Прецессия (механическая)

Прецессия — это процесс вращения круглых частей в круглом отверстии относительно друг друга, при этом внутренняя часть начинает катиться по окружности наружного отверстия в направлении, противоположном вращению. Это вызвано слишком большим зазором между ними и радиальной силой на детали, которая постоянно меняет направление. Направление вращения внутренней части противоположно направлению вращения радиальной силы. ^[1]

Во вращающихся машинах, таких как двигатель, двигатель, зубчатая передача и т. д., прецессия может возникнуть, когда существует слишком большой зазор между валом и втулкой или между дорожками качения и телами качения в роликовых и шариковых подшипниках . Такая прецессия часто является результатом износа, недостаточной смазки (слишком малой или слишком жидкой) или отсутствия точной техники . Такая прецессия обычно сопровождается чрезмерной вибрацией и слышимым трением или жужжанием. Это имеет тенденцию ускорять процесс износа, что может привести к растрескиванию , истиранию или ложному бринеллированию (истреблению) контактных поверхностей.

В неподвижных частях вращающегося объекта, таких как болт, ввинченный в отверстие, поскольку боковая или радиальная нагрузка постоянно меняет положение во время использования, эта боковая сила преобразуется в силу качения, которая движется противоположно направлению вращения. Это может привести к затягиванию или ослаблению резьбовых деталей под нагрузкой, в зависимости от направления вращения, обычно с силой, которая может значительно превышать типичный крутящий момент гаечного ключа. Например, это обычная проблема с велосипедными педалями, поэтому почти на всех велосипедах, выпущенных после 1930-х годов, левая педаль оснащена левой (обратной) резьбой, чтобы предотвратить ее откручивание во время езды. ^[1]

Эта прецессия представляет собой процесс, происходящий исключительно за счет контактных сил , не зависящий от инерции и не обратно пропорциональный скорости вращения. Это совершенно не связано с прецессией без крутящего момента и прецессией, вызванной крутящим моментом .

Примеры

Прецессия, вызванная фреттингом, может привести к самоотвинчиванию креплений под действием больших крутящих моментов.

Автомобильные гайки с проушинами

В автомобилях также используются гайки с левой резьбой на левых колесах, но теперь обычно используются гайки с конической резьбой, которые не прецессируют.

Велосипедные педали

Велосипедные педали имеют левую резьбу на левом шатуне, поэтому прецессия затягивает педаль, а не ослабляет ее. Это может показаться нелогичным, поскольку педали вращаются в том направлении, в котором их можно было бы отвинтить от шатунов, но крутящий момент, возникающий из-за прецессии, на несколько порядков больше, чем тот, который вызывается трением подшипника или даже заклинившим подшипником педали.

В случае педали вращающаяся нагрузка возникает из-за направленной вниз силы педалирования на шпинделе, вращающемся с кривошипом, заставляющим преимущественно направленную вниз силу эффективно вращаться вокруг шпинделя педали, противоположно вращению педали. Что может быть менее очевидным, так это то, что даже плотно прилегающие детали имеют относительный зазор из-за своей эластичности, а металлы не являются жесткими материалами, как это видно из стальных пружин. Под нагрузкой в таких соединениях возникают микродеформации, достаточные для возникновения движения. Это видно по следам износа в местах посадки шпинделей педалей на поверхности шатунов». ^[1]

Оси Shimano SPD, которые можно отвинтить от корпуса педали для обслуживания, имеют левую резьбу, в которой осевой узел ввинчивается в правую педаль; противоположный случай интерфейсу педаль-кривошип. В противном случае прецессия корпуса педали вокруг оси будет способствовать отвинчиванию одной педали от другой.

Нижние кронштейны для велосипеда

велосипеда с английской резьбой Нижние кронштейны имеют левую резьбу с правой (обычно ведущей) стороны в корпус каретки . Это противоположность педалям в шатунах, потому что ощущение относительного движения между частями противоположно. (Каретки с итальянской и французской резьбой имеют правую резьбу с обеих сторон.)

Велосипедные звездочки

Шлицевые звездочки прецессируют против любого стопорного кольца, ввинченного в ступицу. Shimano использует стопорное кольцо с фиксаторами для удержания кассетных звездочек на месте, что предотвращает прецессию. Стерми-Арчер когда-то использовал 12-шлицевые звездочки для 2- и 3-скоростных гоночных втулок, и по той же причине они фиксировались стопорным кольцом с левой резьбой. ( В велосипедах с фиксированной передачей также используется стопорное кольцо с левой резьбой, но это не из-за прецессии; это просто для того, чтобы стопорное кольцо имело тенденцию затягиваться, если звездочка начнет откручиваться.)

Подшипники в МКПП

Шестерня, опирающаяся на подшипники, в механической коробке передач вращается синхронно со своим валом за счет зацепления собачьей шестерни. В этом случае небольшой диаметральный зазор в подшипнике вызовет прецессию группы роликов относительно шестерни, уменьшая любое истирание, которое возникает, если одни и те же ролики подшипника всегда давят на одно и то же место на шестерне. Обычно 4-я и 5-я передачи будут иметь функции, вызывающие прецессию, а передачи с 1-й по 3-ю могут отсутствовать, поскольку автомобили проводят на этих передачах меньше времени. Выход из строя коробки передач из-за отсутствия прецессии возможен в коробках передач при длительном включении пониженных передач. ^{[ нужна ссылка ]}

См. также

раздражение

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Брандт, Джобст (2004). «Левая резьба» . Проверено 21 августа 2014 г.

[Brandt-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с Брандт, Джобст (2004). «Левая резьба» . Проверено 21 августа 2014 г.

[1]