МУ по выполнению ПЗ № 2 ОП

Если на чертеже общего вида и сборочном чертеже необходимо указать тип подшипника, то в контуре его изображения наносится условное графическое изображение по ГОСТ 2.770-68 (таблица 3)

Вразрезе или сечении подшипники допускается изображать в соответствии

стаблицей 3. В этом случае конструкция подшипника обычно показывается упрощенно: фаски и сепараторы не изображаются.

4.2.3.3.2.2 Характеристика основных типов подшипников качения

Шариковые радиальные подшипники (рисунок 132, а) могут воспринимать значительную радиальную нагрузку и небольшую осевую нагрузку в обоих направлениях. Они наиболее дешевы и широко распространены. Допускают взаимный перекос осей колец до 8°, применяются в конструкции с нежесткими валами или где невозможно обеспечить соосность отверстий в корпусах. Сепаратор обычно штампованный, состоящий из двух половин, соединенных заклепками.

Шариковый радиальный двухрядный сферический подшипник (рисунок 132, в) является самоустанавливающимся, в нем допускается перекос осей колец до 4°, благодаря сферической поверхности дорожки качения наружного кольца. Сепараторы обычно штампованные.

Шариковые радиальноупорные подшипники (рисунок 132, б)

предназначены для восприятия комбинированной нагрузки: радиальной и осевую нагрузку только одного направления. Грузоподъемность этих подшипников выше, чем у радиальных. Подшипник требует регулировки, фиксирует вал в осевом направлении только в одну сторону.

Шариковые упорные подшипники (рисунок 132, е)

воспринимают только осевые нагрузки, лучше работают на вертикальных валах.

Роликовый радиальный подшипник с короткими цилиндрическими роликами (рисунок 133, а, б) предназначен для восприятия только радиальных нагрузок, имеет более высокую грузоподъемность, чем шариковый радиальный. Роликовые подшипники отличаются повышенной (в 1,7...2,0 раза) радиальной нагрузочной способностью, но тяжелее и дороже

131

аналогичных шариковых подшипников. Роликовый радиальный подшипник очень чувствителен к перекосам колец.

Игольчатый роликовый подшипник (рисунок 133, д)

применяется при ограниченных радиальных размерах. Подшипник не имеет сепаратора и нормально работает при скоростях на валу до 5 м/с, а также при качательных движениях (поршневые пальцы, муфты карданного вала). Обладает высокой радиальной грузоподъемностью, но осевые нагрузки этот подшипник не воспринимает.

Роликовый радиальный сферический двухрядный подшипник с короткими цилиндрическими роликами (рисунок 133, в) отличается от сферического шарикоподшипника большей грузоподъемностью, но меньшей предельной частотой вращения.

Роликовый радиальноупорный однорядный конический подшипник (рисунок 133, г) предназначен для восприятия значительных совместно действующих радиальных и осевых нагрузок при скорости вращения вала до 15 м/с.

Упорнорадиальные шариковые (рисунок 132, д) и роликовые подшипники предназначены для восприятия значительной осевой и небольшой радиальной нагрузки. Этот тип подшипников постепенно приходит на смену упорным подшипникам, прежде всего в быстроходных машинах.

Упорные шариковые одинарный подшипник (рисунок 132, е)

воспринимает осевые силы только в одном направлении. Допустимый перекос колец до 2°.

Достоинства подшипников качения:

–по сравнению с подшипниками скольжения в подшипниках качения трение значительно меньше, КПД подшипников выше;

–выше несущая способность;

–простота обслуживания;

–малый расход цветных металлов;

–малый расход смазочных материалов;

–малые осевые размеры;

132

–высокая степень взаимозаменяемости. Недостатки подшипников качения:

–чувствительность к ударам и вибрациям;

–большие габаритные размеры в радиальном направлении;

–малая долговечность и надежность при высоких скоростях.

4.2.3.3.2.3 Выбор типа подшипника качения

В соответствии с установившейся практикой проектирования и эксплуатации машин тип подшипника выбирают по следующим рекомендациям.

Для опор валов цилиндрических прямозубых и косозубых колес

редукторов и коробок передач применяют чаще всего шариковые радиальные подшипники (рисунок 133, а). Первоначально назначают подшипники легкой серии. Если при последующем расчете грузоподъемность подшипника окажется недостаточной, то принимают подшипники средней серии. При чрезмерно больших размерах шариковых подшипников в качестве опор валов цилиндрических колес применяют подшипники конические роликовые

(рисунок 133, г).

Конические и червячные колеса должны быть точно и жестко зафиксированы в осевом направлении. Шариковые радиальные подшипники характеризует малая осевая жесткость. Поэтому в силовых передачах для опор валов конических и червячных колес применяют конические роликовые подшипники. Первоначально выбирают легкую серию.

Для опор вала конической шестерни применяют по тем же соображениям конические роликовые подшипники. При высокой частоте вращения вала-

шестерни (п > 1500 мин–1) применяют подшипники шариковые радиально-

упорные (рисунок 132, б). Первоначально также принимают легкую серию. Опоры червяка в силовых червячных передачах нагружены значительными

осевыми силами. Поэтому в качестве опор вала червяка применяют в основном конические роликовые подшипники. При длительной непрерывной работе червячной передачи с целью снижения тепловыделения применяют также шариковые радиально-упорные подшипники.

133

Для опор плавающих валов шевронных передач применяют радиальные подшипники с короткими цилиндрическими роликами (рисунок 133, а) первоначально также легкой серии.

Обычно используют подшипники класса точности 0. Подшипники более высокой точности применяют для опор валов, требующих повышенной точности вращения или работающих при особо высоких частотах вращения. Применение подшипников более высоких классов точности повышает стоимость изделия.

4.2.3.3.2.4 Схемы установки подшипников качения

Вбольшинстве случаев валы должны быть зафиксированы в опорах от осевых перемещений. По способности фиксировать осевое положение вала опоры разделяют на фиксирующие и плавающие. В фиксирующих опорах ограничено осевое перемещение вала в одном или обоих направлениях. В плавающей опоре осевое перемещение вала в любом направлении не ограничено. Фиксирующая опора воспринимает радиальную и осевую нагрузки, а плавающая опора — только радиальную.

Внекоторых конструкциях применяют так называемые «плавающие» валы. Эти валы имеют возможность осевого смещения в обоих направлениях, их устанавливают на плавающих опорах.

На рисунке 134 показаны основные схемы осевого фиксирования валов.

Рисунок 134

134

В схемах 1а и 1б вал зафиксирован в одной (левой на рисунке) опоре:

а) в схеме 1а — одним радиальным подшипником (например, шариковым,

рисунок 132, а);

б) в схеме 1б — двумя однорядными радиальными или радиальноупорными (рисунки 132, б и 133, г) подшипниками. В плавающей опоре применяют радиальные подшипники (рисунки 132, а и 133, а, б).

Схемы 1а и 1б применяют при любом расстоянии l между опорами вала.

Схему 1б характеризует большая жесткость фиксирующей опоры.

Осевую фиксацию по схеме 1а широко применяют в коробках передач, редукторах и в других узлах для валов цилиндрических зубчатых передач, а также для приводных валов ленточных и цепных конвейеров.

Осевую фиксацию валов по схеме 1б применяют в цилиндрических, конических зубчатых и червячных передачах.

При выборе фиксирующей и плавающей опор учитывают следующие рекомендации. Подшипники обеих опор должны быть нагружены по возможности равномерно, поэтому если опоры нагружены кроме радиальной еще и осевой силой, то в качестве плавающей выбирают опору, нагруженную большей радиальной силой.

При температурных колебаниях плавающий подшипник перемещается в осевом направлении на величину удлинения (укорочения) вала. Так как это перемещение может происходить под нагрузкой, поверхность отверстия корпуса изнашивается. Поэтому при действии на опоры вала только радиальных сил в качестве плавающей выбирают менее нагруженную опору.

Если выходной конец вала соединяют муфтой с валом другого узла, в качестве фиксирующей принимают опору вблизи выходного конца вала.

В схемах 2а и 2б вал зафиксирован в двух опорах, причем в каждой опоре в одном направлении. Эти схемы применяют с определенными ограничениями по расстоянию между опорами. И связано это с изменением зазоров в подшипниках вследствие нагрева деталей при работе. При нагреве самих подшипников зазоры в них уменьшаются; при нагреве вала его длина увеличивается.

135

Из-за увеличения длины вала осевые зазоры в подшипниках схемы 2а, называемой схемой «враспор», также уменьшаются. Чтобы не происходило защемления вала, в опорах предусматривают при сборке осевой зазор «а».

Значение зазора должно быть несколько больше ожидаемой тепловой деформации подшипников и вала. Из опыта эксплуатации известно, что в узлах с радиальными шарикоподшипниками а = 0,2...0,5 мм.

Схема установки подшипников «враспор» конструктивно наиболее проста. Ее широко применяют при относительно коротких валах. При установке в опорах радиальных шариковых подшипников отношение l/d ≈ 8...10.

В опорах схемы 2а могут быть применены и радиально-упорные подшипники. Так как эти подшипники более чувствительны к изменению осевых зазоров, то соотношение между величинами l и d для них является более жестким и не должно превышать l/d = 6...8. Меньшие значения относят к роликовым подшипникам, большие — к шариковым радиально-упорным подшипникам.

При установке вала по схеме 2б – «врастяжку» — вероятность защемления подшипников вследствие температурных деформаций вала меньше, так как при увеличении длины вала осевой зазор в подшипниках увеличивается. Расстояние между подшипниками может быть несколько больше, чем в схеме «враспор»; для подшипников шариковых радиальных l/d = 10...12; шариковых радиально-

упорных l/d ≤ 10; конических роликовых l/d ≤ 8.

Более длинные валы устанавливать по схеме 2б не рекомендуют, так как вследствие температурных деформаций вала могут появиться большие осевые зазоры, недопустимые для радиально-упорных подшипников.

4.2.3.3.2.5 Конструкции подшипниковых узлов

Конструкции подшипниковых узлов рассматривают для каждой схемы установки подшипников, приведенных на рисунке 134, отдельно для фиксирующей и плавающей опор.

136

При осевом фиксировании опоры валов по схеме 1а (рисунок 134) в

фиксирующих опорах применяют типы подшипников, показанные на

рисунке 135.

Рисунок 135

На рисунке 136 приведены способы крепления подшипников на валу,

которые применяют при нагружении вала значительной осевой силой в обоих направлениях.

Рисунок 136

Надежное крепление подшипника осуществляют круглой шлицевой гайкой (рисунок 136, а), которую от самопроизвольного отвинчивания стопорят многолапчатой шайбой. Стопорная шайба имеет один внутренний выступ и шесть наружных выступов-лапок. Внутренний выступ шайбы заходит в специально выполненный паз на валу, а один из ее наружных выступов отгибают в шлиц гайки.

137

Просто и надежно крепление концевой шайбой (рисунок 136, б). В этом случае штифт фиксирует шайбу от поворота относительно вала. Чтобы концевые шайбы при высоких частотах вращения не вызывали дисбаланса, их центрируют по отверстию подшипника (рисунок 136, в) или по валу (рисунок 136, г). Во всех вариантах необходимо предусматривать стопорение винтов, крепящих шайбу к торцу вала, от самоотвинчивания.

На рисунке 136, б, в стопорение винта осуществляют шайбой стопорной с носком, а на рисунке 136, г — деформируемой шайбой, установленной под оба винта сразу. Концы шайбы отгибают на грани головок винтов.

Все большее применение находит крепление подшипников пружинным упорным плоским кольцом (рисунок 137, в).

Рисунок 137:

1 — пружинное упорное кольцо; 2 — компенсаторное кольцо

В отверстия пружинных колец (рисунок 137, в) при их снятии с вала вставляют концы специальных щипцов, которыми кольца разжимают. Толщина пружинных колец небольшая, поэтому щипцы входят в отверстия неглубоко и часто срываются. Во избежание этого на торце кольца 2 фрезеруют паз

(рисунок 137, б).

Фирма «Seeger» (Германия) и другие применяют лапчатые пружинные кольца (рисунок 137, г), которые имеют контакт с кольцом подшипника в шести точках. Эта же фирма, как и другие, использует для поджима подшипников к торцу заплечика вала изогнутые пружинные упорные кольца (рисунок 137, д), исключающие необходимость применения других компенсаторов.

138

4.2.3.4 Конструкции смазочных устройств и уплотнений

Для уменьшения потерь мощности на трение, снижения интенсивности изнашивания трущихся поверхностей, их охлаждения и очистки от продуктов износа, а также для предохранения от заедания, задиров, коррозии должно быть обеспечено надежное смазывание трущихся поверхностей.

4.2.3.4.1 Смазывание зубчатых и червячных передач

Для смазывания передач широко применяют картерную систему. В корпус редуктора или коробки передач заливают масло так, чтобы венцы колес были в него погружены. Колеса при вращении увлекают масло, разбрызгивая его внутри корпуса. Масло попадает на внутренние стенки корпуса, откуда стекает в нижнюю его часть. Внутри корпуса образуется взвесь частиц масла в воздухе, которая покрывает поверхность расположенных внутри корпуса деталей.

Картерное смазывание применяют при окружной скорости зубчатых колес и червяков до 12,5 м/с. При более высоких скоростях масло сбрасывает с зубьев центробежная сила и зацепление работает при недостаточном смазывании. Кроме того, заметно возрастают потери мощности на перемешивание масла, повышается его температура.

Выбор смазочного материала основан на опыте эксплуатации машин.

Преимущественное применение имеют масла. Принцип назначения сорта масла следующий: чем выше окружная скорость колеса, тем меньше должна быть вязкость масла, и чем выше контактные давления в зацеплении, тем большей вязкостью должно обладать масло. Поэтому требуемую вязкость масла определяют в зависимости от контактного напряжения и окружной скорости колес по справочникам.

Обозначение индустриальных масел состоит из четырех знаков, каждый из которых обозначает: первый (И) — индустриальное, второй — принадлежность к группе по назначению (Г — для гидравлических систем, Т — тяжело нагруженные узлы), третий — принадлежность к группе по эксплуатационным свойствам (А — масло без присадок, С — масло с антиокислительными, антикоррозионными и противоизносными присадками,

139

Д — масло с антиокислительными, антикоррозионными, противоизносными и противозадирными присадками), четвертый (число) — класс кинематической вязкости.

Из пластичных смазочных материалов наиболее часто применяют ЦИАТИМ–201, Литол–24, Униол–2.

Допустимые уровни погружения колес цилиндрического редуктора в

масляную ванну (рисунок 138): hм ≈ (2m...0,25d2т), но не менее 10 мм. Здесь m —

модуль зацепления. Наибольшая допустимая глубина погружения зависит от окружной скорости колеса. Чем медленнее вращение колеса, тем на большую глубину оно может быть погружено.

Рисунок 138

Считают, что в двухступенчатой передаче при окружной скорости v≥1 м/с

достаточно погружать в масло только колесо тихоходной ступени

(рисунок 138, а).

При v<1 м/с в масло должны быть погружены колеса обеих ступеней передачи (рисунок 138, б).

В соосных редукторах при расположении валов в горизонтальной плоскости в масло погружают колеса быстроходной и тихоходной ступеней (рисунок 139, а). При расположении валов в вертикальной плоскости погружают в масло шестерню и колесо, расположенные в нижней части корпуса (рисунок 139, б). Если глубина погружения колеса окажется чрезмерной, то снижают уровень масла и устанавливают специальное смазывающее колесо 1

(рисунок 139, в).

140