или на уменьшение) и способа перемещения (or руки или при помощи механизмов: ходового впига с ганкой, зубчатого колеса с рейкой — для линейных и зубчатой пары — для угловых перемещений).
1 Здесь применены обычные, общепринятые в практике понятия наименований: шкала и циферблат. Вообще же, согласно ГОСТ 5365—73, циферблатом называют часть измерительного прибора, на которой нанесены шкала, числа отсчета и характеризующие прибор условные обозначения, надписи, знаки. Шкалой называют совокупность отметок, изображающих ряд последовательных чисел, соответствующих значениям изменяемой величины.
153
При перемещениях .кареток при помощи винта и гайки или пары зубчатых колес никаких особых требований к точности изготовления передающих деталей не предъявляют. Эти требования диктуются только необходимостью обеспечения плавности перемещения и на точность отсчета никакого влияния не оказывают, так как отсчет производят в данных случаях по непосредственному совмещению индекса-указателя или деления нониуса с тем или иным штрихом на шкале.
Если же определение абсолютной величины перемещения производят по углу поворота передаточного механизма, служащего для перемещения подвижной части прибора, т. е. по углу поворота ручки на ходовом винте или валу зубчатого колеса, то в этих случаях точность отсчета величины перемещения обеспечивается только при перемещениях в одну сторону, т. е. только на увеличение или только на уменьшение расстояний. При перемене же направления перемещения необходимо применение так называемых зазоровыбирающих устройств. Без зазоровыбирающих устройств неизбежны ошибки отсчетов перемещений подвижных частей приборов из-за наличия зазоров в сопряжениях деталей приводных механизмов: винтовом или зубчатом.
19. ОТСЧЕТНЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
Отсчет линейных перемещений по линейным шкалам и нониусам. Обычные линейные шкалы представляют собой линейки с ценой деления 1 мм и 0,5 мм. При измерениях по таким шкалам можно определить только величину перемещения, соответствующего целому числу делений, прочитываемых по шкале, дробную же часть деления определяют только приблизительно — на глаз.
При необходимости более точного определения дробной части деления шкалы применяют дополнительные вспомогательные шкалы — нониусы. Цепа деления шкалы нониуса отличается от цены деления основной шкалы па величину, соответствующую точности, с которой необходимо определить значение дробной части деления.
На рис. 6-1, а показана шкала нониуса, у которой величина деления ее шкалы отличается от величины деления основной шкалы на 0,1 часть, так как десять делений шкалы нониуса соответствуют девяти делениям основной шкалы.
Величину дробной части деления определяют по совпадению какого-либо штриха шкалы нониуса со штрихом основной шкалы. Так, например, на рис. 6-1,6 четвертое деление шкалы нониуса совпало со штрихом основной шкалы, поэтому измеряемый размер определится: по основной шкале — число целых единиц — три и по шкале нониуса — число десятых долей — четыре, т. е. 3,4 деления основной шкалы.
154
При конструировании приборов в зависимости от выбранной величины деления основной шкалы и требуемой точности отсчета перемещений (или измерений) приходится определять соответствующую цену деления шкалы нониуса и необходимое число делений на ней.
Принимаем следующие обозначения:
а — интервал деления основной шкалы; аг — интервал деления шкалы нониуса; i — необходимая величина отсчета по нониусу; п — число делений шкалы нониуса; I — длина шкалы нониуса.
Расчет шкалы нониуса производят по формулам
Основная шкала
Шкала нониуса
Рис. 6-1. Построение шкалы нониуса и правила отсчета по ней
аг = уа — i,
где у—модуль (целое число) — масштаб шкалы нониуса; обычно его принимают равным 1 или 2;
п — -Д-; I ==-агп — а ----1).
Приведем пример расчета шкалы нониуса для а = 1 мм; i = == 0,1 мм. Принимаем у = 2 (обычная шкала штангенциркуля):
„Немая "шкала
Рис. 6-2. Расположения немых шкал при прямом и обратном нониусах
аг = уа — i =
= 2,1 — 0,1 = 1,9 мм;
= 10 делений;
I = ахп = 1,9-10 = 19 мм.
Недостатком нониуса является необходимость удлинения основной шка-
лы на величину, равную длине шкалы нониуса. Например, чтобы иметь возможность производить отсчеты перемещений на шкале
в пределах 130 мм (рис. 6-2), к этой длине, для возможности производства отсчетов по нониусу, необходимо прибавить так называемую немую шкалу (рис. 6-2 а), длина которой равна длине шкалы нониуса, т. е. согласно предыдущему расчету, 19 мм. Общая необходимая длина шкалы теперь составит: 130 + 19 =
= 149 мм.
Деления немой шкалы могут не оцифровываться и служат только для возможности отсчета дробных частей делений на основной шкале в пределах оцифрованного участка.
155
При необходимости уменьшения длины немой шкалы следует при расчете шкалы нониуса уменьшить значение у. Например, при указанном выше расчете, принимая у = I, получим необходимую длину немой шкалы I = 9 мм вместо 19.
В некоторых случаях, при невозможности из-за нехватки места, удлинить основную шкалу на величину I справа, немую шкалу можно установить слева и применить (при том же направлении отсчета) так называемый обратный нониус (рис. 6-2, б).
В отличие от прямого нониуса интервал деления шкалы обратного нониуса не меньше, а больше интервала деления основной шкалы на величину требуемой точности отсчета, и расчетная формула для определения интервала деления обратного нониуса а1о6 примет вид
«юб = Ya + I.
Остальные формулы для расчетов величин шкалы обратного нониуса остаются те же, что и при расчете шкалы прямого нониуса.
Необходимость удлинять рабочий участок основной шкалы на величину немой шкалы заставляет стремиться к возможному уменьшению длины шкалы нониуса. Из формул следует, что длина но-ниусной шкалы I увеличивается с увеличением значений а и у, а также с уменьшением величины i, т. е. с уменьшением необходимой величины отсчета по нониусу.
Величина а является заданной (у линейных шкал обычно а = = 1 мм) и уменьшать ее не имеет смысла, так как более мелкие деления плохо считываются па глаз и значительно затрудняют отсчет дробных делений по нониусу. Величину у, когда это возможно, следует принимать равной единице. Наибольшее влияние на длину шкалы нониуса оказывает величина отсчета i, так как с уменьшением ее одновременно возрастают величины ах и п, произведение которых равно длине шкалы. Поэтому уменьшать величину отсчета по нониусу следует только в действительно необходимых случаях.
Теоретически, при оценке линейных перемещений подвижных частей прибора при помощи нониуса возможно обеспечить величину отсчета i = 0,01 мм. Однако немая шкала в этом случае, даже при у = 1, достигала бы длины, равной 99 мм, что вряд ли приемлемо. При необходимости отсчета такой величины применяют цилиндрические нониусы (требующие, кстати, применения специальных зазоровыбирающих устройств) или же относительно сложную и малоизвестную конструкцию двойного нониуса г.
В приборах двойной нониус применяют весьма редко, хотя осуществление его при современных технологических возможностях не представляет больших трудностей. Зато, при требующейся
1 Принцип двойного нониуса предложен еще в 1899 г. русским инженером Ковалевским, однако ввиду сравнительной сложности изготовления широкого применения не нашел, 156
точности отсчета 0,01 мм, длина двух параллельно расположенных нониусов при у — 1 составляет 10 мм, а при у = 2 — соответственно 20 мм.
На рис. 6-3 показан штангенциркуль с двойным нониусом и величиной отсчета 0,01 мм. По внешнему виду он мало чем отличается от обычного разметочного штангенциркуля.
Неподвижная губка 1 жестко связана со штангой 2, на которой нанесена обычная основная шкала 11 с интервалом делений 1 мм. Подвижная губка 4 имеет смотровую рамку, на которой расположены две шкалы нониусов: шкала 6, неподвижно закреплен-
ная винтами на рамке и перемещающаяся вместе с рамкой, и шкала 7, свободно перемещающаяся по рамке в направляющих типа «ласточкин хвост». Шкала 6 предназначена для отсчета сотых долей миллиметра, а шкала 7 (подвижная) — для отсчета десятых долей миллиметра. Подвижная губка 4 снабжена также винтом 3, которым через плоскую пружинку 12 производится стопорение подвижной губки на штанге 2.
По штанге свободно перемещается скоба 9, снабженная также стопорным винтом 5. В вилкообразной прорези помещены две гайки 8 с накатками, с пропущенными через них двумя резьбовыми тягами — випгами 10.
При одновременной затяжке сговорных винтов 3 и 5, при вращении верхней гайки 8, подвижная шкала нониуса 7 плавно перемещается вдоль основной шкалы //и неподвижной шкалы нониуса 6. При ослабленном винте 3 и затянутом винте 5 вращением нижней гайки 8 перемещается подвижная губка 4 по штанге 2 вместе с нониусной шкалой 6. Нониусная шкала 7 при этом остается неподвижной, на нее надвигаются (или сдвигаются) направляющие на губке 4.
157
При работе с двойным нониусом могут быть решены две задачи:
1) измерение размера или перемещения с величиной отсчета до 0,01 мм;
2) установка на размер (или в заданное положение) с той же величиной отсчета.
Порядок измерения (перемещения) и отсчета размера (или положения) при помощи двойного нониуса пояснен на рис. 6-4: 1 — основная шкала для отсчета целых миллиметров; II — по-
1-е положение — начальное
г"г 1 Г'Г~Г~1~ГТ|
2-е положение —установка на размер
Рис. 6-4. Порядок измерения и определения размера при помощи двойного нониуса
движная шкала нониуса для отсчета десятых долей миллиметра; III — неподвижная шкала нониуса (перемещающаяся только вместе с измерительной губкой) для отсчета сотых долей миллиметра.
При прикладывании губок штангенциркуля к поверхностям измеряемой детали подвижная губка вместе со шкалами II и III переместится при этом из начального положения (рис. 6-4) на величину измеряемого размера А в положение 2.
В этом положении (2) следует закрепить оба стопорных винта (3 и 5 по рис. 6-3), выверить и совместить при помощи верхней гайки 8 совпадение пулевых штрихов на шкалах нониусов II и III и от этого исходного положения сместить подвижную шкалу нониуса // до совпадения одного из ее штрихов с ближайшим штрихом основной шкалы на уменьшение.
158
Например, согласно рис. 6-4 (положение 2), таким штрихом является четвертый штрих на шкале //, который и нужно переместить влево (на уменьшение) на величину z в положение 3.
После этого производят считывание показаний шкал (по положению 3):
1) целых миллиметров — 2 (так как пройден второй штрих основной шкалы /);
Рис. 6-5. Порядок установки «на размер» при помощи двойного нониуса
2) десятых долей миллиметра — 4 (со штрихом основной шкалы совмещен четвертый штрих шкалы //);
3) сотых долей миллиметра — 5 (так как пятый штрих шкалы /// совпадает или находится ближе всех других штрихов, с одним из штрихов шкалы //).
Общий результат измерения — 2,45 мм.
Вторую задачу — установку штангенциркуля па требующийся размер решают следующим образом (рис. 6-5).
Допустим, следует установить штангенциркули на размер 3,65 мм.
Положение 1 (рис. 6-5): пулевые штрихи шкал II и III должны быть совмещены. Подвижную губку с обеими шкалами нониусов II и III смещают до совмещения нулевых штрихов с третьим делением на основной шкале 3 мм. Затем при затянутом винте 5 (см. рис. 6-3) перемещают шкалу II при помощи верхней гайки 8 на
159
увеличение размера до совпадения шестого штриха шкалы II с ближайшим штрихом основной шкалы / (см. положение 2). И, наконец, не отпуская затяжки винта 5, при ослабленном винтеЗ, перемещают при помощи нижней гайки 8 подвижную губку 4 вместе со шкалой III до совмещения ее пятого штриха с ближайшим штрихом шкалы II на увеличение размера (см. положение 3).
Расчет шкал двойного нониуса производят следующим образом.
Подвижную шкалу нониуса II рассчитывают как для обычного десятичного нониуса (см. выше), т. е. определяют для нее а1; п и I.
Для расчета второй, неподвижной относительно измерительной губки шкалы нониуса III пользуются следующей формулой: интервал деления нониусной шкалы III
G1o,oi ~ ai 1Ш>
где iin = 0,01, что соответствует величине отсчета по шкале///.
Для возможности регулирования начала отсчета — «положения нуля» отсчетные шкалы, шкалы нониусов и индексы-указатели следует изготовлять отдельными деталями, закрепляемыми винтами, а не носить их непосредственно на поверхностях подвижных или неподвижных частей прибора. Нанесение отсчетного штриха вместо индекса-указателя непосредственно на поверхности детали допустимо только в строго отрегулированном начальном положении взаимно перемещающихся узлов или деталей прибора.
Отсчет линейных перемещений по шкалам с цилиндрическими нониусами. Шкалы с цилиндрическими нониусами применяют для отсчета величин линейных перемещений подвижных частей приборов, , устанавливая их на ходовых микрометрических винтах (или на валах зубчатых колес, червяков и т. д.), при помощи которых производятся перемещения.
При необходимости производить отсчеты перемещений в обе стороны передаточные механизмы должны снабжаться определенными зазоровыбирающими устройствами.
Шкалы с цилиндрическими нониусами для отсчета линейных перемещений, осуществляемых при помощи ходовых винтов, имеют тот недостаток, что барабан, связанный непосредственно с ходовым винтом, перемещается вместе с ним на ту же величину. Так, например, у обычных измерительных микрометров с пределами измерения от 0 до 25 мм (или от 25 до 50, от 50 до 75 и т. д.) отсчетный барабанчик с нониусной шкалой имеет перемещение также в пределах от 0 до 25 мм. У многих приборов величины перемещений подвижных кареток бывают гораздо большими, и при использовании для их отсчета нониусов барабанного типа приходится выносить ручку с маховичком и отсчетным барабаном на значительное расстояние, что пе всегда удобно
В подобных случаях можно рекомендовать конструкцию отсчетного устройства с. использованием дифференциального винта 160
с разнонаправленными (т. е. с правой и левой) резьбами, показанную на рис. 6-6. Поскольку такая конструкции малоизвестна, ниже дается более подробное ее описание.
Согласно заданию, максимальное перемещение каретки 10 Sraax — 30 мм с величиной отсчета перемещения в обе стороны i = 0,01 мм. Из-за особых условий (недопустимость попадания дневного света на перемещающийся объект) прибор заключен в светонепроницаемый кожух 8. Следовательно, применение для отсчета линейной шкалы исключалось.
Рис. 6-6. Цилиндрическая шкала для отсчета линейных перемещений, осуществляемых при помощи дифференциального винта
Для перемещения каретки применен дифференциальный винт 1 с разнонаправленными резьбами: М10х0,75 и М10х 1,25 (левая). В качестве ходовых гаек соответственно использованы резьбовое отверстие во втулке 5, привертываемой к стенке прибора 7, — М10х0,75 и резьбовое отверстие в перемещающейся каретке 10 — М10Х1,25 (левая).
Таким образом, перемещение каретки за один оборот двухрезьбового ходового винта равен р} р.. — 0,75 + 1,25 = 2 мм. Исходя из заданной величины отсчета i = 0,01, на отсчетном ба-
рабане 3 должно быть N = = 200 делений.
При выбранном размере диаметра барабана D = 60 мм длина одного деления на шкале барабана lY = ^Ор° = 0,94 мм,
что вполне достаточно для удобства считывания показаний.
11 Ю. В. Шарловский 161
Так как 200 делений на шкале барабана соответствуют перемещению каретки на 2 мм, принята соответствующая оцифровка шкалы (см. развертку шкалы на рис. 6-6). Счетчиком оборотов служит шкала на индексе 6, имеющая 15 делений (см. вид Л”), что соответствует числу оборотов винта, необходимому для перемещения каретки (-у-)- Деления на шкале индекса нанесены через 0,75 мм, что соответствует шагу резьбы, по которой винт ввинчивается в резьбовую втулку 5, т. е. М10х0,75.
Для обеспечения перемещения каретки на S = 30 мм величина перемещения ходового винта будет равна 0,75x15 = 11,25 мм.
Для установки шкалы барабана в нулевое положение барабан может быть повернут относительно винта при ослаблении трех винтов 2. Винты эти притягивают шайбу 4 и закрепляют отрегулированное положение барабана на ходовом винте посредством трения.
Для обеспечения точности отсчетов перемещений каретки в обе стороны между двумя ходовыми гайками вложена пружина 9, выбирающая осевые зазоры в резьбовых соединениях. Высота пружины /72 соответствует состоянию пружины при наибольшей ее рабочей деформации (Г2)-
В приборах широко применяют приспособления для линейных перемещений кареток с использованием отсчетных устройств по типам обычных измерительных микрометров (рис. 6-7 и 6-8) с линейными шкалами, нанесенными на цилиндрические поверхности, и цилиндрическими нониусами.
Устройство, показанное на рис. 6-7, применяют для отсчета перемещений каретки 1, скользящей в направляющих 2. Отверстие в гайке 6 служит одновременно и направляющей для гладкой шейки винта 9 при его поступательном перемещении. Сферический конец ходового винта упирается непосредственно в торец каретки и при ввинчивании винта в гайку 6 толкает каретку и перемещает ее в направляющих. При вращении винта в обратную сторону, т. е. при вывинчивании его из ходовой гайки 6, каретка перемещается в обратную сторону, так как две спиральные пружины 3 притягивают каретку к корпусу 4, а следовательно, и к сферическому концу вывинчиваемого ходового винта. Пружины, кроме того, создают осевое усилие винта, необходимое для выборки зазоров в резьбовой паре, что обеспечивает точность отсчета перемещений каретки при ее движениях в обоих направлениях.
Миллиметровая шкала отсчета нанесена на образующей втулки 5, напрессованной на цилиндрической поверхности гайки 6. На барабане 7 нанесена шкала нониуса, позволяющая отсчитывать перемещения с точностью до 0,01 мм. Для установки нулевого штриха барабана в начальное положение барабан может быть повернут относительно ходового винта 9 при ослаблении затяжки винтов 8. Поворот этот происходит в пределах зазоров в проходных отверстиях под винты.
162
Конструкция устройства, показанного на рис. 6-6, аналогична устройству, приведенному на рис. 6-7. Возврат каретки 2 и поджим ее к ходовому винту 7 здесь осуществляется пружиной сжатия 1.
Для уменьшения величины зазора по средним диаметрам деталей резьбовой пары применена разрезная гайка 5 с дополнитель-
ные. 6-7. Отсчетное устройство с нониусом барабанного типа
ной наружной конической резьбой. Выборку зазоров по средним диаметрам резьбы производят регулированием затяжки конической гайки 4.
Установку на нуль отсчетного барабана 3 осуществляют при ослаблении затяжки круглой гайки 6.
Линейные шкалы для цилиндрических нониусов выполняют двумя способами.
Рис. 6-8. Отсчетное устройство с нониусом барабанного типа
1. При шаге резьбы ходового впита, равном 1 мм, линейная шкала, наносимая па образуклцей цилиндрической поверхности, имеет цену деления и длину деления I мм (рис. 6 9, а). Оцифровку линейной шкалы производят через К) делений: 0, 10, 20 и т. д. Ходовой винт вместе с барабаном за один оборот перемещается точно на одно деление линейной шкалы. Окружность нониуса на барабане разделена на 100 частей — от 0 до 100 с оцифровкой через каждые 10 делений: 0, 10, 20, 30 и т. д.
При определении величины перемещения каретки (вместе с ходовым винтом и барабаном) число целых миллиметров отсчитывают И* 163
по линейной шкале, а дробную часть — непосредственно по штриху, совпадающему с тем или иным делением на барабане. Так, согласно рис. 6-9, а, величина перемещения равна 11, 15 мм.
2. При шаге резьбы ходового винта, равном 0,5 мм, на образующей цилиндрической поверхности наносят две линейные шкалы в обе стороны от продольной линии. Обе шкалы с делениями по 1 мм, но штрихи верхней шкалы смещают относительно штрихов нижней шкалы на 0,5 мм (рис. 6-9, б и в). Оцифровывают только нижнюю шкалу через 10 делений: 0, 10, 20 и т. д.
Окружность нониуса на барабане разделена на 50 частей с оцифровкой также через 10 делений: 0, 10, 20, 30, 40, 0. Ходовой
Рис. 6-9. Линейные шкалы с нониусами барабанного типа
винт вместе с барабаном за один оборот перемещается на 0,5 мм, т. е. от риски на нижней шкале до риски на-верхней шкале.
При определении величины перемещения число целых миллиметров определяют так же, как и при миллиметровом шаге ходового винта, по линейной шкале, дробную же часть перемещения прочитывают двояко:
а) если за пройденным миллиметровым штрихом на нижней оцифрованной шкале очередной штрих па верхней неоцифрованной шкале не виден, то дробную часть определяют непосредственно по совпадению штриха с делениями шкалы нониуса; так, согласно рис. 6-9, б, величина перемещения будет та же, т. е. 11, 15 мм;
б) если за пройденным миллиметровым штрихом на нижней оцифрованной шкале виден очередной штрих на верхней неоцифрованной шкале, то к непосредственному показанию нониуса при определении дробной части прибавляют 0,5 мм; так, при том же положении (как и на рис. 6-9, б) шкалы нониуса, но при видимости очередного штриха на верхней шкале величина перемещения будет 11,65 мм (рис. 6-9, в).
На рис. 6-10 показано отсчетное устройство для определения перемещений штока 2, перемещающегося от пазового кулачка 4, ведущего при своем вращении ролик 3 по радиусу спирали Архимеда. Если известна величина шага спирали Н, то при заданной 164
цене деления шкалы i число делений п на отсчетном барабане 5 н
определится из отношения п = —.
Пружина 1 обеспечивает качение ролика по внешнему профилю спирального паза и выбирает радиальные зазоры в посадке ролика, что уменьшает ошибку отсчета перемещений при перемене направления перемещения.
Точность отсчета такого устройства — невелика, так как шаг спирали, даже при применении самых мелкоразмерных шарико-
Рис. 6-10. Отсчетное устройство для определения величин линейных перемещений, осуществляемых при помощи поворота пазового кулачка
подшипников, Н 5 мм, что при п 100 обеспечивает величину II 5
отсчета i = 0,05 мм Применение же в качестве
ролика втулок с трением скольжения увеличивает трение в механизме н требует увеличения шага спирали для уменьшения крутизны подъема ролика.
На рис. 6-11 показана конструкция узла, предназначенного для весьма плавного перемещения (подъема или опускания) предметного столика (±z) с микрометрическим отсчетом этих перемещений.
При вращении отсчетного барабана 6 вместе с ходовым винтом 9 конец винта, упираясь в дно выточки в конусной скалке 10, перемещает ее цилиндрическую часть в направляющей втулке 5.
165
На конусную поверхность скалки опирается палец 4, на который, в свою очередь, опирается предметный столик <3. При продольном движении скалки 10 палец 4, скользя по наклонной поверхности, поднимается вместе с предметным столиком.
Рис. 6-11. Устройство для точного отсчета величин вертикальных перемещений предметного столика
Нониусная шкала на барабане имеет 50 делений, что при шаге винта Р = 0,5 мм обеспечивает отсчет перемещения винта и конусной скалки Д/ = 0,01 мм. Палец 4 переместится при этом на величину Дг = Д/ tga, где а — половина угла конуса скалки 10.
При угле конуса 2а = 12° tg а = 0,105. Отсюда точность от-
Рис. 6-12. Закрепление на ходовом винте шкалы барабанного типа с возможностью
счета перемещения пальца 4 и предметного столика <3 Дг = 0,01 Х0,105
0,001 мм.
В конструкции отсчетного устройства применена двойная выборка зазоров по средним диаметрам резьбы: при помощи пружины 2, помещенной в стаканчике 1, п при помощи разрезной гайки 8, стягиваемой гайкой 7. Такое устройство обеспечивает требующуюся плавность перемещения ходо-
регулирования начального положения нулевого штриха
вого винта и исключает ошибки отсчета при перемене направления его дви-
жения.
Для обеспечения точности отсчетов вертикальных перемещений предметного столика ±Лг в конструкции предметного столика должно быть предусмотрено силовое замыкание столика <3 с концом пальца 4 (на рис. 6-11 не показано).
Независимо от того, производится ли отсчет перемещений при помощи нониусов (см. рис. 6-7, 6-8, 6-11) или непосредственно по шкале (см. рис. 6-6, 6-10), нанесенной на цилиндрической поверх-
166
пости барабана, необходимо предусматривать возможность смещения (поворота) градуированного барабана относительно ходового винта, как это показано на рис. 6-12, для обеспечения регулирования начального положения барабана, т е совмещение нулевого штриха с индексом указателя.
20. ОТСЧЕТНЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
Способы отсчетов угловых перемещений. Для отсчетов угловых перемещений применяют дуговые и круговые шкалы с интервалами делений через угловой градус или дольные и кратные ему величины. В специальных измерительных приборах круговые шкалы со стрелочными указателями градуируются с ценой делений,
соответствующих определенным долям величин давления, напря
жения, силы тока и т. д., а в отдельных случаях величинам линейных перемещений, например индикаторы часового типа.
Дробную часть деления, как и у линейных шкал, юп-ределяют или на глаз, или применяют дополнительные
шкалы нониусов. Принцип построения шкал нониусов для кру-
говых шкал ничем не отличается от такого же принципа построения нониусов для линейных шкал; следовательно, и формулы для их расчетов остаются теми же.
Приведем пример расчета шкалы нониуса угловых перемещений с величиной отсчета i = 10' при величине деления основной шкалы а = 1°. При масштабе шкалы у = 2 величина деления
шкалы нониуса
аг = уа — i — 2-60 — 10 = НО';
число делений шкалы нониуса
а 60 с
п = — = -|(- = Ь делении,
длина шкалы iioiinyc.i
I а{п 110-6 660' 11°.
Общая длина шкалы нониуса, при необходимости отсчета показаний от нуля в обе стороны (рис. 6-13),
/г = 2Z = 2-11 = 22°.
На рис. 6 13 показана схема рассчитанной шкалы и указан способ отсчета ее показаний: число целых градусов (положение нуля нониусной шкалы 1 относительно нуля основной шкалы 2) будет 0°. Так как со штрихом основной шкалы совпадает четвертый
167
Рис. 6-14. Различные способы расположения нониусной шкалы: на не-
подвижных и б — на подвижных частях прибора
штрих на шкале нониуса, а цена деления шкалы нониуса равна 10', то дробная часть соответствует величине 40'. Общий результат отсчета — 0°40'.
Если для линейных шкал безразлично, где располагать индекс и шкалу нониуса — на подвижных или неподвижных частях прибора, то для круговых шкал индекс или нониус лучше располагать на неподвижной части прибора так как в этом случае нониус всегда будет находиться в одном месте, удобном для наблюдения (рис. 6-14, а). При расположении же нониуса (или индекса) на подвижной части прибора (рис. 6-14, б) положение нониуса все время будет изменяться, хотя отсчет и в этом случае будет правильным. Это замечание действительно и в.случаях, когда — подвижной частью является внешняя кольцевая, а неподвижной внутренняя дисковая части прибора.
Угловой поворот подвижной части прибора может осуществляться как непосредственно, так и при помощи винтовой или червячной передач (рис. 6-15).
На рис. 6-15, а показано приспособление для поворота предметного столика 4 с отсчетом величины поворота по шка
ле 3. Конец регулировочного винта 8 при его ввинчивании толкает поводок 5 и поворачивает его вместе со шкалой 3 и предметным столиком 4 на некоторый угол, отсчитываемый по индексу 2. Обратный поворот предметного столика при вывинчивании регулировочного винта 8 производится под действием пружинки 7, помещенной в стаканчике 6
Величина угла поворота ограничена п обычно не превышает значения ±15° от среднего (пулевого) положения. Приспособление смонтировано на штанге 1 регулируемой стойки.
На рис. 6-15, б показано другое поворотное приспособление, также смонтированное на штанге 13 регулируемой стойки. Здесь поворот предметного столика 10 вместе с отсчетной шкалой 9 производится при помощи червяка 12, сцепляющегося с червячным колесом 11. Поворот в обоих направлениях не ограничен, поэтому отсчетная шкала нанесена на полной окружности.
В обоих случаях (рис. 6-15, а и б) отсчет угла поворота производится при совмещении штрихов индекса-указателя или шкалы нониуса с соответствующим штрихом на шкале, поэтому никаких зазоровыбирающих устройств в передаточных механизмах не требуется.
Если же отсчет величин перемещений в обе стороны производят по шкалам и цилиндрическим нониусам, в конструкцшйотсчет-168
пых устройств необходимо предусматривать зазоровыбирающие приспособления и устройства по типу, показанному на рис. 7-7 в гл. VII. В этой же гл. VII описаны конструкции зазоровыбирающих устройств и даны рекомендации по их конструированию и расчету.
Во всех случаях в отсчетных устройствах для угловых перемещений необходимо предусматривать возможность регулирова-
ние. 6-15. Эскизы поворотных приспособлений для предметных столиков с отсчетом величин поворотов по шкалам: а — с винтовой и б — с червячной передачами
ния установки нулевого штриха индекса или шкалы нониуса в начальное положение отсчета. Это регулирование достигается обычно передвижкой индекса или шкалы нониуса за счет зазоров в про ходных отверстиях под крепежные винты.
Устройство корректоров положения стрелочных указателей. Стрелки-указатели обычно удерживаются па оси за счет натяга (рис. 6-1G, а) или при помощи стопорного винта (рис. 6-16,6). Установку таких стрелок на «пуль» в начальном положении отсчета производят простым поворотом стрелок на оси до совмещения ее острия с нулевым штрихом шкалы.
У магнитоэлектрических и других измерительных приборов, у которых на оси стрелки-указателя устанавливают спиральную пружину, создающую при закручивании противодействующий крутящий момент, уравновешивающий крутящий момент, возникающий под действием измеряемой величины, начальное положение
169
стрелки-указателя должно соответствовать нулевому значению противодействующего крутящего момента пружины. В этом случае установка стрелки на «нуль» поворотом ее на оси затруднительна и для этой цели применяют специальные устройства — корректоры.
На рис. 6-17 показано устройство корректора, предназначенного для установки стрелки-указателя на «нуль». Один (внутренний) конец противодействующей спиральной пружины 3 закреп-
Рис. 6-16. Закрепление на осях стрелок-указателей- а — на трении; б — при помощи стопорного винта
Рис. 6-17. Схематический чертеж устройства корректора стрелоч ного прибора со спиральной поо тиводействующей пружиной
лен в колодочке 4, насаженной па ось стрелки-указателя 2. Дру-ной (наружный) конец пружины укреплен па рычаге 5, имеющем продольный паз, в который входит палец 6 ручки корректора 7.
При необходимости приведения стрелки в нулевое положение на шкале 1, т. е. поворота ее по направлению движения часовой стрелки на угол а — из положения I в положение II, рычаг 5 корректорного устройства также должен быть повернут на угол а против движения часовой стрелки из положения I в положение II (пальца). Ручка корректора при этом должна быть повернута (против движения часовой стрелки) на угол <р. Ручка корректора в данном случае закреплена непосредственно в стенке прибора.
На рис. 6-18 показаны наиболее часто применяемые способы закрепления в стенках приборов ручек корректоров: а — при помощи тарельчатой пружинной шайбы 1 и штифта 2; б — гайкой 3, законтренной от проворота пружинной шайбой 4 и шайбами 5; 170
в — пружинной тарельчатой шайбой 7 и накладной планкой 6 иг — при помощи пружинной вилки 8, вкладываемой в выточку на стержне ручки.
Рис. 6-18. Различные способы закрепления ручек корректора в станках прибора
На рис. 6-19 показана конструкция корректора с винтовой ручкой 4 на боковой стенке прибора Ручка 4 ввертывается в резьбовое отверстие втулки 3 и толкает палец 6, перемещаемый в цилин-
дрическом отверстии втулки 3. Для предохранения от проворота пальца служит штифт 5, скользящий в пазах втулки 3. Конец пальца 6 упирается в рычаг 7 корректора, который при перемещении пальца на величину I поворачивается на угол а, необходимый для совмещения конца стрелки с начальным штрихом шкалы. Силовое замыкание рычага 7 с отклоняющим его пальцем осуществляется пружиной 1, укрепленной в ушке 2.
Подобные конструкции кор ректоров (см. рис. 6-17 и 6-19) можно применить при двусторонних круговых шкалах с отсчетом углов поворота в обе стороны от нуля.
Уравновешивание стрелок-указателей в отсчетных устрой-
Рис. 6-19. Конструкция корректора с размещением ручки на боковой стенке прибора
ствах с противодействующими пружинами. В отсчетных устройствах с противодействующими спиральными пружинами стрелки-
указатели должны быть тщательно уравновешены во избежание
171
возникновения добавочных крутящих моментов, вызываемых силами от неуравновешенности стрелок (рис. 6-20).
При отклонении стрелки влево на угол 04 и положении центра тяжести в точке Сг создается добавочный момент МА = Pllf раскручивающий противодействующую пружину. При отклонении стрелки вправо на угол а2 добавочный момент АД = Р12 закручивает противодействующую пружину. Эти моменты, возникающие от неуравновешенности стрелок, вызывают дополнительные закручивания (или раскручивания) противодействующих пружин и вносят погрешности при отсчете показаний.
Рис. 6-21 Формы статически уравновешенных стрелок указателей. .
Для статического уравновешивания срелок им придают формы, подобные указанным на рис. 6-21. Статическую уравновешенность стрелок проверяют в различных (крайних и промежуточных) положениях стрелок и, если нужно, производят дополнительное уравновешивание подпайкой оловянным припоем (для алюминиевых стрелок — подпиливанием заведомо увеличенного противовеса).
В чувствительных электроизмерительных приборах статическое уравновешивание стрелок производят но схемам, показанным на рис. 6-22.
Для возможности уравновешивания стрелок их колодки снабжают резьбовыми усами с навертываемыми на них грузиками 1, 2 и 3 (рис. 6-22, а).
Применяют два способа расположения уравновешивающих усов с грузиками: с тремя усами — на крестовине (рис. 6-22, б) и с двумя усами — на вилке (рис. 6-22, в).
Порядок регулирования уравновешенности стрелок с грузиками на крестовине в двух положениях показан на рис. 6-22, б.
1-е положение — регулирование вертикального положения стрелки. Отклонение от вертикали ликвидируют передвижкой по резьбовым усам грузиков 1 и 2. Так, в случае отклонения стрелки влево (положение /) грузик 2 свинчивают по направлению стрелки I. Отклонения вправо (положение II) ликвидируют подобным же 172
образом грузиком 1 (по стрелке II). После отрегулирования вертикального положения стрелки ее поворачивают в горизонтальное положение 2.
2-е положение — регулирование горизонтального положения стрелки. Отклонения от горизонтали ликвидируют соответствующими свинчиванием (по стрелке III) или навинчиванием (по стрелке IV) грузика 3.
Порядок регулирования уравновешенности стрелок грузиком на вилке показан па рис. 6-22, в.
а)
Рис. 6-22. Схемы регулирования статической уравновешенности стрелок с грузиками на крестовинах и на вилках
1-е положение
2-е положение
Регулирование вертикального положения стрелки производят свинчиванием грузиков: при отклонении стрелки влево (положение I ) свинчивают грузик 2 (стрелка I) и, наоборот, —при отклонении стрелки вправо свинчивают грузик 1 (стрелка II).
При регулировании уравновешенности стрелки с грузиками на вилке в горизонтальном положении свинчивают или навинчивают одновременно оба грузика 1 и 2: при отклонении стрелки вверх (положение. ///) оба грузика навинчивают на усы (стрелка III) и наоборот.
Формы концов с грслок-ука.загслсй и их размеры, а также технические требования па их и п отопление, цвет и виды покрытий регламентируются ГОСТ 3051 — 69.
Погрешности установки круговых шкал. Допуски на расположение отверстий для винтов, крепящих круговую шкалу, не обеспечивают необходимой точности ее центрирования. Поэтому расположение круговых шкал, предназначенных для точных отсчетов угловых перемещений по стрелкам-указателям, должно быть отрегулировано.
173
Влияние эксцентричности расположения круговой шкалы на точность отсчета по ней показано на рис. 6-23.
Пусть геометрический центр круговой шкалы — точка А (рис. 6-23, а) смещен относительно оси поворота стрелки (точка В) на величину е. Тогда фактический угол поворота стрелки — а будет отличаться от угла р, отсчитанного по шкале на величину 6 = р — а.
Из Л АВС
sin 6 е
sin а R ’
где R — радиус шкалы, или sin 6 = sina-^-, т. е. угол погрешности отсчета б будет изменяться по закону синуса с максималь
Рис. 6-23. К определению зависимости точности отсчета по круговым шкалам от точности центрирования шкалы
ными значениями при sin а ±1 для углов а 90° и а = 270° и минимальными значениями при sin а 0 для углов а = 0 и а = 180°, когда величина фактического угла поворота будет совпадать с величинами отсчета по шкале.
Максимальное значение ошибки отсчета можно определить из соотношения
sin оП1;1Х — + и отах — dz arcsin .
При движении стрелки по кругу (рис. 6-23, б) при наличии эксцентриситета установки шкалы погрешности отсчета в правой половине круга будут иметь положительные значения +6, возрастая в первой четверти круга от 0 до 61пах и убывая во второй четверти круга от бтах до 0. В левой половине круга значения угла погрешности отсчета отрицательны — би изменяются по тому же 174
закону: возрастая в третьей четверти круга и убывая в четвертой четверти, как это показано на рис. 6-23, в.
Количественную оценку влияния эксцентричности закрепления шкалы на точность отсчета по ней поясним следующими примерами.
Пример 1. Круговая шкала диаметром 60 мм и ценой деления 0,5° установлена с эксцентриситетом е = 0,5 мм. Определить максимальную погрешность отсчета по шкале.
Согласно предыдущему
бтах ± arcsin ± arcsin А- ± arcsin 0,0167 = ± 57',
т. е. максимальная погрешность отсчета будет соответствовать почти двум делениям на шкале («И°).
Может быть решена и обратная задача.
Пример 2. При данных предыдущего примера рассчитать допустимую величину смещения центра шкалы етах-
При цене деления шкалы 0,5° допуск на погрешность отсчета по этой шкале, во всяком случае, не должен превышать величины цены деления шкалы, т. е. А = 0,5°. Или, считая равновероятными отклонения стрелки в ту или иную сторону, допустимая погрешность отсчета
6= +
А = ч- = ± 0,25° = ± 15' 2 2 ~ ’
Из уравнения
6 max R
6гаах = ± arcsin
15' = ± arcsin
R
или
sin 15' = = 0,004,
oU
отсюда етах = 0,004-30 = 0,12 мм.
Глава VII
ЗАЗОРОВЫБИРАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА В ПЕРЕДАТОЧНЫХ МЕХАНИЗМАХ
21. ВЫБОРКА МЕРТВЫХ ХОДОВ, ВОЗНИКАЮЩИХ ПРИ ПЕРЕМЕНЕ НАПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ
Мертвым ходом называют величину перемещения ведущего звена при неподвижном ведомом звене. Мертвый ход является следствием наличия зазоров в соединениях звеньев механизма и упругих деформаций этих звеньев под действием передаваемых усилий.
Величина упругих деформаций сопряженных звеньев в приборах в большинстве случаев может быть сведена к минимуму при правильном конструировании сопрягающихся деталей, передающих движение. Основной причиной возникновения мертвых ходов являются зазоры в соединениях звеньев механизмов.
Мертвый ход возникает при перемене направления движения — так называемом реверсе. После выборки всех зазоров в сопряжениях в направлении движения обеспечивается силовое замыкание соприкасающихся поверхностей звеньев, и дальнейшее перемещение ведомого звена происходит в соответствии с движением ведущего звена.
Для уменьшения или полного уничтожения при перемене движения мертвых ходов применяют приспособления, выбирающие зазоры в соединениях звеньев. Такие приспособления называют зазоровыбирающими устройствами.
Существуют зазоровыбирающие устройства, действующие автоматически, полностью выбирающие зазоры в подвижных соединениях и не нуждающиеся в подрегулировании в процессе работы. В такое устройство входят упругие элементы — пружины или детали из упругих материалов, выбирающие зазоры в соединениях, а также компенсирующие изменения размеров вследствие износа или температурных деформаций и т. п. Упругие элементы создают силовое замыкание соприкасающихся звеньев механизма при передаче ими движения в обоих направлениях.
Усилие поджима упругого элемента, или создаваемый им момент, должны надежно превышать усилие или момент, необхо-176
димые для перемещения ведомого звена, иначе при перемене направления движения возможно возникновение так называемого упругого мертвого хода.
Однако чрезмерно большие усилия (моменты) упругих элементов в автоматически действующих зазоровыбирающих устройствах, с одной стороны, полностью уничтожают мертвые хода в передачах при перемене направления движения, с другой стороны, — значительно увеличивают трение, ускоряют износ, уменьшают к. п. д. передачи и в отдельных случаях могут привести к заклиниванию передаточных механизмов. Поэтому упругие элементы зазоровыбирающих устройств должны быть рассчитаны или подобраны так, чтобы усилие поджима упругого элемента (или создаваемый им момент) превышало усилие (или момент), необходимое для перемещения ведомого звена, не более чем в 1,5—2 раза.
Основные формулы для расчета пружин для зазоровыбирающих устройств приведены в этой же главе (см. п. 24).
Имеются также и зазоровыбирающие устройства, нуждающиеся в периодическом подрегулировании величины зазоров по мере износа сопрягающихся звеньев. Регулирование величины зазоров у таких устройств осуществляют при помощи резьбовых деталей или регулировочных винтов, которые после отрегулирования закрепляют — законтривают.
Отсутствие упругих элементов не позволяет обеспечить одновременно силовое замыкание сопрягающихся звеньев для движения в обе стороны, поэтому при регулировании зазоры полностью не выбираются, а лишь уменьшаются до минимально необходимых значений. Следовательно, остается возможность получения минимальных, в пределах величин оставшихся зазоров, мертвых ходов при перемене направления движения.
При определении минимальных величин зазоров в регулируемых (неавтоматических) зазоровыбирающих устройствах следует учитывать возможные изменения размеров сопрягающихся звеньев вследствие температурных деформаций.
Зазоровыбирающие устройства применяют в передачах поступательного и возвратно-поступательного движений (резьбовых, кулачковых, зубчатых, зубчато-реечных, кривошипно-шатунных), а также в передачах вращательного и качательного движений (зубчатых, поводковых, рычажных и г. д.).
22. ЗАЗОРОВЫБИРАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА В РЕЗЬБОВЫХ ПЕРЕДАЧАХ
Все резьбовые соединения в зависимости от их назначения можно разделить на крепежные и ходовые пары.
Основным назначением крепежных резьбовых пар является обеспечение неподвижного соединения деталей, тогда как ходовые резьбовые пары предназначены для взаимного перемещения узлов и деталей приборов. Примерами резьбовых ходовых пар могут
12 Ю. В. Шарловский 177
служить ходовые винты с гайками, регулировочные винты с гайками и микрометрические резьбовые пары в измерительных приборах.
Для ходовых резьбовых пар в приборостроении применяют метрические резьбы с диаметрами от 0,25 до 0,9 мм по ГОСТ 9000—73 и с диаметрами от 1 мм и более — по ГОСТ 9150—59, реже трапецеидальные — по ГОСТ 9484—73, а иногда и нестандартные — прямоугольные (ленточные) по ведомственным нормалям. В основном применяют одноходовые резьбы.
Точные ходовые резьбовые пары выполняют по посадке скольжения С, гарантированный зазор по среднему диаметру резьбы при этой посадке равен нулю. Практически же всегда имеется какой-то
60"
Рис. 7-1. Схемы сопряжений профилей в ходовых резьбовых парах. Средние диаметры резьбы: гайки — d2r, винта — d2B
зазор по средним диаметрам резьбы винта и гайки, величина которого регламентируется допусками по ГОСТ 16093—70.
Зазор по среднему диаметру резьбы винта и гайки (рис. 7-1, а) создает свободу относительного перемещения сопрягаемых винта и гайки ±а и обеспечивает лишь однопрофильный контакт в резьбовом соединении (рис. 7-1, б).
При перемене направления движения возникает мертвый ход, т. е. свободное перемещение одного элемента резьбового соединения относительно другого (винта относительно гайки или гайки относительно винта), пока не будет выбран осевой зазор в резьбовом соединении.
Величина мертвого хода 2п определяется из формулы
Mx = 2a = 2btg~^ 1,1556,
где b — величина зазора по средним диаметрам резьбы винта и гайки; а — угол резьбового профиля; а = 60°.
Конструкции зазоровыбирающих устройств в соединениях ходовых резьбовых пар могут быть трех типов:
1) устройства, уменьшающие или выбирающие радиальные зазоры по среднему диаметру резьбы соединения;
2) устройства, выбирающие осевые зазоры в одну сторону и обеспечивающие надежный силовой контакт при движении в обе стороны с однопрофильным соединением, и
178
3) устройства, выбирающие осевые зазоры в обе стороны и обеспечивающие одновременные контакты правых и левых профилей резьбы ходового винта.
Зазоровыбирающие устройства первого типа представляют собой разрезные гайки.
На рис. 7-2 показана гайка, имеющая односторонний разрез s. Для регулирования зазора по среднему диаметру резьбы разрезную гайку 2 стягивают двумя А
винтами 3. Винт 4 (отпорный) служит для фиксирования величины затяжки винтов 3. Конкретный пример применения такой разрезной гайки показан на рис. 4-8.
При данной конструкции разрезная гайка выбирает зазор по среднему диаметру не-
Рис. 7-2. Гайка с односторонним
равномерно, так как охваты- разрезом
вает винт 1 (рис. 7-2) одно-
сторонне, т. е. происходит некоторый отжим ходового винта в сторону, противоположную прорези.
На рис. 7-3 показана другая конструкция разрезной гайки, лишенной указанного недостатка, так как в этом случае гайка 1 разрезана полностью и четыре стяжных винта 3 при соответствующем регулировании их затяжки обеспечивают более полный охват разрезной гайки ходового винта 2 с двух сторон. Винт 4 — отпорный.
Разрезные гайки типа показанных на рис. 7-2 и 7-3 не обеспечивают полной выборки мертвого хода в резьбовом соединении при перемене направления движения. Минимальное значение величины мертвого хода н.пого зазора, обеспечивающего
плавное относительное перемещение резьбовых элементов.
Разрезные, стягиваемые вин гимн 1 апки несколько ухудшают точность работы резьбовой пары н ускоряют ее и шос. Для улучшения работы резьбовой пары применяют притирку разрезной гайки к ходовому винту, что исключает вза и мо сменяемость деталей резьбовой пары. При износе разрезной гайки необходимы ее подтягивание и, как следствие, повторная притирка соединения гайки и винта.
Возможны также и конструкции разрезных гаек с автоматической полной выборкой зазора по среднему диаметру, полностью выбирающие мертвые хода при перемене направления движения. Одна из таких конструкций показана на рис. 7-4.
12* 179
Рис. 7-3. Гайка, состоящая половин
из двух
величиной
мпнима.)
Гайка представляет собой цилиндр с резьбовым отверстием, перпендикулярным к оси цилиндра. Цилиндр разрезан на две части 5 и 6 по оси резьбового отверстия. Обе половины разрезной гайки вложены в кронштейн-втулку 4 и сжимаются под действием пружин 7, опирающихся на регулируемые резьбовые пробки 3, ввернутые в оба конца кронштейна 4.
Рис. 7-4. Разрезная гайка с автоматической выборкой зазора по среднему диаметру резьбы
Для предотвращения проворачивания половин разрезной гайки, в отверстии кронштейна в обе половины гайки (до завертывания в нее ходового винта 7) вставлены штифты 2, скользящие вдоль оси
направляющего отверстия в кронштейне в специальных пазах. Кронштейн 4 закреплен на базовой детали 8 винтами 9.
Для равномерной выборки зазора по всей окружности резьбы ходового винта разрезные гайки выполняют в виде цанги с резьбовым отверстием.
На рис. 7-5 показана конструкция разрезной двусторонней цанговой гайки с автоматической выборкой зазоров по среднему диаметру резьбы.
Рис. 7-5. Двусторонняя разрезная цанговая гайка с автоматической выборкой зазора по среднему диаметру резьбы
Двустороннюю гайку 7 вместе с ходовым винтом 1 устанавливают посредством специальной проточки в гнездо средней стойки Ш-образного кронштейна и закрепляют дугообразным прижимным хомутиком 6.
С обеих сторон на конусные разрезанные концы гайки надвигаются тарелки 5 с конусными отверстиями, которые под действием пружин 4 сжимают разрезанные резьбовые лепестки гайки.
Величины усилий пружин регулируют резьбовыми пробками 8, ввертываемыми в крайние ушки кронштейна 2. Для предотвращения проворачивания (или скручивания) пружин 4 при ввертывании пробок 8 под подошвы пружин подкладывают шайбы 3.
180
Рис. 7-6. Зазоровыбирающее устройство с пружиной сжатия
Двусторонние цанговые гайки применяют при реверсивных отсчетных винтовых передачах, так как они не требуют регулирования по мере износа. Конкретное применение разрезных цанговых гаек — односторонней и двусторонней соответственно показано на рис. 6-8 и 6-11.
При применении нестандартных резьб с квадратным или прямоугольным профилями разрезные стягиваемые гайки не устраняют продольных мертвых ходов в резьбовых соединениях и для их ликвидации необходимо применять зазоровыбирающие устройства второго типа, создающие силовое однопрофильное замыкание, или третьего типа, обеспечивающие одновременные контакты с гайкой правых и левых профилей резьбы ходового винта.
Зазоровыбирающие устройства второго типа, обеспечивающие силовое о д-н о профильное замыкание в резьбовом соединении, выполняют при помощи пружин сжатия или растяжения. Под действием пружины одна резьбовая деталь (гайка или винт) смещается относительно другой резьбовой детали вдоль оси резьбы до со
прикосновения разноименных профилей в резьбовом соединении, а усилие пружины обеспечивает силовой контакт соприкасающихся профилей при работе резьбовой пары в обоих направлениях.
На рис. 7-6 показано зазоровыбирающее устройство с пружиной сжатия. Ходовая гайка 3 закреплена на каретке 1, перемещающейся в продольных направляющих. Пружина 4 одним своим концом упирается в торец кронштейна 5, а другим концом — в торец гайки 3, смещает последнюю вместе с кареткой в осевом направлении и создает силовой контакт резбовых профилей гайки и ходового винта 2 (см. рис. 7-6, /). Усилие пружины должно в 1,5— 2 раза превышать усилие, необходимое для перемещения каретки в направляющих.
В данном случае при ввертывании винта каретка перемещается вправо. При вывертывании винта гайку с кареткой перемещает пружина, а резьбовые витки профиля гайки как бы скользят по виткам вывертываемого винта, не выходя из силового контакта с ним.
На рис. 7-7 показана другая конструкция зазоровыбирающего устройства с пружиной сжатия. Здесь пружина 1, действующая вдоль оси винта 3, смещает его относительно неподвижной гайки 4 до силового замыкания резьбовых витков по разноименным профилям.
181
Конструкция предназначена для измерения углов поворота а рычага 2, которые (при малых значениях а) пропорциональны линейным перемещениям микрометрического винта 3.
В качестве зазоровыбирающих элементов могут быть применены и пружины растяжения (рис. 7-8). Здесь столик 1, псреме-
Рис. 7-7. Зазоровыбирающее устройство с пружиной сжатия
щающийся по цилиндрическим направляющим 3 при помощи винта 4, притянут цилиндрическими винтовыми пружинами 5 к кронштейну 2, в котором имеется резьбовое отверстие, заменяющее ходовую гайку.
Рис. 7-8. Зазоровыбирающее устройство с пружинами растяжения
Одни концы пружин прикреплены крючками к столику при помощи винтов 7, а другие — закреплены в прорезях кронштейна штифтами 6. Пружины притягивают столик к кронштейну, и ребро столика, упираясь в торец ходового винта 4, сдвигает последний в резьбовом соединении вдоль оси и прижимает резьбо-182
вне витки винта к резьбовым виткам гайки, Создавая их силовое однопрофильное замыкание.
При правильном выборе усилия упругого элемента х, обеспечивающего однопрофильное силовое замыкание в резьбовом соединении, мертвый ход при перемене направления движения полностью устраняется.
Устройства третьего типа выбирают осевые зазоры в резьбовых соединениях в обе стороны и обеспечивают одновременные контакты правых и левых профилей резьбы винта с гайкой. Осуществляют эти устройства при помощи двух полугаек, одна из которых обеспечивает контакт своих резьбовых витков с правыми профилями резьбы винта, другая — с левыми.
Конструктивно такие зазоровыбирающие устройства могут быть выполнены двумя способами (рис. 7-9):
1) две полугайки действуют в противоположные стороны вдоль оси винта (рис. 7-9, а) и как бы растягивают стержень ходового винта. В этом случае витки правой полугайки имеют контакты с левыми профилями резьбовых витков винта, а витки левой полугайки, соответственно, с правыми;
2) две полугайки действуют друг другу навстречу и как бы сжимают стержень ходового винта (рис. 7-9, б). В этом случае витки правой полугайки имеют контакты с правыми профилями резьбовых витков винта, а витки левой полугайки, соответственно, с левыми.
Оба способа совершенно равноценны, так как обеспечивают контакты разноименных профилей резьбы винта с гайками. Следует отметить, что зазоровыбирающие устройства для резьбовых соединений, обеспечивающие контакты резьбовых витков по двум профилям, работающие по первому способу (растяжения стержня винта), осуществляются конструктивно несколько проще и разнообразней, чем такие же устройства, работающие по второму способу (сжатия стержня винта). Ниже приведен ряд примеров конструктивных решений зазоровыбирающих устройств для резьбовых соединений с двухпрофильными контактами резьбовых витков ходового винта.
На рис. 7-10 показано, что обе полугайки 1 и 3 навинчиваются на ходовой винт 4 до соприкосновения с кронштейном 2, предварительно надетым на ходовой винт 4. 11ри упоре в торцы кронштейна полугайки взаимно законгривают друг друга и создают растягивающие контакты с резьбовыми витками ходового винта. Контактное усилие в витках резьбы зависит or степени затяжки полугаек и может быть отрегулировано. Отрегулированное положение полугаек фиксируют тремя стяжными винтами 5, пропущенными сквозь тела кронштейна и полугаек. Совпадение дуговых пазов у полугаек с проходными отверстиями в теле кронштейна в процессе регулирования всегда достижимо. Полугайки работают по
1 Рекомендации по выбору и расчету пружин см. гл. VII, п. 24.
183
первому способу — на растяжение винта по схеме, указанной внизу на рис. 7-10.
На рис. 7-11 показано устройство, где зазоры в резьбовом соединении выбираются автоматически при помощи пружины 5.
а)
5)
Рис. 7-9. Схемы резьбовых соединений с двухпрофильными контактами-. а — растягивающее-, б — сжимающее
Рис. 7-10. Зазоровыбирающее устройство для резьбового соединения с двухпрофильными контактами, работающего по первому способу — растягивания витков
Пружина упирается во втулку 3 с косыми срезами, углы которых совпадают с углами скосов полугаек 2 и 4. Втулка 3, действуя наподобие клина, скользит по неподвижной, связанной с телом
Рис. 7-11. Зазоровыбирающее устройство для резьбового соединения с автоматической выборкой зазоров
кронштейна полугайке 2 и отталкивает другую подвижную 4 в осевом направлении. Полугайки, расходясь вдоль ось резьбы, обеспечивают контакты по различным профилям резьбовых витков 184
полугаек и ходового винта 1. Здесь полу гайки работают также по первому способу — на растяжение стержня винта.
Усилие пружины Р должно быть достаточным Для обеспечения силовых контактов в резьбовом соединении при вращении ходового винта в обоих направлениях. Поэтому осевая составляющая усилия в клиновой паре должна быть в 1,5—2 раза больше усилия трения Т при перемещении каретки.
Рис. 7-12. Зазоровыбирающее устройство для резьбового соединения с автоматической выборкой зазоров и регулированием величины контактных усилий в витках резьбы
Если известна величина осевой силы Т, действующей на винт при перемещении каретки, то необходимое усилие пружины Р определится из формулы
Р = (1,5 ч-2,0) Г cos
где ------половина угла клина.
Устройство, показанное на рис. 7-12, аналогично предыдущему, но допускает регулирование величины контактных усилий в резьбовом соединении.
Здесь одна полугайка 2 также выполнена в теле кронштейна, а другая полугайка 6 навинчивается па ходовой винт 1, одновременно сжимая пружину <?, упругость которой создает контактные усилия в резьбовых витках соединения.
После отрегулирования положения гайки в ее тело ввертывается винт-шпонка 5, пропущенный через паз в козырьке кронштейна (полугайка 2). Во избежание скручивания пружины при навинчивании на винт полугайки 6 па дно выточки в полугайке положена шайба 4.
Регулирование величины усилий в контактах — ступенчатое, так как резьбовые гнезда для винта-шпонки 5 в теле полугайки расположены через 45°. Однако, учитывая, что для ходовых резьбовых соединений в приборостроении применяют исключительно резьбы 185
с мелкими шагами, ступенчатость изменения сжатия пружины (а следовательно, и усилия в контактах), соответствующая г/8 величины шага резьбы, — незначительна.
На рис. 7-13 показано еще одно подобное устройство, но здесь
в качестве упругого элемента, создающего контактное усилие
Рис. 7-13. Зазоровыбирающее устройство для резьбового соединения с автоматической выборкой зазоров с резиновым упругим элементом
в витках резьбы, использована резиновая шайба 5, разжимающая полугайки 1 и 3. На образующей полугайки 3 выполнено рифление с крупными зубьями, во впадины между которыми заходит зуб защелки 2, фиксируя величину затяжки полугайки 3.
На дно проточки в полугайке 3 положена ме-
таллическая шайба 4, предотвращающая скручивание резиновой шайбы 5
при навинчивании полугайки на ходовой винт.
На рис. 7-14 показано зазоровыбирающее устройство, работающее по второму способу (сжатия витков ходового винта). Схема
контактирования витков стягиваемых полугаек с витками ходо-
Рис. 7-14. Зазоровыбирающее устройство для резьбового соединения, работающего по второму способу — сжатия витков
вого винта показана ранее на рис. 7-9, б. Контактное усилие регулируют винтами 1 (рис. 7-14, а).
На рис. 7-14, б приведено устройство с автоматической выборкой зазоров при помощи пружины 2, усилие которой регулируют винтами 3.
186
Зазоровыбирающие устройства, показанные на рис. 7-15, а и б, интересны тем, что могут работать по обоим способам создания двухпрофильных контактов в резьбовых соединениях. При вывинчивании двухрезьбовой втулки 2 (рис. 7-15, а) возникают контакты, растягивающие ходовой винт, а при ввинчивании втулки 2— сжимающие.
Принцип действия этих устройств заключается в том, что шаг внутренней резьбы- двухрезьбовой втулки 2, выполняющей здесь функцию подвижной полугайки, соответствует шагу ходового винта 3 и шагу резьбы второй неподвижной полугайки-кронштейна 1. Наружная резьба двухрезьбовой втулки 2, по которой
Рис. 7-/5. Зазоровыбирающее устройство для резьбового соединения с дифференциальным шагом резьбы
она ввертывается в тело кронштейна, имеет шаг резьбы s2, меньший, чем Sp Таким образом, двухрезьбовая втулка при ввертывании или вывертывании заклинивается в наружной и внутренней резьбах и законтривает (неполностью, конечно) внутреннее резьбовое соединение. Благодаря разности шагов sx и s2 момент трения, возникающий в ходовой резьбе при работе, не ослабляет силы стопорения. Следует помнить, что при сборке соединения ходовой винт ввинчивается в уже собранные между собой полугайки 1 и 2.
Конструкция, показанная на рис. 7-15, б, несколько лучше, чем конструкция, показанная на рис. 7-15, а. Выше уже указывалось, что момент трения в ходовой резьбе при работе не ослабляет фиксации двухрезьбовой втулки 2 в резьбе с шагом s15 а наоборот, может еще больше законтрить втулку так, что потом ее очень трудно сдвинуть с места. Введение дополнительной контргайки 4 (рнс. 7-15, б) предотвращает возможность чрезмерной затяжки втулки 2 под действием момента трения в основной резьбе и облегчает в случае необходимости разборку соединения.
Все зазоровыбирающие устройства, автоматически обеспечивающие контакты в резьбовых соединениях (см. рис. 7-11, 7-12, 7-13) при правильном подборе (расчете) необходимого усилия упругого элемента, полностью ликвидируют мертвые хода в резьбовых соединениях. У зазоровыбирающих устройств, у которых контакты
187
достигаются путем регулирования величины зазоров (см. рис. 7-10, 7-14, 7-15), значения остаточных мертвых ходов определяются минимальными зазорами, необходимыми для плавного относительного перемещения резьбовых элементов — гайки и винта.
Зазоровыбирающие устройства всех трех типов в значительной мере увеличивают трение в резьбовых соединениях, ускоряют их износ и в значительной мере понижают к. и. д. передачи.
Из-за повышенной и ускоренной изнашиваемости соединений обычные зазоровыбирающие устройства нуждаются в периодическом подрегулировании, устройства же с автоматической выборкой зазоров в таком подрегулировании в течение длительного времени не нуждаются и перестают выполнять свои функции обычно только при износе, требующем полной замены износившихся деталей.
Что же касается понижения к. и. д. передачи, то этот фактор в ходовых резьбах приборов не имеет существенного значения, так как рабочие усилия в ходовых резьбовых соединениях обычно очень невелики.
Применение зазоровыбирающих устройств в резьбовых передачах отсчетных приспособлений и измерительных приборов является строго обязательным.
23. ЗАЗОРОВЫБИРАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА В ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧАХ
В зубчатых передачах мертвые хода при перемене направления вращения являются следствием наличия боковых зазоров в зубчатом зацеплении, радиальных зазоров при посадке зубчатых колес на оси и радиальных зазоров в подшипниках.
В косозубых, винтовых, конических, червячных и реечных с косыми зубьями передачах мертвые хода возникают также при наличии осевых зазоров в подшипниках.
Радиальные зазоры при посадке зубчатых колес на оси, а также и радиальные зазоры в подшипниках являются неизбежными, так как эти сопряжения выполняют по подвижным посадкам с гарантированными зазорами в соединениях.
При перемене направления вращения ведущее колесо проворачивается вхолостую вокруг полюса зацепления с ведомым колесом на величину зазора в подшипниках. Ведомое колесо, посаженное на ось по подвижной посадке, если оно передает непосредственно крутящий момент на последующее звено (зубчатое колесо или рейку), в свою очередь, проворачивается вокруг полюса зацепления с последующим 'звеном на величину зазора в сопряжении его с осью.
Зная величины зазоров в сопряжениях, можно подсчитать величины мертвых ходов в угловых единицах по следующей формуле:
Мх= — 3440', гд
188
где Д — величина зазора, мм; гд — радиус делительной окружности ведущего колеса.
Пример определения величины ожидаемого мертвого хода зубчатого колеса с z= 40; т= 0,8 при сопряжении его с осью диаметром 12 мм по посадке — рассмотрен ниже.
Так как оба сопрягаемых размера отверстия и вала могут быть выполнены с предельными отклонениями: отверстие 0 12+°’03Е, а вал 0 12^0’07q, то величина зазора в сопряжении может колебаться в некоторых пределах (от Amin до Атах)- Расчеты величин предельных значений зазоров по максимуму и минимуму, т. е. по предельным значениям размеров отверстия и вала, дают настолько маловероятные результаты (вероятность появления таких величин в сумме не более 0,3%), что пользоваться этим методом расчета не имеет практического смысла. В настоящее время определение вероятных значений зазоров рекомендуется производить на основе теории вероятностей, согласно которой величина ожидаемого зазора А колеблется в пределах А = Дср ± За, где Аср — зазор, определенный по серединам полей допусков отверстия и вала; о—среднее квадратическое отклонение от средней величины зазора,
здесь 6д — допуск на бв — допуск на В данном случае
размер отверстия; размер вала.
. 35 + 20 -|- 70 „ -
АСр — ----!—о—1----=62,5 мкм;
2
о = -у- V" 352 + 502 = 10 мкм;
А= 62,5 ± 3-10 или
Атах = 62,5 + 30 = 92,5 мкм;
Amin = 62,5 — 30 = 32,5 мкм;
следовательно, и ожидаемая величина мертвого хода будет колебаться в пределах от
Мтах - 3440' - 3440' = 19,38^ 20'
до
Mmin = -^-3440' -344(1' (i.98'^7'.
Для уменьшения величины зазора, а значит, и мертвых ходов, следует:
1) назначать предельные отклонения размеров валов и отверстий для сопряжения зубчатых колес с осями по 2-му классу точности;
2) применять шарикоподшипники.
189
Основной и наиболее весомой причиной возникновения мертвых ходов в зубчатых передачах является наличие боковых зазоров в зубчатых зацеплениях.
Согласно допускам на мелкомодульные зубчатые передачи (ГОСТ 9178—72 —для цилиндрических, ГОСТ 9368—60 — для конических, ГОСТ 9774—61 — для червячных и ГОСТ 13506—68— для реечных) с нерегулируемыми межцентровыми расстояниями (м. ц. р.) по нормам бокового зазора установлены четыре вида сопряжений: С — с нулевыми, Д — с малыми, X — со средними и Ш — с увеличенными значениями наименьшего бокового зазора.
Для отсчетных реверсивных зубчатых передач приборов применяют зубчатые колеса с нормами бокового зазора С, у которых при номинальном значении толщины зуба по делительной окружности боковые зазоры равны нулю. Однако с учетом отклонений ширины зуба от номинала, хотя и регламентированных допусками, боковые зазоры в зацеплении всегда имеются и при перемене направления вращения ведущего колеса неизбежно возникают мертвые хода в передачах.
Аналогично методам, применяемым для уменьшения или устранения мертвых ходов при перемене направления движения в резьбовых передачах, для зубчатых передач также применяют три метода:
1) регулирования межцентрового расстояния;
2) обеспечения силового контакта для однопрофильного зацепления при движении ведущего колеса в обоих направлениях и
3) обеспечения контактов в зубчатом зацеплении одновременно по разноименным профилям (правому и левому).
Выборку боковых зазоров в зубчатых зацеплениях методом регулирования м. ц. р. производят сближением осей зацепляющихся зубчатых колес. Обычно положение ведущего колеса остается неизменным, а сближение осей производят за счет смещения оси ведомого колеса.
Один из способов регулирования м ц. р. состоит в применении эксцентриковых деталей: пальцев пли втулок (рис. 7-16).
Эксцентриковый палец более удобен при регулировании межцентрового расстояния с консольным закреплением ведомого зубчатого колеса (рис. 7-16, б).
При ослабленной затяжке винтов 3, крепящих прижимную шайбу 2, эксцентриковый палец 7 поворачивают. При этом эксцентриковая шайба пальца вместе с ведомым колесом 4 приближается к ведущему колесу 5. Отрегулированное межцентровое расстояние А фиксируют, зажимая буртик пальца 1 прижимной шайбой 2.
Для регулирования межцентрового расстояния зубчатой передачи, смонтированной на двухопорных валах, применяют эксцентриковые подшипниковые втулки (рис. 7-16, а). Способ регулирования такой же, как и в пояснении к рис. 7-16, б.
Аналогичные конструкции можно применять и для опор с трением качения. Для этого шарикоподшипники следует запрессовать 190
соответственно или в посадочное отверстие ведомого зубчатого колеса 4 (применительно к рис. 7-16, б), или в эксцентричное отверстие во втулке (применительно к рис. 7-16, а).
Рис. 7-16. Регулированием м. ц. р. при помощи эксцентриковых, деталей: а — пальца; б — втулки
Регулирование м. ц. р. возможно и без применения эксцентриковых деталей. Например, м. ц. р., когда зубчатые колеса расположены на двух параллельных валах,, опирающихся на кронштейны, можно отрегулировать:
1) при валах, оси которых находятся в одной горизонтальной плоскости или плоскости с небольшим наклоном (рис. 7-17, а), м. ц. р. А можно изменить передвижкой кронштейна (по стрелке) в пределах зазоров в проходных отверстиях под крепежные винты;
191
2) при валах, оси которых находятся в крутонаклониой (рис. 7-17, б) или вертикальной (рис. 7-17, в) плоскости, для регу-' лированпя величины м. ц. р. А применяют передвижные втулки с подшипниками скольжения (рис. 7-17, г) или с подшипниками качения (рис. 7-17, д).
Плавающие втулки 1 (рис. 7-17, г, д) входят в отверстия кронштейнов 3 с зазорами и могут быть передвинуты в нужном направлении в пределах зазоров в проходных отверстиях под крепежные винты 2. Отсюда зазоры при посадке плавающих втулок в корпус
Рис. 7-18. Конические зубчатые зацепления с различными углами пересечения осей ср
кронштейна должны быть равными пли большими, чем зазоры в проходных отверстиях под крепежные детали.
Для пары зубчатых колес с отрегулированным м. ц. р. мертвый ход зависит от величины остаточного бокового зазора, зазоров в подшипниках и радиального биения зубчатых венцов зацепляющихся колес.
Описанные выше способы регулирования м. ц. р. относятся к цилиндрическим зубчатым передачам с прямыми, косыми и винтовыми зубьями. Аналогичные способы выборки боковых зазоров в зубчатых зацеплениях, т. е. применение эксцентричных или плавающих втулок и передвижки несущих кронштейнов, используют для червячных и реечных передач.
Для конических зубчатых передач, вместо м. ц. р. для цилиндрических и червячных передач, аналогичное значение имеют величины Ах и А2 (см. 7-18) — расстояния от точки пересечения осей колес до оснований основных конусов. При уменьшении этих расстояний конические зубья одного зубчатого колеса вдвигаются 192
в конические впадины другого зубчатого колеса и при этом уменьшается боковой зазор. Одновременно несколько уменьшаются зазоры между конусами выступов и дном впадин сопрягающихся колес. Угол зацепления а при этом увеличивается против а = 20е по ГОСТу и чрезмерное сближение профилей может привести к заклиниванию передачи.
Одно из возможных решений регулирования величины бокового зазора показано на рис. 7-19.
Зубчатое колесо 1 перемещают в направлении стрелки при помощи гайки 3. Отрегулированное положение фиксируют контр-
Рис. 7-19. Зубчатая коническая передача с регулированием величины бокового зазора путем поджима зубчатого колеса
Рис. 7-20. Зубчатая коническая передача с регулированием величины бокового зазора путем поджима зубчатого колеса вместе с валом
Для возможного осевого перемещения колеса 1 его насаживают на вал с зазором; между валом и втулкой подшипника также имеется зазор, поэтому возникает возможность мертвых ходов вследствие наличия осевых или радиальных зазоров в сопряжениях деталей. Для уменьшения этих погрешностей лучше поджимать регулируемое колесо вместе с валом нажимом на торец вала или другим аналогичным способом.
На рис. 7-20 показана одна из возможных конструкций для регулирования величины боковых зазоров у конической передачи путем поджима зубчатого колеса вместе с валом.
Поджимаемое колесо / плотно насажено па вал 5. Вал буртиком упирается в торец резьбовой втулки 4, ввертываемой в корпус 3 (или в кронштейн). Осевое перемещение вала, а вместе с ним и регулируемого зубчатого колеса производят ввертыванием в корпус втулки. Отрегулированное положение втулки фиксируют стопорным винтом 2, под который, во избежание смятия резьбовых витков втулки, подкладывают сухарик 6 из красной отожженной меди или свинца.
Конструкция с автоматической выборкой бокового зазора в зубчатом зацеплении путем поджима зубчатого колеса винтовой
13 Ю. В. Шарловский 193
пружиной показана на рис. 7-21. Здесь остаточная величина мертвого хода при перемене направления вращения определяется величиной зазора подвижной посадки зубчатого колеса на вал, обеспечивающей возможность осевого перемещения регулируемого колеса.
Выборку боковых зазоров в зубчатых зацеплениях методом обеспечения однопрофильного силового кон.-такта производят применением спиральных пружин («волосков») .
Обычно применяют плоскую спираль (типа архимедовой) прямоугольного, реже круглого, сечения, работающую на изгиб и допускающую значительные углы закручивания.
Рис. 7-21. Конструкция зубчатой конической передачи с автоматической выборкой бокового зазора
Рис. 7-22. Схема передаточного зубчатого механизма с установкой зазоровыбирающей моментной пружины на выходном ведомом звене
Спиральные пружины устанавливают на валу выходного ведомого звена для создания противодействующего момента, выбирающего зазоры во всех звеньях передаточного механизма (в том числе и зазоры в подшипниках), поэтому величина противодействующего момента должна превышать (в 1,5—2 раза) величину момента трения в механизме.
Предварительно закрученная пружина / (рис. 7-22), установленная на валу стрелки-указателя 2, проворачивает механизм в обратном направлении, т. е. от ведомой трибки IV до ведущего колеса I через промежуточные колеса III и II, выбирая при этом зазоры в зубчатых зацеплениях. Схемы контактов зубчатых профилей колес IV—III и II—I, возникающих от противодействующего крутящего момента спиральной пружины, показаны внизу рис. 7-22 (см. Л и К). Так как величина противодействующего момента пружины 1 больше величины момента трения в механизме, то контакты эти не нарушаются при обоих направлениях вращения ведущего колеса /.
При больших величинах моментов трения в механизмах ставят промежуточное «паразитное» зубчатое колесо 4 (рис. 7-23) обычно большего, по сравнению с трибкой, диаметра (для уменьшения 194
угла поворота промежуточного зубчатого колеса). На валу промежуточного зубчатого колеса ставят добавочную пружину 5 с противодействующим моментом, достаточным для прокручивания всего механизма и выбора зазоров во всех зацеплениях для обеспечения силового контакта реечного пальца 6 с поверхностью кулачка 7.
Относительно слабая спиральная пружина 2, добавочно установленная па валу стрелки указателя 1, предназначена только для проворачивания этого вала, т. е. выборки зазора в зацеплении трибки 3 с промежуточным колесом 4.
Рис. 7-23. Схема передаточного зуб- Рис. 7-24. К определению координат чатого механизма с установкой доба- центра промежуточного колеса вечной спиральной пружины на промежуточном валу
Следует помнить, что введение в механизм промежуточного («паразитного») колеса не изменяет величины передаточного отношения всего механизма, а лишь меняет направление вращения ведомого зубчатого колеса, и следовательно, направление движения стрелки-указателя 1.
При конструировании зубчатых механизмов с промежуточными колесами часто возникает необходимость определения координат центра промежуточного колеса при известных координатах центров сцепляющихся с ним зубчатых колес. Для этого следует пользоваться способом, поясненным па рис. 7-24.
Координаты центра О., промежуточного колеса х и у по известным координатам центров сцепляющихся с ним зубчатых колес Ог и 02 определяют по формулам
х - kti + |//’ — /г2 />;
у = kl> + |/7’ — /г2 а, где
, _ 1 / т2 — п2 . . \ у,_____ nfl
2 \ а2+&2 1 1/’ 1 ~ а*-|-62’
здесь
т — гг -1 - г3 и п = гг — г3.
13* 195
При а < р знак перед корнями будет плюс для х и минус для у. При а > р знак перед корнем — минус для х и плюс для у.
Пример расчета. Дано т = гх + г3 = 28 мм; п — г2 + г3 — 20 мм; а = = 30 мм и Ь — 27 мм.
, 1 i т2 — п2 , , \ 1 / 784 — 400 \ „ „
2 к и2 Д62 + /Т ( 900 -| • 729 + 1) -°.6178;
Т = т2 = 784 о Ий, о.
a2^b2 900 -J-729 °'413’
х = ka + Ут — k2 Ъ = 0,6178-30 + /о,4813 — 0,61782-27 = 27,039 мм;
У = kb — VT — k2a =- 0,6178-27 — /0.4813 — 0.61782-30 = 7,43 мм.
Проверка расчета; задана величина m = 28 мм, но
tn = /х2 + </2 = /27,0392 7,43= 28,04, следовательно, расчет произведен правильно.
Спиральные пружины полностью обеспечивают уничтожение мертвых ходов, но ограничивают углы поворотов ведомого вала, которые лимитируются длиной пружины (углом закручивания).
В некоторых измерительных приборах спиральные пружины используют для подвода тока к вращающимся деталям и узлам.
Основные требования к спиральным пружинам, применяемым в измерительных приборах, следующие:
1) противодействующий момент, развиваемый пружиной, должен быть строго пропорциональным углу закручивания;
2) упругое последействие пружины должно быть минимальным;
3) в случаях,использования спиральных пружин для подводки тока, материал пружины должен иметь малое удельное сопротивление и малый температурный коэффициент модуля упругости aEt, ограничивающий величину пропускаемого тока (J 100 рА);
4) материал пружины должен быгь антимагнитным.
Оба конца спиральной пружины могут быть закреплены пайкой, причем температура пайки должна быть ниже температуры отпуска пружины. Так, при пайке моментных пружин из оловян-но-цинковой бронзы паяльник должен быть нагрет до температуры 285 ± 15° С, поэтому рекомендуется пользоваться паяльником с регулированием температуры нагрева.
Пайку спиральных пружин производят оловянно-свинцовым припоем марки ПОС 90 по ГОСТ 1499—70. Не допускается затекание или разбрызгивание припоя и флюса на рабочую часть пружины и появление цветов побежалости.
Закрепление наружных концов спиральных пружин можно производить также при помощи накладок (рис. 7-25, а), а внутренних концов — заклиниванием на валике (пальце) штифтом (рис. 7-25,6) или зажимом отогнутого конца в прорези (рис. 7-25, в). 196
Способы закрепления внутренних концов спиральных пружин винтом (рис. 7-25, г) или штифтом (рис. 7-25, д) применять не следует, так как в этих случаях пружины на втором обороте будут изгибаться вокруг головок винтов или штифтов.
Указания по подбору или расчету спиральных пружин даны в и. 24 настоящей главы.
Для выборки боковых зазоров в зубчатых зацеплениях методом обеспечения двухпрофильного зацепления по двум разноименным профилям применяют составные зубчатые колеса.
Пример конструкции зацепления цилиндрических зубчатых колес с составным колесом показан на рис. 7-26.
Рис. 7-25. Способы закрепления концов спиральных пружин. Применять способы, указанные на рис. 7-25, г и д, не рекомендуется
Две части 1 и 2 составного зубчатого колеса имеют одинаковые зубчатые венцы, сцепляющиеся с ведущим зубчатым колесом 5. Одна часть 1 составного зубчатого колеса жестко закреплена на валу, другая часть 2 посажена на вал по ходовой посадке, осевое ее смещение предотвращается стопорным кольцом 3, закрепленным на валу.
Нажимом стопорных винтов 4 составные части 1 и 2 зубчатого колеса поворачивают относительно друг друга до упора профилей их зубчатых венцов в разноименные профили зубчатого венца ведущего колеса 5.
Недостатком данной конструкции является невозможность полной выборки бокового зазора во избежание заклинивания зубчатой передачи из-за наличия погрешностей окружного шага зубчатых венцов составного и цельного зубчатых колес.
Более удачными следует считать конструкции составных колес с автоматической выборкой бокового зазора при помощи пружин.
На рис. 7-27 показан эскиз зазоровыбирающего устройства для выборки бокового зазора в зубчатом зацеплении с использованием пружины растяжения.
Две составные части зубчатого колеса 1 и 2 скреплены специальными винтами 3, предотвращающими осевое их смещение и допу-
197
скающими угловой поворот одной части относительно другой. Пружины 4 помещены в специальные окна (см. рис. 7-27, разрез по Б—Б) и стягивают половины составного колеса крюками, зацепляемыми за отверстия в ушках.
Для выборки бокового зазора половины составного колеса предварительно смещают относительно друг друга (в направлении растяжения пружины) на один, два или большее число угловых шагов (см. расчет в п. 25 настоящей главы) и в таком положении их вводят в зацепление с ведущим колесом.
Рис. 7-26. Конструкция составного зубчатого цилиндрического колеса, применяемого для выборки бокового зазора
Рис. 7-27. Составное зазоровыбирающее зубчатое цилиндрическое колесо с пружинами растяжения
Зацепление по разноименным профилям обеспечивается моментом М', развиваемым пружинами на плече 2 А. Величина момента М' должна в 1,5—2 раза превышать величину момента М, передаваемого зубчатым колесом.
Конструкция, показанная на рис. 7-27, а, имеет недостаток, так как требует выполнения составной части 1 с двусторонней ступицей. Более технологичной конструкцией является конструкция, показанная на рис. 7-27, б.
Венцы обеих половин составного зубчатого колеса обрабатывают совместно, для этого на время обработки специальные винты 3 заменяют на обычные, неподвижно соединяющие обе составные части.
Зазоровыбирающее устройство с составным зубчатым колесом, показанное на рис. 7-28, принципиально от предыдущего (рис. 7-27) ничем не отличается. Здесь в качестве упругих элементов использованы пружины сжатия 3, упирающиеся в специальные язычки 1, предусмотренные в окнах составных частей колеса Для предотвращения взаимных осевых смещений составных частей использовано стопорное кольцо 5, закрепленное на ступице винтом 4. Такая конструкция целесообразна лишь в том случае, если увеличенная 198
длина ступицы определяется длиной шпонки 2. Длина пружины сжатия должна быть минимальной, так как нецентрально прилагаемые усилия сжатия могут привести ее к выпучиванию.
В качестве упругих элементов зазоровыбирающих устройств в зубчатых передачах могут быть использованы пружины других
Рас. 7-28. Составное зазоровыбирающее зубчатое цилиндрическое колесо с пружинами сжатия
Рис. 7-29. Составное вазоровыбираю-щее зубчатое цилиндрическое колесо с пружинами кручения
типов. Так, на рис. 7-29 показано зазоровыбирающее устройство с составным колесом, раздвигаемым при помощи пружины кручения, а на рис. 7-30 — с составным колесом, раздвигаемым при помощи пружины изгиба.
Своеобразная конструкция зазоровыбирающего устройства в цилиндрической зубчатой передаче показана на рис. 7-31. Здесь
Рис. 7-30. Составное зазоровыбирающее зубчатое цилиндрическое колесо с пру жинами изгиба
Рис. 7-31 Зазоровыбирающее устройство в зубчатой цилиндрической передаче с наклонной шпонкой
с ведущим колесом 1 сцепляются также две половины составного ведомого колеса. Одна половина 6 — с неподвижной посадкой на вал, а другая 5 — с подвижной. Под действием пружины 2 половина 5 составного колеса смещается в осевом направлении и одновременно, будучи посажена на направляющую винтовую шпонку 4, врезанную под углом к оси вдла, имеет угловой поворот в пределах
199
величины бокового зазора в зубчатом зацеплении. Стопорное кольцо 3 служит для ограничения перемещения подвижной половины 5 составного зубчатого колеса.
Зазоровыбирающие устройства с автоматическим обеспечением двухпрофильного зацепления применяют
Л А
Рис. 7-32. Зазоровыбирающее устройство в зубчатой кони-[ческой передаче
Рис. 7-33. Зазоровыбирающее устройство в червячной передаче
также в конических (рис. 7-32), червячных (рис. 7-33) и реечных (рис. 7-34) зацеплениях.
Как правило, составным элементом в зазоровыбирающих устройствах для зубчатых передач является ведомое звено. Однако
Рис. 7-34. Зазоровыбирающее устройство в реечной передаче
в реечном зацеплении допустимо применение составного ведущего зубчатого колеса.
Зазоровыбирающие устройства с составными зубчатыми колесами имеют ряд недостатков:
1) зазоры выбираются лишь в одной паре колес, а не во всей цепи
передачи;
2) составные колеса с жестким закреплением положения частей колеса нуждаются в периодическом подрегулировании выборки зазора;
3) составные колеса с упругими
элементами допускают передачу значительных усилий лишь в одном направлении, а в другом направлении величина передаваемых усилий ограничивается усилиями упругих элементов (пружин), которые во избежание воз-
никновения упругих мертвых ходов должны значительно превышать передаваемое усилие.
200
4) повышенный износ за счет увеличения трения и уменьшения вдвое ширины зубчатых венцов; материалы для составных зубчатых колес следует выбирать износостойкие и с малыми коэффициентами трения;
5) сложность технологии изготовления составных колес; обе половины изготовляют и обкатывают одновременно (в свернутом виде), для чего у всех составных колес должны быть предусмотрены технологические крепежные отверстия.
24. ОСНОВНЫЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫБОРУ И РАСЧЕТУ УПРУГИХ ЭЛЕМЕНТОВ (ПРУЖИН) ДЛЯ ЗАЗОРОВЫБИРАЮЩИХ УСТРОЙСТВ
Расчет упругих элементов (пружин) для зазоровыбирающих устройств производят по общим правилам, излагаемым в соответствующей литературе. Основные соотношения усилий (моментов) и деформаций, а также максимально допустимые величины нагрузок и деформаций для различного типа пружин приведены в табл. 7-1.
Расчет пружин достаточно сложен, поэтому в настоящее время разработан ряд нормативных документов, позволяющих по заданным или определенным конструктивно параметрам производить, минуя расчет, подбор упругих элементов непосредственно по таблицам.
Так, например: 1) для наиболее часто применяемых винтовых цилиндрических пружин растяжения и сжатия из стальной проволоки основные параметры витков пружины в большинстве случаев можно подобрать по таблице (см. приложение I);
2) подбор параметров винтовых цилиндрических пружин кручения можно производить по таблице (см. приложение III);
3) спиральные пружины (волоски) также выбирают по таблице (приложение II).
Особенностью расчета или подбора пружин для зазоровыбирающих устройств является то, что известными (заданными) обычно бывают только необходимая величина перемещения, некоторые ограничивающие, конструктивные размеры и масса перемещаемых частей, которую можно подсчитать с той или иной степенью приближения. Поэтому для определения параметров пружин приходится задаваться некоторыми величинами по конструктивным соображениям или даже условно.
Расчет пли определение недостающих параметров винтовых цилиндрических пружин подобранных но таблице (приложение 1) производят по основным формулам или соотношениям, приведенным в табл. 7-2, пользуясь рекомендациями, приведенными в табл. 7-3, 7-4 и 7-5.
Расчет винтовых пружин кручения, или определение параметров пружин, подобранных по таблице приложения III, производят по основным формулам и соотношениям, приведенным в в табл. 7-6, с учетом данных табл. 7-7.
201
Таблица 7«1
Максимально допустимые нагрузки и деформации и зависимости нагрузок и деформаций у основных типов1 упругих элементов (пружин), применяемых в зазоровыбирающих устройствах
Эскизы Типы пружин Максимально допустимые: усилие Ртах или крутящий момент ЛТтах, прогиб /тах или угол закручивания Фтах Зависимость прогибов и усилий, углов закручивания и крутящих моментов Формулы для определения основных размеров
/'-'A р Плоская, закрепленная одним концом п ^Й7?изг ^тах б/ - __ 'тах ЗЛЕ р . fbhsE 41s . 4Pls ’ bh3E т у-^хизг _ 6ZPтах ^2^нзг - = _^г^изг бТ’тах
Ъ7л' Г '—
-«‘i
р , Z, | 1, Плоская, опирающаяся на два конца d Ibh^Rnsr p fbhtlE 8Z?/i 8Plll2 ' bh3lE
h /1=1/ maxZjZg F /М?нзг __ 6Рmax ^1^2 /Л2/?изг
5 777^-
<1 I Z т«ГХ г»« • bZjZa ; _ 4/1/27?изг 'тах 3hE
1
J р Круглая, закрепленная одним концом Р ^изг max 10/ £ 2/2#ИЗГ 'шах 3dE \,47d.iEf Z3 , 6,8/3? (PE —
Продолжение табл. 7-1
Эскизы Типы пружин Максимально допустимые: усилие Ртах или крутящий момент Л1тах, прогиб /тах или угол закручивания <Ртах Зависимость прогибов и усилий, углов закручивания и крутящих моментов Формулы для определения основных размеров
— р If 1 h Круглая, опирающаяся на два конца р Z ^тах ~ 10/1/з £ 2/х/^/?изГ /тах - МЕ l,47f<PEl Ч 6.81ЩР ' ~ (ME —
Z
Спиральная круглая Мщах 0,1б/3-/?изг _ 27?изг^ Фтах - dE м= 0,05фЕ^ 20ML ф ~ Е(Р —
\ м т Винтовая круглая
должение табл. 7-1
Эскизы
(У>)
И1
л
Типы пружин Максимально допустимые: усилие Ртах или крутящий момент Мтах, прогиб /тах или угол закручивания <ршах Зависимость прогибов и усилий, углов закручивания крутящих моментов
Спиральная ленточная Д4 _ feafe^H3r 6 гп 27?ИЗГД Фтах м= ф£№ 12L 1 Ebh3
Винтовая цилиндрическая растяжная Л^3ТКр max 8rf ЛТКРОЗП Т О/, / шах 7ГТ = Gd Gd Р = — № ^*я 8D«n 8ОЛ , = 8PD3n _ 8PD4. ' Gd* nGdi
Формулы для определения основных размеров
12Mmax Д
<р£&
12М max L
Ъ =-------------
<р£/гз
Продолжение табл. 7-1
Эскизы Типы пружин Максимально допустимые: усилие Ртах или крутящий момент Мтах, прогиб fmax или угол закручивания Фтах Зависимость прогибов и усилий, углов закручивания крутящих моментов Формулы длм определения основных размеров
р Винтовая цилиндрическая сжатия Лб13Ткр Ртах - 8rf лткрО2п /max - Gd ^кр£^ fGd^ fGd^ Р ~ 8D3n ~ 8D4. _ 8PD3n _ 8PD2L f — Gd* aGd^ rtTKpD2 Gd
F У-’V'//.л Gd
Р
Л
Винтовая коническая сжатия
0,4^3тКр ^шах =
^ткр (Di + О2) f шах =
п ЗлО d^f
8L (DI + DI + + D^D.)
2Gd
f =
8PL (DI + DI + + DiDt)
3nGrf4
to сл
Обозначения и размерности: п — число витков, шт.; d; D; О,; Ds; h; b; lt; l2\ I', t — элементы пружин, согласно эскизам, мм: Лизг допустимое напряжение на изгиб, кгс/мм2; Т р — допустимое напряжение при кручении, кгс/мм2; Е — модуль упругости, кгс/мм2; G — модуль сдвига, кгс/мм2; Р и Ртах — усилия, кгс; М и Мтах — крутящие моменты, кгс-мм; f и fmax - прогибы пружин, мм; ф и Фтах углы закручивания, рад: L — длина развернутой проволоки, мм.
Таблица 7-2
Обозначения параметров, основные расчетные формулы и нормы для расчета и подбора винтовых цилиндрических пружин сжатия и растяжения
Наименование параметра и размера Обозначения Расчетные формулы, нормативные величины н способы расчета
Сила пружины при предварительной деформации, кге Р1 Назначаются или вычисляются по условиям работы механизма
Сила пружины при рабочей деформации (соответствует наибольшему принудительному перемещению подвижного звена механизма), кге Рг
Рабочий ход, мм h
Относительный зазор (служит ограничением максимальной деформации) 6 б 1-^. Для пружин сжатия: 6 = 0,05-ь 0,25 Для пружин растяжения: б = 0,05-ь 0,10
Сила пружины при максимальной деформации, кге Рз р Р-г 3 I — б ‘ Уточняется по значениям основных параметров витков (см. приложение I)
20G
Продолжение та'бл. 7-2
Наименование параметра и размера Обозначения- Расчетные формулы, нормативные величины н способы расчета
Диаметр проволоки, мм d Для пружин из стальной проволоки II по ГОСТ 9383 - 60 при значениях индексов пружин с =04-13 выбирается по табл. 7-3. Для стальных пружин при с > 13, а также пружин из других материалов У2,55Г>0Р3/г ’ V Ткр ’ ИЛИ d=16 г ткр Значение k см. ниже
Жесткость одного витка, кгс/мм Z1 Определяются при подборе пружин
Максимальная деформация одного витка, мм по таблице (см. приложение I)
Жесткость пружин, кгс/мм Z , Р2-Р1 Р2 Pi h F2 F,
Число рабочих витков, шт. п z
Полное число витков, шт. «1 Hi ~ П -|- П2, где «2 — число опорных витков. Для пружин сжатия: Из = 1,54-3,5. Для пружин растяжения: п2 га 2,5 (на зацепы)
Наружный дп<1ме!р пружи ны, мм D Определяется конструктивно, уточняется по таблице (приложение I)
Средний диаметр пружины, мм Do = L) — d
Индекс пружины -с При расчете выбирается по табл. 7-3
207
Продолжение табл. 7-2
Наименование параметра и размера Обозначения Расчетные формулы, нормативные величины н способы расчета
Поправочный коэффициент k , 4с—1 , 0,615 k 4с —4 + с Значения k см. табл. 7-4
Предварительная деформация пружины, мм Fi г, «4
Рабочая деформация пружины, мм f2
Максимальная деформация пружины, мм Fa F — — 3~ 7
Высота пружины при максимальной деформации, мм На Для пружин сжатия: На = (nL -|- 1 — Па) d = Но -|- F3, где па — число зашлифованных витков. Для пружин растяжения: На — Но F3
Высота пружины в свободном состоянии, мм Ho Для пружин сжатия: Нв — На -ф- Fa- Для пружин растяжения: но = («1 + 1) d (без прицепов)
Высота пружины при предварительной деформации, мм (определяет габаритные размеры узла пружин сжатия) Hi Для пружин сжатия: Hi= Нв-F,. Для пружин растяжения: Н1 = Но + А
Высота пружины при рабочей деформации, мм (определяет габаритные размеры узла пружин растяжения) н2 Для пружин сжатия: Д,= Ho-Fz- Для пружин растяжения: Н3~Н0-\-р2
208
Продолжение табл. 7-2
Наименование параметра н размера Обозначения Расчетные формулы, нормативные величины и способы расчета
Шаг пружины, мм t Для пружин сжатия: t^d \ [з- Для пружин растяжения: t= d
Длина развернутой пружины (без учета зацепов пружины растяжения), мм L L = ЗДВоПх
Масса стальной пружины, кг М М ~ 19,25- 10-6D0d2«i
Допускаемое напряжение при кручении, кгс/мм2 ткр По табл, 7-5
Таблица 7-3
Рекомендуемые значения индексов пружин сжатия, растяжения и кручения с в зависимости от диаметра проволоки d
d, мм 0,2—0,4 0,42—1,0 1,1—2,5 2,6—6,0
а 16—8 12—6 10—5 10—4
Таблица 7-4
Значения коэффициентов k (для пружин растяжения и сжатия) и kr (для пружин кручения), зависящих от формы сечения и кривизны витков, в соответствии с индексами пружин с
k *=4- k fei
4 1,40 1,25 6,8 1,22 1,13
4,2 1,38 1,23 7,0 1,21 1,12
4,4 1,36 1,22 7,5 1,20 1,11
4,6 1,34 1,21 8,0 1,18 1,11
4,8 1,32 1,20 8,5 1,17 1,10
5,0 1,31 1,19 9,0 1,16 1,09
5,2 1,30 1,18 9,5 1,15 1,09
5,4 1,28 1,17 10 1,14 1,08
5,6 1,27 1,16 11 1,13 1,07
5,8 1,26 1,16 12 1,12 1,07
6,0 1,25 1,15 13 1,11 1,06
6,2 1,24 1,14 14 1,10 1,06
6,4 1,23 1,14 15 1,09 1,05
6,6 1,23 1,13 16 1,09 1,05
14 ю. В. Шарловский
209
Основные характеристики материалов, применяемых для изготовления пружин
1О
03
Д’
S ч \о
Пределы рабочих температур, °C о сч + -I-о т —40-5-+200 О 00 + 1-§ 1
модуль упругости, Е, Gt кгс/мм2 ООО 8 = 0 ООО 05 = 3 000 51-5- -5-000 6 = 3 G = 4000 G= 5100
Л к 5 . 2 со kS S to О* со £ К К t о ОС С ч Г К сч 00 О ю
о К С С о «I ГХК и а кру- । чение ткр’ кгс/мм2 t сс с м Г LO 40—25 to О 04 1 LO о ю 35—20
Предел прочности °в-кгс/мм2 310—145* 270-125 • г- 180—130 90—78 80—36 90—78 о О 1 о 90—75 О со 1 о 110—35
гост на сортамент 9389—60 1071—67 5222—72 4748—70 5221—72 1761—70 ЦМТУ 3383—53 1761—70 С с с Lf 0 5187—70
Профиль материала С О' с с с с 5 4 5 D 5 Q Э X Проволока 0 1,2—5,5 Проволока 0 0,1—1,2 Лента 0,1—1,0 Проволока 0,1—1,0 Лента 0,1—2 Проволока 0 0,1—5,0 Лента 0,1—2,0 Проволока 0—5,0 Ленты
Марка материала или класс I кл. II кл. I кл. II кл. БрОЦ 3-1 БрОЦ 4-3 БрОФ 6,5-4 НМц 65-20 (нейзильбер)
В зависимости от размеров диаметров (см. ГОСТ 9389—60).
210
Таблица 7-6
Обозначения параметров, основные расчетные формулы и нормы для расчета и определения параметров винтовых пружин кручения
Наименование параметров и размеров Обози а-чения Расчетные формулы, нормативные величины и способы расчета
Внутренний диаметр пружины, мм От Один из диаметров выбирается по конструктивным соображениям
Средний диаметр пружины, мм Do
Наименьшее значение рабочего момента, кге»мм Определяется условиями работы механизма
Наибольший рабочий момент, кге» мм м2 Обычно Mj = (0,34-0,8) Л'12
Предельный допустимый момент, кге-мм Мз Мз = (1,14-1,2) М2
Допускаемое напряжение при изгибе, кгс/мм2 аи См. табл. 7-5
Индекс пружины С а ' Выбирают по табл. 7-3
Коэффициент формы сечения и кривизны витков Определяют по табл. 7-4
Диаметр проволоки, мм d J -.7 32Л>2^1 ^-.7 МА V лаи Р 0,1аи ' Уточняют по сортаменту проволоки
Угол закручивания одного витка под действием момента в 1 кге-мм, град/кге-мм У 3G68D,, Y- Ed* ’ Е — модуль упругости по табл. 7-5
14*
211
Продолжение табл. 7-6
Наименование параметров и размеров Обозначения Расчетные формулы, нормативные величины и способы расчета
Рабочий угол закручивания, град ф Определяют из условий работы механизма
Число рабочих витков пружины, шт. п ф п ——;— гг у(М2~Мх)
Действительное значение наименьшего рабочего момента, кгс-мм Мг -- М2 У- . 1 2 уп Если расчетное число витков не изменяется, то ТИ] = М j
Угол закручивания пружины под действием момента Мг, град Ф1 Ф, = ynMt
Угол закручивания пружины под действием момента М2, град Ф2 ф2 = упМ2. Для обеспечения устойчивости пружины ф2 не должна превышать значений, указанных в табл. 7-7
Угол закручивания пружины под действием момента Мз, град фз Фз = упЛ43
Шаг пружины, мм t t= d 4- (0,34-0,5)
Угол подъема витков в свободном состоянии, град а t tg a = —=r—
Развернутая длина проволоки, мм L l = ^L + L1-cos a Ly — длина прицепов
Действительное напряжение в пружине при моменте М (проверка выбранной или заданной пружины), кгс/мм2 аи - _ 32^ _ Mkj itda O.lcfss
212
Таблица 7-7
Максимально допустимые утлы закручивания (р2 цилиндрических винтовых пружин кручения
Рабочее число витков п Допустимый угол закручивания <рЕ, град Рабочее ЧИСЛО витков п Допустимый угол закручивания <р2, град Рабочее число витков п Допустимый угол закручивания <р2» град
1 123,1 11 224,3 21 263,5
2 146,2 12 229,0 22 266,8
3 162,36 13 233,6 23 269,6
4 175,68 14 238,0 24 272,5
5 183,6 15 242,3 25 275,4
6 192,6 16 246,2 26 277,9
7 201,3 17 250,2 27 280,8
8 207,0 18 253,8 28 283,8
9 213,1 19 257,0 29 285,8
10 218,9 20 260,3 30 288,7
Пр имечанне. Значения таблицы рассчитаны при запасе устойчивости, рав-4,— ном 2, по формуле <Р2П1ах == 123,1 j/ п .
Расчет основных параметров спиральных пружин (волосков) производят по формулам, приведенным в табл. 7-1, а также по дополнительным формулам, приведенным в примечании к таблице (приложение II).
Если при конструировании зазоровыбирающих или других устройств с упругими элементами возникает необходимость в применении пружин других типов, то такие пружины рассчитывают по общим формулам, приводимым в справочной литературе. Основные соотношения усилий и деформаций для пружин различных типов приведены в табл. 7-1.
Для расчета упругих элементов (пружин) зазоровыбирающих устройств в механизмах, передающих вращательное движение, возникает необходимость определения величины моментов трения в подшипниках.
Для определения величины моментов трения Л1тр в подшипниках с трением скольжения можно пользоваться следующими формулами [23].
1. Для цилиндрических направляющих:
а) при радиальной нагрузке Р (рис. 7-35, а)
213
б) при осевых нагрузках Q: для кольцевой поверхности трения (рис. 7-35, а)
^тр = -з-^-^гг72;
для сплошной поверхности трения (рис. 7-35, б)
Рис. 7-35. К определению моментов трения Рис. 7-36. К определению в цилиндрических опорах моментов трения в кони-
ческих опорах
2. Для конических направляющих без разгрузочных устройств (рис. 7-36):
а) при осевой нагрузке Q
Д4=-Ж- А^А;
тр sin а 4 ’
б) при радиальной нагрузке Р
= АААда,
где N = Р cos а.
3. Для конических направляющих с разгрузочными устройствами:
а) при восприятии осевой нагрузки разгрузочным опорным винтом (рис. 7-37, а)
з
где а — диаметр площадки соприкосновения сферического конца цапфы с опорной поверхностью,
“=0’88|рАтА1А-
214
здесь Ед и Ев —модули упругости материалов цапфы и разгрузочного винта; г — радиус сферического конца цапфы;
б) при восприятии осевой нагрузки заплечиками (рис. 7-37, б)
1 D3 — d32
4. Для направляющих н а
Рис. 7-37. К определению моментов трения в конических опорах
центрах (рис. 7-38):
а) при радиальной нагрузке Р
т₽ 2 сока 2
б) при осевой нагрузке Q
т₽ sin a г 2
Рис. 7-38. А определению моментов трения в опорах на центрах
опоры; Р — радиальная нагрузка
где d0 — диаметр отверстия на одну опору.
Для сферических направляющих (рис. 7-39): при радиальных нагрузках
= оэтР р 4- = РцЕ;
ТР 2 cos а 1 2 г
5.
а)
б)
при осевых нагрузках Q d Q г>
Л4ТП = —------= —— R,
т₽ sin а 2 tg а
где/3— радиальная нагрузка на одну опору: d — рабочий диаметр цапфы.
6. Для опоры направляющих па кернах (рис. 7-40)
Мтр =
где аг —диаметр площадки касания керна и подушки,
215
где £к и Еп — модули упругости материалов керпа и подушки (см. табл. 7-5); гк и гп — радиусы сферических поверхностей керна и подушки.
Так как в качестве подушек в приборостроении часто применяют подпятники из минералов и специальных сплавов, то ниже приведены значения модулей упругости некоторых материалов:
Материал подпятника Е, кгс/мм2
Агат 10 000
Рубин, сапфир (корунд) 45 000
Кобальтовый сплав 13 000
В табл. 7-8 приведены значения коэффициентов трения для различных материалов трущихся поверхностей.
Рис. 7-39. К определению моментов трения в шаровых опорах
Рис. 7-40 К определению моментов трения в опоре на керне
Для определения величин моментов трения Л1.гр в подшипниках качения (шарикоподшипниках) можно пользоваться следующими формулами.
1. Для радиальных и радиально-упорных шарикоподшипников:
а) при радиальной нагрузке Р, гс
Л4.гр = Мо + 1,25/г Р гс см,
где М 0 — момент трения ненагруженного шарикоподшипника, гс-см (см. табл. 7-9); Р — радиальная нагрузка,'гс; <1Ш —диаметр шарика, см; £>0—диаметр окружности центров шариков, см;
D г
здесь d— внутренний диаметр подшипника (отверстйя), см;
D — наружный диаметр подшипника, см; k—коэффициент трения качения, см; k = 0,005 4-0,001;
б) при осевой нагрузке Q, гс
Мтр — Мо -]- 1,5 Q гс • см;
216
Таблица 7-8
Значения коэффициентов трения скольжения
Материал трущихся поверхностей Сталь У8 Латунь Бронза Медь Алюминий Чугун Текстолит О. е
иезака-ленная закаленная
Сталь 30—50 Латунь Бронза Медь Алюминий Силумин 0,15 0,03 0,19 0,03 0,16 0,15 0,03 0,18 0,03 0,14 0,02 0,15 0,03 0,17 0,02 0,19 0,03 0,17 0,02 0,16 0,27 0,02 0,18 0,15 0,20 0,20 0,22 0,30 0,20 0,16 0,20 0,30 0,02 0,17 0,02 0,15 0,10 ! 0,21 0,22 0,23 0,22 0,24 0,30 0,32
0,26 0,34
Материал трущихся поверхностей Карболит Эбонит Шифер Гетннакс Агат Корунд Рубин Фторопласт-4
Сталь 30—50 Латунь Бронза Медь Алюминий Силумин 0,24 0,28 0,25 0,36 0,25 0,25 0,33 0,28 0,27 0,26 0,25 0,13 0,15 0,14 0,07
II 1111 Illi II
Примечания: 1. В числителях даны значения коэффициентов трения без смазки, в знаменателях — со смазкой.
2. Коэффициенты трения, приведенные в таблице, соответствуют моменту покоя (страгнвання); рабочие коэффициенты трення обычно на 30—40% меньше коэффициентов трения страгйврния.
217
в) при осевой и радиальной нагрузках
MTp = M0+(l,5Q+,l,25P)fe-^- гс-см.
Для стандартных шарикоподшипников значения наибольших допустимых моментов Л10 кге-см можно определить по
эмпирической формуле: Мо = 4О0.
Более точно моменты трения для наиболее часто употребляемых в приборостроении радиальных шарикоподшипников с внутренним диаметром от 5 до 12 мм можно определять по следующим эмпирическим соотношениям:
г) при радиальных нагрузках для Р 500 гс
ЛДр = 7И0 4- k^P гс-см;
д) при радиальных нагрузках для Р > 500 гс
Мтр = Л1о + 500 (йг — &2) + Pk2 гс-см,
где kx и k2 — коэффициенты (см. табл. 7-9);
е) при осевых нагрузках
7ИТр = Мо + k3Q гс-см,
где k3 — коэффициент (см. табл. 7-9);
ж) при осевых Q и радиальных нагрузках Р - 500 гс
Л1тр = Мо 4- k± Р 4- &3Q гс-см;
з) при осевых Q и радиальных нагрузках Р > 500 гс
Л1тр = Мп 4- 500 (k, — k2) 4- k2P 4- k3Q гс см;.
и) при ориентировочных расчетах можно принимать
ЛДр 10 гс-см.
2. Для упорных шарикоподшипников
MTD = k~- Q гс-см, тр dm
где Q — осевая нагрузка, гс; k — коэффициент трения качения, см; k = 0,005ч-0,001.
Далее наиболее часто употребляемых однорядных радиальных шарикоподшипников значения собственных моментов ^трения Мо и коэффициентов klt k2 и k3 приведены в табл. 7-9.
218
Таблица 7-9
Значения собственных моментов трения Л10 для однорядных радиальных шарикоподшипников и значения расчетных коэффициентов klt k2 и ks
Внутренний диаметр подшипника, мм Мо, гс-см kit см й2, см k3t см
5 * 0,0156 0,0016 0,005
6 5,6 0,0099 0,0013
7 0,0094 0,0018 0,006
8 0,0091 0,0023
10 7,2 0,0069 0,0035 0,008
12 10,8 0,0124 0,0050 0,010
25. ПРИМЕРЫ ПОДБОРА ИЛИ РАСЧЕТА ПРУЖИН ДЛЯ НЕКОТОРЫХ, НАИБОЛЕЕ ТИПИЧНЫХ ЗАЗОРОВЫБИРАЮЩИХ УСТРОЙСТВ
Пример 1. Подбор пружины для зазоровыбирающего устройства, показанного на рис. 7-6.
Задано: 1) максимальное рабочее перемещение/г = 20 мм; 2) ходовой винт — М 8X0,5 (конструктивно); 3) все каретки с предметным столиком и располагаемым на нем приспособлением М 3 кГ.
Для обеспечения надежного однопрофильного контакта в резьбе необходимо, чтобы усилие пружины в любом положении каретки было больше (в 1,5— 2 раза) сил трения в направляющих при ее перемещении (или покое).
Сила трения Т = Ар, где N — нормальное усилие, в данном случае соответствующее величине перемещаемой массы; р — коэффициент трения скольжения стального ползуна в стальных направляющих без смазки, ц-0,15.
Т = 3-0,15 = 0,45 кге.
Следовательно, сила пружины при предварительной деформации (в крайнем левом положении каретки)
/Д = 1,57 = 1,5-0,45 = 0,675 «э 0,7 кге.
Задаваясь условно велим иной предплрпгельпой деформации F, — 10 мм, определяем жесткость пружины
2 (,.07 кгс/мм.
Гх 10
Тогда величина рабочей деформации = Л Н FY 10 + 20 = 30 мм. Отсюда усилие пружины при рабочей деформации
Р2 = zF2 - 0,07-30 = 2,1 кге.
Граничные значения максимально допустимого усилия пружины
₽3 = -j-Дб = ( 1 - 0,05 " 1 — 0,25 ) (2'21 2,8) КГС‘
219
При заданном винте М8Х0,5 внутренний диаметр пружины не может быть меньше 8,5 мм; следовательно, наружный диаметр пружины должен быть не менее: при диаметре проволоки 0 0,8— 10,1 мм, при 0 0,9—10,3 и при
1,0—10,5 мм.
Согласно приложению I таким условиям удовлетворяют пружины:
№ 204 при Р3 = 2,36 кгс и d = 0,9 мм;
Кв 209 при Р3 = 2,5 кгс и d = 0,9 мм;
№ 213 при Р3 = 2,65 кгс и d = 0,9 мм; *
№ 218 при Р3 = 2,8 кгс и d= 1,0 мм.
Допустим, что проволоки d — 0,9 мм и d = 1,0 мм в наличии не оказалось, а есть только проволока d = 0,8 мм. Если по каким-либо соображениям нельзя уменьшить диаметр ходового винта до Мб, подбор пружины следует повторить. Например, задаваясь величиной предварительной деформации Ех = 12 мм (вместо 10), получим соответственно
0 7 г — = 0,0583 кгс/мм; F2 = 12 -ф 20 = 32 мм;
Р2 = 32-0,0583 = 1,86 кгс; Р3 = 1,86 - = 1,96 кгс.
1 —— и,ио
Теперь по таблице приложения выбираем пружину № 191 со значениями: Р3 = 2,0 кгс; d = 0,8 мм; D = 10 мм; zx = 0,526 кгс/мм и f3 = 3,802 мм. Зазор между внутренним диаметром пружины и стержнем винта равен
А = (10 — 0,8-2) — 8 = 0,4 мм, что вполне допустимо.
Остальные параметры, необходимые для изготовления пружины, определятся из соотношений табл. 7-2:
число рабочих витков
полное число витков
пх = п + 1,5 = 9 + 1,5 = 10,5;
шаг пружины
d + f3 - 0,8 + 3,802 = 4,602 = 5 мм;
высота пружины при максимальной деформации
Н3 = («1 + 1 + «з) d, при п3 = 2
Н3 = 13,5-0,8 = 10,8 мм;
максимальная деформация
Р 9 0 = X „а,- = 34,4 мм; Z U,UOv><3 высота пружины в свободном состоянии
/Д, = нз + F3 = 10,8 + 34,4 = 45,2 мм.
Показатель устойчивости пружины = 4,52 больше допустимого
уу
значения ~~ = 3, но, в данном случае, пружина работает на оправке, функцию которой выполняет стержень ходового винта.
220
Пример 2. Расчет пружины для зазоровыбирающего устройства по типу, показанного на рис. 7-5, очень сложен. Поэтому для расчета параметров пружины усилие, необходимое для сжатия лепестком резьбовой цанги, определяют весьма приближенно, обеспечивая регулирование величины необходимого усилия в значительном интервале при помощи поджатия пружины гайками 7 (см. рис. 7-5).
Приближенно величину необходимого усилия пружины можно определить по схеме, показанной на рис. 7-41.
Нормальное усилие N, возникающее при надвигании тарелки 1 на лепестки цанги 2, разлагается на два составляющих условия: Т — воспринимаемого торцом пояска 3 и Q—’сгибающего лепестки цанги. Таким образом, составляющее усилие Q создает изгибающий момент М ~ QI, который должен обеспечить прогиб лепестков цапги до полной выборки зазора по среднему диаметру резьбы. Величину этого зазора получают по таблицам допусков па резьбовые соединения соответствующего класса точности.
Рис. 7-41. К расчету усилия пружины
При расчете необходимого усилия, равного 3Q (так как сгибаются три лепестка), условно считают, что прогибаются балочки шириной b и толщиной а. Величина необходимого прогиба равна половине величины зазора по среднему диаметру (так как зазор дается на диаметр).
Приближенное значение рабочего усилия Р% пружины получим из формулы
Q
а tg-2“
где а — угол цанги; обычно а = 30°.
Значение максимального усилия пружины определяется по соотношениям табл. 7-2:
/>
I - й
Однако подобран, готовую случае не удается, так как здесь волоки приходится определять
пружину ио таблице приложения I в данном индекс пружины с —р _> 14 и диаметр про-по формуле
з
d
2,55PaDok ткр
где Dn определяется конструктивно, a k= 1.
Остальные параметры пружины определятся ных в табл. 7-2.
из соотношений, приведен-
221
Пример 3. Расчет пружины растяжения для зазоровыбпрающего колеса типа, показанного на рис. 7-27.
Данные зубчатого колеса: z= 80; т= 1; передаваемый крутящий момент (подсчитанный, как указано в предыдущем параграфе) 7Икр = 1,5 кгс-см.
Для определения соотношений расчетных параметров воспользуемся схемой, показанной на рис. 7-42. Из схемы следует, что при взаимном повороте частей составного зубчатого колеса начальная длина пружины L — MN увеличилась до длины L1 = МК и, следовательно, в пружине возникли какие то стягивающие усилия.
Рис. 7-42. К расчету параметров зазоровыбирающей пружины
Однако первоначальное плечо действия пружины От — А уменьшилось до величины Оп = Л1. Выразим геометрически эти зависимости:
. _ а 4- ср „ / а <р . а . <р
= R cos------——- = R I cos — cos ---------sin — sin ‘
Из
. .. ~ a A Л MmO cos — -5-, 2 R
cc L
a Sln T = ~2R
или, подставляя эти значения, получим
. . <Р В . <р
= A cos ------------ sin — ,
где <р — угол взаимного смещения составных частей зубчатого колеса.
Пара сил двух пружин, действующих на плече 2А lt создает зазоровыбирающий момент ЛД — 2Агр2, где Pz— усилие одной пружины. Отсюда рабочее
усилие пружины Pz = Но, согласно указанному ранее, зазоровыбирающии момент должен превышать величину крутящего момента в 1,5—2 раза, т. е. М' = (1,54-2) 7Икр. Необходимое рабочее усилие пружины определится из равенства
2Мкр
2 (>4cos-y----1- sin-—-)
222
Так как взаимное смещение составных половин зубчатого колеса может быть произведено только на целое число зубьев, то величину угла <р можно выразить через угловые шаги зубчатого колеса:
Р2 = —
2
2Л1,(р
180° n L . 180° п cos------------— sm ——
г 2 г
где z — число зубьев составного колеса; п — число зубьев, на которое производится взаимное смещение составных частей колеса.
Таким образом, задаваясь конструктивно начальной длиной пружины L * и расстоянием осей окоп для пружин от центра А, для разных значений п можно получать выражения величин усилий Pz, необходимых для создания зазоровыбирающих моментов.
В данном, конкретном случае, конструктивно принимаем значение А = = 30 мм, a L = 12 мм и подсчитываем необходимое значение Pz при смещении частей составного колеса на четыре зуба, т. е. п = 4:
2-1,5
3
Р* „ 180-4 1О . J80-4 60-0,987—12-0,156 °’528 кгс-
2-30cos-86----12s,n-80-
Согласно рекомендациям табл. 7-2
d 0,528 к
Р3 = -jTTg = ! --gjo = 0,587 = 0.6 кгс.
По таблице приложения I для найденного значения выбираем пружину № 92 со значениями Р3 = 0,6 кгс; d=0,4 мм; £>=4,5 мм; 2г= 0,371 кгс/мм и f3 = 1,167 мм.
Для нахождения остальных параметров пружины определим величину деформации при нагрузке Pz как разность £х — L по схеме рис. 7-42:
£j = 2R sin tf> ; L = 2R sin .
Применяя ранее обоснованную подстановку значений, получим
„ , , , 180-4 , о. . 180-4
— Pi Р — Р cos gg 1“ 2Л sin —gy— -— L —
= 12-0,987 + 60-0,156 — 12 = 9,2 мм,
Тогда жесткость определяемой пружины будет
0 528
z ~г~ —<> ‘Т“ 0,057 кгс/мм;
необходимое число рабочих витков
п =
Z1 г
0.371
0,057
6,15 «(>;
* При назначении конструктивных размеров начальных длин пружин сле-
дует ориентироваться на короткие и жесткие пружины (со значением С =
d ~
=5 10), так как величины рабочих деформаций при смещениях составных мелкомодульных зубчатых колес на 2—4 зуба обычно не велики.
223
полное число витков с зацепами
nx = п + па = 6 + 2,5 = 8,5; высота пружины в свободном состоянии
Но = (пх + 1) d = (8,5 + 1) 0,4 = 3,8 мм; полная длина пружины с крючками
L' = 3,8 + 2D = 3,8 + 2,45 = 12,8 мм.
Следовательно, конструктивные размеры А = 30 мм и L = 12 мм выбраны правильно.
При расчете пружин сжатия для зазоровыбирающих составных зубчатых колес типа, показанного на рис. 7-28, для определения рабочего усилия Р2, необходимого для создания зазоровыбирающего момента М', следует пользоваться аналогично выведенной формулой
2
(1,5 -т~ 2) Л1Кр
180° п , . . 180л
cos —-------1 L sin--------
z
Глава VIII
ПРОЧИЕ РЕГУЛИРОВОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА И ИХ ЭЛЕМЕНТЫ
26. НАТЯЖНЫЕ УСТРОЙСТВА
Натяжение пружин. Натяжные устройства для пружин применяют:
1) для создания предварительного начального усилия Рг у пружин растяжения и сжатия, изгибающего момента Мг у пружин изгиба или крутящего момента 7И1кр у пружин скручивания. Величины начальных рабочих усилий или моментов назначают в пределах 0,3—0,8 от величии наибольших рабочих усилий Р2 или моментов М2 (подробней см. гл. VII, п. 24);
2) для создания посредством пружин, необходимых рабочих усилий Р2 или моментов /И2, величины которых уточняют и регулируют при помощи тех же натяжных устройств.
Натяжение винтовых пружин растяжения или сжатия чаще всего осуществляют при помощи резьбовых деталей: винтов или пробок. На рис. 8-1 показаны некоторые способы натяжения пружин растяжения (рис. 8-1, а—е) и пружин сжатия (рис. 8-1, ж и з).
На рис. 8-1, а—г показаны способы натяжения пружин при помощи перемещения ушек, служащих для захвата отогнутых концевых витков пружины.
Для предотвращения скручивания пружин при навинчивании гаек на ушки, последние должны удерживаться от проворота вокруг своих осей при помощи.
1) квадратных стержней, сопрягаемых с квадратными отверстиями (рис. 8-1, а);
2) изготовления па стержне шпоночной канавки и ввертывания в тело кронштейна стопорного вин га-пшонки (рис. 8-1, б);
3) снятия на стержне лыски п установки удерживающего штифта (рис. 8-1, в);
4) запрессовки в стержень штифта и изготовления соответствующего паза в отверстии кронштейна (рис. 8-1, г).
Способы, показанные на рис. 8-1, б и в, применимы в случаях близкого расположения отверстия под стержень ушка от края кронштейна 1. При способах, показанных на рис. 8-1, г и е, крючок 15 Ю. в. Шарловский 225
или ушко при ввинчивании резьбовых пробок вокруг своих осей не поворачиваются.
При способах, показанных на рис. 8-1, ж и з, применяемых для натяжения пружин сжатия, предохранение пружин от скручи-
вания, при вращении нажимающих на них резьбовых деталей, производят подкладкой под торцы пружин шайб 2.
На рис. 8-2 показана фрикционная муфта, у которой величину передаваемого крутящего момента регулируют натяжением двух
Рис. 8-2. Фрикционная муфта с регулированием величины передаваемого крутящего момента
пружин 3, которые стягивают фрикционные колодки 4, поворачиваемые на пальцах 8, закрепленных на шайбе 7. Усилия натяжения пружин регулируют гайками / и отрегулированное положение фиксируют затяжкой контргаек 2. Ввиду возможных эксцентрич-226
1
Рис. 8-3. Фрикционная муфта с регулированием величины передаваемого крутящего момента
ности ведущего 6 и ведомого 5 валов и погрешностей изготовления деталей муфты регулирование нажима колодок выполняют раздельно для каждой колодки.
На рис. 8-3 показана другая фрикционная муфта с регулированием величины передаваемого крутящего момента. Конус 2, перемещающийся на ведущем валу 7, сцепляется с конусной поверхностью диска 1, насаженного на ведомый вал. Осевое усилие конуса 2, необходимое для обеспечения определенной величины крутящего момента трения, создается пружиной,?, сжимаемой при помощи гайки 5. Конус 2 соединен с ведущим валом 7 при помощи штифта 4, входящего в продоль
ный паз в ступице конуса и предотвращающего возможность его проворота на валу 7. Шайба 8 служит для предохранения пружины от скручивания при затяжке гайки 5. Отрегулированное положение фиксируют затяжкой контргайки 6.
В качестве примера устройства для натяжения пружин кручения на рис. 8-4 показан механизм подъема доски чертежного станка.
Рис. 8-4. Механизм подъема доски чертежного станка
Станина чертежного станка состоит из двух, отлитых из чугуна, стоек / и 11, скрепленных между собой четырьмя стяжками 10 и 12 (остальные две стяжки на рисунке не показаны). Рама, на которой укрепляется чертежная доска, состоит из двух штанг 2 и 9, также скрепленных между собой стяжками 13. При подъеме или опускании рамы штанги скользят в направляющих, выполненных в приливах стоек (см. сечение В—В) 1 и 11.
15* 227
К нижней стяжке рамы прикреплены концы двух стальных лент 18, другие концы которых закреплены на шкивах 17. Шкивы насажены на вал 7 и закреплены на нем штифтами 16. На этот же вал 7 надеты две пружины: 3 — с правым и 6 — с левым направлениями витков. Удлиненные концы пружин зацеплены за стяжку 12, а другие (отогнутые в осевом направлении) концы пружин вставлены в отверстия сухаря 4, надетого на середину вала 7.
При повороте сухаря 4 в направлении стрелки Д (см. вид А—А) и закреплении его положения на валу стопорным болтом 5 пружины скручиваются и создают на валу 7 крутящий момент в направлении
Рис. 8-5. Схема прибора для определения скорости распространения изгибных волн
стрелки Л, стремящийся повернуть шкивы 17 в том же направлении и при помощи лент 18 поднять раму вместе с доской вверх.
Самопроизвольное поднятие рамы вверх предотвращается храповым механизмом 8, отпускаемым при помощи педали (на рисунке не показана). Равномерное натяжение стальных лент 18 производят при помощи гаек 14 (см. сеч. Б—Б), навинчиваемых на тяги 15, приклепанные к концам лепт.
Ниже приведен конкретный пример подбора и расчета натяжной пружины в установке для измерения и исследования изгибных волн в пластинах (лентах).
На рис. 8-5, а показана схема установки. Металлическая пластина (лента) 2 закреплена в двух вилках, из которых вилка 1 — неподвижна, а вилка 6 при помощи специального натяжного механизма может перемещаться и натягивать ленту. Изгибные волны возбуждаются излучателем 3, а скорость их распространения измеряется приемником 4, укрепленным на подвижной каретке, расстояние которой от излучателя измеряется по линейной шкале с нониусом. Для предотвращения возникновения отраженных волн служит гаситель 5.
Скорость распространения изгибных волн зависит от материала пластины (ленты), геометрии ее поперечного сечения, частоты возбуждаемых волн и величины натяжения ленты.
228
По заданию усилие натяжения ленты должно изменяться от О до 8 кге с величиной отсчета 0,5 кге. При испытании различных лент их длины не одинаковы и могут отличаться друг от друга на 10—20 мм.
Принятая схема натяжного механизма показана на рис. 8-5, б. Весь механизм помещен в цилиндрическом кожухе-трубе 13, неподвижно закрепленном на основании прибора и служащем направляющей для дисков 7, 10 и 11. Подвижный конец ленты 2 закреплен в вилке 6, другой конец которой свободно проходит через диск 7 и укреплен в диске 10. Диск 11 неподвижно связан с диском 7 при помощи двух (или трех) тяг 9, свободно проходящих через диск 10. Между дисками 7 и 10 помещена пружина сжатия 8, которая и подлежит расчету.
Диск 11 неподвижно связан с резьбовой штангой 12, свободно проходящей через дно трубчатого кожуха 13, на конец которой навернута гайка 14 с маховичком 15.
При вращении маховичка 15 резьбовая штанга 12 и диски 7 и 11, соединенные между собой тягами 9, получают поступательные перемещение. Диск 7 через пружины 8 отталкивает и перемещает в том же направлении диск 10.
Перемещение диска 10 будет происходить до тех пор, пока не будет устранен провес натягиваемой ленты 2 и не будут выбраны все зазоры в соединениях ленты с закрепительными вилками, после чего диск 10 останавливается. При дальнейшем вращении маховичка 15 и перемещении связанных между собой дисков 7 и И начнет натягиваться лента за счет сжатия пружины 8, расстояние между дисками 10 и 11 будет увеличиваться, т. е. диск 11 будет отходить от диска 11 на величину сжатия пружины. На диске 10 закреплена шкала 15, а с перемещающимся диском 11 связана но-ниусная шкала 17, по которым производится отсчет величины сжатия пружины, пропорциональной ее натяжению.
При расчете пружины пользуемся формулами табл. 7-2 (см. гл. VII).
По заданию наибольшее рабочее усилие Р2 = 8 кге, максималь-р
ное усилие Р3 — -у—, где б — величина относительного зазора. Для пружин сжатия б 0,054-0,25
о
^=1 Г((,.05Т{),25) = 8,45-. 10,65 кге.
принимаем Р3 = 10 кге.
Согласно данным таблицы (см. приложение I) такому значению Р3 соответствуют пять померон пружин: 355, 356, 357, 358 и 359. По конструктивным соображениям (возможность размещения тяг внутри пружины) выбираем пружину № 359 с наружным диаметром D = 30 мм. Для этой пружины диаметр проволоки d = 2,5 мм; жесткость одного витка 2, = 1,878 кгс/мм; максимальная деформация одного витка /3 = 5,325 мм.
229
Для возможности отсчетов усилий натяжения пружины с точностью до 0,5 кгс необходимое число делений шкалы отсчета -Q-g- = 14 делений. Расстояния между делениями (обычно не менее 1 мм) в данном случае удобнее принять равными 2 мм. Тогда рабочая длина шкалы 2х 14 = 28 мм. Таким же по величине следует принять и ход пружины h = 28 мм. Тогда жесткость пружины z = —2 уР1 Так как отсчеты усилий начинают от нуля, то Pt= 0, z = = 0,287 кгс/мм.
Число рабочих витков п -Ц.— 6,55; принимаем
/2 = 7.
Уточняем значение жесткости:
z, 1,878 л „„
2 = ~ — —у— = 0,268 кгс/мм.
Полное число витков nt = /г + 1,5 = 8,5. Высота пружины в свободном состоянии
Я о = Н3 + F3,
где Н3 — высота пружины при максимальной деформации F3;
Г Р3 Ю Q-7 Л
г3——i- = -—— = 37,4 мм. z 0,2(>8
Н3 = (»! + 1 — П3) = (8,5 + 1 — 1,5) 2,5 = 20 мм;
Но = 20 + 37,4 = 57,4 мм.
Шаг навивки пружины t d + fa'
t = d + f3 = 2,5 + 5,325 = 7,825 7,9 мм.
При заданных отсчетах усилии натяжения через 0,5 кгс соответствующие деформации пружины равны
F, =-^= -^= 1,875^1,9 мм,
что отличается от принятого интервала делений шкалы 2 мм.
Можно, конечно, попытаться скорректировать расчет так, чтобы заданным интервалам отсчетов усилий Р(- = 0,5 кгс соответствовали деформации пружины Ft = 2 мм, т. е. целые деления на шкале (хотя бы за счет увеличения наружного диаметра пружины £>). Однако следует учитывать, что отсчетные пружины приходится тарировать, так как расчетные данные вследствие неизбежных неточностей размеров всегда несколько отличаются от фактических. В данном случае, для удобства построения тариро-вочной кривой, достаточно применить нониус с величиной отсчета 0,1 мм.
230
Расчет нониуса производят следующим образом. Величина деления шкалы т = 2 мм; интервал делений нониуса аг = а — i = а 2, = 2 — 0,1 = 1,9 мм; число делений нониуса п = =- =-^-р = — 20 дел.; длина шкалы нониуса I ауп = 1,9-20 = 38 мм.
Необходимая длина отсчетной шкалы /0 равна сумме длин: рабочей шкалы h и «немой» шкалы I (шкалы нониуса):
/0 h + I 28 | 38 = 66 мм.
Натяжение тросиков и лент. Способы натяжения гибких лент и тросиков на барабанчиках показаны на рис. 8-6.
Рис. 8-6. Способы натяжения тросиков и лент на барабанах
Конец тросика или ленты (рис. 8-6, а) впаивают в прорезь или в отверстие изогнутой накладки 1, внутренний радиус R которой равен радиусу рабочего диаметра барабанчика. В накладке имеются два продолговатых отверстия под крепежные винты 2. Натяжение тросика или ленты производят передвижкой накладки по окружности барабанчика и закреплением ее в нужном положении. Натяжение—грубое, так как точное регулирование его величины путем передвижения накладки — затруднительно.
Для более тонкого регулирования величины натяжения применяют способы, показанные па рис. 8-6, б и в.
Способ, показанный па рис. 8-6, б, применяют для натяжения тросиков на барабанчиках. Па барабанчике вырезают два уступа и с одной стороны для лучшего прилегания тросика на небольшом участке скашивают площадку. В образовавшемся выступе сверлят отверстие D, а перпендикулярно его осп сверлят и нарезают отверстие для стопорного винта 4. Конец натягиваемого тросика впаивают в отверстие втулки 3 с внешним диаметром D и вставляют втулку в отверстие в выступе. Натяжение производят при помощи винта 5, и отрегулированное положение фиксируют стопорным винтом 4.
Для тонкого регулирования величины натяжения на барабанчике стальной ленты применяют способ, показанный на рис. 8-6, в.
231
На барабанчике вырезают ступенчатый уступ и сверлят отверстие под штифт 9, который служит осью поворота скобы 7. В прямоугольном отверстии скобы, при помощи стопорного винта 6, нажимающего на подкладку 10, зажимают натягиваемую ленту. Величину натяжения регулируют при помощи винта 8, поворачивающего скобу вокруг оси штифта 9.
На рис. 8-7 показана схема перемещения указателя шкалы настройки радиоприемника. Здесь концы гибкой нити 1, перемещающей указатель 3 по шкале 2, закреплены внутри полого бара
Рис. 8-7. Схема перемещения указателя шкалы настройки радиоприемника
Рис. 8-8. Типы талрепов
банчика 4, насаженного на ось 5 ручки настройки. На цилиндрической поверхности барабанчика сделана прорезь, концы которой отогнуты внутрь. Один конец ппгп закреплен на штифте 7, другой конец связан с пружинкой 6, натягивающей пить. Нить переброшена через ролики 8.
При установке метеорологических, морских и других геодезических приборов, для укрепления радиомачт, высоких стоек и других длинномерных деталей широко применяют тросовые растяжки. Для натягивания стальных тросиков применяют натяжные устройства, называемые талрепами.
Талреп (рис. 8-8, а) состоит из скобы 6, имеющей на своих концах два резьбовых отверстия с правой и левой резьбами. В резьбовые отверстия ввернуты две вилки 4 и 8 с предварительно навернутыми на них контргайками 5 и 7, имеющими соответственно правую и левую резьбы. В отверстия ушков обеих вилок вставляют пальцы 9 и закрепляют их от выпадения шплинтами 3.
Один конец талрепа укрепляют в какой-либо неподвижной детали 10 (кольце, скобе и т. п.), другой конец талрепа соединяют 232
с концом натягиваемого троса 1 предварительно заделанным в него коушем 2. При вращении скобы вокруг ее оси в соответствующем направлении обе вилки — 4 и 8, имея резьбы разного направления, стягиваются и фиксируются затяжкой контргаек 5 и 7.
Согласно ГОСТ 9690—71 талрепы имеют различные исполнения: их исполняют с зацепами, в виде вилок, ушек (рис. 8-8, б), крючков-гаек (рис. 8-8, в) или в любых комбинациях на двух концах талрепа. Таким образом, существуют шесть исполнений талрепов по ГОСТ 9690—71: исполнение В В — вилка—вилка, ВУ — вилка—ушко, УУ -— ушко—ушко, ГГ — гак—гак, ВГ — вилка— гак, ГУ — гак—ушко.
Основные параметры и размеры талрепов для тросиков диаметром 3—11 мм см. в приложении XXI, соответствующие размеры коушей в зависимости от диаметров тросиков см. в приложении XXII.
Натяжение приводных ремней. В приборостроении ременные передачи применяют сравнительно редко. Из существующих видов ременных передач — плоскоременной, клпноременной и круглоременной в приборостроении применяют главным образом круглоременные (пассиковые) передачи кожаными или резиновыми ремнями или капроновыми шнурами и нитями и, реже, клиноременную с использованием узких клиновых вентиляторных ремней по ГОСТ 5813—64.
Ременные передачи но сравнению с другими видами передач имеют ряд преимуществ:
1) возможность передачи вращательного движения на значительные расстояния;
2) возможность изменения направления вращения ведомого вала и передачи вращательного движения на валы с пересекающимися и перекрещивающимися осями;
3) плавность и бесшумность работы вследствие эластичности ремней;
4) предохранение передаточного механизма от резких колебаний нагрузки и перегрузки за счет упругого растяжения ремней и проскальзывания их на шкивах;
5) несложность конструкции и простота ухода в процессе эксплуатации.
Наряду с этим у ременных передач имеются и недостатки:
1) увеличение габаритных размеров передачи;
2) отсутствие строгого постоянства передаточного числа — проскальзывание ремня при колебаниях нагрузки;
3) повышение радиальных нагрузок па валы из-за необходимости натяжения ремней;
4) необходимость периодического подтягивания ремней вследствие их вытяжки;
5) относительная недолговечность ремней (300—500 ч).
Ввиду указанных недостатков и, в частности, из-за наличия проскальзывания ремня, а также упругого и неупругого вытяги-233
вания его ременная передача, как и вообще фрикционные передачи гибкими связями, не может быть использована в отсчетных цепях механизмов приборов. Ременные передачи применяют для передачи вращения в силовых приводах или используют их для вспомогательных механизмов приборов: приводов вентиляторов, мешалок и т. п.
На рис. 8-9 показаны виды ременных передач, применяемых в приборостроении:
рис. 8-9, а — открытая передача, применяют при параллельном расположении осей валов и одинаковых направлениях их вращения;
Рис. 8-9. Разновидности ременных передач: I— ведущий', II— ведомый шкивы
рис. 8-9, б — перекрестная передача, применяют при параллельном расположении осей валов и встречных направлениях их вращения;
рис. 8-9, в — полуперекрсстная передача, оси валов пересекаются под некоторым углом; направления вращения одинаковые или встречные, в зависимости от положения ведущей ветви ремня;
рис. 8-9, г — угловая передача, оси валов перекрещиваются под некоторым углом; направления вращения одинаковые или встречные, в зависимости от положения ведущей ветви ремня на двойном направляющем ролике 1;
рис. 8-9, д — ступенчатая передача с изменением скорости вращения ведомого вала в зависимости от расположения ремня на той или иной ступени шкива.
При нерегулируемом межцентровом расстоянии А и отсутствии дополнительных натяжных устройств (натяжного ролика) непременное условие ПБД + DB1, — const, где£>гд — диаметр ведущего /, а £>вм — диаметр соответствующего ведомого II шкивов^. При наличии натяжного приспособления и достаточно большого м. ц. р. (А 2 [ПБД + ОЕМ ]) возможна передача с бесступенчатого ведущего шкива на ступенчатый ведомый шкив. Направления враще-234
ния одинаковые при открытой и встречные — при перекрестной передачах.
Схемы способов осуществления предварительных натяжений ремней показаны па рис. 8-10:
рис. 8-10, а — натяжение ремня за счет его упругости, применяют при нерегулируемом м. ц. р.; способ — нерекомендуемый, так как по мере вытягивания ремня и увеличения его длины в Процессе эксплуатации требуется периодическая перешивка ремня;
Рис. 8-10 Способы натяжения
ремней
при невозможности перешивки или при применении бесконечных ремней следует применять способы, показанные на рис. 8-10, б и в;
рис. 8-10, б — натяжение ремня за счет передвижки мотора, применяют при горизонтальном положении оси мотора;
рис. 8-10, в — то же, при вертикальном положении оси мотора;
рис. 8-10, г — применение натяжного ролика, натягивающего ведомую ветвь ремня своей массой;
рис. 8-10, д — усилие нажима натяжного ролика, регулируют изменением расположения передвижного груза;
рис. 8-10, е — усилие нажима ролика, осуществляется под действием пружины П, которую возможно выполнить регулируемой;
рис. 8-10, ж — усилие нажима натяжного ролика, регулируют за счет передвижки кронштейна /(.
Натяжения ремней согласно схемам, показанным на рис. 8-10 г, д и е, осуществляются автоматически и по мере вытяжки ремней остаются постоянными. Натяжения по схемам, показанным на
235
рис. 8-10, б, в и ж, по мере вытяжки ремней ослабевают, и при этих способах натяжения требуется периодическое подтягивание ремней путем передвижки мотора или кронштейна с натяжным роликом.
Способы, показанные на рис. 8-10, являются прототппными и допускают различные варианты исполнения. Так, величины передвижек моторов и кронштейна по схемам, приведенным на рис. 8-10, б, в и ж, можно осуществить автоматически регулируемыми (рис. 8-10, е), т. е. поставить пружину с регулированием величины ее натяжения и т. д.
Силовые и прочностные расчеты элементов ременных передач производят по общим правилам, применяемым в машиностроении и излагаемым в курсах деталей машин. Ниже приведены неко-
торые геометрические размерные соотношения и размерные расчеты, необходимые конструктору при конструировании ременных передач.
Клиновые ремни используют для открытых (см. рис. 8-9, а) и ступенчатых (см. рис. 8-9, д) передач. Для других видов ременных передач, показанных на рис. 8-9, клиновые ремни не применимы.
Согласно ГОСТ 5813—64 узкие клиновые ремни типа I имеют следующие размеры поперечных сечений в миллиметрах (рис. 8-11):
b bp h
10,5 8,5.1 8±0,5
13 11,0^ 10±0,6
17 14,0+0’5 13±0,6
Рис. 8-11. Поперечное сечение клинового ремня
Расчетная ширина ремня Ьр соответствует ширине поперечного сечения ремня (находящегося под натяжением) на уровне нейтральной линии.
Профили канавок шкивов для клиповых ремней и их размеры указаны в табл. 8-1.
Примерный порядок расчета клиповой ременной передачи следующий:
1. По величине передаваемой мощности с учетом характера приложения нагрузки и величины линейной скорости ремня (у = = 40 м/с) выбирают величину расчетной ширины ремня Ьр, величину расчетного диаметра меньшего (ведущего) шкива и число ремней (см. приложение к ГОСТ 5813—64).
2. По выбранному Ор1 определяют расчетный диаметр ведомого шкива £>р2:
Пр1= Ор21\
где i — передаточное число, i = пр —частота вращения рабочего (ведомого) вала; лм — частота вращения выбранного мотора.
236
Таблица 8-1
Основные размеры шкивов для узких клиновых ремней по ГОСТ 5813 64
Расчетная ширина ремня Ьр S Ё о с S а: С JE Ор для меньшего шкнва С 43
8,5 2,75 12,5 12 71—80 10,5 9,0 6,0
11,0 2,75 16 15 90—112 13 11,6 7,6
14 4,5 21 19 140-160 17,3 14,7 9,6
Примечание
1. Размер Н должен обеспечивать зазор между меньшим основанием сечения ремня и дном канавки не менее 4 мм — для ремней с расчетной шириной 8,5 и 11 мм и не менее 5 мм — для ремней с расчетной шириной 14 мм.
2. Ширина канавки &к и наружный диаметр £>нар задаются на рабочем чертеже как справочные.
3. Размеры d и hK приведены для контроля шкива при помощи ролика
Для клинорсмеппои передачи без натяжного ролика i 5, с натяжным роликом i 10
3. По копструктнвпоп (приблизительной) величине м. ц. р. А, которую для клинорсмеппои передачи выбирают в пределах
2 PPi + Dp2) > А > 0,55 (Dpl + Dp2) + h,
определяют приблизительную длину ремня Lp.
Для открытой передачи длина ремня, работающего на двух шкивах (см. рис. 8-9, а),
АР = 2Л +-^(Вр1 + £>р2)+ р1+ р8 .
Л \ 7г/1 j
237
4. Полученную приблизительную длину L'p уточняют, т. е. находят ближайшую стандартную длину ремня £р (см. приложение XXIII) и по ее значению уточняют величину м. ц. р. А:
л__ 2^-р п (£*р2 4- £*pi) + У [2Z-p — л (Dp2 + Dpi)s — 8 (Dp2 Dpi)2
А — .
Следует отметить, что клиновые ремни имеют форму колец. Расчетную длину Lp данного ремня можно определить по формуле
Lp = лПвн -| А/,
где Овн — измеренный внутренний диаметр кольца (ремня).
Значение А/ в миллиметрах принимают в зависимости от расчетной ширины ремня Ьр:
Ьр 8,5 И 14
Д/ 33 45 56
Для компенсации возможных отклонений (допусков) длины ремня от номинального значения, учета вытяжки ремня в процессе эксплуатации и обеспечения свободного надевания новых ремней предусматривают регулирование расчетной величины м. ц. р. А в следующих пределах: на уменьшение — из расчета длины ремня, равной L = (14-0,01), и на увеличение — £„ = (! + 4- 0,045).
При натяжении ремней способами упругого растяжения ремня (рис. 8-10, а) и передвижки (см. рис. 8-10, б, в и ж) величину натяжения ремня следует периодически проверять и регулировать, особенно в первые 48 ч работы передачи, в течение которых происходит наибольшее вытягивание ремней (до 60%).
Рекомендуемые величины предварительного натяжения клиновых ремней:
для ремней с расчетной шириной />р 8,5 мм Sc - 14 кгс;
» » » » » />р 11 мм 5С 22 кгс;
» » » » » Ьр 14 мм .S'c 38 кгс.
Круглые кожаные и резиновые ремни не стандартизированы. В продаже имеются кожаные круглые ремни диаметром 4,5 мм длиной 1,2 м, предназначенные для швейных машин.
В качестве круглых резиновых ремней используют резиновые шнуры по ГОСТ 6467—69 диаметрами 2; 2,5; 3; 4; 5; 8 мм и более. Эти шнуры, согласно ГОСТу, выпускают двух типов: I — кислотощелочностойкие для интервала рабочих температур от —30 до +50° С и II —теплостойкие для интервала рабочих температур от —30 до +90° С (в среде перегретого водяного пара до 4-140° С).
По твердости резиновые шнуры разделяют на мягкие, средней твердости и твердые. В качестве приводных ремней применяют шнуры мягкие и средней твердости.
238
Шнуры изготовляют из резины, имеющей предел прочности на разрыв 40 кгс/мм2 и относительные удлинения в %:
шнуры типа 1
» » II
мягкие
350
350
средней твердости
250
300
Пример обозначения круглого резинового шнура типа I (кисло -тощелочестойкого) средней твердости диаметром 4 мм:
Шнур I С 04 ГОСТ 6467—69.
Шкивы и ролики для круглых ремней конструируют по двум принципам (рис. 8-12).
Рис. 8-12. Профили шкивов для круглых ремней
По первому принципу профиль канавки выполняют из условия получения возможно наибольшей поверхности соприкосновения ремня с дном канавки (рис. 8-12, а). В этом случае радиус закругления днах канавки принимают равным радиусу круглого ремня, т. е. г — 0,56. Расчетный диаметр шкива Dp принимают равным диаметру шкива, измеренному по дну канавки. Для определения длины ремня выбирают размеры диаметров D, = Dp + d, где d — диаметр шнура. Наружный диаметр шкива DK принимают в пределах
ОрД6^Пн^Пр + 26.
Если взять ширину цилиндрических поясков на наружном диаметре шкива в пределах 0,5—1,0 мм, то ширина шкива b определится из выражения
Ь 2 ( ^-=А-) 1g-у- 4- d Hl - 2) мм,
где а — угол между сторонами канавки; для резиновых ремней а = 404-50й, для кожаных а 60“.
По второму принципу профиль канавки выполняют так, чтобы круглый ремень заклинивался в пей (рис. 8-12, б). В этом случае радиус закругления дна канавки г < 0,56, приблизительно г — = (0,254-0,3) d. '
Рекомендуемые размеры шкивов в зависимости от выбранного угла профиля канавки а приведены в табл. 8-2.
239
Определение основных размеров (в мм) шкивов, конструируемых по принципу заклинивания ремня в канавке
Необходимые длины ремней при заданной (или принятой) величине м. ц. р. А определяют по следующим формулам:
для открытой передачи пользуются той же формулой, что и при определении длины клипового ремня (см. стр. 237);
для перекрестной передачи
£Р = 2Л + -^(П( |-Щ4
Способы соединений концов круглых резиновых и кожаных ремней и шнуров показаны па рис. 8-13.
жаных ремней при помощи проволочной скобки-, г — соединение при помощи пружины; д — соединение передаточных шнуров сплеткой концов
Круглые резиновые и кожаные ремни могут быть склеены (рис. 8-13,а и 6). Для этого соединяемые концы ремня скашиваюттак, чтобы при соединении поперечное сечение ремня в любом месте стыка представляло собой круг, равный диаметру ремня (рис. 8-13, а).
Плоскость стыка (среза) концов ремня следует располагать по-разному по отношению к профилю канавки шкива в зависимости от расположения поверхностей трения ремня о шкив:
1) если ремень при работе заклинивается в профиле канавки шкива, стык ремня должен располагаться в вертикальной плоскости по отношению дна канавки (рис. 8-13, а);
16 Ю. В. Шарловский 241
240
2) если при работе ремень прилегает ко дну канавки шкива, стык ремня должен располагаться в плоскости, параллельной дну канавки (рис. 8-13, б).
Концы кожаных ремней могут быть соединены скобой (рис. 8-13, в) или при помощи пружинки (рис. 8-13, г).
Крученые шнуры соединяют сплетением отдельных нитей (рис. 8-13, б). Допустимое утолщение в месте сплетения шнура не должно превышать 1,2 величины его диаметра.
В качестве приводных ремней можно применять резиновые кольца круглого сечения, предназначаемые для уплотнения гидравлических и пневматических устройств по ГОСТ 9833—73, если размеры их сечений соответствуют расчетным или конструктивным значениям. Размеры таких колец см. в приложении XXIV. В приложении XXV приведены некоторое размеры резиновых колец круглого сечения, изготовляемых московским заводом «Каучук».
27. ОСОБЫЕ СПОСОБЫ ПЕРЕДАЧИ РЕГУЛИРУЕМЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
Поступательные регулируемые перемещения в основном осуществляют при помощи винтовых или зубчато-реечных механизмов, реже применяют передачи гибкими связями. Для вращатель-
1 2
Рис. 8-14. Угловое перемещение диска при помощи винтового механизма
ных регулируемых движений применяют зубчатые или червячные передачи.
При небольших угловых перемещениях в случаях отсчетов этих перемещений непосредственно по круговой шкале также можно применить винтовые механизмы типа показанных на рис. 8-14. Здесь поворот внутреннего диска 2 (кольца) относительно на-242
ружного кольца 1 производят при помощи винтов 6. На стержне винта 6 имеется сферический поясок, гайка 5 также имеет наружную форму в виде сферы.
Сферический поясок винта зажимают между двумя щечками 7 и 8 с коническими углублениями. Степень зажатия щечек, обеспечивающую свободное вращение стержня винта, регулируют за счет толщины прокладок 9. Одна из щечек 8 соединена с неподвижным наружным кольцом 1.
Сферическая гайка 5 зажата между щечками 3 и 4, одна из которых 4 соединена с подвижным кольцом 2. Цилиндрические хвостовики сферической гайки 5 входят в соответствующие отверстия в щечках 3 и 4 и позволяют гайке поворачиваться вокруг
Рис. 8-15. Дифференциальный пинтовой механизм для перемещения каретки
оси, перпендикулярной к оси винта. Эти же хвостовики не дают возможности поворачиваться гайке вдоль оси резьбы при ввинчивании или вывинчивании винта 6.
Конструкции обычных винтовых механизмов уже неоднократно приводились выше, например в гл. II (см. рис. 2-7, 2-8, 2-9); гл.VII (см. рис. 7-4, 7-5, 7-6, 7-7 и др.). Поэтому ниже приведены лишь описания способов и конструкций передаточных механизмов, отличающихся некоторыми особенностями.
Дифференциальные винтовые механизмы применяют для получения весьма плавных линейных перемещений. У дифференциального винтового механизма (рис. 8-15) ходовой винт 3 имеет два винтовых участка с разными шагами s( и s2 одинакового направления. Гайка 9 (в данном случае для возможности выборки люфтов в резьбовом соединении выполненная разрезной) в осевом направлении неподвижна, и винт 3 при вращении имеет поступательное перемещение, ввинчиваясь пли вывинчиваясь из гайки 9.' Вместе с винтом 3 поступательное движение в направляющих 1 в том же направлении имеет и каретка 2 с резьбовым отверстием, но при вращении винта каретка одновременно перемещается по резьбе винта во встречном направлении по отношению движения винта.
Таким образом, каретка имеет два перемещения: вместе с ходовым винтом — пропорциональное величине шага sx и навст-16* 243
речу движению винта — пропорциональное величине шага s2. Суммарное перемещение каретки за один оборот ходового винта равно s2—slt т. е. разности шагов резьб на двух резьбовых участках ходового винта. Это обстоятельство дает возможность получать очень малые величины регулируемого перемещения за один оборот ходового винта (значительно меньшую, чем у существующих стандартных величин метрических резьб). При нанесении на барабанчике 6 нониусной шкалы имеется возможность отсчета перемещений, соответствующих тем или иным долям суммарного хода каретки за один оборот ходового винта.
Следует учитывать, что дифференциальный винтовой механизм по сравнению с обычными винтовыми механизмами может иметь соответственно большие погрешности перемещений из-за наличия осевых зазоров в обоих резьбовых соединениях. Поэтому дифференциальные резьбовые механизмы, как правило, снабжают зазоровыбирающими пружинами 4, смещающими в осевом направлении гайки (в каретке) и 9 и вследствие этого выбирающие зазоры в обоих резьбовых соединениях.
Величину сжатия разрезной гайки 5 регулируют посредством гайки 8 и отрегулированное положение фиксируют стопорным винтом. Для установки отсчетного барабанчика на «нуль» служат винты 7, допускающие поворот барабанчика относительно стержня винта 3 в пределах величины зазоров проходных отверстий под винты 7.
На рис. 8-16 показаны конструкции более простых винтовых дифференциальных механизмов, предназначенных для плавных перемещений штоков 1 и 4.
Механизм, показанный на рис. 8-16, а, также снабжен пружиной 2 для выборки зазоров в резьбовых соединениях. Отсчет перемещений производят по лимбу барабанчика <3.
Механизм, показанный на рис. 8-16, б, не имеет зазоров выбирающего устройства. Особенность этого механизма заключается в том, что деталь 5 служит ходовым винтом для одного резьбового соединения мг 'st, одновременно является гайкой для другого резьбового соединения л/2 > s2, поэтому механизм становится более компактным.
Интегральный винтовой механизм является видоизмененным дифференциальным механизмом, с той разницей, что резьбовые участки на ходовом винте имеют резьбы различных направлений (правое и левое). В этом случае величина хода каретки за один оборот ходового винта будет равна сумме двух шагов на резьбовых участках, т. е. sT + s2. Как частный случай, ходовой винт интегрального механизма может иметь одинаковые шаги на обоих резьбовых участках, т. е. Sj = s2.
Интегральные винтовые механизмы применяют в случаях:
1) когда при сравнительно малых диаметрах резьб ходового винта желательно получить за один оборот ходового винта увеличенные перемещения каретки.
244
2) когда при значительных пределах перемещений каретки интегральные механизмы позволяют значительно уменьшить величины собственных перемещений ходовых винтов, а следовательно,
Рис. 8-16. Дифференциальные винтовые механизмы для перемещения штоков
и перемещений отсчетных барабанчиков или маховичков, т. е. уменьшить габаритные размеры регулировочных устройств до требуемых значений.
Пример и описание конструкции интегрального винтового механизма см. в гл. VI (рис. 6-6).
Для соединения валов, находящихся на значительных расстояниях, а также валов, оси которых не совпадают и расположены параллельно, как на рис. 8-17 (оси 0101 и 0202), или под неко-
245
торым углом 2 а (оси OjOj и 0303), применяют передачи с универсальными шарнирами, называемыми карданными валиками.
При равномерном вращении входного валика 1 (ось 0±0у) промежуточный валик 3 (ось 0404) вращается неравномерно. Условия равномерного вращения выходного валика 6 (ось О2О2) или 5 (ось 0я03) следующие:
1) оси всех валиков: входного, промежуточного и выходного 1, 3 и 6 или 1, 3 и 5 должны быть расположены в одной плоскости;
2) входная вилка 2 и выходная 4 промежуточного валика 3 должны быть расположены в одной плоскости;
3) угол между осями входного и промежуточного валиков ах должен быть равен углу между осями промежуточного и выходного валиков а2.
Рис. 8-18. Карданная передача с изменяемой длиной промежуточного валика
Исходя из этих условий, конструкция карданной передачи, схема которой показана на рис. 8-18, позволяет изменять расположение кронштейна 10 в процессе работы по двум координатным осям так, чтобы ось выходного валика 11 оставалась параллельной своему направлению. При этом будут изменяться расстояния: Н — между осями входного и выходного валиков и L—между шарнирами. Углы же а] и а2 будут одновременно изменяться, оставаясь равными друг другу. Оси всех трех валиков будут расположены в одной плоскости, в одной плоскости будут расположены и вилки (входная и выходная) промежуточного валика.
Устройство промежуточного валика с изменяемой длиной следующее: передняя шарова$[ головка 2, входящая в ведущую вилку /, выполнена за одно целое с длинным стержнем 3, входящим в трубчатую штангу 4; другая задняя шаровая головка 8 входит в ведомую вилку 9. В полости штанги помещена пружина 6, один конец которой упирается в неподвижный торец пальца задней шаровой головки 8, закрепленной в штанге при помощи штифта 7. Другой конец пружины упирается в торец стержня верхней подвижной шаровой головки 2.
При изменении расстояния L между шарнирами, пружина, сжимаясь или разжимаясь, компенсирует это изменение, обеспечивая соединения шарнирных колец сферических головокЗс вилками. 246
В трубчатой штанге 4 прорезан продольный паз, по которому скользит штифтб, запрессованный в стержень подвижной головки. Штифт передает крутящий момент о г подвижной шаровой головки на штангу и обеспечивает второе условие равномерности вращения выходного вала передачи, г. е. расположение входной 1 и выходной 9 вилок в одной плоскости.
Конструкция карданной передачи, показанная на рис. 8-18, является разъемной, т. е. промежуточный валик может быть снят без разборки опорных кронштейнов, несущих входной и<вы-ходной валики. Для этого подвижную шаровую головку 2 вдвигают в полую штангу на величину AL и выводят из зацепления с передней вилкой 1.
карданным валиком поименный. шарнир
При неизменном расстоянии L между центрами шарниров, т. е. при неизменном положении кронштейна выходного валика, применяют передачи с жесткими карданными валиками (рис. 8-19). Для разборки такого соединения один из шарниров выполняют разъемным. Вилка 3 разъемного шарнира соединяется со втулкой 1 при помощи накидной гайки 2. Сопряжение вилки со втулкой происходит по конусу с рифленой поверхностью, предохраняющей их от взаимного проворачивания. Разъемный шарнир служит также для регулирования положения паза вилки 3, чтобы полукольца 4 и 5 промежуточного валика находились в одной плоскости.
Для возможности разборки и снятия промежуточного валика без расштифтовки втулки 1 в вилке разъемного шарнира необходимо наличие аксиального зазора z между дном посадочного отверстия в вилке п полукольцом на шаровой головке промежуточного валика. Для разборки соединения накидную гайку 2 свинчивают с втулки 1, вилку 3 смещают в осевом направлении (в пределах величины зазора z) и выводят ее из конусного отверстия втулки 1.
Ниже приведены минимальные значения аксиальных зазоров z в разъемных шарнирах, обеспечивающих съем промежуточного валика без расштифтовки втулок.
Диаметр валика d
от 4 до 6 мм » 8 » 15 мм
Величина зазора 2 для типа вилок
Обе регулируемые от 1 до 2 мм
Одна регулируемая от 2 до 3 мм » 3,5 » 4 мм
247
В прибостроении применяют карданные передачи нескольких типов: с шаровыми шарнирами и цилиндрическими вилками, с цельными и составными вилками. Наиболее часто применяют карданные передачи с шаровыми шарнирами (см. рис. 8-18 и 8-19). Основные размеры и характеристики этих шарниров приведены в табл. 8-3 (размеры деталей шарниров, приведенных в табл. 8-3, даны в приложениях XXVIII, XXIX и XXX).
Таблица 8-3
Основные размеры и характеристики карданных передач с шаровыми шарнирами
S о г: та D по -ф-, мм Л 3 по С5, мм S о к 0Q £0 (справочный), мм lif мм di под штифт конический, мм 2 S Наибольший угловой мертвый ход в минутах Передаваемый крутящий момент Л,кр’ кгс-см (Н»м)
кл. I КЛ. II
(4 8 12 3 35 22 1X12 3 8 20 4,3 (0,42)
:6 10 15 4 45 29 1,5X15 3 8 20 12,5 (1,22)
8 12 19 5 50 33 2Х 20 4 6 15 21 (2,06)
9 14 22 6 55 34,5 2 л 22 4 6 15 21 (2,06)
10 15 23 6 58 37,5 3' 25 6 15 21 (2,06)
12 16 25 7 70 44 ЗХ 25 5 6 15 73 (7,15)
15 18 28 8 80 52,5 4X30 6 5 12 130 (12,75)
Максимальное значение угла наклона оси промежуточного валика к параллельным осям ведущего и ведомого валиков для карданных передач с шаровыми шарнирами а = 15°, однако практически применять передачи с углами а> 10° не рекомендуется.
Карданные передачи с цельными вилками допускают увеличение угла а до 45‘ и предназначены для передачи больших крутящих моментов по сравнению с передачами, имеющими шаровые шарниры.
Основные размеры и характеристики карданных передач с цельными вилками приведены в табл. 8-4.
248
Таблица 8-4
Основные размеры (в мм) и характеристики карданных передач с цельными трубчатыми вилками [40]
d, мм D, мм L, мм Zj наибольшее, мм _ мм сг. мм r/j ПОД штифт конический, ММ Наибольший угловой мертвый ход в минутах Передаваемый крутящий момент 4<р-кгс-см (Н-м)
10 16 50 20 25 6 ЗХ 18 50 85 (8,35)
12 20 60 25 30 8 3X22 40 180 (17,65)
16 25 70 30 35 10 4X28 35 315 (31)
20 32 84 38 42 12 5X30 30 650 (63,7)
25 40 104 46 52 16 6X40 30 1220 (119,5)
Карданные передачи часто применяют для выноса рукоятки управления регулируемыми перемещениями в удобное для оператора место.
Недостатками карданных передач являются:
1) наличие упругих угловых мертвых ходов вследствие скручивания длинных промежуточных карданных валиков.
2) наличие пеупругих угловых мертвых ходов вследствие люфтов в соединениях карданных in ipniipoi;
Теоретическое определение величии пеупругих угловых мертвых ходов, выраженных в отсчетных делениях (или долях оборота) для карданных передач с шаровыми шарнирами производят по формулам [39]
А((> kn или a — kA,
где Аф — величина углового мертвого хода, выраженная в долях отсчетных делений; а — та же величина, отнесенная к цене одного оборота ведущего вала; k — коэффициент углового мертвого хода; п — число делений на отсчетном лимбе; А — цена одного оборота ведущего вала, выраженная в отсчетных единицах.
249
Например, при k = 0,003 и шаге ходового винта, перемещающего каретку, Р = 1,0 мм, угловой мертвый ход, выраженный в миллиметрах, будет равен
а = 0,003-1 = 0,003 мм.
Ниже приведены теоретические значения коэффициентов k и наибольшие величины передаваемых крутящих моментов для карданных передач с шаровыми шарнирами в зависимости от диаметров валиков d (согласно данным табл. 8-3).
Диаметры валиков, мм 4
Значения коэффициентов углового мертвого хода k . . 0,0048
Передаваемый крутящий момент Л'Др, кге-см . . 1,85
6 8 9 10
0,004 0,0035 0,003 0,0027
3,3 9,4 20,2 39,4
12 15
0,0026 0,0024
63,9 90
При небольших перекосах осей соединяемых валов (1—2,5°) и сравнительно небольших передаваемых крутящих моментах вместо карданных передач применяют мембранные муфты, обеспечивающие практически безлюфтовую передачу. Муфты состоят из поводков, к которым в двух точках приклепаны мембраны в виде кольца, изготовляемого из стальной холоднокатаной ленты по ГОСТ 503—71, толщиной 0,5 мм из стали 10: Н — нагарто-тованной, ПН — полунагартованной или ВН — высоконагарто-ванной. Мембраны двух поводков, в свою очередь, соединены между собой заклепками в двух точках. Оси заклепок, связывающих мембраны с поводками, а также и оси заклепок, соединяющих мембраны, должны лежать в одних плоскостях.
Основные размеры и характеристики двухмембранных муфт приведены в табл. 8-5.
Мембранные муфты недолговечны, так как материал мембраны от многократных знакопеременных перегибов «устает» и мембрана выходит из строя.
Многие современные приборы, в частности научно-исследовательские и измерительные приборы, работают в условиях повышенных пневматических или гидравлических давлений, или в условиях воздушного разрежения — вакуума. Для передачи регулируемых перемещений у таких приборов необходимо предусматривать уплотнение или полную герметизацию выводов перемещающихся деталей.
В пневматических и гидравлических устройствах для возвратно-поступательных перемещений штоков или медленно вращающихся валов (вращение ходового винта) применяют шевронные многорядные резино-тканевые уплотнения по ГОСТ 9041—59, предусмотренные для нормального ряда диаметров уплотняемых деталей от 10 до 2000 мм при избыточных давлениях внутри полости до 5000 кге/см2.
250
Таблица 8-5
Основные размеры (в мм) и характеристики двух мембранных муфт [39]
L
d, мм по Аэ 1 D, мм Dit мм 2 S Q S S Q с» мм £ И, мм L, мм di под штифт конический, мм Предельный рабочий угол в градусах между осями вали- | ков <*тах | Максимальный передаваемый крутящий момент мкр, КГС'СМ (Н -м) Коэффициент упругого мертвого хода Ктах (при Мкр). кге-см
4 35 8 29 22 3 6 8 22,6 1X12 1 1,8 (0,176) 0,0003
6 35 12 29 22 3 6 8 22,6 1,5Х 15 1 1,8 (0,176) 0,0003
8 45 15 38 30 4 8 И 28,8 2Х 18 1,5 7,0 (0,685) 0,0004
9 45 18 38 30 4 8 11 28,8 2Х 22 1,5 7,0 (0,685) 0,0004
10 55 18 46 35 5 10 13 34 3X22 2,5 18 (1,76) 0,00048
12 55 22 46 35 5 12 15 38 3X25 2,5 18 (1,76) 0,00048
* Упругий мертвый ход муфты а определяется из соотношения а = KA,vJXeK — коэффициент отсчетных делений на одни оборот валика (цена одного оборота).
Эскиз конструкции таких уплотнений и основные данные приведены в табл. 8-6.
Размеры уплотнительных колец по ГОСТ 9041—59 приведены в приложении XXVI.
Такие уплотнения применяют при рабочих температурах от —30 до +50° С. Допускается кратковременное повышение температуры до +70° С. В случаях работы уплотнения в соприкосновении с активными химическими средами и в диапазоне рабочих температур от —195° до +250° С, для уплотнения подвижных
251
Таблица 8-6
Рекомендуемое количество колец п и высоты комплектов Н (в мм) уплотнителей по ГОСТ 9041—59 (ограничение)
Рабочее давление, кгс/см2 (Па)
d, мм в, мм 64 (6,8) 1С0 (9,8) 20.) (19,6) 320 (31,4) 400 (39,2) 500 (49)
п п н п н п п
10—18 20—30 6 7,5 15 18,9 15 18,9 15 18,9 3 15 18,9 3 15 18,9 4 17,5 22,1
30—60 10 3 24,6 3 24,6 3 24,6 4 28,8 4 28,8 5 33
60—100 12,5 30,9 30,9 — 30,9 36,2 5 41,5 6 46,8
105—220 15 37,2 37,2 4 43,6 5 50 6 56,4 7 62,8
вводов в полости с повышенным давлением применяют уплотняющие шевронные кольцы из фторопласта-4 (рис. 8-20). Уплотняющие кольца 4 помещают между металлической втулкой 3 и кольцом 5 и зажимают накидной гайкой 2 (рис. 8-20, а). Осевое усилие создается пружиной 6, величина которого Р не должна создавать напряжения в материале колец, выходящего за пределы упругости. Величину усилия пружины можно приблизительно определить из соотношения
P = 0,13d2n,
где d — диаметр уплотняемого штока;
п — количество уплотняющих колец.
Размеры колец выбирают исходя из следующих соотношений (см. рис. 8-20, б):
D = 2,5d; Н = -^-^-
г) ______ D ] d
<Р“ 2
Количество уплотняющих колец выбирают в зависимости от величины избыточного давления.
Давление, кгс/см2 (Па) . до 40 (3,92) св. 40 (3,92) до 100 (9,8) св. 100 (9,8) Число уплотняющих колец 3—4 4—5 5—6
252
Рис. 8-20. Уплотняемый ввод перемещающегося штока с шевронными кольцами из фторопласта
Назначение числа колец 8 и более не имеет смысла, так как кольца, находящиеся далеко от уплотняющей пружины, почти не деформируются и уплотняющий эффект с увеличением числа колец не изменяется.
Уплотняющие кольца из фторопласта могут работать без смазки, так как фторопласт обладает свойством «омыливания» и имеет малые значения коэффициентов трения при соприкосновении с металлами. Например, при трении фторопласта по стали величина коэффициента трения колеблется в пределах 0,07— 0,09.
Шевронные уплотнения без промежуточных шайб при обильной смазке обеспечивают удовлетворительное уплотнение перемещающихся штоков и валов, вводимых в полости с разрежениями до остаточных давлений порядка 10 4—10“® ммрт. ст. Для более глубокого вакуума (с остаточным давлением 10*8 мм рт. ст. и менее) применяют специальные вакуумные уплотнения.
На рис. 8-21 показано так называемое вильсоновское [16] уплотнение, применяемое для вводов поступательно перемещаю
щихся штоков или вращающихся валов (стержней винтов) в вакуумные полости. В уплотнении чередуются прокладки 1 из вакуумной листовой резины и прокладки 2 из металла. На уровне нижней металлической прокладки-шайбы, устанавливаемой в полости стакана (корпуса) 5 с зазорами z, предусмотрено специальное отверстие 6, сообщающее полость стакана с атмосферой. Внешнее атмосферное давление, проникая в полость стакана, прижимает нижнюю резиновую прокладку к дну полости стакана и к цилиндрической поверхности штока 7. Отверстие в дне стакана, через которое проходит шток (или вал), выполняют так, чтобы исключить возможность продавливания в него резиновой прокладки под действием атмосферного давления.
Уплотнение мало зависит от степени затяжки гайки 3, которая должна обеспечить только плотное соприкосновение уплотняющих и промежуточных прокладок. Чрезмерное же затягивание гайки 3 может повлечь за собой выдавливание резиновых прокладок и появление течи в уплотнении. Для обеспечения хорошего
253
уплотнения перемещающегося штока (или вала) 4 отверстие в нижней резиновой прокладке делают равным 2/3 d штока.
Конечно все описанные выше уплотнения вводов подвижных деталей в полости с избыточным давлением или разрежением, полной герметичности не обеспечивают. Причинами утечек являются микронеровности соприкасающихся поверхностей деталей и неточности форм вала и отверстия: конусности, овальности, эксцентричности расположения гнезда сальника по отношению к поверхности вала ит. п.
Более надежными в смысле герметичности являются мембранные или сильфонные уплотнения, обеспечивающие полную герметизацию внутренней полости прибора.
Рис. 8-21. Специальное вакуумное уплотнение подвижного штока (или вала)
Рис. 8-22. Мембранное уплотнение ввода вращения
На рис. 8-22 показано мембранное уплотнение ввода вращательного движения в герметизированную полость. На цилиндрический сосок резиновый мембраны 1 плотно надевают металлический колпачок 3, а в глухое отверстие соска вставляют втулку 2. Армированную таким образом резиновую мембрану надевают на наклонный палец 12, связанный с фланцем ходового винта <3, и края мембраны плотно зажимают в гнезде в стенке 13 прибора гайкой 10 с предварительной подкладкой под нее шайбы И.
Колпачок 3 на соске мембраны вводят в поперечный паз на фланце грибовидного валика 8, на цилиндрическую шейку которого надевают скобу 7 и закрепляют последнюю на станке корпуса.
При вращении ручки 9 поперечный паз грибовидного валика 8 поворачивает колпачок, надетый на сосок резиновой мембраны, ось которого при этом поворачивается на поверхности конуса (с вершиной в точке О). Такой же поворот совершит и ось наклон ного пальца 12, который повернет жестко связанный с ним ходовой винт 4, перемещающий гайку 6 и каретку 5.
254
При необходимости осуществления ограниченных поворотов оси или вала на угол а—±90°С(в отдельных случаях на±120°), вводимых в разреженную полость при обязательном фиксировании поворачиваемой детали, применяют ввод, показанный на рис. 8-23. К корпусу вакуумированного прибора 8 приварен патрубок 7, служащий одним из подшипников поворачиваемого вала 9. Диаметр выступающей ступени патрубка равен диаметру наибольшей ступени вала и на обе эти цилиндрические поверхности надет отрезок резиновой трубки 6 из вакуумной резины. Концы трубки,
Рис. 8-23. Вакуумный ввод для ограниченных поворотов вала или оси
надетые на вал и патрубок, уплотнены двумя кольцевыми хомутиками 5 (см. сечение А—А). Вторым подшипником вала служит кронштейн 10.
Вал поворачивают при помощи рычага 1, снабженного стержневым фиксатором 2, который под действием пружины 3 западает в то или иное отверстие в диске 4 на кронштейне 10. Фиксируемые положения поворотов вала отмечены па диске цифрами I, 11,111 и т. д. нлп другими подходящими отметками.
При необходимости осуществления полного оборота или неограниченного вращения применяют вакуумный сильфонный ввод, показанный па рис. 8-24.
При вращении ручки 3 поворачивается изогнутая ось 2, и штанга 5 совершает вращательное движение относительно центра шарнирного подшипника 9. Верхний п нижний концы штанги 5 при этом перемещаются по окружностям соответствующих радиусов и R2. Вместе с нижним концом штанги поворачивается и связанная с ним шарнирно изогнутая ось 14.
Для герметизации вакуумной полости применен сильфон 10, одна кромка которого припаяна к фасонной шайбе 11, приварен-
255
ной или припаянной к штанге 5. Другая кромка сильфона припаяна к выступу диска 5, являющегося корпусом шарнирного подшипника 9. Диск 6 привернут изнутри к корпусу прибора 1 и уплот-нен с ним специальным вакуумным уплотнением с металлической (из красной меди) прокладкой 7. Шарнирный подшипник укреплен в гнезде при помощи круглой гайки 8. Подшипники изогнутых осей 2 и 14 запрессованы во втулку 4 и стакан 12, причем стакан
имеет окна для сообщения его полости с откачиваемым пространством.
Согласно ГОСТ 3635—54 (см. приложение XXVII) шарнирные подшипники допускают отклонения осей внутренних сферических колец подшипников относительно осей наружных колец в пределах ±8° (угол Р). Однако эти величины отклонений допустимы при больших нагрузках, на которые рассчитаны шарнирные подшипники. В данном случае при использовании подшипника в качестве шарнира для качающейся оси герметизированного ввода нагрузки на подшипник очень невелики и опыт применения их в аналогичных конструкциях показывает, что допустимы гораздо большие углы отклонения осей колец подшипника, примерно до ±20°. Таким образом, величина
угла конуса вращения шарнирной оси допустима в пределах 40—45°. В данном случае (рис. 8-24) нижняя изогнутая ось 14 поворачивает шторку 13, но возможно соединение оси с другими вращающимися деталями, нйпример с ходовым винтом, перемещающим каретку и т. п.
Сильфонные уплотнения могут быть применены и для вакуумных вводов поступательного движения по типам, показанным на рис. 8-25. К корпусу прибора привернут с вакуумным уплотнением фланец 1 (рис. 8-25, а), имеющий отверстие для направления перемещения штока 4. Конец штока соединен при помощи резьбы с шайбой 5, к которой припаян сильфон 3. Другой конец сильфона припаян к выступу фланца 1. К другой стороне шайбы 5 прикреплен (и припаян) ходовой винт 8 с навернутой на него гайкой 7.
256
Гайка входит в пазы лапчатых кронштейнов 6 и может только вращаться. Ходовой винт 8 при вращении гайки 7 имеет поступательное движение.
Для возможности откачки воздуха из полости сильфона на штоке 4 предусмотрены продольные канавки (см. сеч. Б—Б).
Конструкция, показанная на рис. 8-25,6, отличается от описанной тем, что сильфон установлен в вакуумной полости, а не
Вид Л
Рис. 8-26. Вакуумные сильфонные вводы
снаружи, как на рис. 8-25, а. Если в первом случае сильфон под действием атмосферного давления сжимается, то во втором случае растягивается. Возникающие усилия довольно значительны: так, при диаметре сплы|юпа, равном 30 мм, сжимающее или растягивающее усилие примерно 7 кге. Эти явления имеют свою положительную сторону, так как позволяют полностью выбрать зазоры в резьбовых соединениях ходового винта с гайкой. Этим обеспечивается однопрофильное резьбовое соединение (см. . подробнее гл. VII) и гарантируется отсутствие мертвых ходов при перемене направления перемещения, что бывает очень важно при необходимости отсчетов величины перемещений штока по лимбам. С этой точки зрения, конструкции, показанные на рис. 8-25, а и б, идентичны.
17 Ю. В. Шарловский 257
Недостатком второго варианта является то, что сильфон, помещенный в вакуумной полости, значительно уменьшает полезный объем откачиваемой вакуумной полости.
Преимущество заключается в том, что при расположении сильфона в вакуумной полости несколько уменьшается возможность загрязнения откачиваемого пространства. Дело в том, что места припаивания сильфона значительно загрязняются остатками флюса и пленкой окислов, которые образуются как снаружи, так и внутри спаянного соединения. Места пайки подлежат тщательной очистке, которая легко производится снаружи и затруднена с внутренней стороны места спая. Во втором случае (рис. 8-25, б) в сторону вакуума обращены наружные поверхности спаев, которые легко поддаются очистке.
Для вакуумных сильфонных вводов применяют приборные, бесшовные, однослойные, стальные сильфоны.* Такие сильфоны изготовляют из нержавеющей стали марок XI8H10T и 0ХН10Т (немагнитные) по ГОСТ 5632—72, работающих в интервале температур от —200 до 4-400° С без корродирования.
Основные размеры таких сильфонов приведены в табл. 8-7.
Т а б л и ц а 8-7
Основные размеры стальных однослойных сильфонов
d D t п So
6,5—16 11—25 8,5—18 1,2—1,9 0,08 0,12 0,20
16 25 18 2,4 0,16 0,20 0,25
18—26 28—38 20—28 2,0—3,2 4; 6; 8; 0,12 0,16 0,20 0,25
28—37 42—55 32—40 3,4—3,8 10; 16; 0,16 0,20 0,25
42—75 60—105 45—80 4,0—5,2 20; 25 0,16 0,25
95 и 120 130 и 160 100 и 125 6,0—6,5 0,25
Припаивание сильфонов производят по диаметру dt (на рисунке слева) или по диаметру dt -|- 2s0 (иа рисунке справа).
258
Сильфоны, предназначенные для герметизированных (вакуумных) вводов, поступательных перемещений штоков, выбирают ио величинам наибольших перемещений штоков. Соответствующие максимальные перемещения сильфонов можно определить из следующего соотношения:
где Д£с — требующееся перемещение (ход) сильфона, мм; Хтах — максимальный рабочий ход (сжатие) одной волны сильфона;
п — число волн сильфона.
Величины Хтах в зависимости от наружного диаметра сильфона D и толщины стенки s0 приведены в табл. 8-8.
Таблица 8-8
Величины максимальных рабочих ходов 1тах одной волны стальных сильфонов
Эффективная площадь F* см2 эф’ D, мм Максимальные рабочие ходы (сжатия) Хтах на одну волну при толщине стенки s0, мм
0,03 0,12 1 0,16 0,20 | 0,25
0,63 11 0,12 0,09 — 0,05 ! —
1,00 14 0,22 0,14 — 0,09 —
1,25 16 0,30 0,20 — 0,13 —
1,60 18 0,37 0,23 — 0,14 —
2,00 20 0,49 0,31 — 0,18 —
2,50 22 0,50 0,32 — 0,19 —
3,15 25 — 0,40 0,32 0,25 0,19
4,00 28 — 0,51 0,41 0,31 0,24
5,00 30 — 0,51 0,42 0,32 0,25
6,30 34 — 0,68 0,57 0,44 0,34
8,00 38 — в,75 0,63 0,48 0,38
10,00 42 — — 0,77 0,62 0,48
12,50 48 — — 1,08 0,83 0,63
16,00 55 — — 1,35 1,04 0,82
20,00 60 — — 1,37 — 0,83
25,00 <>5 — 1,50 — 0,91
31,50 75 — — 1,72 — 1,36
40,00 85 — — 1,85 — 1,60
63,00 105 — — 2,00 — 2,00
100,00 130 — — — — 2,35
160,00 160 — — — — 2,35
* Эффективная площадь сильфона см2.
17*
259
При необходимости больших ходов допустима установка двух сильфонов последовательно (рис. 8-26). При этом суммарный ход равен сумме ходов обоих сильфонов. Иногда, во избежание потери устойчивости, бывает целесообразно заменять один очень длинный сильфон двумя, устанавливаемыми последовательно.
Рис. 8-26. Последовательная установка двух сильфонов
Сильфонные уплотнения вводов регулируемых движений в вакуумные полости обеспечивают полное отсутствие натекания и применимы при больших степенях разрежаиия (10~® мм рт. ст. и ниже), но они обладают рядом существенных недостатков:
1) имеют сложную конструкцию и технологию выполнения;
Рис. 8-27 Малогабаритный герметизированный ввод вращательного движения
2) сильфоны недолговечны — появляются кольцевые трещины, как следствие усталости материала при неоднократных знакопеременных нагрузках;
3) при температурах нагрева свыше 200° С (для обеспечения обезгаживания вакуумируемой полости) сильфоны теряют свои упругие свойства;
4) при повышенном внутреннем давлении (более 1 кгс/мм2), например при проверке герметичности компрессионным способом, возможно разрушение формы сильфона.
Указанные недостатки сильфонных уплотнений во
многих случаях заставляют при конструировании герметизированных вводов регулируемых перемещений отдавать предпочтение уплонениям типа «вильсо-
новского» или шевронного.
На рис. 8-27 показан оригинальный герметизированный ввод вращательного движения, основанный на применении торцовой волновой передачи.
Вращение сообщается входному валу 3, закрепленному в шарикоподшипнике 5, установленном в крышке 4. Входной вал
260
имеет диск 7, который, нажимая на два шарика 6, помещенных в сепаратор 2, деформирует в двух точках гибкую упругую мембрану 1, имеющую зубчатый венец, и создает две зоны зацепления зубьев мембраны с зубьями жесткого колеса 9, связанного с выходным валом 11.
Число зубьев мембраны zr = 140, а число зубьев жесткого колеса — 142, Мембрана припаяна (или приварена) герметичным швом к корпусу 8. Выходной вал 21 установлен в шарикоподшипнике 10.
При вращении входного вала 3 бегущие волны деформации через зубчатое зацепление приводят во Вращение выходной вал 11, находящийся в герметизированной полости. Передаточное отношение механизма i = 71. Максимальный момент на выходном валу Л4В=1 кгс-м (9,8 Н-м). Механизм допускает прогрев при обезгаживании до 200 ° С.
Недостатком механизма следует считать большую сложность закрепления на гибкой мембране тонкого зубчатого венца 12. Наиболее удачным способом закрепления на мембране зубчатого венца при изготовлении опытных экземпляров герметизированных вводов оказалось применение диффузионной сварки.
404
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ I
Основные параметры витков пружин винтовых цилиндрических сжатия и растяжения II класса разряда 2 из стали и круглого сечения
(ограничение ГОСТ 13771—68 для пружин с Р3 10 кге)
Номер пружины Сила пружины при максимальной деформации Р3, кге Диаметр проволоки d, мм Наружный диаметр пружины D, мм Жесткость одного витка Zt, кгс/мм Наибольший прогиб одного витка /з. мм
,1 0,125 0,20 2,6 0,116 1,078
2 0,132 2,5 0,132 1,000
3 0,140 2,4 0,150 0,933
4 0,150 2,2 0,200 0,750
5 0,160 2,1 0,233 0,687
6 0,22 2,8 0,136 1,176
7 0,170 0,20 2,0 0,274 0,620
8 0,22 2,6 0,174 0,977
9 0,180 0,20 1,9 0,326 0,552
10 0,22 2.5 0,198 0,909
И 0,190 0,20 1,8 0,391 0,486
12 0,22 2,4 0,226 0,841
13 0,200 0,20 1,7 0,474 0,422
14 0,22 2,2 0,302 0,662
15 0,212 г 0,20 1,6 0,583 0,364
16 0,22 2,1 0,353 0,600
17 0,25 3,2 0,152 1,395
262
Продолжение прилож. I
Номер пружины Сила пружины при максимальной деформации Рг, кге Диаметр проволоки d, мм Наружный диаметр пружины D, мм Жесткость одного витка Zx, кгс/мм Наибольший прогиб одного витка /я, мм
18 0,20 1,5 0,728 0,308
19 0,224 0,22 2,0 0,415 0,540
20 0,25 3,0 0,188 1,191
21 0,20 1,4 0,926 0,255
22 0,236 0,22 1,9 0,493 0,479
23 0,25 2,8 0,236 1,000
24 0,20 1,3 1,202 0,208
25 0,250 0,22 1,8 0,594 0,421
26 0,25 2,6 0,301 0,830
27 0,28 3,6 0,168 1,488
28 0,20 1,2 1,600 0,166
29 0,265 0,22 1,7 0,722 0,367
30 0,25 2,5 0,343 0,772
31 0,28 3,4 0,202 1,312
32 0,20 1,15 1,866 0,150
33 0,280 0,22 1,6 0,892 0,314
34 0,25 2,4 0,393 0,712
35 0,28 3,2 0,247 1,134
36 0,20 1,1 2,195 0,137
37 0,22 1,5 1,116 0,269
38 0300 0,25 2,2 0,527 0,569
39 0,28 3,0 0,306 0,980
40 0,30 3,8 0,189 1,587
41 0,20 1,05 2,605 0,121
42 0,22 1,4 1,429 0,220
43 0,315 0,25 2,1 0,617 0,510
44 0,28 2,8 0,384 0,820
45 0,30 3,6 0,225 1,400
46 0,20 1,0 3,125 0,107
47 0,22 1,3 1,858 0,180
48 0,335 0,25 2,0 0,729 0,460
49 0,28 2,6 0,493 0,680
50 — 0,30 3,4 0,272 1,232
2G3
Продолжение прилож. I
Номер пружины Сила пружины при максимальной деформации Р3, кгс Диаметр проволоки d, мм Наружный ди аметр пружины D, мм Жесткость одного витка Zj, кгс/мм Наибольший прогиб одного витка /а. мм
51 0,22 1,2 2,489 0,143
52 0,355 0,25 1,9 0,870 0,408
53 0,28 2,5 0,561 0,633
54 0,30 3,2 0,332 1,069
55 0,22 1,15 2,906 0,129
56 0,375 0,25 1,8 1,049 0,357
57 0,28 2,4 0,645 0,581
58 0,30 3,0 0,412 0,910
59 0,22 1,1 3,438 0,116
60 0,25 1,7 1,281 0,312
61 0,400 0,28 2,2 0,867 0,461
62 0,30 2,8 0,519 0,771
63 0,34 4,8 0,192 2,083
64 0,25 1,6 1,588 0,268
65 0,425 0,28 2,1 1,020 0,417
66 0,30 2,6 0,665 0,639
67 0,36 4,5 0,237 1,793
68 0,25 1,5 2,000 0,225
69 0,450 0,28 2,0 1,210 0,372
70 0,30 2,5 0,762 0,590
71 0,36 4,2 0,296 1,520
72 0,25 1,4 2,568 0,185
73 0,475 0,28 1,9 1,445 0,329
74 0,30 2,4 0,875 0,543
75 0,36 4,0 0,348 1,365
76 0,25 1,3 3,375 0,148
77 0,28 1,8 1,749 0,286
78 0,500 0,30 2,2 1,183 0,423
79 0,36 3,8 0,412 1,214
80 0,40 5,2 0,231 2,164
81 0,28 1,7 2,148 0,247
82 0,530 0,30 2,1 1,389 0,372
83 0,36 3,6 0,494 1,073
84 0,40 5,0 0,263 2,015
264
Продолжение прилож. I
Номер пружины Сила пружины при максимальной деформации Рг, кгс Диаметр проволоки (1, мм Наружный диаметр пружины D, мм Жесткость одного витка Zt, кгс/мм Наибольший прогиб одного витка ft, мм
85 0,28 1,6 2,672 0,210
86 0,560 0,30 2,0 1,646 0,340
87 0,36 3,4 0,599 0,935
88 0,40 4,8 0,300 1,867
89 • 0,28 1,5 3,385 0,177
90 0,600 0,30 1,9 1,981 0,303
91 0,36 3,2 0,733 0,818
92 0,40 4,5 0,371 1,617
93 0,28 1,4 4,375 0,144
94 0,30 1,8 2,400 0,262
95 0,630 0,36 3,0 0,914 0,689
96 0,40 4,2 0,466 1,352
97 0,45 6,0 0,240 2,625
98 0,30 1,7 2,946 0,227
99 0,670 0,36 2,8 1,155 0,580
100 0,40 4,0 0,549 1,220
101 0,45 5,5 0,318 2,107
102 0,30 1,6 3,687 0,193
103 0,710 0,36 2,6 1,494 0,475
104 0,40 3,8 0,651 1,091
105 0,45 5,2 0,382 1,859
106 0,30 1,5 4,688 0,160
107 0,36 2,5 1,714 0,438
108 0,750 0,40 3,6 0,781 0,960
109 0,45 5,0 0,435 1,724
ПО 0,50 6,5 0,289 2,595
111 0,36 2,4 1,975 0,405
112 0,800 0,40 3,4 0,948 0,844
113 0,45 4,8 0,498 1,606
114 0,50 6,3 0,320 2,500
115 0,36 2,2 2,698 0,315
116 0,850 0,40 3,2 1,166 0,729
117 0,45 4,5 0,617 1,378
118 0,50 6,0 0,376 2,261
265
Продолжение прилож. I
Продолжение прилож. I
Номер пружины Сила пружины прн максимальной деформации Р3, кгс Диаметр проволоки d, мм Наружный диаметр пружины D, мм Жесткость одного витка кгс/мм Наибольший прогиб одного витка /з. мм
119 0,36 2,1 3,188 0,282
120 0,900 0,40 3,0 1,457 0,618
121 0,45 4,2 0,878 1,157
122 0,50 5,5 0,500 1,800
123 0,36 2,0 3,808 0,250
124 0,40 2,8 1 852 0,513
125 0,950 0,45 4,0 0,916 1,037
126 0,50 5,2 0,602 1,578
127 0,56 7,5 0,294 3,231
128 0,36 1,9 4,599 0,217
129 0,40 2,6 2,404 0,416
130 1,000 0,45 3,8 1,093 0,915
131 0,50 5,0 0,686 1,458
132 0,56 7,0 0,368 2,717
133 0,36 1,8 5,625 0,188
134 0,40 2,5 2,764 0,384
135 1,060 0,45 3,6 1,312 0,808
136 0,50 4,8 0,786 1,349
137 0,56 6,5 0,469 2,260
138 0,60 8,0 0,320 3,312
139 0,40 2,4 3,200 0,350
140 0,45 3,4 1,597 0,701
141 1,120 0,50 4,5 0,976 1,148
142 0,56 6,3 0,520 2,154
143 0,60 7,5 0,395 2,839
144 0,40 2,2 4,390 0,269
145 0,45 3,2 1,973 0,598
146 1,180 0,50 4,2 1,234 0,956
147 0,56 6,0 0,612 1,928
148 0,60 7,0 0,494 2,389
149 0,40 2,1 5,210 0,240
150 0,45 3,0 2,469 0,506
151 1,250 0,50 4,0 1,458 0,857
152 0,56 5,5 0,816 1,532
153 0,60 6,5 0,632 1,978
154 0,40 2,0 6,250 0,211
155 0,45 2,8 3,164 0,417
156 1,320 0,50 3,8 1,739 0,759
157 0,56 5,2 0,984 1,341
158 0,60 6,3 0,700 1,886
266
Номер пружины Сила пружины при максимальной деформации Р8, кгс Диаметр проволоки d, мм Наружный диаметр пружины । £>, мм Жесткость одного витка Zlt кгс/мм Наибольший прогиб одного витка I /з* ММ
159 0,45 2,6 4,126 0,339
160 1,400 0,50 3,6 2,098 0,667
161 0,56 5,0 1,123 1,247
162’ 0,60 6,0 0,823 1,701
163 0,45 2,5 4,760 0,315
164 0,50 3,4 2,563 0,585
165 1,500 0,56 4,8 1,291 1,162
166 0,60 5,5 1,100 1,364
167 0,70 9,0 0,420 3,571
168 0,45 2,4 5,530 0,289
169 0,50 3,2 3,175 0,504
170 1,600 0,56 4,5 1,605 0,997
171 0,60 5,2 1,330 1,203
172 0,70 8,5 0,506 3,162
173 0,45 2,2 7,651 0,222
174 0,50 3,0 4,000 0,425
175 1,700 0,56 4,2 2,039 0,834
176 0,60 5,0 1,524 1,115
177 0,70 8,0 0,617 2,755
178 0,50 2,8 5,137 0,350
179 1,800 0,56 4,0 2,419 0,744
180 0,60 4,8 1,749 1,029
181 0,70 7,5 0,764 2,357
182 * 0,50 2,6 6,748 0,282
183 0,56 3 8 2 891 0,657
184 1,900 0,60 4,5 2,185 0,870
185 0,70 7,0 0,960 1,979
186 0,80 10,5 0,449 4,232
187 0,50 2,5 7,812 0,256
188 0,56 3,6 3,498 0,572
189 2,000 0,1 0 4,2 2,778 0,720
190 0,70 6,5 1,233 1,622
191 0,80 10,0 0,526 3,802
192 0,56 3,4 4,294 0,494
193 2,120 0,60 4,0 3,297 0,643
194 0,70 6,3 1,367 1,651
195 0,80 9,5 0,621 3,414
267
Продолжение при л о ж. I
Номер пружины Сила пружины при максимальной деформации Р9, кге Диаметр проволоки d, мм Наружный диаметр пружины D, мм Жесткость одного витка Zlt кгс/мм Наибольший прогиб одного витка fa. мм
196 0,56 3,2 5,345 0,419
197 2,240 0,60 3,8 3,962 0,565
198 0,70 6,0 1,614 1,388
199 0,80 9,0 0,743 3,015
200 0,56 3,0 6,770 0,349
201 0,60 3,6 4,800 0,492
202 2,360 0,70 5,5 2,168 1,088
203 0,80 8,5 0,898 2,628
204 0,90 11,5 0,550 4,291
205 0,56 2,8 8,750 0,286
206 0,60 3,4 5,904 0,423
207 2,500 0,70 5,2 2,635 0,949
208 0,80 8,0 1,097 2,279
209 0,90 11,0 0,637 3,925
210 0,60 3,2 7,374 0,359
211 2,650 0,70 5,0 3,024 0,876
212 0,80 7,5 1,359 1,950
213 0,90 10,5 0,741 3,576
214 0,60 3,0 9,375 0,299
215 0,70 4,8 3,479 0,805
216 2,800 0,80 7,0 1,718 1,630
217 0,90 10,0 0,871 3,125
218 1,00 13,0 0,579 4,836
219 0,70 4,5 4,376 0,686
220 0,80 6,5 2,212 1,356
221 3,000 0,90 9,5 1,030 2,913
222 1,00 12,0 0,751 3,995
223 0,70 4,2 5,600 0,562
224 0,80 6,3 2,456 1,282
225 3,150 0,90 9,0 1,235 2,551
226 1,00 11,5 0,864 3,646
268
Продолжение прилож. I
Номер пружины Сила пружины при максимальной деформации Ра, кге Диаметр проволоки dt мм Наружный диаметр пружины D, мм Жесткость одного витка Zlt кгс/мм Наибольший прогиб одного витка мм
227 0,70 4,0 6,681 0,501
228 0,80 6,0 2 913 1,150
229 3,350 0,90 8,5 1,497 2,238
230 1,00 11,0 1,000 3,350
231 1,10 14,0 0,682 4,912
232 0,70 3,8 8,059 0,440
233 0,80 5,5 3,945 0,900
234 3,550 0,90 8,0 1,832 1,938
235 1,00 10,5 1,166 3,044
236 1,10 13,0 0,868 4,090
237 0,70 3,6 9,845 0,381
238 0,80 5,2 4,808 0,780
239 3,750 0,90 7,5 2,282 1,643
240 1,00 10,0 1,372 2,733
241 1,10 12,0 1,130 3,318
242 1,20 16,0 0,640 5,859
243 0,80 5,0 5,529 0,723
244 0,90 7,0 2,887 1,386
245 4,000 1,00 9,5 1,628 2,457
246 1,10 11,5 1,303 3,070
247 1,20 15,0 0,789 5,070
248 0,80 4,8 6,400 0,664
249 0,90 6,5 3,741 1,136
250 4,250 1,00 9,0 1,953 2,176
251 1,10 11,0 1,509 2,816
252 1,20 14,0 0,988 4,302
253 0,80 4,5 8,086 0,557
254 0,90 6,3 4,167 1,080
255 4,500 1,00 8,5 2,370 1,899
256 1,10 10,5 1,763 2,553
257 1,20 13,0 1,263 3,563
258 0,80 4,2 10,420 0,456
259 0,90 6,0 4,946 0,960
260 4,750 1,00 8,0 2,915 1,630
261 1,10 10,0 2,077 2,287
262 1,20 12,0 1,646 2,886
269
Продолжение прилож. I
Продолжение 1 р и л о ж. I
Номер Сил-а пружины прн Диаметр Наружный Жесткость Наибольший
максималь- диаметр одного
пружины ной дефор- проволоки d, мм пружины витка одного витка
мацни Р3, кгс D, мм Zly кгс/мм Is. мм
263 0,80 4,0 12,500 0,400
264 0,90 5,5 6,741 0,742
265 5,000 1,00 7,5 3,642 1,373
266 1,10 9,5 2,467 2.027
267 1,20 11,5 1,900 2,632
268 0,90 5,2 8,252 0,642
269 1,00 7,0 4,630 1,145
270 5,300 1,10 9,0 2,972 1,783
271 1,20 11,0 2,201 2,408
272 1,40 18,0 0,839 6,317
273 0,9 5,0 9,519 0,588
274 1,00 6,5 6,011 0,932
275 5,600 1,10 8,5 3,609 1,552
276 1,20 10,5 2,578 2,172
277 1,40 17,0 1,013 5,528
278 0,90 4,8 11,090 0,541
279 1,00 6,3 6,717 0,893
280 6,000 1,10 8,0 4,462 1,345
281 1,20 10,0 3,043 1,972
282 1,40 16,0 1,234 4,862
283 0,90 4,5 14,060 0,448
284 1,00 6,0 8,000 0,788
285 6,300 1,10 7,5 5,585 1,128
286 1,20 9,5 3,627 1,737
287 1,40 15,0 1,529 4,120
288 1,60 21,0 0,899 7,008
289 1,00 5,5 10,970 0,611
290 1,10 7,0 7,129 0,940
291 6,700 1,20 9,0 4,370 1,533
292 1,40 14,0 1,920 3,490
293 1,60 20,0 1,052 6,369
294 1,00 5,2 13,500 0,526
295 1,10 6,5 9,298 0,764
296 7,100 1,20 8,5 5,330 1,332
297 1,40 13,0 2,461 2,885
298 1,60 19,0 1,242 5,716
270
Номер пружины Сила пружины прн максимальной деформации Р3, кгс Диаметр проволоки d, мм Наружный ди аметр пружины Dy мм Жесткость одного витка Zly кгс/мм Наибольший прогиб одного витка /з» мм
299 1,00 5,0 15,620 0,480
300 1,10 6,3 10,400 0,721
301 7,500 1,20 8,0 6,595 1,137
302 1,40 12,0 3,227 2,324
303 1,60 18,0 1,486 5,047
304 1,10 6,0 12,480 0,641
305 1,20 7,5 8,293 0,965
306 8,000 1,40 11,5 3,729 2,146
307 1,60 17,0 1,794 4,458
308 1,80 24,0 0,960 8,333
309 1,10 5,5 17,190 0,494
310 1,20 7,0 10,630 0,800
311 8,500 1,40 11,0 4,337 1,960
312 1,60 16,0 2,195 3,872
313 1,80 22,0 1,274 6,674
314 1,20 6,5 13,900 0,647
315 О ллл 1,40 10,5 5,098 1,745
316 1,60 15,0 2,724 3,304
317 1,80 21,0 1,482 6,073
318 1,20 6,3 15,630 0,608
319 1,40 10,0 6,040 1,573
320 1,60 14,0 3,437 2,764
321 1,80 20,0 1,742 5,454
322 1,20 6,0 18,750 0,533
323 1 40 9,5 7,229 1,383
324 10,000 1,60 13,0 4,424 2,261
325 1,80 19 0 2,060 4,854
326 2,0 26,0 1,157 8,643
Примечания: 1. Материал: проволока классов II и ПА по ГОСТ 9389—GO.
2. Для усилий Р3 >10 кгс данные для подбора пружин см. ГОСТ 13771—68.
3. Подбор пружин, изготовляемых нз проволоки класса I по ГОСТ 9389—60, производят по 13770—68.
271
ПРИЛОЖЕНИЕ II
Пружины спиральные для электроизмерительных приборов по ГОСТ 9233—69
Противодействующий момент при закручивании пружины на 90°, мгс-см (мкН-м) г, ь Число витков У пругое последействие от угла закручивания, % (не более) Электрическое сопротивление, Ом Масса 100 шт. (расчетная)
ММ
1 (0,1) 3 • 1,5 0,17 4 0,05 2,2 0,11
1,1 (0,11)
2,1 0,12
1,2 (0,12) 0,18 2,0
1,4 (0,14)
1,9 0,13
1,6 (0,16) 0,19 1,8 0,14
1,8 (0,018) 0,20 1,7 0,15
2,0 (0,20)
1,6
2,2 (0,22) 0,21 0,075 1,5 0,16
2,5 (0,25)
1,4 0,17
2,8 (0,28) 0,22 1,3 0,19
3,0 (0,30)
3,5 (0,35)
0,23 1,2 0,21
4,0 (0,40) 0,24 1,1 0,22
4,5 (0,45) 0,25 0,23
5,0 (0,50) 0,26 1,0 0,25
272
Продолжение прилож. II
Протнводей-ству ющи й момент при закручивании пружины и а 90°, мгс*см (мкН-м) 1 Число БИТКОВ У пругое последействие от угла закручивания, % (не более) Электрическое сопротивление, Ом Масса 100 шт. (расчетная)
ММ
5,5 (0,55) 3 1.5 0,26 4 0,075 0,95 0,26
6,0 (0,60) 0,27 0,91 0,27
7,0 (0,70) 0,28 0,84 0,29
8,0 (0,80) 0,79 0,31
9,0 (0,90) 0,29 0,74 0,33
10,0(1,0) 0,30 0,70 0,35
И (1,1) 0,33 5 0,75 0,5
12,5(1,25) 0,34 0,70 0,55
14 (1,4) 0,35 0,67
16 (1,6) 0,36 0,62 0,6
18(1,8) 0,37 0,59 0,65
20 (2,0) 0,38 0,09 0,56 0,7
22 (2,2) 0,39 0,53
25 (2,5) 0,40 0,50 0,75
28 (2,8) 0,43 0,14 6 0,52 1,1
32 (3,2) 0,49
36 (3,6) 0,46 0,1 0,45 1,2
40 (4,0) 0,47 0,43 1,3
45 (4,5) 0,49 0,41 1.4
50 (5,0) 0,50 0,39
1,6 (0,16) 4 1,75 0,2 4 0,05 2,0 0,22
18 Ю. В. Шарловский
273
Продолжение прилож. II
Противодействующий момент при закручивании пружины и а 90°, мгс-см (мкН-м) Г г» b Число витков Упругое последействие от угла закручивания, % (не более) Электрическое сопротивление, Ом Масса 100 шт. (расчетная)
мм
1,8 (0,18) 4 1,75 0,21 4 0 05 1,9 0,22
2 (0,20)
1,8
2,2 (0,22) 0,22
1,7 0,23
2,5 (0,25) 0,23 1,6 0,25
2,8 (0,28)
5 0,26
3,0 (0,30) 0,25 1,7 0,38
3,5 (0,35) 0,26 1,5 0,41
4,0 (0,40) 0,27 1,4 0,45
4,5 (0,45) 0,28 1,3 0,47
5,0 (0,50)
0,5
5,5 (0,55) 0,29 1,2
6,0 (0,60) 0,30 1,1 0,55
7 (0,70)
0,31 0,60
8 (0,80) 0,32 1,0 0,65
9 (0,90) 0,34 6 1,Ю 0,85
Ю (1,0) 0,35 0,99 0,9
И (1,1) 0.36 0,94 0,95
12,5 (1,25) 037 0,87 1,0
14 (1,4) 0,38 0,075 0,82 1,1
16 (1,6) 0,40 0,78 1,2
18 (1,8) 0,41 0,74
274
Продолжение прилож. II
Противодействующий момент при закручивании пружины на 90°. мгс-см (мкН-м) Г rt ь Ч пело витков У пругое последействие от угла закручивания, % (не более) Электрическое сопротивление, Ом Масса 100 шт. (расчетная)
мм
20 (2,0) 4 1,75 0,42 6 0,075 0,70 1,3
22 (2,2) 0,43 0,67 1,4
25 (2,5) 0,44 0,63
28 (2,8) 0,48 7 0,62 2
32 (3,2) 0,50 0,58 2,1
36 (3,6) 0,51 0,57 2,2
40 (4,0) 0,52 0,53 2,3
45 (4,5) 0,54 0,50 2,5
50 (5,0) 0,55 0,48 2,6
56 (5,6) 0,57 0,45 2,8
63 (6,3) 0,52
71 (7,1) 0,53 0,43 2,9
80 (8,0) 0,55 0,40 3,0
90 (9,0) 0,56 0,38 3,2
100 (10,0) 0,58 0,1.0 0,61 0,1 0,36 3,4
112 (11,2) 0,34 3,6
125 (12,5)
0,33 3,8
140 (14,0) 0,03 0,31 4,0
160 (16,0) 0,65 0,23 4,2
180 (18,0) 0,67 0,23 4,5
18*
275
Продолжение прилож. II
Противодействующий момент при закручивании пружины на 90°, МГС'СМ (мкН-м) Г г, Ъ Число витков Упругое последействие ! от угла закручивания, % (не более) Электрическое сопротивление, Ом Масса 100 шт. (расчетная)
мм
16 (1,6) 7 2,5 0,43 5 0,05 0,91 1,9
18 (1,8) 0,44 0,86 2
20 (2,0) 0,46 0,81 2,1
22 (2,2) 0,49 6 0,84 2,9
25 (2,5) 0,50 0,79 3,1
28 (2,8) 0,52 0,75 3,3
32 (3,2) 0,54 0,67 3-.5
36 (3,6) 0,55 0,66 3,7
40 (4,0) 0,59 7 0,68 4,9
45 (4,5) 0,61 0,64 5,0
50 (5,0) 0,62 0,71 5,5
56 (5,6) 0,64 0,57 6
63 (6,3) 0,60 8 0,62 7
71 (7,1) 0,62 0,59 7,5
80 (8,0) 0,64 0,56 8
90 (9,0) 0,66 0,52 8,5
НО (10) 0,68 0,50 9,0
112 (11,2) 0,70. 0,47
125 (12,5) 0,45 1,0
140 (14,0) 0,71 0,075 0,43
160 (16,0) 0,41 10,5
180 (18,0) 0,72 0,39 11
276
Продолжение прилож. II
Противодействующий момент прн закручивания пружины на 90°, мгс-см (мкН-и) ' ь Число витков Упругое последействие от угла закручивания, % (не более) Электрическое сопротивление, Ом Масса 100 шт. (расчетная )
мм
200 (20,0) 7 2,5 0,72 8 - 0,075 0,38 11.5
224 (22,4) 0,73 0,36 12
250 (25,0) 0,35 12,5
280 (28,0) 0,74 0,33 13
315 (31,5) 0,32 14
355 (35,5) 0,82 0,29 15
400 (40,0) 0,83 0,27 16
450 (45,0) 0,84 0,26 17
500 (50,0) 0,85 0,25 17,5
5G0 (56,0) 0,86 0 1 0,24 18
630 (63,0) 0,87 0,23 19
710 (71,0) 0,88 9 0,24 23,5
800 (80,0) 0,89 0,22 24,5
900 (90,0) 0,90 0,21 26
1000 (100,0) 0,91 0,20 27
1100 (110,0) 0,92 28
1250 (125,0) 9 3,0 0,95 0,21 41
1400 (140,0) 0,20 44
1600 (160,0) 0,19 46
1800 (180,0) 1.0 0,18 49
2000 (200,0) 0,17 51
2240 (224,0) 1,05 0,16 55
2500 (250,0) 0,15 57
277
Продолжение при лож. II
Материал: круглая проволока (провальцованная) из оловянно-цинко-вой бронзы марки БрОЦ-4-3 по ГОСТ 5221—72 с плотностью d = 8,8 г/см3 и удельным электрическим сопротивлением р = 0,08-5-0,09 Ом мм2/м.
Допускаемые предельные отклонения размеров и характеристик
спиральных пружин
Противодействующий момент:
при иормалыюй точности ±6%
прн повышенной точности ±3%
Наружный радиус. . ±10%
Внутренний радиус . ±20%
Ширина леиты ... ±10%
Число витков . . . ±0,25 витка
Электрическое сопротивление ±20%
Примеры условного обозначения пружин с радиусом = 4 мм и моментом М — 100 мгс:
а) нормальной точности:
Пружина спиральная 4Х 100 ГОСТ 9233—69
б) повышенной точности;
Пружина спиральная повышенной точности 4Х 100 ГОСТ 9233—69
Основные формулы расчета пружины
(согласно приложению к ГОСТ 9233—69)
1. Противодействующий момент
.. lOWEa
7И = —12Г“ гс-см.
2. Развернутая длина пружины
L — лп (г + fj) мм.
3. Толщина ленты , 10-2 , Гц
h = ~T И 1ГММ-
4. Напряжение при изгибе
h-Ea
о = —— кгс/мм2.
5. Максимальная допускаемая величина тока, при которой не происходит изменения физико-механических свойств пружины,
/доп = 2 Vhb (h 4- b)a,
где b — ширина ленты, мм;
h — толщина ленты, мм;
L — развернутая длина пружины, мм;
г — наружный радиус пружины, мм;
г, — внутренний радиус пружины, мм;
Е — модуль упругости для оловянно-цинковой бронзы, 11 000'— 11,5000 кгс/мм2;
а — угол закручивания пружины в радианах (для точных приборов рекомендуются рабочие углы закручивания, при которых и 3 кгс/мм2 для менее точных приборов допускаемое напряжение изгиба можно принимать в 2—4 раза большее);
Q — масса 100 шт. пружин, г.
278
ПРИЛОЖЕНИЕ III
Подбор цилиндрических пружин кручения
— угол закручивания одного витка под действием момента М
D*. мм d, мм а Класс проволоки по ГОСТ 9389 —60
III II I
м. кге-мм град м, кге-мм <₽М’ град м, КгС-ММ ^Тигр ад
2 0,2 0,3 0,4 11,0 7,7 6,0 0,03 0,10 0,23 8,5 5,2 3,9 0,04 0,10 0,30 10,1 6,8 5,1 0,05 0,16 0,36 12,2 8,2 6,2
2,5 0,2 0,3 0,4 0,5 13,5 9,3 7,2 6,0 0,03 0,10 0,24 0,45 9,7 6,5 4,9 3,9 0,04 0,13 0,31 0,59 12,6 8,5 6,4 5,1 0,05 0,16 0,37 0,71 15,2 10,2 7,7 6,2
3 0,3 0,4 0,5 0,6 11,0 8,5 7,0 6,0 0,10 0,25 0,46 0,78 8,5 5,8 4,7 3,9 0,13 0,32 0,60 0,97 10,1 7,6 6 1 4,9 0,16 0,38 0,73 1,22 12,2 9,2 7,4 6,2
4 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 14,3 11,0 9,0 7,7 6,0 0,10 0,25 0,47 0,81 1,17 10,1 8,5 6,2 5,2 3,8 0,13 0,32 0,61 1,00 1,46 13, f 10,1 8,1 6,5 4,7 0,17 0,39 0,75 1,26 1.9 15,8 12,2 9,8 8,2 6,1
5 0,4 0,5 0,6 0,8 1,0 13,5 11,0 9,3 7,2 6,0 0,25 0,48 0,82 1,20 3,31 9.6 7,0 6,6 4,6 3,7 0,32 0,63 1,02 1,50 4,17 12,5 9,0 8,13 5.8 4,6 0.39 0,76 1,29 1,95 5,34 15,1 12,3 10,3 7,5 5,9
6 0,5 0,6 0,8 1,0 1,2 13,0 11,0 8,5 7,0 6,0 0,49 0,84 1,22 3,38 5,53 9,3 7,8 5,6 4,3 3,5 0,64 1,04 1,52 4,26 7,0 12,1 9,7 7,0 5,5 4,3 0.77 1,31 1,99 5,46 8,85 14,6 12,2 9,1 7,0 5,6
279
Продолжение прилож. Ill
ж tr 2? d, мм —3* Класс проволоки по ГОСТ 9389—60
III II I
М, КГС‘ММ град м, кгс • мм град м, кгс-мм град
0,6 14,3 0,85 10,3 1,05 12,8 1,33 16,1
0,8 11,0 1,25 7,4 1,57 9,2 2,04 12,0
8 1,0 90 3,49 5,8 4,39 7,3 5,63 9,3
1,2 7,7 5,73 4,7 6,80 5,9 9,16 7,5
1,5 6,3 10,18 3,5 13,8 4,8 16,0 5,5
0,8 13,5 1,27 9,2 1,59 11,4 2,07 (4,9
1,0 11,0 3,54 7,1 4,45 9,0 5,71 11,5
1Л 1.2 9,7 5,84 5,7 7,39 7,3 9,35 9,2
1,5 7,7 10,43 4,4 14,2 6,0 16,3 6,9
1,8 6,6 17,65 3,6 22,7 4,6 26,5 5,4
2,0 6,0 22,23 3,0 29,9 4,1 34,2 4,7
1,0 13,0 3,66 9,9 4,60 10,9 5,90 14,0
1,2 11,0 5,89 6,9 7,42 8,1 9,45 11,0
1,5 9.0 10,50 4,7 14,86 6,4 16,6 8,2
1,8 7,7 17,50 4,3 23,1 5,6 27,0 6,5
2,0 7.0 22,68 3,6 30,5 4,9 34,9 5,6
2,2 6,4 29,90 3,4 39,1 4,4 43,7 4.9
1,2 12,7 5,97 8,0 7 56 10,1 9,56 12,8
1,5 10,3 10,75 6,2 14,6 8,2 16,9 9,5
1,8 8,8 18,40 5,1 23,7 6,5 27,6 7,6
14 2,0 8,0 23,07 4,2 31,1 5,7 35,5 6,5
2,2 7,4 30,44 3,9 39,8 5,1 44,5 5,7
2,5 6,6 43,90 3,4 55,8 4,3 60,8 4,7
2,8 6,0 54,81 2,7 73,0 3,7 79,9 4,0
1,2 14,3 6,01 9,1 7,6 11,5 9,62 14,6
1,5 11,7 11,0 6,9 14,94 9,3 17,3 10,8
1,8 9,9 18,85 5,7 24,2 7,4 28,2 8,8
2,0 9,0 23,40 4,8 31,5 6,5 36,0 7,4
16 2,2 8,3 31,50 4,5 41,2 5,9 46,0 6,6
2,5 7,4 44,62 3,9 56,7 4,9 61,8 5,4
2,8 6,7 58,38 3,3 77,7 4,4 85,1 4,8
3,0 6,3 69,61 3,0 88,9 3,8 98,6 4,2
1,5 13,0 11,13 7,9 15.1 10,7 17,6 12,4
1,8 11,0 18,97 6,6 24,4 8,5 28,5 9,9
2,0 10,0 24,05 5,5 32,4 7,4 37,0 8,5
18 2,2 9,2 31,73 50 41,5 6,5 46,4 7,3
2,3 8,2 46,14 4,5 58,6 5,6 63,9 6,2
2,8 7,8 59,42 3,7 79,1 4,9 86,5 5,4
3,0 7,0 72,0 3,4 93,0 4,4 102,0 4,8
280
ПРИЛОЖЕНИЕ IV
Подпятники приборные плоские по ГОСТ 8896—68
X-0,05:0,1
А. Агатовые типа ПАП
Размеры в мм
Обозначение D н
Номинал Отклоненне Номинал Отклонение
2,5X0,8 2,5 —0,40 0,8 —0,07
2,5X1,0 1.0 —0,10
3,0Х 1,0 3,0
3,0Х 1,5 1,5
3,5X2,5 3,5 —0,48 2,5
3,5X3,6 3,6 —0,16
4,0Х 1,2 4,0 1,2 —0,10
4,0Х 2,0 2,0
5,0X4,0 5,0 4,0 —0,16
5,0 X 5,0 5,0
Пример оботипчеппи подпятники «натоного плоского тина ИЛИ с размерами D = = 3,0 мм; П = 1,5 мм; Подии пине ПЛИ 1, ОХ 1.5 ГОСТ 8808 08.
Значения таблицы приложения 111 рассчитаны по формулам
ж = ол-^;
Допускаемое напряжение при изгибе принято сги = 0,25сгв, где сгв — меньшее значение временного сопротивления по ГОСТ 9389—60.
Е = 2-104 кгс/мм2.
404
281
Продолжение прилож IV
Б. Корундовые типа ПКП
Размеры в мм
Обозначение D Н
Номинал Отклонение Номинал Отклонение
1,0X0,4 1,0 0,4 —0,040
1,2X0,8 1,2 0,8 —0,045
1,5X0,5 1,5 0,5 —0,040
1,5X0,8
0,8 —0,045
1,8X0,5 0,5 —0,040
1,8X0,8
— 0,04 0,8 —0,045
2,0X0,7 2,0 0,7
2,0Х 1,0 1,0 —0,060
2,2X0,8 2,2 0,8 —0,045
2,5X0,8 2,5
2,5X1,0 1,0 -0,060
3,0Х 1,5 3,0 1,5
5,0Х 1,5 5,0
Пример обозначения подпятника корундового плоского типа ПКП с размерами D — 2,6 мм; Н — 0,8 мм:
Подпятник ПКП 2,S X 0,8 ГОСТ 8898—68.
282
ПРИЛОЖЕНИЕ V
Подпятники приборные конические агатовые типа ПАК и корундовые типа ПКК по ГОСТ 8898—68
Размеры в мм
65°-'5°
’ оо
Обозначения D Г h н
Номинал Отклонение Номинал Отклонение Номинал Отклонение Номинал Отклонение
1,0X0,04 1.0 —0,04 0,04 + 0,02 0,30 + 0,10 0,8 —0,05
1,0X0,6 0,06
1,0X0,08 0,8
1,0X0,10 0,10 +0,05
1,2X0,04 1,2 0,04 + 0,02 0,36 1,0 -0,06
1,2X0,06 0,06
1,2X0,08 0,08
1,2X0,10 0,10 +0,05
1,2X0,15 0,15
1,5X0,04 1,5 0,04 + 0,02
1,5X0,06 0,06
1,5X0,08 0,08
1,5X0,10 0,10 1 0,05
1,5X0,15 0,15
1,5X0,20 0,20
1,5X0,25 0,25
1,8X0,15 1,8 0,15 0,25 0.20 0.30 0,10 0,60 1,2
1,8X0,25
2,0X0,20 2,0X0,30 2,0
2,5X0,10 2,5 2,0
2,5X0,15 0,15
2,5X0,25 0,25
2,5X0,40 0,40 1 0,10 0,80
3,0X0,30 3,0 0,30 Н 0,05
Примеры обозначения: 1. Агатового подпятника конического плоского типа ПАК с размерами D — 2.5; г = 0,10 мм:
Подпятник ПАК 2,5X0,10 ГОСТ 8898 — 08
2. Корундового подпятника типа ПКК тех же размеров:
Подпятник ПКК 2,5X0.10 ГОСТ 8898—68
283
ПРИЛОЖЕНИЕ VI
Подпятники агатовые и корундовые сферические типов ПАС И ПКС по ГОСТ 8998—68
Размеры в мм
Обозначения D Г ' и
Номинал Предельное отклонение Номинал Предельное отклонение Номинал Предельное отклонение Номинал Предельное откло некие
1,5X0,6 1,8X0,6 1,5 1,8 1. Под —0,04 —0,048 ПЯТНИК 0,6 и агатовы +0,06 е типа 0,30 0,50 ПАС +0,10 1,6 2,0 —0,10
1,8X0,8 0,8 + 0,07 0,4
2,0X0,6 2,0 2,5 0,6 + 0,06
2,0Х 1,0 2,5X1,0 1,0 +0,12
2,5X1,2 1,2
2,5Х 1,3 1,3
2,5X1,5 1,5 .0,3
3,0Х 1,2 3,0 1,2 0,65
3,0Х 1,5 1,5
3,0Х 1,6 1,6
3,5X1,7 3,5 1,7 0,60
3,5X1,8 1,8
4,0Х 1,8 4,0 0,75
1,5X0,6 1,5 2. Поди: -0,04 1ТНИКИ 0,6 КОруПДОБ! + 0,06 э1С типе 0,3 ПКС +0,10 1,6 -0,06
1,8Х 1,8 1,8 0,8 + 0,07 0,4
2,ОХ 0,6 2,0 0,6 + 0,06
2,0Х 1,0 1,0 +0,12
2,5X0,9 2,5 0,9 1,2
2,5Х 1,0 1,0 1,6
2,5Х 1,2 1,2
2,5X1,5 1,5 0,3
3,0Х 1,2 3,0 1,2 0,65
3,0Х 1,6 1,6 0,40
Примеры условных обозначений подпятников:
1. Агатового с размерами D = 2,0 мм; г= 0,1 мм: Подпятник ПСА 2,ОХ 1,0 ГОСТ 8998—68
2. Корундового с размерами D — 2,0 мм; г — 0,6 мм: Подпятник ПКС 2,0Х 0,6 ГОСТ 8998—68
284
ПРИЛОЖЕНИЕ VII
Подпятники двухсферные агатовые типа ПА2С и корундовые тина ПК2С по ГОСТ 8998—68
Подпятник ПА2С 2,5X1,2 ГОСТ 8998—68
2. Корундового с теми же размерами: Подпятник ПК2С 2,5X1,2 ГОСТ 8998—68
ПРИЛОЖЕНИЕ VIII
Втулки агатовые и корундовые типов ВАЦ и ВКЦ с цилиндрическими отверстиями по ГОСТ 8896—68
Обоз IUI4VIIIK* 1) d //
Номинал Отклике пне 1 loMHllIUI ()||<лоце-н не I (оминал Отклонение
HinyiKii агипикше типа ЕЛЦ
1880 0,6 1.8 —0,040 0,8 +0,030 0,6 —0,10
25604 1,0 0,6 +0,025 1,0
285
Продолжение прилож VIII
Обозначение D d Н
Номинал Отклонение Номинал Отклонение Номинал Отклонение
2560Х 1,5 2,5 —0,040 0,6 +0,025 1,5 —0,10
2580X1,5 0,8 +0,030
30120Х 1,5 3,0 1,2 + 0,040
30150X2,2
1,5 2,2
40200 X 3,0 4,0 —0,048 2,0 3,0
50200X3,5 5,0 3,5
50250X3,5 2,5
1530X0,4 В ту л 1,5 ки корунд -0,02 овые типа 0,3 вкц +0,008 0,4 —0,05 —0,08
1550X0,5 0,5 +0,010 0,5
1850 X 0,5 1,8
2050X0,8 2,0 0,8
2080X1,0 0,8 + 0,012 1,0
2060X1,0 2,5 0,6 1 0,010
2080X1,5 0,8 +0,012 1,5
30120Х 1,5 3,0 1,2 +0,014
30150 X 2,5 2,2
Примеры ^условного обозначения втулок:
1. Агатовой с размерами D = 1,8 мм; d = 0,6 мм; h — 1 мм: Втулка ВАЦ 2560X 1,0 ГОСТ 8896 — 68
2. Корундовой с размерами D = 1,5 мм; d = 0,3 мм; h = 0,4 мм: втулка ВКЦ 1530X0,4 ГОСТ 8896 — 68
286
ПРИЛОЖЕНИЕ IX
Втулки корундовые с нсцилиндрическим отверстием типа ВКН по ГОСТ 8896—68
Размеры в мм
Обозначения D d И
Номинал Отклонение Номинал Отклонение Номинал Отклонение
1530X 0,4 1.5 —0,02 0,3 -I 0,008 0,4 —0,05
1550X0,5 0,5 + 0,010 0,5
2050X0,5 2,0
2080Л 1,0 0,8 + 0,012 1.0 —0,06
Пример условного обозначения втулки с размерами D ~ 2,0 мм; d = 0,08 мм;
h = 1,0 мм:
Втулка ВКН 2080x 1,0 ГОСТ 8896—68
ПРИЛОЖЕНИЕ X
Втулки агатовые и корундовые одномасленочные с цилиндрическими отверстиями типов ВАМЦ и ВКМЦ по ГОСТ 8896—68
°о
I Втулки .и.новые niiia ВАМИ,
Размеры в мм
Обозна чгн не 1) <1 // h
Номинал Отклонение Номинал Г га Я И Я о К ф я о я ф О к Номинал | Отклонение Номинал ф я о ч я ф О к
1850 0,6 1,8 —0,04 0,5 Н 0,025 0,6 —0,06 1,0 0,4 -0.04
1880 0,(1 0,8 + 0,030
287
Продолжение при л о ж. X
Обозначение D d н h
Номинал Отклонение Номинал эин' 4-эно1гя1о Номинал Отклонение Номинал Отклонение Номинал Отклонение
2050X 0,8 2,0 —0,04 0,5 +0,025 0,8 —0,06 1,2 +0,2 0,5 —0,04
2080X 0,8 0,8 +0,030
22100 X 0,8 2,2 1,0 + 0,040
2560X1,0 2,5 0,6 + 0,025 1.0 1,5 2,0 3,0 0,7
2580X1,2 0,8 +0,030 1,2 1,4 —0,10 0,8 0,9 0,8 1,0
25100X1,2 1,0 + 0,040 t
30100X1,4 3,0
40100X1,5 4,0 —0,048 1,5
45150X1,5 4,5 1,5
50180X1,5 5,0 1,8
Пример условного обозначения втулки с размерами D = 2,0 мм; d — 0,8 мм, И = = 0,8 мм:
Втулка ВЛМЦ 208) X 0,8 ГОСТ 8896 — 68
2. Втулки корундовые типа ВКМЦ
Обозначения D d н D h
Номинал Отклонение Номинал Отклоне- : ние 1 Номинал Отклонение Номинал Отклонение Номинал О д о д а> О х
1530 X 0,5 1,5 —0,02 ч 0,3 +0,008 0,5 -0,05 0,8 + 0,05 0,36 —0,04
1540X 0,5 0,4 + 0,10
1850X0,6 1,8 0,5 0,6 1,0 +0,20 0,40
1880 X 0,6 0,8 + 0,012
2050 X 0,8 2,0 0,5 +0,010 0,8 1,2 0,50
2080 X 0,8 0,8 + 0,012
22100X0,8 2,2 1,0 +0,014
2560X1,0 2,5 0,6 +0,010 1,0 1,5 0,70
2580 X 1,2 0,8 +0,012 1,2 —0,06 0,80
25100X1,8 1,0 +0,014 1,8 1,50
30100X1,4 3,0 1,4 2,0 0,90
Пример условного обозначения втулки с размерами D = 2,0 мм; d = 0,5 мм: Втулка ВКМЦ 2050X0,8 ГОСТ 8896 — 68
288
ПРИЛОЖЕНИЕ XI
Втулки корундовые одномасленочные с нецилиндрическими отверстиями типа ВКМН ио ГОСТ 8896—68
Л
Размеры в мм
Обозначение D d И h
Номинал Отклонение Номинал Отклонение Номинал | Отклонение Номинал Отклонение Номинал О> д о д ф О к
1850X0,6 1,8 —0,02 0,50 +0,010 0,6 —0,05 1,0 + 0,2 0,4 —0,04
1880 X 0,6 0,80 + 0,012
2050X 0,8 2,0 0,50 +0,010 0,8 1,2 0,5
2065X0,8 0,65 + 0,012 0,3
Пример условного обозначения втулки с размерами D = 1,8 мм, d = 0,5 мм. Втулка ВКММ 1850X0,6 ГОСТ 8896 -68
ПРИЛОЖЕНИЕ XII
Втулки агатовые двухмасленочные с цилиндрическим отверстием типа ВА2МЦ по ГОСТ 8896—68
Размеры в мм
Обо inименно Г) d II О, h,
Номинал Отклонение Номинал Отклонение Номинал Отклонение Номинал 0J Д о ч eg О и . Номинал Отклонение
50120X1,7 5,0 - 0,05 1,2 1 0,04 1.7 —0,10 2,5 + 0,25 0,3 + 0,03
6050X 2,0 6,0 0,5 2,0 3,0 0,5
60100 2,0 1,0 0,3 0,5
60150X 2,0 1,5
Пример условного обозначения втулки с размерами D = 5,0 мм; d = 1,2 мм: Втулка ВЛ2МЦ 50120X 1,7 ГОСТ 8896—68
19 кз. в. Шврловский
289
ПРИЛОЖЕНИЕ Х1П
Втулки корундовые двухмасленочные с нецилиндрическйми отверстиями типа ВК 2МН по ГОСТ 8896—68
Размеры в мм
Обозначение D d Н Di
Номинал Отклонение Номинал ф и о Ф О и Номинал Отклонение Номинал Отклонение
22100X0,6 60200X 2,0 2,2 6,0 —0,03 —0,16 1,о 2,0 +0,015 +0,06 0,6 2,0 —0,1 —0,16 1,3 3,6 +0,2 +0,16
Обозначение h hi R
Номинал Отклонение Номинал ф и о а ф О и Номинал ф к о & ф £ S О а Номинал Отклонение
22100X 0,6 60200X 2,0 1,12 3,6 +0,05 +0,16 0,54 1,25 +0,1 +0,05 0,45 1,25 +0,02 +0,05 2,0 0,5 +0,015 +0,3
Пример условного обозначения втулки с размерами D = 2,2 мм; d = 1,0 мм: Втулка В К 2МН 22100X0,0 ГОСТ 8890 — 68
ПРИЛОЖЕНИЕ XIV
Керны для электроизмерительных приборов по ГОСТ 8913—68
Шероховатость конической части кернов должна быть: для кернов групп А и Б — не грубее 12-го класса шероховатости на расстоянии радиуса закругления, а для кернов групп В и Г — на расстоянии двух радиусов закругления от вершины. На остальной части — не грубее 10 го класса шероховатости по ГОСТ 2789—73
290
Продолжение прилож. XIV
Размеры в мм
d е Г
Номинал Предельное отклонение Номинал Предельное отклонение Номинал Предельное отклонение
0,5 —0,025 2,0 —0,25 0,015 0,020 +0,004
2,5 0,015 0,020 0,025 0,030
0,035 +0,006
3,0 0,015 0,020 0,025 0,030 +0,004
0,035 0,050 +0,006
0,070 +0,010
4,0 —0,030 0,025 +0,004
0,035 0,050 0,060 0,080 +0,006
5,0 г 0,025 +0,004
0,035 0,050 +0,006
0,130 0,100 +0,010
6,0 0,035 0,050 +0,006
0,070 0,100 0,010
0,75 —0,030 5,0 0,060 +0,006
6,0 0,080 +0,010
0,100
0,150 + 0,020
7,0 0,100 + 0,010
0,150 +0,020
В зависимое ти <>1 ми гсрп.тлов и твердости после термообработки керны должны изготовляться следующих групп:
Л керны п) немагнитною, корро Hioniio-croiiKoi о сплава 40КНХМР с микрогпердос п.ю Н.м„ 800 нге/мм2;
Б — керны in нема! пн гною коррозионно-стойкого сплава 40КНХМ с микро-твердостыо //20(| 694 кгс/мм2;
В — керны из кобальт вольфрамового сплава с микротвердостью //2Оо 5s 726 кгс/мм2;
Г — керны из углеродистой стали марок У8А—У12А с микротвердостью f/2ooSs «00 кгс/мм2 (HRC 62) по ГОСТ 1435—54.
Пример условного обозначения керна из сплава 40КНХМ группы А диаметром d 0,5 мм, длиной I — 5 мм и радиусом закругления г= 0,1 мм:
Керн А 0.5Х 5X0,1 ГОСТ 8913—68.
19*
291
ПРИЛОЖЕНИЕ XV
Наконечники агатовые для счетчиков воды по ГОСТ 8897—68
60’5°
Размеры в мм
Обозначение наконечников D н R
Номинал Предельное отклонение Номинал Предельное отклонение Номинал Предельное отклонение
1,5X0,4 1,5 —0,12 3,0 —0,12 0,4 . —0,12
2,ОХ 0,6 2,0 6,0 —0,16 0,6 —0,20
2,5X0,8 2,5 7,0 —0,20 0,8
3,0Х 0,9 3,0 8,0 0,9 —0,25
Пример условного обозначения наконечника с размерами D — 2,0 мм; R = 0,6 мм: Наконечник Н 2,ОХ 0,6 ГОСТ 8897—68.
ПРИЛОЖЕНИЕ XVI
Подпятники армированные типа П1 с завальцованными коническими камнями по ГОСТ 11852—66
Размеры в мм
Обозначение типоразмеров Резьба d Длина L по By Подпятник по ГОСТ 8898—68 (см. приложение V) Масса 1000 шт., кг
П1-1-П1 П1-1-П2 ТИ-1-ПЗ П1-1-П4 М2,5X0,35 5 ПКК 1,5X0,10 ПКК 1,5X0,15 0,16
ПАК 1,5X0,10 ПАК 1,5X0,15 0,15
Ш-2-П1 П1-2-П2 П1-2-ПЗ Ш-2-П4 6 ПКК 1,5X0,10 ПКК 1,5X0,15 0,20
ПАК 1,5X0,10 ПАК 1,5X0,15 0,19
П1-3-П1 П1-3-П2 Ш-З-ПЗ П1-3-П4 7 ПКК 1,5X0,10 ПКК 1,5X0,15 0,24
ПАК 1,5X0,10 ПАК 1,5X0,15 0,23
292
Продолжение прилож. XVI
Обозначение типоразмеров Резьба d Длина L no B7 Подпятник no ГОСТ 8898—68 (см. приложение V) Масса 100 шт., кг
П1-4-П1 Ш 4-П2 M 2,5x0,35 ПКК 1,5X0,10 ПКК 1,5X0,15 0,28
П1-4-ПЗ Ш 4-114 8 ПАК 1,5X0,10 ПАК 1,5X0,15 0,27
Ш-5-П1 П1-5-П2 5 ПКК 1,5X0,10 ПКК 1,5X0,15 0,29
П1-5-ПЗ П1-5-П4 ПАК 1,5X0,10 ПАК 1,5X0,15 0,28
П1-6-П1 Ш-6-П2 6 ПКК 1,5X0,10 ПКК 1,5X0,15 0,35
П1-6-ПЗ П1-6-П4 ПАК 1,5X0,10 ПАК 1,5X0,15 0,34
П1-7-П1 П1-7-П2 7 ПКК. 1,5> 0,10 ПКК 1,5X0,15 0,41
П1-7-ПЗ П1-7-П4 ПАК 1,5X0,10 ПАК 1,5X0,15 0,40
П1 8-П1 Ш-8-П2 ПКК 1,5x0,10 ПКК 1,5X0,15 0,51
ПК8-ПЗ П1-8-П4 743X0,35 8 ПАК 1,5X0,10 ПАК 1,5X0,15 0,50
Ш 9-П1 П19-П2 10 ПКК 1,5X0,10 ПКК 1,5X0,15 0,63
Ш-9-ПЗ П1-9-П4 ПАК 1,5X0,10 ПАК 1,5X0,15 0,63
Ш-10-П5 П1-10-П6 ПКК 1,8X0,15 ПАК 1,8X0,15 0,34
П1 11 117 III II 118 6 ПКК 2,0X0,20 ПАК 2,0X0,20 0,35
III 12 115 III 12 116 8 ПКК 1,8X0,15 ПАК 1,8X0,15 0,47
111 13 117 III 13 1 IB ПКК 2,0 0,20 ПАК 2,0 0,20 0,46
111 14 115 III 14 Illi ПКК 1,8X0,15 ПАК 1,8X0,15 0,60
П1-15-П7 П1-15-118 10 ПКК 2,0X0,20 НА К 2,0X0,20 0,59
Материал винтов — латунная проволока повышенной точности марки ЛС59 1 по ГОСТ 1066 58
293
ПРИЛОЖЕНИЕ XVII
Подпятники армированные с завальцованными плоскими камнями и втулками типа П по ГОСТ 11852—66
Размеры в мм
Обозначение типоразмеров Длина L (ПО В;) Подпятник по ГОСТ 8898—68 (см. приложение IV) ВТулка по ГОСТ 8896—68 (см. приложения X н XI) Масса 1000 шт.. кг
ГШ-1-В1 ГШ-1-В2 П11-1-ВЗ ПП-1-В4 6 ПКП 1,8X0,5 ВКМЦ 1850X 0,6 ВКМЦ 1880X 0,6 ВКМН 1850X 0,6 ВКМН 1880X0,6 0,22
ГШ-2-В1 ПП-2-В2 ПН-2-ВЗ ПП-2-В4 ПКП 1,8X0,8 ВКМЦ 1850X 0,6 ВКМЦ 1880X 0,6 ВКМН 1850X 0,6 ВКМН 1880X0,6
ПП-3-В5 ПКП 2,ОХ 1,0 ВКН 2080X1,0 0,21
ГШ-4-В1 Ш1-4-В2 ПП-4-ВЗ ПП-4-В4 8 ПКП 1,8X0,5 ВКМЦ 1850X 0,6 ВКМЦ 1880X 0,6 ВКМН 1850X 0,6 ВКМН 1880X 0,6 0,31
ПП-5-В1 ПП-5-В2 ГШ-5-ВЗ П1Г-5-В4 ПКП 1.8 0,8 ВКМЦ 1850X 0,6 ВКМЦ 1880X 0,6 ВКМН 1850X 0,6 ВКМН 1880X 0,6
ПП-6-В5 ПКП 2,0> 1,0 ВКН 2080X1,0 0,30
ПП-7-В1 ПП-7-В2 ГШ-7-ВЗ ПН-7-В4 10 ПКП 1,8X0,5 ВКМЦ 1850X0,6 ВКМЦ 1880X 0,6 ВКМН 1850X 0,6 ВКМН 1880X 0,6 0,40
ПП-8-В1 ПИ-8-В2 ПП-8-ВЗ ПН-8-В4 ПКП 1,8X0,8 ВКМЦ 1850X0,6 ВКМЦ 1880X 0,6 ВКМН 1850X 0,6 ВКМН 1880X 0,6
ПП-9-В5 ПКП 2,0Х 1,0 ВКН 2080X1,0 0,39
Материал винтов — латунная проволока повышенной точности марки ЛС59-1 по ГОСТ 1066—58
294
ПРИЛОЖЕНИЕ XVIII
Подпятники армированные пружинные неразъемные типа ПП1 по ГОСТ 11853—66
Размеры в мм
Обозначения типоразмеров Длина L (no MM Подпятник no ГОСТ 8898—68 (см. приложение V) Масса 1000 шт., кг
ПП1-1 -П1 ППМ Г12 ППМ-ПЗ ПП1-1-П4 ППМ-П5 ПШ-1-П6 ППМ-П7 ППМ-П8 ПШ-1-П9 ПП1-1-П10 ППМ-пн ППМ-П12 ППМ-П13 ППМ-П14 9 ПАК 1,5X0,04 ПАК 1,5X0,06 ПАК 1,5X0,08 ПАК 1,5X0,10 ПАК 1,5X0,15 ПАК 1,5X0,20 ПАК Г.5Х0.25 ПКК 1,5X0,04 ПКК 1,5X0,06 ПКК 1,5X0,08 ПКК 1,5X0,10 ПКК 1,5X0,15 ПКК 1,5X0,20 ПКК 1,5X0,25 0,73
ПП1-2-П1 ПП1-2-П2 ПП1-2-ПЗ ПП1-2-П4 ПП1-2-П5 ПП1-2-П6 ПП1-2-П7 ПП1-2-П8 ПП1-2П9 ПП1-2-П10 ПП1-2-П11 I1III-2 П12 11111-2-1113 11111 2 1114 10 ПАК 1,5X0,04 ПАК 1,5X0,06 ПАК 1,5X0,08 ПАК 1,5X0,10 ПАК 1,5X0,15 ПАК 1,5X0,20 ПАК 1,5X0,25 ПКК 1,5X0,04 ПКК 1,5X0,06 ПКК 1,5X0,08 ПКК 1,5X0,10 ПКК 1,5X0,15 ПКК 1,5X0,20 ПКК 1,5X0,25 4 0,93
III 11 3 111 Hill 3 112 Hill 3 113 Hill 3 Hl Hill 3 115 Hill 3 116 Hill 3417 Hill 3 118 HI ll-3-l 19 11111-3-1110 ПП1-3-1Ш ПП1-3-П12 ШП-3-П13 ПП1 3-Г114 12 ПАК 1,5X0,04 ПАК 1,5 >0,06 ПАК 1,5X0,08 НАК 1,5X0,10 НАК 1,5X0,15 ПАК 1,5X0,20 НАК 1,5X0,25 ПКК 1,5X0,04 ПКК 1,5X0,06 ПКК 1,5X0,08 ПКК 1,5X0,10 ПКК 1,5X0,15 ПКК 1,5x0,20 ПКК 1,5X0,25 1,13
295
Продолжение прилож. XVIII
Обозначение типоразмеров Длина L (по В?), мм Подпятник по ГОСТ 8889—68 (см. приложение V) Масса 1000 шт., кг
ПП1-4-П1 ПАК 1,5X0,04
ПП1-4-П2 ПАК 1,5X0,06
ПГП-4-ПЗ ПАК 1,5X0,08
ПП1-4-П4 ПАК 1,5X0,10
ПП1-4-П5 ПАК 1,5X0,15
ПГП-4-П6 ПАК 1,5X0,20
ПП1-4-П7 14 ПАК 1,5X0,25 1,38
ПП1-4-П8 ПКК 1,5X0,04
ПП1-4-П9 ПКК 1,5X0,06
ПП1-4-П10 ПКК 1,5X0,08
ПП1-4-П11 ПКК 1,5X0,10
ПП1-4-П12 ПКК 1,5X0,15
ПП1-4-П13 ПКК 1,5X0,20
ПП1-4-П14 ПКК 1,5X0,25
ПШ-5-П1 ПАК 1,5X0,04
ПП1-5-П2 ПАК 1,5X0,06
ПП1-5-ПЗ ПАК 1,5X0,08
ППГ5-П4 ПАК 1,5X0,10
ПШ-5-П5 ПАК 1,5x0,15
ПП1-5-П6 ПАК 1,5X0,20
ПШ-5-П7 16 ПАК 1,5X0,25 1,58
ПП1-5-П8 ПКК 1,5X0,04
ПП1-5-П9 ПКК 1,5X0,06
ПП1-5-П10 ПКК 1,5X0,08
ПП1-5-П11 ПКК 1,5X0,10
ПП1-5-П12 ПКК 1,5X0,15
ПП1-5-П13 ПКК 1,5X0,20
ПП1-5-П14 ПКК 1,5X0,25
Материал деталей (кроме пружин) — латунная проволока повышенной точности марки ЛС59-1 по ГОСТ 1066—58, пружины — стальная пружинная проволока класса по ГОСТ 9389 — 60. При требовании антнмагнитности — бронзовая проволока по ГОСТ 5621 — 67.
ПРИЛОЖЕНИЕ XIX
Подпятники армированные пружинные разъемные типа ППП по ГОСТ 11853 66
Размеры в мм
Обозначения типоразмеров Длина L (по J5j), мм Подпятник по ГОСТ 8898—66 (см. приложение V) Масса 1000 шт., кг
ППП-1-П31 ПП1Г1-П32 ППП-1-ПЗЗ 9 ПАК 1,5X0,04 ПАК 1,5X0,06 ПАК 1,5X0,08 0,77
296
Продолжение прилож. XIX
Обозначения типоразмеров Длина L (no Bi) Подпятник no ГОСТ 8898—68 (см приложение V) Масса 1000 шт. кг
ППП-1-П34 ППП-1-П35 ПШ1-1-П36 ППП-1-П37 ППП-1-П38 ППП-1-П39 ПП1Ы-П40 ПШ1-1-П41 ПП1М-П42 ППП-1-П43 ППП-1-П44 9 ПАК 1,5X0,10 ПАК 1,5X0,15 ПАК 1,5X0,20 ПАК 1,5X0,25 ПКК 1,5X0,04 ПКК 1,5X0,06 ПКК 1,5X0,08 ПКК 1,5X0,10 ПКК 1,5X0,15 ПКК 1,5X0,20 ПКК 1,5X0,25 0,77
ППП-2-П31 ППП-2-П32 ППП-2-ПЗЗ ППП-2-П34 ППП-2-П35 ППН-2-П36 ППП-2-П37 ППН-2-П38 ППП-2-П39 ППП-2-П40 ППП-2-П41 ППН-2-П42 ППП-2-П43 ППП-2-П44 10 ПАК 1,5X0,04 ПАК 1,5X0,06 ПАК 1,5X0,08 ПАК 1,5X0,10 ПАК 1,5X0,15 ПАК 1,5X0,20 ПАК 1,5X0,25 ПКК 1,5X0,04 ПКК 1,5X0,06 ПКК 1,5X0,08 ПКК 1,5X0,10 ПКК 1,5X0,15 ПКК 1,5X0,20 ПКК 1,5X0,25 0,96
ППП-3-П31 ППП-3-П32 ППП-З-ПЗЗ ППП-З П34 III III 3 1135 ППН-З-ПЗС III III 3 1137 111111-3 1138 шт з пи) инн з mo Him з ни инн 3-1142 пип з (из IIHH 4 1114 12 ПАК 1,5X0,04 ПАК 1,5X0,06 ПАК 1,5X0,08 ПАК 1,5X0,10 ПАК 1,5X0,15 ПАК 1,5X0,20 ПАК 1,5X0,25 ПКК 1,5X0,04 НКК 1,5X0,06 ПКК 1,5X0,08 НКК 1,5X0,10 ПКК 1,5X0,15 ПКК 1,5X0,20 ПКК 1,5X0,25 0,97
Материал деталей (кроме пружины) —латунная проволока повышенной точности марки ЛС59-1 по ГОСТ 1066 — 58, пружины — стальная проволока по ГОСТ 9389—60 нли бронзовая проволока по ГОСТ 5221—50
297
ПРИЛОЖЕНИЕ XX
Основные размеры деталей типовых ирисовых диафрагм
Лепесток ' Оправа Коронка Шти/рПТ
№ Диафрагм гвн Г Г' в S * d d, b t V е
Номинал Отклонение Номинал Отклонение Номинал Отклонение Номинал Отклонение Номинал Отклонение Номинал Отклонение
1 4 ±0,1 5 ±0,1 5 о,1 2 0,08 —0,01 1 о,б; 1 1 138° ±30' 36° ±30'
2 5 6,25 6,5 2,5
3 6 7 7,5 3 1,2 0,8 12 1,5
4 7 8,75 9 3,5 135°
5 8 9,75 10 30°
6 9 11 ±0,15 11,5 ±0,15 4
7 10 12 12,5
5
8 11 ±0,15 13,5 14
9 12,5 15 15,5
10 14 ±0,15 17 ±0,15 18 0,15 6
11 16 19 20
12 18 21,5 22,5 7
13 20 24 25,5 8
14 22 26 27,5
15 24 28,5 30 9
16 26 30,5 ±0,2 32 . ±0,2
17 28 33 35 10
18 30 35 37
19 32,5 ±0,2 38 40,5 11
20 35 40,5 43
21 37,5 43,5 46,5 12
22 40 46 49
23 43 49,5 53 13
24 46 52,5 56
25 50 57 61 14
0,08 -0,01 1,5 1 1,5 132° ±30° ±30' ±25'
±25' 24° 43'
0,1 —0,015
±20'
2 1,2 2 1,8
22° 30'
0,12
±20'
20°
299
Прн больших отношениях 2pmax/2pmin
размеры толщины лепестков s рекомендуется уменьшать приблизительно на 1/3.
ПРИЛОЖЕНИЕ XXI
Основные параметры и размеры талрепов (ограничение ГОСТ 9590—71)
Буквенные обозначения — согласно рис. 8-7 в гл. VIII
Допускаемая нагрузка, кгс Резьба талрепа d, мм Ход талрепа ^max — ^mln, мм Размеры Lmax в мм для исполнения Наибольший диаметр троснка alt мм
ВВ УУ гг ВУ вг ГУ
100 Мб 75 230 244 236 237 233 240 3,1
200 М8 112 324 344 360 334 342 352 4,8
300 М10 112 341 365 383 353 362 374 6,1
500 М12 140 421 449 461 435 441 455 8,4
800 М14 140 434 466 472 450 453 469 9,3
1200 М16 168 524 558 558 541 541 558 11,0
Пример условного обозначения талрепа с открытой штампованной муфтой с двумя вилками на допускаемую нагрузку 200 кгс (0,2 тм):
Талреп 0,2 ВВ — ОШ ГОСТ 9690—71
ПРИЛОЖЕНИЕ XXII
Коуши стальные для стальных канатов (ограничение ГОСТ 2224—72)
Размерь! в мм
Ди аметры канатов d
в, не более
S, не менее
Масса коуша, кг
От 3,6 до 3,9
Св. 3,9 » 4,7
» 4,7 » 5,5
» 5,5 » 6,6
» 6,6 » 7,8
» 7,8 » 9,5
» 9,5 » 11
10
14
18
22
26
30
35
15 13 7 24 2,5 2 2,5 0,006
20 16 8 31 3 3 3 0,011
25 20 8 38 3 3 3 0,019
30 24 10 45 4 4 4 0,033
35 26 12 52 5 4 5 0,044
45 38 14 65 6 4 6 0,067
50 39 16 73 6 5 6 0,118
D
L
Материал коушей — сталь марки СтЗ по ГОСТ 380 — 71 Условное обозначение коуша размером D = 10 мм: Коуш 10 ГОСТ 2224 — 72.
300
ПРИЛОЖЕНИЕ ХХ111
Расчетные длины клиповых ремней типа I (узких) по ГОСТ 5813—64
Размеры в мм
Расчетные длины ремней Расчетные ширины ремней Расчетные длины ремней Расчетные ширины ремней
8,5 11 14 8,5 11 14
710 + — — 1250 + + +
(730) + — — (1280) + + +
750 "Т” _1_ — 1320 + + +
(775) + + — (1360) + + +
800 + + — 1400 + + +
(825) + + — (1450) + + +
850 + + — 1500 + + +
(875) + + — (1550) + + +
900 + + — 1600 — + +
(925) + + — (1650) — + +
950 + + — 1700 — +
(975) + + — (1750) — +
1000 + + + 1800 — — +
(1030) + + + (1850) — — +
1060 + + + 1900 — — +
(1090) + + + (1950) — — +
1120 + + + 2000 — — +
(1150) + + + Разность между 33 45 56
1180 + + + расчетной и вну-
(1220) + + + трепней длинами
Примечания: 1. Знаком <+» отмечено наличие, а знаком «-—» — отсутствие указанных длин ремней для данной ширины.
2. Ремни, длины которых указаны в скобках, для новых конструкций применять ие рекомендуется.
ПРИЛОЖЕНИЕ XXIV
Размеры резиновых колец круглого сечения (ограничение ГОСТ 9838—73)
Л. К<>л|.ц,| ||<>рм.1Л(.11<>|<> сечения
Размеры в мм
rf </ DBH
Ном ii-ii ал О гк лонги ПС Помин лл Огкло НГ.НИГ Помп п it и Of клонен не Поминал Откло иение
2,4 1 0,2 —0.1 9,6 0,2 5,8 +0 4 -0,1 48,5; 53,5; 58,5; 63,5 ±0.8
301
Продолжение прилож. XXIV
rf. £>вн d £>вн
Номинал Отклонение Номинал Отклонение Номинал Отклонение Номинал Отклонение
2,4 +0,2 —0,1 11,5; 13,5; 15,5; 17,5 ±0,3 5,8 + 0,4 -0,1 92,5; 97,5; 102,5; 107,5; 112,5; 117,5; 122,5; 127,5; 137,5 ±1,0
3,0 19,5
3,6 21,2; 23,2 8,6 +0,5 —0.J 180; 185; 190; 195; 200; 205 ±1,5
4,1 +0,3 —0,1 24,2; 27,2 34,2; 37,2 ±0,4
215; 220; 230; 235 ±2,0
239; 244; 254; 259; 274; 279; 294; 299; 314; 319; 334 ±2,5
43,8; 46,8 ±0,6
29,2; 31,2 ±0,4
4,7
38,8; 40,8 ±0,6
58,5; 73,5 ±0,8 338; 353; 358; 373; 378 ±3,0
Б. Кольца уменьшенного сечения
d °ВН d £>вп
Номинал Отклонение Номинал Отклонен не Номи -пал Отклонение Номинал Отклр-ненне
3,3 +0,3 —0,1 24,2 26,2 27,2 29,2 31,2 32,2 34,2 36,2 37,2 ±0,4 3,3 ±0,3 —0,1 141,5 146,5 151,5 156,5 161,5 166,5 171,5 176,5 ±1,2
180 185 190 195 205 ±1,5
38,8 40,8 41,8 43,8 45,8 46,8 ±0,6
6,2 +0,4 —0,1
215 225 235 ±2,0
48,5 ±0,8
302
Продолжение прилож. XXIV
d d DBH
Номинал Отклонение Номинал Отклонение Номинал Отклонение Номинал Отклонение
50,5 53,5 53,5 68,5 73,5 83,5 88,5 ±0,8 244 254 264 274 284 294 304 314 324 334 / ±2,5
3,3 Ч-о,з —0.1 92,5 97,5 102,5 6,2 +0,4 —0,1
107,5 112,5 117,5 122,5 127,5 132,5 137,5 ±1,0 343 353 363 378 383 ±3,0
ПРИЛОЖЕНИЕ XXV
Некоторые размеры (в мм) резиновых колец круглого сечения, изготовляемых московским заводом «Каучук»
Размеры в мм
d С1ш г/ °вн
1,5 16, Т/,2 4 42; 47; 52; 57; 58; 65; 104
2 9,1, 14; 15; 21, 22; 53; 57; 62,5 5 30; 32; 43; 44; 53; 60; 64; 65; 70; 75; 80; 90; 95; 100; 115; 116; 120; 140; 265; 326
2,5 10; 13; II; 12,7; 15; 15,7; 17, 20; 21,5; 27,5; 29
6 138; 163; 168; 183; 208
3 II; 16; 18; 21; 22; 24; 25; 26; 27; 29; 33; 34; 44; 78; 452
7 131
3,5 31,5; 34,5; 35; 38; 80 8 100; НО; 127; 156
303
Уплотнения резинотканевые шевронные многорядные (ограничение ГОСТ 9041—59) ПРИЛОЖЕНИЕ XXVI
Примечание. 1. Уплотняемые диаметры: d и D. Уплотнения должны изготовляться из хлопчатобумажной ткани «доместик» (ГОСТ 1104—69), двусторонне прорезиненной графитной резиновой смесью. Допускается изготовление нажимных и опорных колец из дру-гих материалов. Уплотнения могут нзготозляться резиновыми._______________________
304
ПРИЛОЖЕНИЕ XXVII
Размеры, мм
Типы подшипников
ш шс (с канавкой для смазки) d по "га (кроме Ш5) D по ОСТ 1022 Ь-0.2 6l-0,2 Г Масса кг ₽
III5 Ш6 ШС6 5±0,15 6 14 4 6 10 0,004
Ш7 Ш8 ШС7 ШС8 7 8 17 5 8 13 0,5 0,008
Ш9 Ш10 ШС9 шею 9 10 20 6 9 16 0,012 ±8°
Ш12 ШС12 12 22 7 10 18 0,017
Ш15 ШС15 15 28 8 12 23 1,0 0,032
Ш17 ШС17 17 32 10 14 26 0,048
Ш20 ШС20 20 35 12 16 29 0,065
Размеры вилок для карданных передач
ПРИЛОЖЕНИЕ XXVIII с неразъемными шарнирами
Размеры в мм
dH D, Р, /М L 1 С tn п k под конический штифт
4 8 12 9 3 17 10,5 4,5 6 2,5 3 1X12
6 10 15 12 4 21 12,5 5,5 8 3 3 1,5X15
20 ю. В. Шарловскнй
305
Продолжение прилож. XXVIII
dH DA3 D, D2 BA Z I c m n k d2 под конический штифт
8 12 19 15 5 26 15 6,5 10 4 4 2X18
9 14 22 18 6 30 17,5 8 12 4 4 2X22
10 15 23 22 6 30 17,5 8 12 5 5 3X25
12 16 25 22 7 35 19,5 10 15 5 5 3X25
15 18 28 25 8 40 21,5 13 18 6 6 4X30
ПРИЛОЖЕНИЕ XXIX
Размеры шаровых головок для карданных передач
Размеры в мм
dC DXt L l BC D, h 11 11 dt d 2 f
4 8 28 15,5 3 12 14,5 7 22 1,5 3,6 0,2
6 10 36,5 21 4 15 17,5 8 29 2 5 0,5
8 12 42,5 22,5 5 19 21,5 10 33 2,5 6 1
9 14 45,5 23 6 22 24,5 11 34,5 3 7 1
10 15 49 25,5 6 23 25,5 11 37,5 3 8 1
12 16 56,5 31,5 7 25 27,5 12 44 3,5 9,5 1,25
15 18 66 39 8 28 30,5 14 52 4 11 2,0
306
ПРИЛОЖЕНИЕ XXX
Размеры вилок для карданных передач с разъемными шарнирами
Размеры в мм
dH da3 ВА L Z 7-1 е
4 8 i 12 9 22 3 2. 3 Н,5 12 5
6 10 15 12 29 4 2* ) 14 14,5 6,5
8 12 19 15 34 5 3 г 18 18,5 8,5
9 14 22 18 37 6 42 19,5 20,5 10,5
10 15 23 22 40 6 42 20,5 21,5 9
12 16 25 22 45 7 48 21,5 23 12
15 18 28 25 52 8 53 23,5 25 12
4.
tn п к С 4 р 4. ПОД КЛЮЧ под штифт
коннч.
6 2.5 3 MIG 0,75 <> М2 7 1> 12
8 .1 3 М22 0.75 7 ,5 • М3 9 1,5> 15
11 4 1 М27 0,71. 10 М3 II 2X18
13 4 1 М30 0,75 10 М3 14 2X22
12 5 5 мзз 0,75 II М3 17 3X25
16 5 5 М36 1 М3 19 3x25
18 5 5 М42 15 Ml 22 4 х 30
20*
307
_ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1- 1949^264Л 3’ М’ РеГуЛЯТ°рЬ' СК0Р0СТИ в приборостроении. М.—Л., Машгиз,
2. Аксельрод 3. М. Часовые механизмы. ГНТИ, 1947. 360 с.
3. Артамонов П. П. Юстировка оптических приборов. Оборонгиз, 1939. 218 с.
4. Арутюнов В. О. Расчет и конструирование электронно-измерительных приборов. М.—Л., Госэнергоиздат, 1956. 552 с.
5. Атлас конструкций электроизмерительных приборов непосредственной оценки. Госэнергоиздат, 1956, 235 с. Авторы: В. О. Арутюнов, Л. И. Блех-штейн, 3. Л. Жаржевский и П. Т. Лек.
6. Асе Б. А. и Жукова И. М. Детали и узлы авиационных приборов и их расчет. М„ Оборонгиз, 1966. 416 с.
7. Бабаева Н. Ф., Ерофеев В. М., Сивоконенко И. М. Детали и элементы гироскопических приборов. Судпромгиз^ 1962. 498 с.
8. Бардин Л. Н. Сборка и юстировка оптических приборов. «Высшая школа», 1968. 325 с.
9. Браславский Д. А., Логунов С. С., П ель пор Д. С. Расчет и конструкция авиационных приборов. Оборонгиз, 1954. 584 с.
10. Буйлов А. В. Основы электроаппаратостроения. Госэнергоиздат, 1946. 372 с.
11. Власов М. Ф., Пигин С. М., Червякова В. И. Сборка и регулировка электроизмерительных приборов. Госэнергоиздат, 1955. 248 с.
12. Гевондян Т. А. Пружинные двигатели. М., Оборонгиз, 1956, 367 с.
13. Гевондян Т. А., Киселев Л. Т. Детали механизмов точной механики. М., Оборонгиз, 1953. 228 с.
14. Горошкнн А. К. Приспособления для металлорежущих станков. Справочник. «Машиностроение», 1965. 459 с.
15. Грейм И. А. Оптические отсчетные системы в приборостроении и машиностроении. Л., Машгиз, 1963. 239 с.
16. Данилин Б. С. Конструирование вакуумных систем. Госэнергоиздат, 1959.
17. Дворецкий Е. Р. Конструирование узлов измерительных средств в машиностроении. Машгиз, 1950. 280 с.
18. Доброгурский С. О. Счетно-решающие приборы. Машгиз, 1955. 104 с.
19. Доброгурский С. О., Титов В. К. Счетно-решающие устройства. Оборонгиз, 1953, 224 с.
20. Дроздов Ф. В. Детали приборов. Оборонгиз, 1948, 596 с.
21. Дьячков А. К. Подшипники скольжения жидкостного трения. Машгиз, 1955. 152 с.
22. Елисеев С. В. Геодезические инструменты и приборы. Геодезиздат, 1959. 479 с.
23. Ковалев М. П., Сивоконенко И. М., Явленский К- Н. Опоры приборов. М., «Машиностроение», 1967. 192 с.
24. Кругер М. Я., Кулижнов Б. М. Конструирование оптико-механических приборов. Машгиз, 1948. 218 с.
25. Кемпинский М. И. Проектирование механизмов измерительных приборов. М.—Л., Машгиз, 1959. 142 с.
26. Левин И. Я. Справочник конструктора точных приборов. 2-е издание. Оборонгиз, 1962. 727 с.
308
27. Лерман С. Д. Оптик-механик по сборке и ремонту оптико мехиншн i них приборов. Трудрезервиздат, 1948. 182 с.
28. Маликов Л. М. Основы конструирования измерительных приборов Миш гиз, 1950. 269 с.
29. Мирзоев Р. Г. Пластмассовые детали машин и приборов. М.—Л., «M.iiiiiuio строение», 1965. 355 с.
30. Михайлов Е. А. О повышении точности счетно-решающих приборов мешдим регулировки. М., Оборонгиз, 1958. 109 с.
31. Михайлов П. А. и Нестеров В. И. Ремонт электроизмерительных приборов. Госэнергоиздат, 1964. 414 с.
32. Нестеренко А. Д. и Орнатский П. П. Детали и узлы приборов. Киев, Гое техиздат, УССР, 1963. 423 с.
33. Павлов В. А. Авиационные гироскопические приборы. Оборонгиз, 1953. 412 <
34. Рихтер О. и Фосс Р. Детали точных приборов. М., Машгиз, 1963. 538 с.
35. Сачков Д. Д. Конструирование радиоаппаратуры. Госэнергоиздат, 1951. 272 с.
36. Сивоконенко И. М. Опоры подвижных систем приборов. Л., Судпромгиз, 1952. 160 с.
37. Сидоренко В. Г. Геодезические приборы. М.—Л., Оборонгиз, 1939. 192 с.
38. Справочник конструктора оптико-механических приборов. Под ред. М. Я- Кругера и В. А. Панова. М., «Машиностроение», 1967. 760 с.
39. Справочник конструктора точного приборостроения. Под ред. Ф. Л. Лиг вина. М.—Л., «Машиностроение», 1964. 948 с.
40. Тихменев С. С. Элементы точных приборов. Оборот из, 1956. 360 с.
41. Теория, расчет и конструирование электроизмерительных прибором. Под ред. Н. Н. Пономарсва. Л., Машгиз, 1943. 647 с
42. Уманский М. М. Аппаратура рентгено-структурных исследонанин. Ф|нм;п гиз, 1960. 348 с.
43. Фридлендер Г. О. и Селезнев В. П. Пилотажные манометрические приборы, компасы и автоштурманы. Оборонгиз, 1953. 368 с.
44. Чистяков Н. И. Электрические авиационные приборы. Оборонгиз, 1950. 535 с.
45. Чурабо Д. Д. Детали и узлы приборов. 3-е издание. М., «Машиностроение», 1965. 710 с.
46. Цуккермап С. Т. Точные механизмы. М., Оборонгиз, 1941. 302 с.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 3
Глава I. Регулирование взаимного положения несущих деталей 5
1. Два способа резьбовых соединений при помощи крепежных деталей .............................. 5
2. Регулирование расположения кронштейнов на базовых деталях 14
3. Выбор типа крепежных деталей . . . . . 20
4. Фиксирование отрегулированного положения кронштейнов на базовых деталях , . 25
Глава II. Регулируемые направляющие для поступательного движения 27
5. Направляющие для поступательного движения с трением скольжения ....................................................... 27
6. Направляющие для поступательного движения с трением качения ..................................................... 39
7. Конструирование направляющих для прямолинейных перемещений . . . 50
Глава III. Регулируемые направляющие для вращательного и качатель-ного движений...................................................... 56
8. Направляющие для вращательного движения с трением скольжения . . ........................ 56
9. Направляющие для вращательного движения с трением качения 76
Глава IV. Регулируемые опоры 88
10. Регулируемые ножки....................................... 88
11. Шаровые шарнирные ножки, стойки, кронштейны, пальцы и опоры ..................................................... 97
12. Регулируемые стойки 102
13. Общие указания и рекомендации по конструированию регулируемых стоек 111
14. Предметные столики 114
Глава V. Центрирующие и фокусирующие устройства . 117
15. Устройства для центрирования цилиндрических предметов 118
16. Фокусирующие устройства 127
17. Координатные устройства 130
18. Регулируемые диафрагмы 141
Глава VI. Устройства для отсчета регулировочных перемещений . 153
19. Отсчетные устройства для линейных перемещений . 154
20. Отсчетные устройства для угловых перемещений 167
310
Глава VIГ Зазоровыбирающие устройства в передаточных механизмах 176
21. Выборка мертвых ходов, возникающих при перемене направления движения ................................ .... 176
22. Зазоровыбпрающие устройства в резьбовых передачах 177
23. Зазоровыбирающие устройства в зубчатых передачах 188
24. Основные указания по выбору и расчету упругих элементов (пружин) для зазоровыбирающих устройств.................... 201
25. Примеры подбора или расчета пружин для некоторых, наиболее типичных зазоровыбирающих устройств . 219
Глава VIII. Прочие регулировочные устройства и их элементы . 225
26. Натяжные устройства .................................. 225
27. Особые способы передачи регулируемых перемещений . 242
Приложения 262
Список литературы . 308