24. Проектирование операций сборки игольчатых подшипников.

Ответ: Монтаж игольчатых подшипников.

Применяют когда в узлах действуют большие инерционные силы, а габаритные размеры узла и его масса ограничены.

Такие подшипники имеют две рабочие поверхности - внутреннюю и наружную. В комплект входят также иглы - ролики малого диаметра и большой длины, и боковые ограничители, предупреждающие выпадание роликов из узла.

По сравнению с шариковыми и роликовыми игольчатые подшипники имеют гораздо больший радиальный зазор, соизмеримый с радиальным зазором подшипников скольжения.

Сборку с игольчатыми подшипниками начинают с подбора тел качения по размеру наружного диаметра и длине.

Точность подбора не более 0,005 мм по диаметру и 0,1 мм по длине.

Монтаж игольчатого подшипника ведется по схеме показанной на рисунке:

1. на поверхность шейки вала наносят слой консистентной смазки;

2. устанавливают вал 1 в монтажное полукольцо 2;

3. в зазор между валом 1 и монтажным полукольцом 2 вводят, постепенно поворачивая вал, последовательно игольчатые роли­ки 3 до тех пор, пока весь комплект игл не будет установлен;

4. надевают на вал охватывающую деталь, смещая монтажное кольцо.

Схемы нет

Рисунок. Схемы монтажа игольчатых подшипников:

а — на монтажном полукольце, б — на монтажном валу;

1, 5, 6 - валы, 2 - монтажное, полукольцо, 3, 7 - игольчатые ролики, 4-ограничительные кольца

Если монтаж игольчатого подшипника - на монтажном валу, а не на монтажном полукольце, то сборку выполняют в другой последовательности (рис. б):

1. на внутреннюю поверхность отверстия наносят слой консистентной смазки;

2. монтажный вал 6, диаметр которого на 0,1-0,2 мм меньше номинального диаметра собираемого вала, вводят в отверстие;

3. иглы 7 устанавливают в зазор между монтажным валом и обоймой последовательно по две-три штуки так, чтобы последняя игла входила в зазор свободно;

4. устанавливают ограничительные кольца 4;

5. вставляют на место рабочий вал 5, который вытесняет из отверстия монтажный вал, а иглы и ограничительные кольца остаются на месте.

В осевом направлении игольчатые подшипники фиксируют ограничительными кольцами.

После сборки узлы с подшипниками качения проверяются на легкость вращения и при необходимости на радиальное биение.

25. Проектирование операций сборки подшипников скольжения.

Ответ: Сборка узлов с подшипниками скольжения

Область применения:

• для быстроходных валов, при работе которых долговечность подшипников качения очень мала;

• при необходимости особо точной установки валов;

• при применении в механизмах валов очень большого диаметра, для которых не изготовляют серийно подшипники качения;

• для коленчатых валов, когда в процессе сборки требуется разъемный подшипник;

• для валов, испытывающих ударные нагрузки (используются демпфирующие свойства масляного слоя подшипника скольжения);

• если по условиям эксплуатации подшипник работает в воде или агрессивной среде;

• для тихоходных передач, так как в этом случае подшипник скольжения оказывается проще по конструкции и дешевле, чем подшипник качения.

Их разделяют на:

радиальные, воспринимающие нагрузки, перпендикулярные оси вала;

упорные (подпятники), воспринимающие нагрузки, направленные вдоль оси вала;

радиально-упорные, способные воспринимать одновременно нагрузки, направленные как перпендикулярно оси вала, так и вдоль нее (применяют крайне редко).

Технические требования к узлам с подшипниками скольжения:

• конструкция подшипника и материал, из которого он изготовлен, должны быть такими, чтобы трение и износ валов были минимальными;

• конструкция подшипника должна обеспечивать достаточные прочность и жесткость, чтобы противостоять усилиям, воздействующим на него вследствие деформации;

• поверхности контакта должны воспринимать действующее на них усилие без выдавливания смазки, а также отводить теплоту, возникающую в процессе работы за счет сил трения;

• конструкция подшипников должна обеспечивать простоту их сборки и обслуживания.

ТУ и нормы точности

Надежная работа подшипников скольжения обеспечивается правильным подбором диаметрального зазора между валом и корпусом подшипника.

Для распространенных размеров подшипников значение зазора колеблется в пределах 0,06-0,10 мм.

Монтажный зазор составляет примерно 0,3 от расчетного значения, что обеспечивает устойчивую работу подшипника с учетом износа.

Подшипники скольжения выполняют с разъемными и неразъемными корпусами-втулками, изготовленными из антифрикционного материала.

Поверхность скольжения имеет точность диаметра IT6 и Ra=0,4-0,8 мкм.

Неразъемные вставные втулки могут быть с осевой фиксацией и без нее. Осевую фиксацию обеспечивают штифтом или буртом.

Втулку устанавливают в отверстие по посадке с натягом Н7/п6 или Н7/к6. Возникающие при сборке деформации изменяют внутренний диаметр втулки.

Для обеспечения требуемой точности необходима отделочная обработка внутреннего диаметра втулки.

Смазочные материалы

В зависимости от толщины масляного слоя различают три режима работы подшипников скольжения:

• режим жидкостного трения — когда рабочие поверхности вала и подшипника полностью разделены слоем смазки (ее толщина больше суммарной высоты микронеровностей);

Для обеспечения такого трения необходимо создать избыточное давление, которое может быть получено гидростатическим (с помощью насоса) или гидродинамическим (с помощью вращения вала) путем. При вращении вал под действием внешних сил занимает эксцентрическое положение и в зазор, возникший между ним и подшипником, увлекается масло.

• режим полужидкостного трения — преобладает жидкостное трение, но на некоторых участках контакта наблюдается сухое трение,

• режим полусухого трения — преобладает сухое трение, но на некоторых участках контакта наблюдается жидкостное трение.

Для смазывания подшипников применяют жидкие и густые (консистентные), твердые и газообразные.

Основным смазочным материалом являются жидкие масла.

Консистентные смазки применяют в подшипниках машин в тех случаях, когда требуется надежная герметизация подшипникового узла.

Твердые смазочные материалы используют для смазывания подшипниковых узлов, работающих при больших температурах.

Воздушную смазку применяют в подшипниках быстроходных и малонагруженных валов.

Длина смазочных канавок в целях предотвращения вытекания масла из соединения не должна превышать 0,8 длины рабочей поверхности подшипника.

Подшипник скольжения состоит из корпуса и помещенного в него вкладыша, на который опирается вал.

Корпус изготовляют обычно из чугуна, а вкладыш - из материала, который в паре с материалом вала обеспечивает наименьший коэффициент трения.

Для изготовления вкладышей подшипников используют антифрикционные чугуны и бронзы, а также пластические массы.

По конструкции различают подшипники скольжения с разъемным и неразъемным корпусом.

Вкладыш подшипника с неразъемным корпусом может быть выполнен в виде втулки. При работе в режиме жидкостного трения применяют подшипники скольжения с сегментными вкладышами, которые образуют несколько масляных клиньев и обеспечивают надежную работу узла.

Подшипники скольжения:

а — неразъемный, б — разъемный, в – сегментный

Операция установки втулки в корпус неразъемного поипника скольжения состоит из нескольких переходов:

1) запрессовка втулки в корпус;

2) закрепление втулки в корпусе от проворачивания;

3) подгонка отверстия втулки по шейке вала;

4) проверка равномерности прилегания втулки к шейке вала.

ТП сборки подшипников скольжения с неразъемными втулками состоит из установки втулки в отверстие, обработки отверстия и сопряжения собранной единицы с валом или осью в изделии.

Втулку в отверстие устанавливают по посадке с натягом продольным прессованием или при нагреве охватывающей детали.

Для запрессовки применяют специальные приспособления, обеспечивающие центрирование втулки относительно этой оси

Ввиду малой жесткости втулки возможна потеря ее устойчивости при запрессовке. Чтобы избежать деформаций и даже поломок втулки, применяют специальные приспособления. Например, при запрессовке втулки в малую головку шатуна двигателя внутреннего сгорания используют приспособление с ориентирующими и направляющими элементами 1.

Схема запрессовки втулки: 1, 2 - направляющие элементы; 3 - втулка; 4 - шток пресса

При наличии в отверстии и во втулке отверстия под штифт или смазку необходимо при запрессовке обеспечить ориентацию втулки относительно отверстия. Из-за малой толщины стенок прочность фиксации втулки в отверстии часто оказывается недостаточной.

Поэтому втулку после запрессовки развальцовывают дорнованием или раскаткой. Во многих конструкциях установку втулки с натягом можно заменить посадкой втулки в отверстие на клей.

Оси и валы в детали с неразъемными втулками необходимо устанавливать при сборочных зазорах в соединении. Увеличение зазора обеспечивают охлаждением оси или вала в жидком азоте.

Нагрев детали со втулкой недопустим, так как может нарушиться прочность соединения втулки с отверстием.

Сборку выполняют в специальных приспособлениях с технологическими скалками, ориентирующими сопрягаемые поверхности между собой.

В современных конструкциях неразъемные втулки часто заменяют полимерными материалами, которые заливают в отверстие.

Полимерные материалы (например, фторопласт) образуют с деталью неразъемное соединение и могут работать в условиях сухого трения при соответствующих материалу скоростях вращения. После заливки отверстие обрабатывают до требуемой точности и шероховатости.

Разъемные втулки подшипников получают из ленты, покрытой антифрикционным сплавом, или изготавливают литыми, например из свинцовистой бронзы.

Вкладыши из ленты получают отрезкой ленты и гибкой.

Цилиндрические поверхности литых вкладышей обрабатывают с точностью по IT6 и проверяют правильность формы с помощью специального эталона по краске.

Вкладыши устанавливают в разъемное отверстие с натягом.

Натяг обеспечивают увеличением размера одного из вкладышей и его выступанием над плоскостью разъема (рис.а) на величину А.

Размер h связан с натягом соотношением

где i - расчетный натяг, мм.

Крепление вкладышей в отверстии производят отгибом в пазы 2, отбортовкой кромки (рис в) или штифтами.

Зазор между валом и вкладышем обеспечивают пригонкой внутренних поверхностей вкладышей по валу шабрением по пятнам контакта. Шабрение можно исключить точным изготовлением вкладышей.

Величину зазора в подшипнике определяют щупом или с помощью свинцовых проволочек. Метод проволочек точнее, так как позволяет определить изменения зазора по длине соединения. Проволочки 1 располагают (см. рис. б) по образующей вала и кромкам втулки. Соединение затягивают, затем разбирают. Микрометром проверяют толщину проволочек. По разности среднеарифметических толщин определяют действительный диаметральный зазор

Схемы контроля правильности установки вкладышей: а - контроль натяга; б - контроль зазора; в - вариант крепления вкладыша

В обоих случаях снимают слой металла, равный разнице расчетного и фактического зазоров. На величину зазора оказывает влияние разброс силы затяжки стыка, который не должен превышать 5 % от ее расчетного значения.

Осевой зазор в подшипниках скольжения выдерживают в пределах 0,1-0,8 мм. Радиус галтели вкладыша должен быть больше радиуса галтели вала.

После сборки узел подшипника скольжения прирабатывают сначала на малых оборотах и небольших нагрузках, подавая в них смазку. Во время приработки следят за температурой подшипников. Повышение температуры свидетельствует о некачественной сборке.

СБОРКА РАЗЪЕМНОГО ПОДШИПНИКА СКОЛЬЖЕНИЯ

Разъемные подшипники могут иметь вкладыши толстостенные, тонкостенные и с нормальной толщиной стенки.

Критерием отнесения вкладыша к тому или иному виду является отношение толщины стенки к наружному диаметру вкладыша.

Сборку разъемных подшипников в условиях единичного и мелкосерийного производства ведут в два этапа:

1. пригонка вкладыша к корпусу подшипника;

2. пригонка посадочного места вкладыша по шейке вала.

Пригонку выполняют пришабриванием, добиваясь чтобы пятна краски покрывали не менее 75 % площади поверхности вкладыша. При контроле качества шабрения количество пятен контакта должно составлять не менее 4-5 на 1 см². Контроль осуществляют с помощью специального шаблона.

Окончательно вкладыш пригоняют при установленных крышках.

Для определения мест, которые необходимо пришабрить, производят затяжку гаек крышек одного из подшипников тарированным ключом с заданным усилием и проворачивают вал на два-три оборота. Затем гайки первого подшипника отпускают, затягивают гайки следующего подшипника и так повторяют до тех пор, пока не будут затянуты и отпущены гайки всех подшипников. После этого подшипники раскрывают и производят окончательное пришабривание нижней и верхней половин вкладыша по следам, которые на них остались после проворачивания вала. Эту операцию повторяют до достижения требуемой точности прилегания вкладыша к валу. Качество прилегания вкладыша к валу оценивают по блеску на поверхности вкладыша, появляющемуся в местах сухого трения вала о вкладыш, т. е. в местах, выступающих над поверхностью последнего.

Радиальные зазоры между шейкой вала и вкладышем проверяют, проворачивая вал при установленных между ним и верхней половиной вкладыша калиброванных латунных пластинках.