Материалы, детали, соединения, передачи и механизмы сельскохозяйственных тракторов и машин

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

ФГОУ ВПОРГАУ-МСХА имени К.А. ТИМИРЯЗЕВА

 

 

 

Кафедра технологии и машины в растениеводстве

 

 

 

 

«МАТЕРИАЛЫ, ДЕТАЛИ, СОЕДИНЕНИЯ, ПЕРЕДАЧИ И МЕХАНИЗМЫ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ТРАКТОРОВ И МАШИН»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание:

Введение..................................................................................................................3

1.  Материалы, используемые для  изготовления сельскохозяйственных  машин.......................................................................................................................4

1.1. Черные металлы и их сплавы..........................................................................4

1.2. Цветные металлы и их сплавы........................................................................5

1.3. Древесина, резина, пластические массы........................................................6

2. Передачи..............................................................................................................7

2.1. Фрикционная передача...................................................................................7

2.2. Ременная передача...........................................................................................8

2.3. Зубчатая передача............................................................................................9

2.4. Цепная передача.............................................................................................10

3. Механизмы сельскохозяйственных  машин....................................................12

4. Детали машин и их соединения. .....................................................................14

Список используемой литературы.......................................................................15

Приложение............................................................................................................16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

B современном производстве продукции  растениеводства широко используют  машинные технологии. Под технологией  в сельскохозяйственном производстве понимают систему производства, хранения, переработки и реализации продукции c конкретными количественными и качественными показателями при наименьших затратах труда, средств и энергии. Сельскохозяйственные машины многочисленны и разнообразны по типам и назначению. Для производства сельскохозяйственных машин используются различные материалы.

Целью моего реферата является подробно изучить материалы, детали и механизмы сельскохозяйственных машин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Материалы, используемые для изготовления сельскохозяйственных машин.

Заводы сельскохозяйственного машиностроения в основном используют черные (соединение железа с углеродом в различных пропорциях) и цветные (цинк олово, алюминий) металлы и их сплавы (бронза, баббит, латунь), а также пластмассы, резину, текстиль и древесину.

Выбор материала зависит от назначения деталей и способа их изготовления. При выборе материала учитываются требования прочности и жесткости деталей, а также технологичности. Прочность — это способность детали под действием внешних приложенных сил не допускать поломок и остаточных деформаций. Жесткость — это способность детали под действием внешних приложенных сил допускать упругие деформации только в установленных пределах.

 

1.1. Черные металлы и их сплавы.

Металлы и сплавы разделяют на черные и цветные. К черным относят железо и его сплавы - стали, чугуны и ферросплавы. Всё остальные металлы и их сплавы относятся к цветным металлам. И в технике, и в народном хозяйстве вообще наибольшее распространение получили черные металлы.

Черные металлы разделяются на чугун и сталь.

Различают серый, белый и ковкий чугуны. Из серого чугуна чаще всего отливают рамы, кронштейны, шкивы, шестерни, ходовые колеса, поэтому он называется литейным чугуном. Его получают путем переплавки в печах - вагранках - чугунных чушек, отлитых из первичного чугуна доменных печей. Вагранки имеются на всех машиностроительных заводах, где в литейных цехах изготавливают всевозможные детали, часто имеющие такую сложную форму, которую очень трудно, а то и просто невозможно получить при помощи ручной или механической обработки. Механическая прочность серого чугуна невелика, и потому из него отливают детали, которые не испытывают больших нагрузок. Из-за хрупкости металла его не используют при изготовлении деталей, работающих на растяжение, излом, кручение. Белый чугун обладает самой высокой твердостью, его применяют при отливе деталей, которые работают на истирание: пяты корпусов плугов, опорные ролики. Наибольшую пластичность имеет ковкий чугун, он необходим для создания звеньев крючковых цепей, буксов шатунов, режущих устройств уборочных машин.

Сталь - твердый вязкий металл, хорошо поддающийся механической обработке: ковке, штамповке, резанию. Применяют ее для изготовления деталей, требующих повышенной прочности. В сельскохозяйственном машиностроении используют специальную углеродистую сталь - лемешную, грядильную, профильную; низколегированную сталь - кремнемарганцевую, хромистую, обладающую повышенными механическими свойствами; сталь разной Формы проката - полосовую, угловую, круглую, квадратную, фасонную.

 

1.2. Цветные металлы и их сплавы.

Для изготовлений многих деталей машин требуются сплавы цветных металлов. Прежде всего, это оловянная и алюминиевая бронза, отличающаяся особой прочностью и устойчивостью к химическому воздействию. Из нее изготавливают водопроводную арматуру, клапаны насосов, вкладыши подшипников.

Одним из самых востребованных видов бронзового проката являются бронзовые втулки, которые по прочностным и характеристикам превосходят свои аналоги из других материалов.

Однако эти металлы и их сплавы стоят дорого, и потому во всех возможных случаях конструкторы стараются заменять их черными металлами и неметаллическими материалами. Но бывает и так, что необходимые свойства изделию можно придать только в результате изготовления его из цветных металлов или сплавов.

Баббиты – сплав свинца и никеля с добавлением мышьяка, используется для заливки подшипников и изготовления частей трущихся деталей. Такие детали называются антифрикционными.

Латуни - это сплавы меди с цинком. По сравнению с чистой медью они прочнее, пластичнее и тверже, обладают лучшими литейными свойствами и лучше сопротивляются коррозии. В состав специальных латуней входят также железо, марганец, никель, олово, кремний и другие элементы. Используют для изготовления трубок.

Сплавы алюминия с кремнием называют силуминами. Они обладают хорошими литейными свойствами. Применение модификатора (металлический натрий или смесь фтористых солей натрия и калия), около 0,01% по весу, резко улучшает механические свойства силуминов. Сплавы с другими элементами - дюралюмины  имеют высокие механические свойства и хорошо поддаются обработке давлением - ковке, штамповке, прокатке. Для повышения механических свойств дюралюмина подвергают термической обработке - закалке с последующим «старением». «Старение»- выдержка дюралюмина после закалки перед последующей механической обработкой.

 

1.3. Древесина, резина, пластические  массы.

Древесина поступает на заводы в виде досок, брусьев и заготовок, соответствующих габаритным размерам машин. Прессованная древесина может использоваться для создания вкладышей подшипников и втулок.

Древесина является материалом, который очень широко применяется в народном хозяйстве. Древесина лиственных и хвойных пород поступает на заводы в виде пиломатериалов (брусьев, досок), а также заготовок, соответствующих габаритным размерам машин. Из твердых пород деревьев (дуба, бука, ясеня) изготовляют детали, имеющие большую нагрузку. Деревянные детали хорошо работают на сжатие и растяжение. В машиностроении часто используют прессованную древесину (проклейка, дикт) - многослойный легкий и прочный материал. Природные недостатки древесины - способность к гниению, воспламенению и другие - можно в значительной мере исправить при помощи сушки и пропитки ее различными химическими веществами.

Резина необходима для изготовления шлангов, покрышек, камер, тукопроводов и пропитки приводных ремней.

Служебные детали машин изготавливают из легких прочных прозрачных пластмасс. Главной составной частью пластмассы, определяющей ее основные свойства, в большинстве случаев является органическое вещество - синтетическая (искусственная) или природная смола. Текстильные изделия (волокит, капрон, текстолит) используют при производстве втулок, шестеренок, шкивов, электрооборудования.

В сельскохозяйственном машиностроении непрерывно расширяется применение пластмасс легких, прочных, коррозионноустойчивых. Машина с деталями из пластмасс становится легче, надежность ее в работе и долговечность возрастают. Из пластмасс изготовляют зубчатые колеса, шкивы, подшипники, ролики, трубы, болты, гайки. Обычно применяют пластмассы двух типов. Пластмассы одного типа при нагревании размягчаются и плавятся, а затем необратимо переходят в твердое состояние. Пластмассы другого типа при нагревании плавятся, а при охлаждении становятся твердыми, их можно повторно размягчать и даже плавить.

 

2. Передачи.

2.1. Фрикционная передача.

При вращении цилиндра, закрепленного на левом валу, вращается и соприкасающийся с ним цилиндр, закрепленный на правом валу. Движение передается за счет трения между цилиндрами, поэтому в месте соприкосновения должно быть достаточное давление. Такая передача называется фрикционной.

Ведущий цилиндр вращает ведомый с той же окружной скоростью, но в противоположную сторону. Если диаметры цилиндров одинаковы, то за один оборот ведущего ведомый цилиндр также сделает один оборот; окружные скорости их и, и v2 будут одинаковыми.

Фрикционные передачи классифицируют по следующим признакам:

1. По назначению:

1. с нерегулируемым передаточным числом ;
2. с  бесступенчатым (плавным) регулированием передаточного числа  (вариаторы).

2. По взаимному расположению  осей валов:

1. -цилиндрические или конусные с параллельными осями (рис.1, 2);
2. конические с пересекающимися осями (рис.3).

3. В зависимости от условий работы:

1. открытые (работают всухую);
2. закрытые (работают в масляной ванне).

В открытых фрикционных передачах коэффициент трения   выше, прижимное усилие катков Fn меньше. В закрытых фрикционных передачах масляная ванна обеспечивает хороший отвод тепла, делает скольжение менее опасным, увеличивает долговечность передачи.

4. По принципу действия:

1. нереверсивные
2. реверсивные.

5. Различают также передачи с  постоянным или автоматическим  регулируемым прижатием катков, с промежуточным фрикционным элементом или без него.

 

2.2. Ременная передача.

Ременная передача относится к передачам трением с гибкой связью и может применяться для передачи движения между валами, находящимися на значительном расстоянии один от другого. Она состоит (рис.1) из двух шкивов (ведущего, ведомого) и охватывающего их ремня. Ведущий шкив силами трения, возникающими на поверхности контакта шкива с ремнем вследствие его натяжения, приводит ремень в движение. Ремень в свою очередь заставляет вращаться ведомый шкив. Таким образом, мощность передается с ведущего шкива на ведомый.

Ременные передачи классифицируют по следующим признакам.

1. По форме сечения ремня:

             - плоскоременные (рис.2, а);

             - клиноременные (рис.2, б);

- круглоременные (рис.2, в);

- с зубчатыми ремнями (рис.2, д);

- с поликлиновыми ремнями (рис.2, г).

2.  По взаимному расположению  осей валов:

               - с параллельными осями (см. рис.1, а, б);

               - с пересекающимися осями — угловые (см. рис.1, г);

               - со скрещивающимися осями (см. рис.1, в).

3.  По направлению вращения  шкива:

- с одинаковым  направлением  (открытые  и  полуоткрытые)  (см. рис.1, а);

- с противоположными направлениями (перекрестные)  (см. рис.1, б).

4.  По способу создания натяжения ремня:

    - простые (см. рис.1, а);

   - с натяжным роликом (см. рис.1, д);

    - с натяжным устройством 

5.  По конструкции шкивов:

    - с однорядными шкивами (см. рис.1, а—д);

    - со ступенчатыми шкивами (см. рис.1, е).

 

 

2.3. Зубчатая передача.

Зубчатые передачи являются наиболее распространёнными типами механических передач. Они находят широкое применение во всех отраслях машиностроения, в частности в металлорежущих станках, автомобилях, тракторах, сельхозмашинах и т.д., в приборостроении, часовой промышленности и др. Их применяют для передачи мощностей от долей до десятков тысяч киловатт при окружных скоростях до 150 м/с и передаточных числах до нескольких сотен и даже тысяч, с диаметром колёс от долей миллиметра до 6 м и более.

Зубчатая передача относиться к передачам зацеплением с непосредственным контактом пары зубчатых колёс. Меньшее из колёс передачи принято называть шестерней, а большее – колесом. Зубчатая передача предназначена в основном для передачи вращательного движения.

Достоинства зубчатых передач:

1) высокая нагрузочная способность;

2) малые габариты;

3) большая надёжность и долговечность;

4) постоянство передаточного числа;

5) высокий КПД (до 0,97…0,98 в одной  ступени);

6) простота в эксплуатации.

Классификация зубчатых передач:

1. По взаимному расположению  геометрических осей валов различают  передачи:

- с параллельными осями – цилиндрические (рис.3.а-г);

- с пересекающимися осями – конические (рис.3.д; е);

- со скрещивающимися осями –  цилиндрические винтовые (рис.3.ж);

- конические гипоидные и червячные (рис.3.з);

- реечная передача (рис.3.и).

 

 

2.4. Цепная передача.

Цепная передача относится к передачам зацеплением с гибкой связью. Цепные передачи применяют в станках, транспортных, сельскохозяйственных и других машинах для передачи движения между параллельными валами, расположенными на значительном расстоянии, когда зубчатые передачи непригодны, а ременные ненадежны. Наибольшее применение получили цепные передачи мощностью до 120 кВт при окружных скоростях до 15м/с. Она состоит из ведущей и ведомой звездочек и огибаемой их приводной цепи.

Достоинства цепных передач:

1. Передача движения зацеплением, а не трением позволяет передавать  большие мощности, чем с помощью  ремня;

2. Практически не требуется натяжение  цепи, следовательно, уменьшается нагрузка на валы и опоры;

3. Отсутствие скольжения и буксования  обеспечивает постоянство среднего  передаточного отношения;

4. Цепи могут устойчиво работать  при меньших межосевых расстояниях  и обеспечить большее передаточное  отношение, чем ремённая передача;

5. Цепные передачи хорошо работают  в условиях частых пусков и  торможений;

6. Цепные передачи имеют высокий  КПД.

Классификация цепей:

Главный элемент цепной передачи – приводная цепь, которая состоит из соединенных шарнирами звеньев.

Основными типами приводных цепей являются втулочные, роликовые и зубчатые, которые стандартизованы и изготовляются специализированными заводами.

В зависимости от передаваемой мощности втулочные и роликовые цепи изготовляют однорядными и многорядными с числом рядов 2…4.

Роликовые цепи рис.4 состоят из двух рядов наружных и внутренних пластин. В наружные пластины запрессованы валики, пропущенные через втулки, на которые запрессованы внутренние пластины. Валики и втулки образуют шарниры. На втулки свободно надеты закаленные ролики. Зацепление цепи со звездочкой происходит через ролик, который перекатывается по зубу и уменьшает его износ. Кроме того, ролик выравнивает давление зуба на втулку и предохраняет ее от изнашивания. Роликовые цепи имеют широкое распространение.

Втулочные цепи рис. 5 по конструкции аналогичны предыдущим, но не имеют роликов, что удешевляет цепь, уменьшает ее массу, но увеличивает износ. Втулочные цепи применяют в неответственных передачах.

Зубчатые цепи состоят из набора пластин зубообразной формы, шарнирно соединенных между собой. Число пластин определяет ширина цепи В рис.6, которая зависит от передаваемой мощности. Рабочими гранями пластин являются плоскости зубьев, расположенные под углом 600, которыми каждое звено цепи садится на два зуба звездочки. Благодаря этой особенности зубчатые цепи обладают минимально возможным шагом и поэтому допускают более высокие скорости.

Для устранения бокового спадания цепи со звездочки применяют направляющие пластины, расположенные по середине цепи или по бокам ее. Зубчатые цепи по сравнению с другими работают более плавно, с меньшим шумом, лучше воспринимают ударную нагрузку, но тяжелее и дороже.

Цепи должны быть износостойкими и прочными. Их изготавливают из сталей 50, 40Х.

Звездочки по конструкции отличаются от зубчатых колес только профилем зубьев. Для увеличения долговечности цепной передачи по возможности принимают большее число зубьев меньшей звездочки.

 

 

 

3. Механизмы сельскохозяйственных  машин.

При помощи механизмов приводят в действие рабочие органы машин от источника энергии - двигателя трактора, двигателя самой машины, ее приводных колес; изменяют режим работы машины; переводят ее в рабочее или транспортное положение; регулируют и автоматизируют рабочий процесс.

В сельскохозяйственных машинах применяют шарнирные, храповые и кулачковые механизмы.

Храповые механизмы относятся к механизмам прерывистого действия, которые обеспечивают движения ведомого звена в одном направлении с периодическими остановками. Конструктивно храповые механизмы делятся на нереверсивные с внутренним зацеплением и с храповым колесом, а также реверсивные в виде зубчатой рейки.

В машино- и приборостроении применяют храповые механизмы, в которых механизм (ведомое звено) двигается в одном направлении с периодическими остановками (металлообрабатывающие станки, задняя ведущая втулка у велосипеда и др.).

Широкое распространение в технике получили кулачковые механизмы. Кулачковые механизмы предназначены для преобразования вращательного движения ведущего звена (кулачка) в заведомо заданный закон возвратно-поступательного движения ведомого звена (толкателя). Широко применяются кулачковые механизмы в швейных машинах, двигателях внутреннего сгорания, автоматах и позволяют получить заведомо заданный закон движения толкателя, а также обеспечить временные остановы ведомого звена при непрерывном движении ведущего.

Простейший кулачковый механизм – трехзвенный, состоящий из кулачка, толкателя и стойки. Входным звеном чаще всего бывает кулачок. Кулачковые механизмы бывают как плоскими, так и пространственными.

Плоские кулачковые механизмы для удобства рассмотрения разобьем на механизмы в зависимости от движения выходного звена на два вида:

1.Кулачковый механизм с поступательно  движущимся толкателем (ползуном).

2. Кулачковый механизм с поворачивающимся толкателем (коромыслом).

 

4. Детали машин и их соединения.

Различают детали специальные и общего назначения.

Специальные детали (обычно рабочие органы машин: нож и лемех плуга, лапа культиватора, сошник сеялки, нож уборочной машины и др.) предназначены для осуществления технологического процесса.

Детали общего на значения (колеса, оси, валы) служат для привода рабочих органов, управления рабочими органами, перемещения машин по полю.

Оси сельскохозяйственных машин служат для соединения их частей. Ось, являющаяся опорой вращающегося или качающегося рабочего либо вспомогательного органа, не передает вращающего момента. На наружный конец оси, прикрепленной к раме машины можно надеть втулку приводного или поддерживающего колеса. Для этого конец оси затачивают и шлифуют (шейка оси) или насаживают на ось шарикоподшипник.

Для передачи крутящего момента применяют валы: прямой или коленчатый вал, на котором закрепляют шестерню, звездочку, шкив, кривошип. На валу затачивают и шлифуют цапфу, вставляемую в подшипник скольжения или шарикоподшипник.   

Соединения деталей могут быть неразъемными и разъемными.

Неразъемные соединения образуются при клепке, пайке, сварке. Склепывают детали вручную или пневматическим молотком холодными или нагретыми докрасна заклепками: стальными, медными, латунными, алюминиевыми. Лучший способ соединения, обеспечивающий уменьшение массы конструкции, - сварка.

Разъемные соединения деталей получают, применяя болты, винты, шпонки. Головки болтов и винтов обычно шестигранные и четырехгранные. Применяют также болты и винты с потайными головками.

 

 

 

Список используемой литературы:

 

1. Энциклопедия / Ред. совет: К. В. Фролов (пред.) и др. - / И.П. Ксснсвич, Г.И. Варламов, Н. Н. Колчин и др.; Под ред. И.П. Ксеневича. - М.: Машиностроение, 2002. — 720 с.
2. Фролов М.И. «Техническая механика», «Детали машин» - М: «Высшая школа», 1993г. -352с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение.

Рис.1. Виды ременных передач: а — открытая передача; б — перекрестная передача; в — полуперекрестная передача (со скрещивающимися валами); г — угловая передача (с направляющим роликом); д — передача с нажимным роликом;

е — передача со ступенчатым шкивом

 

_____________________________________________________________________

Рис.2. Типы ремней ременных передач: а — плоский ремень; б — клиновый ремень; в — круглый ремень; г — поликлиновый ремень; д — зубчатый ремень.

__________________________________________________________________________________________

 

 

 

         
 
       
Рис.3. Виды зубчатых передач.

 

__________________________________________________________________________________________

 

 

 
 
Рис.4.Роликовая цепь 
___________________________________________________________________________

 
Рис.5. Втулочная цепь

___________________________________________________________________________

 

Рис.6. Зубчатая цепь

___________________________________________________________________________