Formes des arbres et des essieux. Arbres et essieux. informations générales

Les arbres et les axes servent à supporter les pièces rotatives (engrenages, accouplements, poulies, pignons, rotors, etc.) et à transmettre les charges de ces pièces via des supports jusqu'au boîtier. Les axes peuvent être à la fois rotatifs et fixes ; ils perçoivent les actions des moments de flexion et forces longitudinales. Les arbres, contrairement aux essieux, ne peuvent que tourner. Ils sont soumis à des efforts longitudinaux, des moments de flexion et de torsion.

La forme structurelle des arbres et des essieux dépend de nombreux facteurs : le but du mécanisme, le but et la forme des pièces associées à l'arbre ou à l'essieu, la nature des charges, la technologie de fabrication et d'assemblage.

Il y a des arbres droit, coudé Et flexible. Ce didacticiel couvre uniquement les arbres droits les plus courants. Les axes sont uniquement disponibles avec un axe géométrique droit.

Les arbres et les essieux peuvent être solide Et creux. Lors de l'utilisation d'arbres et d'essieux creux, le poids de la structure peut être considérablement réduit. Par exemple, un arbre creux avec un rapport entre le diamètre du trou et le diamètre extérieur de l'arbre de 0,75, avec une résistance presque égale à celle d'un arbre plein, a une masse inférieure de 50 %. À cet égard, dans les mécanismes, arbres et essieux des avions grand diamètre(plus de 10...12 mm) sont généralement creux. Les arbres d'entrée et de sortie sont conçus avec des trous borgnes pour sceller la cavité interne du mécanisme ou avec des trous fermés par des bouchons.

Les arbres et les essieux varient en forme : lisse Et fait un pas. En choisissant une forme étagée plus difficile à fabriquer, il est possible d'assurer une répartition uniforme des contraintes sur toute la longueur de l'arbre et la résistance et la rigidité nécessaires sous l'action de facteurs de force internes. De plus, avec une forme étagée, De meilleures conditions pour assembler des pièces avec un arbre et pour les fixer par rapport à l'arbre dans les directions axiale et radiale. Les axes, en raison de leur plus grande simplicité, sont souvent rendus lisses et les arbres, en règle générale, sont étagés, chaque partie correspondant à son propre pas sur l'arbre, usinés avec la précision et la rugosité requises.

Les arbres sont réalisés sous la forme pièce individuelle(Fig. 13.1, a) ou intégralement avec des engrenages cylindriques (Fig. 13.1, a) b, d) oui engrenage conique (Fig. 13.1, c).

Dans les mécanismes des avions, les arbres sont souvent solidaires des pièces d'engrenages, ce qui, du fait de l'absence d'éléments de liaison, réduit le poids total de la structure et augmente sa fiabilité. Cependant, une conception d'arbre monolithique n'est pas toujours recommandée, car il n'est pas toujours nécessaire de fabriquer l'arbre et la pièce dans le même matériau. De plus, cette option élimine la possibilité de remplacer un arbre ou une pièce en cours de fonctionnement. Lors de la fabrication d'une structure monolithique à partir d'une pièce de grand diamètre, il convient de prendre en compte le fait que les propriétés de résistance du matériau diminuent avec l'augmentation du diamètre de la pièce. Conception monolithique Il est économiquement avantageux si le diamètre de la pièce n'est pas beaucoup plus grand que le diamètre de son propre arbre, ainsi que dans des conditions de production unique ou d'obtention d'une pièce par forgeage (par exemple, formation d'éléments de pièce situés à l'extrémité de l'arbre utilisant une opération de refoulement).

Les arbres peuvent être réalisés avec des dents (Fig. 13.1,6), avec des rainures de clavette (Fig. 13.1, a), avec des rainures annulaires pour bagues de support (Fig. 13.1, a), avec des sections filetées (Fig. 13.1, 6, V) et rainures pour verrouiller les pièces filetées (Fig. 13.1, V). Les arbres peuvent avoir des arbres axiaux (Fig. 13.1, b) et radial (Fig. 13.1, V) trous, ainsi que des rainures pour la sortie

meule (Fig. 13.1, a, c), zones de sortie de la fraise lors de la coupe des dents (Fig. 13.1, b), ainsi que des rainures pour la sortie de l'outil lors de la coupe des filetages (Fig. 13.1, c).

Les axes peuvent être fixes (Fig. 13.2, a) et rotatifs (Fig. 13.2, huer lisse (Fig. 13.2, UN) et étagé (Fig. 13.2, b). Les essieux, comme les arbres, peuvent avoir des dents (cannelures), des rainures, des rainures, des rainures, des filetages et des trous. Les essieux lisses sont standardisés. La fixation de ces axes dans le sens axial est le plus souvent

effectué avec une goupille fendue (Fig. 13.3, a). Pour les axes (principalement fixes), une fixation avec une goupille cylindrique ou conique est utilisée (Fig. 13.3, b), vis de réglage (Fig. 13.3, V) ou un porte-selle avec un boulon (Fig. 13.3, G). Les essieux fixes sont installés à l'aide d'un ajustement de transition (par exemple, K7/I6) ou d'un ajustement serré (par exemple, R7/h6).

Les axes et arbres mobiles dans les directions radiale et axiale sont fixés dans des roulements, qui à leur tour sont installés dans le boîtier. La fixation précise des arbres et des axes dans la direction radiale est réalisée en les installant dans des roulements et en installant des roulements dans le boîtier. Dans la direction axiale, les arbres et les essieux sur lesquels sont montées des pièces sont reliés aux roulements de l'une des manières indiquées sur la Fig. 13.4. La méthode la plus largement utilisée est la fixation simple et peu coûteuse avec des anneaux à ressort (Fig. 13.4, UN): excentrique 1 ou concentrique 2 . La présence d'un espace 5 entre la bague et le roulement conduit à un montage imprécis des pièces et au glissement des surfaces des pièces et de l'arbre, c'est-à-dire à leur usure. Utiliser un anneau intermédiaire 3 (Fig. 13.4, b) avec réglage de son épaisseur par meulage de l'extrémité ou d'un jeu de cales 4 à partir de papier d'aluminium (Fig. 13.4, V) permet de réduire la taille de l'écart 5 au minimum. Les cales ne sont pas placées à proximité de l'anneau ressort pour éviter qu'elles ne pénètrent dans la rainure de l'anneau. Lors de la fixation à l'extrémité de l'arbre, il est pratique d'utiliser une rondelle d'extrémité standard 5 (Fig. 13.4, d)> fixé avec une vis 6 et sécurisée contre la rotation avec la goupille 7. La vis est sécurisée contre le dévissage avec une rondelle 8. Pour les charges axiales importantes, une rondelle est utilisée, fixée avec deux vis (Fig. 13.4, d).

Avant de comprendre en quoi un arbre et un essieu diffèrent l'un de l'autre, vous devez avoir une idée claire de ce que sont réellement ces pièces, quoi et où elles sont utilisées et quelles fonctions elles remplissent. Ainsi, comme vous le savez, les arbres et les essieux sont conçus pour contenir des pièces en rotation.

Définition

Arbre- il s'agit d'une partie d'un mécanisme qui a la forme d'une tige et sert à transmettre du couple à d'autres parties de ce mécanisme, créant ainsi un mouvement de rotation général de toutes les pièces situées dessus (sur l'arbre) : poulies, excentriques, roues , etc.

Axe- il s'agit d'une partie d'un mécanisme destiné à relier et à fixer ensemble les pièces de ce mécanisme. L'essieu ne supporte que des charges transversales (contrainte de flexion). Les axes peuvent être fixes ou rotatifs.

Comparaison

La principale différence entre un essieu et un arbre est que l’essieu ne transmet pas de couple aux autres pièces. Il n'est soumis qu'à des charges latérales et ne subit pas de forces de torsion.

L'arbre, contrairement à l'essieu, transmet le couple utile aux pièces qui y sont fixées. De plus, les axes peuvent être rotatifs ou fixes. L'arbre tourne toujours. La plupart des puits peuvent être divisés en Forme géométrique essieux en droits, manivelles (excentriques) et flexibles. Il existe également des vilebrequins ou des arbres indirects, qui sont utilisés pour convertir des mouvements alternatifs en mouvements de rotation. Les haches, dans leur forme géométrique, sont uniquement droites.

Site Web des conclusions

1. L'axe porte les pièces tournantes du mécanisme sans leur transmettre aucun couple. L'arbre transmet un couple utile à d'autres parties du mécanisme, ce qu'on appelle la force de rotation.
2. L'axe peut être rotatif ou stationnaire. L'arbre ne peut que tourner.
3. L'axe n'a qu'une forme droite. La forme de l'arbre peut être droite, indirecte (coudée), excentrique et flexible.

Arbres et essieux

PLANIFIER LES LEÇONS

informations générales.

Matériaux et traitement des arbres et des essieux.

Critères de performance et de calcul des arbres et axes.

Calculs d'arbres et d'axes.

informations générales

Arbres- ce sont des pièces qui servent à transmettre le couple le long de leur axe et à maintenir d'autres pièces situées sur elles (roues, poulies, pignons et autres pièces tournantes de la machine) et à percevoir les forces agissantes.

Essieux- ce sont des pièces qui ne maintiennent que les pièces installées dessus et perçoivent les forces agissant sur ces pièces (l'essieu ne transmet pas de couple utile).

Classification des arbres et des essieux

C lassification Valov regroupe ces derniers selon un certain nombre de caractéristiques : par finalité, par forme coupe transversale, par la forme de l'axe géométrique, par le contour extérieur de la section transversale, par la vitesse relative de rotation et par l'emplacement dans le nœud .

Par objectif, ils se distinguent :

arbres de transmission, sur lesquels sont installés des roues, des poulies, des pignons, des accouplements, des roulements et d'autres pièces d'engrenage. En figue. onze, UN L'arbre de transmission est représenté sur la Fig. onze, b– arbre de transmission ;

arbres principaux(Fig. 11.2 - broche de machine), sur laquelle sont installées non seulement les pièces d'engrenage, mais également les pièces de travail de la machine (bielles, disques de turbine, etc.).

Les éléments suivants sont réalisés en fonction de la forme de la section :

arbres pleins;

arbres creux prévoir une réduction de poids ou un placement à l’intérieur d’une autre pièce. Dans la production à grande échelle, des arbres creux soudés fabriqués à partir de ruban enroulé sont utilisés.

Selon la forme de l'axe géométrique, ils produisent :

arbres droits:

UN) diamètre constant(Fig. 11.3). De tels arbres nécessitent moins de main-d'œuvre à fabriquer et créent moins de concentration de contraintes ;

b) fait un pas(Fig. 11.4). En fonction des conditions de résistance, il est conseillé de concevoir des arbres de section variable, dont la forme se rapproche de celle de corps de résistance égale. La forme étagée est pratique pour la fabrication et l'assemblage ; les rebords peuvent absorber des forces axiales importantes ;

V) avec brides. Les arbres longs sont composites, reliés par des brides ;

G) avec engrenages taillés(arbre de transmission);

vilebrequins(Fig. 11.5) dans les engrenages à manivelle servent à convertir mouvement de rotationà la réciprocité ou vice versa ;

arbres flexibles (Fig. 11.6), qui sont des ressorts de torsion multifils torsadés à partir de fils, sont utilisés pour transmettre le couple entre les composants de la machine qui changent de position relative en fonctionnement (outils portables, tachymètre, fraises dentaires, etc.).

Selon le contour extérieur de la section transversale, les arbres sont :

lisse;

à clé;

cannelé;

profil;

excentrique.

En fonction de la vitesse relative de rotation et de l'emplacement dans l'ensemble (boîte de vitesses), les arbres sont réalisés :

grande vitesse Et entrée (en tête)(pos. 1 riz. 11.7);

vitesse moyenne Et intermédiaire(pos. 2 riz. 11.7);

mouvement lent Et week-end (esclave)(pos. 3 riz. 11.7).

Riz. 11.2 Fig. 11.3

Riz. 11.7 Fig. 11.8

Classification. Les axes peuvent être fixes (Fig. 11.8) ou tournant avec les pièces montées sur eux. Les essieux rotatifs offrent de meilleures conditions de fonctionnement pour les roulements ; les essieux fixes sont moins chers, mais nécessitent que les roulements soient intégrés dans les pièces tournant sur les axes.

Conceptions d'arbres et d'essieux. La forme la plus courante est la forme de la tige étagée. Les pièces sont le plus souvent fixées à des arbres avec des clavettes prismatiques (GOST 23360-78, GOST 10748-79), des cannelures à côtés droits (GOST 1139-80) ou des cannelures à développante (GOST 6033-80) ou des ajustements avec interférence garantie. Les pièces de support des arbres et des essieux sont appelées essieux. Les axes intermédiaires sont appelés cols, les axes d'extrémité sont appelés tenons. Les zones d'appui qui supportent la charge axiale sont appelées talons. Les butées servent de supports aux talons.

En figue. 11,9 sont donnés éléments structurels puits, où 1 – clé prismatique, 2 – les cannelures, 3 – essieu, 4 - talon, 5 – surface cylindrique, 6 – surface conique, 7 – rebord, 8 - épaule, 9 – rainure pour la bague d'arrêt, 10 – partie filetée, 11 – le filet, 12 - rainure, 13 – chanfrein, 14 – trou central.

Les tourillons des arbres et des essieux fonctionnant dans les roulements sont presque toujours cylindriques, et dans les roulements lisses, ils sont cylindriques, coniques ou sphériques (Fig. 11.10.)

L'application principale concerne les tourillons cylindriques (Fig. 11.10, UN, b) comme les plus simples. Tourillons coniques à petite conicité (Fig. 11.10, V) sont utilisés pour réguler le jeu dans les roulements et parfois pour la fixation axiale de l'arbre. Tourillons sphériques (Fig. 11.10, g) en raison de la difficulté de leur fabrication, ils sont utilisés lorsqu'il est nécessaire de compenser des déplacements angulaires importants de l'axe de l'arbre.

a B c d

Surfaces d'atterrissage sous les moyeux diverses pièces(selon GOST 6536-69 de la série normale), monté sur l'arbre, et sections finales les arbres sont rendus cylindriques (pos. 5 riz. 11.9, GOST 12080-72) ou conique (pos. 6 riz. 1.9, GOST 12081-72). Des surfaces coniques sont utilisées pour assurer un dégagement rapide et une tension donnée, augmentant ainsi la précision du centrage des pièces.

Pour la fixation axiale des pièces et de l'arbre lui-même, utilisez rebords(pos. 7 riz. 11.9) et épaules arbre (pos. 8 riz. 11.9, GOST 20226-74), sections coniques de l'arbre, anneaux de retenue(pos. 9 riz. 11.9, GOST 13940-86, GOST 13942-86) et sections filetées (pos. 10 riz. 11.9) sous des noisettes(GOST 11871-80).

Zones de transition d'une section de l'arbre à l'autre et les extrémités des arbres sont réalisées avec rainures(pos. 12 riz. 11.9, fig. 11.11, GOST 8820-69), chanfreiné(pos. 13 riz. 11.9, GOST 10948-65) et filets. Rayon R. congés de rayon constant (Fig. 11.11, UN) choisissez moins que le rayon de courbure ou la taille radiale du chanfrein des pièces montées. Il est souhaitable que le rayon de courbure des arbres fortement sollicités soit supérieur ou égal à 0,1 d. Il est recommandé de prendre des rayons de congé aussi grands que possible pour réduire la concentration de la charge. Lorsque le rayon du congé est fortement limité par le rayon d'arrondi des bords des pièces montées, des bagues d'espacement sont installées. Des congés de forme elliptique particulière et avec une contre-dépouille ou, le plus souvent, des congés délimités par deux rayons de courbure (Fig. 11.11, b), utilisé lors de la transition des congés vers un pas de plus petit diamètre (permet d'augmenter le rayon dans la zone de transition).

Application de rainures (Fig. 11.11, V) peuvent être recommandés pour les pièces non critiques, car ils provoquent des concentrations de contraintes importantes et réduisent la résistance des arbres sous contraintes variables. Les rainures sont utilisées pour la sortie des meules (augmentant considérablement leur durabilité pendant le traitement), ainsi qu'aux extrémités des sections filetées pour la sortie des outils de filetage. Les rainures doivent avoir des rayons de courbure maximaux possibles.

un B C

Les extrémités des arbres, afin d'éviter l'écrasement et les dommages aux mains des ouvriers, sont réalisées avec des chanfreins pour faciliter le montage des pièces.

Traitement mécanique les arbres sont produits au centre, par conséquent, des trous centraux doivent être prévus aux extrémités des arbres (pos. 14 riz. 11.9, GOST 14034-74).

La longueur des essieux ne dépasse généralement pas 3 m ; la longueur des arbres pleins, selon les conditions de fabrication, de transport et d'installation, ne doit pas dépasser 6 m.

Les axes servent à supporter diverses pièces de machines et mécanismes tournant avec eux ou sur eux. La rotation de l'axe, ainsi que des pièces installées dessus, s'effectue par rapport à ses supports, appelés roulements. Un exemple d'axe non rotatif est l'axe d'un bloc de machine de levage (Fig. 1, a), et un axe rotatif est un axe de chariot (Fig. 1, b). Les essieux prennent la charge des pièces situées dessus et se plient.

Conceptions d'essieux et d'arbres.

Les arbres, contrairement aux essieux, sont conçus pour transmettre des couples et, dans la plupart des cas, pour supporter diverses pièces de machine tournant avec eux par rapport aux roulements. Les arbres qui portent les pièces à travers lesquelles le couple est transmis reçoivent des charges de ces pièces et travaillent donc simultanément en flexion et en torsion. Lorsque des charges axiales sont appliquées sur des pièces montées sur des arbres (engrenages coniques, roues à vis sans fin, etc.), les arbres travaillent en plus en traction ou en compression. Certains arbres ne supportent pas les pièces rotatives ( arbres à cardan voitures, rouleaux de connexion laminoirs etc.), ces arbres fonctionnent donc uniquement en torsion. En fonction de leur destination, ils distinguent les arbres de transmission, sur lesquels sont installés des engrenages, des pignons, des accouplements et d'autres pièces d'engrenage, et les arbres principaux, sur lesquels sont installées non seulement des pièces d'engrenage, mais également d'autres pièces, telles que des volants d'inertie, des manivelles, etc.

Les axes représentent tiges droites(Figure 1, a, b), et les arbres se distinguent droit(Fig.1, c, d), coudé(Fig. 1, d) et flexible(Fig. 1, f). Les arbres droits sont très répandus. Les vilebrequins des transmissions à manivelle servent à convertir le mouvement alternatif en mouvement de rotation ou vice versa et sont utilisés dans les machines à pistons (moteurs, pompes). Les arbres flexibles, qui sont des ressorts de torsion à plusieurs fils torsadés à partir de fils, sont utilisés pour transmettre le couple entre les composants de la machine qui changent de position relative pendant le fonctionnement (outils mécanisés, instruments télécommande et commandes, fraises dentaires, etc.). Les vilebrequins et arbres flexibles sont des pièces spéciales et sont étudiés dans les cours spéciaux. Les axes et les arbres sont dans la plupart des cas d'une forme ronde pleine, et parfois d'une section transversale annulaire. Les sections individuelles des arbres ont une section ronde pleine ou annulaire avec une rainure de clavette (Fig. 1, c, d) ou avec des cannelures, et parfois une section profilée. Le coût des essieux et des arbres à section annulaire est généralement plus élevé que celui d'une section pleine ; ils sont utilisés dans les cas où il est nécessaire de réduire la masse de la structure, par exemple dans les avions (voir aussi les axes des satellites du réducteur planétaire sur la Fig. 4), ou de placer une autre pièce à l'intérieur. Les essieux et arbres creux soudés, fabriqués à partir d'un ruban situé le long d'une ligne hélicoïdale, réduisent le poids jusqu'à 60 %.

Les essieux de courte longueur sont constitués du même diamètre sur toute la longueur (Fig. 1, a), et les essieux longs et fortement chargés sont façonnés (Fig. 1, b). Selon l'usage, les arbres droits sont soit de diamètre constant sur toute la longueur (arbres de transmission, Fig. 1, c), soit étagés (Fig. 1, d), c'est-à-dire différents diamètres dans des zones distinctes. Les plus courants sont les arbres étagés, car leur forme est pratique pour y installer des pièces dont chacune doit passer librement à sa place (pour les arbres de boîte de vitesses, voir l'article « Réducteurs » Fig. 2 ; 3 ; et « Engrenage à vis sans fin » Figure 2 ; 3). Parfois, les arbres sont intégrés aux engrenages (voir Fig. 2) ou aux vis sans fin (voir Fig. 2 ; 3).

Les sections d'essieux et d'arbres avec lesquelles ils reposent sur des roulements sont appelées essieux lors de la perception de charges radiales et talons lors de la perception de charges axiales. Les tourillons d'extrémité fonctionnant dans les paliers lisses sont appelés pointes(Fig. 2, a), et les essieux situés à une certaine distance des extrémités des essieux et des arbres - cous(Fig.2, b). Les tourillons des essieux et des arbres fonctionnant dans des paliers lisses sont cylindriques (Fig. 2, a), conique(Fig. 2, c) et sphérique(Fig. 2, d). Les panneaux cylindriques sont les plus courants, car ils sont les plus simples, les plus pratiques et les moins chers à fabriquer, à installer et à exploiter. Les tourillons coniques et sphériques sont relativement rarement utilisés, par exemple pour régler le jeu des roulements de machines de précision en déplaçant l'arbre ou le coussinet, et parfois pour la fixation axiale de l'axe ou de l'arbre. Les tourillons sphériques sont utilisés lorsque l'arbre, en plus du mouvement de rotation, doit subir un mouvement angulaire dans le plan axial. Les tourillons cylindriques fonctionnant dans des paliers lisses sont généralement constitués d'un diamètre légèrement plus petit par rapport à la section adjacente de l'essieu ou de l'arbre, de sorte que, grâce aux épaulements et aux épaulements (Fig. 2, b), les essieux et les arbres peuvent être fixés contre déplacements axiaux. Les tourillons d'essieux et d'arbres pour roulements sont presque toujours cylindriques (Fig. 3, a, b). Journaux coniques avec petit angle des cônes pour réguler les jeux dans les roulements par déformation élastique des bagues. Sur certains essieux et arbres, pour la fixation des roulements, des filetages pour écrous sont prévus à côté des tourillons (Fig. 3, b ;) ou des rainures annulaires pour la fixation des anneaux élastiques.

Les talons fonctionnant dans des paliers lisses, appelés butées, sont généralement annulaires (Fig. 4, a) et, dans certains cas, en peigne (Fig. 4, b). Les talons en peigne sont utilisés lorsque des charges axiales importantes sont appliquées aux arbres ; dans l'ingénierie mécanique moderne, ils sont rares.

Les surfaces d'appui des essieux et des arbres sur lesquels sont installées les pièces rotatives des machines et des mécanismes sont cylindriques et beaucoup moins souvent coniques. Ces derniers sont utilisés, par exemple, pour faciliter la pose et le retrait de pièces lourdes de l'arbre avec une précision accrue de centrage des pièces.

La surface d'une transition douce d'un étage d'un axe ou d'un arbre à un autre est appelée un congé (voir Fig. 2, a, b). Le passage des marches de plus petit diamètre à une marche de plus grand diamètre se fait avec une rainure arrondie pour la sortie de la meule (voir Fig. 3). Pour réduire la concentration de contraintes, les rayons de courbure des congés et des rainures sont aussi grands que possible et la profondeur des rainures est considérée comme plus petite (GOST 10948-64 et 8820-69).

La différence entre les diamètres des marches adjacentes des essieux et des arbres doit être minime pour réduire la concentration des contraintes. Pour faciliter l'installation des pièces rotatives de la machine et éviter les blessures aux mains, les extrémités des axes et des arbres sont chanfreinées, c'est-à-dire légèrement meulées en cône (voir Fig. 1...3). Les rayons de courbure des congés et les dimensions des chanfreins sont normalisés par GOST 10948-64.

La longueur des essieux ne dépasse généralement pas 2...3 m, les arbres peuvent être plus longs. Selon les conditions de fabrication, de transport et d'installation, la longueur des arbres pleins ne doit pas dépasser 6 à 7 m. Les arbres plus longs sont transformés en pièces composites et leurs parties individuelles sont reliées par des accouplements ou à l'aide de brides. Les diamètres des zones d'atterrissage des essieux et des arbres sur lesquels sont installées les pièces rotatives des machines et des mécanismes doivent être conformes à GOST 6636-69 (ST SEV 514-77).

Matériaux des essieux et des arbres.

Les essieux et les arbres sont fabriqués à partir d'aciers de construction au carbone et alliés, car ils ont une résistance élevée, la capacité d'être durcis en surface et volumétriquement et sont faciles à produire par laminage. ébauches cylindriques et une bonne usinabilité sur machines. Pour les essieux et arbres sans traitement thermique, des aciers au carbone St3, St4, St5, 25, 30, 35, 40 et 45 sont utilisés pour lesquels axes et arbres. exigences accruesÀ capacité portante et la durabilité des cannelures et des tourillons, ils sont fabriqués à partir d'aciers à moyenne teneur en carbone ou alliés avec une amélioration de 35, 40, 40Х, 40НХ, etc. Pour augmenter la résistance à l'usure des tourillons des arbres tournant dans des paliers lisses, les arbres sont fabriqués à partir d'aciers 20, 20Х, 12ХНЗА et autres, suivis d'une carburation et d'un durcissement des essieux. Les arbres critiques et fortement chargés sont fabriqués à partir d'aciers alliés 40ХН, 40ХНМА, 30ХГТ, etc. Arbres fortement chargés forme complexe Par exemple, les vilebrequins des moteurs sont également fabriqués en fonte modifiée ou à haute résistance.

4.1. Quelle partie s’appelle l’arbre et laquelle s’appelle l’axe ?

L'arbre est une pièce rotative d'une machine qui transmet le couple de

un détail à un autre. Des pièces rotatives sont installées sur l'arbre et y sont fixées. Pendant le fonctionnement, l'arbre subit une flexion et une torsion, et dans certains cas une tension ou une compression supplémentaire.

Un essieu est une partie d'une machine conçue pour supporter les pièces qui y sont installées. Contrairement à un arbre, un essieu ne transmet pas de couple et ne subit donc pas de torsion.

4.2. Types d'arbres et d'essieux.

Selon leur forme géométrique, les puits sont divisés en :

● Direct 1 et 2.

● Souple 3.

● Coudes 4.

De par leur conception, les arbres et essieux droits sont divisés en :

● Lisser 1.

● Étape 2.

Les axes peuvent être rotatifs ou fixes.

4.3. Éléments structurels des arbres et des essieux.

●
Le tourillon est la partie de support d'un arbre ou d'un essieu.

● Un tenon est une goupille située à l'extrémité d'un arbre ou d'un axe.

● Un tourillon est un tourillon situé au milieu d'un arbre ou d'un essieu.

● Un épaulement est une projection en forme d'anneau sur un arbre ou un essieu.

● Le congé est une transition douce et arrondie d'une surface à une autre.

4.4. Critères de base pour les performances de l'arbre.

● Force .

● Rigidité .

● Résistance aux vibrations .

4.5. Trois étapes de calcul et de conception du puits.

● Calcul de conception. Le diamètre de la section d'extrémité de l'arbre est déterminé à partir des conditions de résistance à la torsion. La valeur du diamètre résultant est arrondie à la taille standard la plus proche selon GOST « Dimensions linéaires normales ».

● Conception de l'arbre. Ses dimensions sont déterminées en fonction de considérations de conception.

● Calcul de vérification. La résistance de l'arbre conçu est vérifiée : les charges sur l'arbre sont déterminées, un schéma de conception de l'arbre est établi, les réactions d'appui de l'arbre sont déterminées et des diagrammes de moments de flexion et de torsion sont construits, les contraintes dans la section dangereuse sont calculés et la résistance est vérifiée.

5. Supports d'arbre et d'essieu

5.1. Sur quoi reposent les arbres et les essieux dans une machine en marche ?

Les arbres et axes rotatifs sont montés sur des supports qui assurent la rotation, absorbent les charges et les transmettent à la base de la machine. La partie principale des supports est constituée de roulements, capables d'absorber des charges radiales, radiales-axiales et axiales.

Selon le principe de fonctionnement, on les distingue :

● Roulements coulissants.

● Roulements.

5.2. Qu'est-ce qu'un palier lisse ?

Le palier lisse le plus simple est un trou percé directement dans le corps de la machine, dans lequel est généralement insérée une bague (revêtement) en matériau antifriction. Le tourillon d'arbre glisse le long de la surface d'appui.

5.3. Avantages et inconvénients des paliers lisses.

Avantages :

● Petites dimensions dans le sens radial.

● Bonne sensibilité aux chocs et aux vibrations.

● Peut être utilisé à des vitesses d’arbre très élevées.

● Peut être utilisé lors de travaux dans l’eau ou dans des environnements agressifs.

Défauts:

● Grandes dimensions dans le sens axial.

● Consommation importante lubrifiant et la nécessité d'une surveillance systématique du processus de lubrification.

● La nécessité d'utiliser des matériaux antifriction coûteux et rares pour les revêtements.

5.4. Exigences de base pour les matériaux utilisés dans les paliers lisses.

Les matériaux des revêtements associés au tourillon doivent fournir :

● Faible coefficient de frottement.

● Haute résistance à l'usure.

● Bon rodage.

● Résistance à la corrosion.

● Faible coefficient de dilatation linéaire.

● Faible coût.

Aucun des matériaux connus ne possède la gamme complète de ces propriétés. Par conséquent, divers matériaux antifriction sont utilisés, la meilleure façon répondant à des conditions d’exploitation particulières.

5.5. Principaux matériaux utilisés dans les paliers lisses.

Les matériaux de revêtement peuvent être divisés en trois groupes.

● Métal. Les Babbitts (alliages à base d'étain ou de plomb) ont des propriétés antifriction élevées et une bonne résistance à l'usure, mais sont chers. Les alliages de bronze, de laiton et de zinc ont de bonnes propriétés antifriction. A basse vitesse, des fontes antifriction sont utilisées.

● Métal-céramique. Les matériaux poreux en bronze-graphite ou en fer-graphite sont imprégnés d'huile chaude et utilisés lorsqu'il est impossible de fournir une lubrification liquide. Ces matériaux sont capables de fonctionner assez longtemps sans apport de lubrifiant.

● Non métallique. Les matériaux polymères autolubrifiants sont utilisés à des vitesses de glissement importantes. Les plastiques fluorés ont un faible coefficient de friction, mais un coefficient de dilatation linéaire élevé. Les roulements avec garnitures en caoutchouc sont utilisés avec de l'eau lubrifiante.

5.6. Critères de performance des paliers lisses.

Le critère principal estrésistance à l'usure couple frottant.

Le travail des forces de friction dans le roulement est converti en chaleur, un autre critère est doncrésistance à la chaleur .

5.7. Qu'est-ce qu'un roulement ?

Une unité finie, composée d'anneaux extérieurs 1 et intérieurs 2 avec chemins de roulement, d'éléments roulants 3 (billes ou rouleaux) et d'un séparateur 4 qui sépare et guide les éléments roulants.

5.8. Avantages et inconvénients des roulements.

Avantages :

● Faibles pertes par frottement.

● Haute efficacité.

● Léger échauffement.

● Capacité de charge élevée.

● Encombrement réduit dans le sens axial.

● Haut degré d'interchangeabilité.

● Facile à utiliser.

● Faible consommation de lubrifiant.

Défauts:

● Sensibilité aux charges de chocs et de vibrations.

● Grandes dimensions dans le sens radial.

● Bruit à grande vitesse.

5.9. Comment les roulements sont-ils classés ?

● La forme des éléments roulants est à billes et à rouleaux, et les éléments à rouleaux sont : cylindriques, coniques, en forme de tonneau.

● Selon la direction de la charge perçue - radiale (percevoir les charges radiales), poussée radiale (percevoir les charges radiales et axiales) et poussée (percevoir les charges axiales).

● Selon le nombre de rangées d'éléments roulants - à une rangée, à deux rangées et à plusieurs rangées.

5.10. Les principales raisons de la perte de performances des roulements.

● Écaillage par fatigue après une opération à long terme.

● Usure – avec protection insuffisante contre les particules abrasives.

● Destruction des cages, typique des roulements à grande vitesse, en particulier ceux fonctionnant avec des charges axiales ou avec un désalignement des bagues.

● Fractionnement des anneaux et des éléments roulants - sous des charges de choc et des distorsions inacceptables des anneaux.

● Déformations résiduelles sur les chemins de roulement sous forme de bosses et de bosses - dans les roulements à basse vitesse fortement chargés.

5.11. Comment les roulements sont-ils sélectionnés ?

Lors de la conception des machines, les roulements ne sont pas conçus, mais sélectionnés parmi les roulements standards.

Il existe différents types de roulements :

● Selon la basecapacité de charge statique pour éviter toute déformation résiduelle - à une vitesse de rotation ne dépassant pas 10 tr/min.

● Selon la basecapacité de charge dynamique pour éviter les ruptures par fatigue (écaillage) - à une vitesse de rotation supérieure à 10 tr/min.