10.3. Разгрузка рабочих поверхностей

Поверхности трения в некоторых случаях можно раз­грузить, внеся в конструкцию машины изменения, направленные на снижение действующих усилий, или уменьшив нагрузку, вос­принимаемую непосредственно контактирующими деталями. Простейшим примером такой разгрузки может служить шев­ронная передача, в которой осевые усилия с полушевронов не передаются на валы и их опоры. Другим примером является двухколодочный тормоз, разгружающий валы и подшипники от радиальных сил.

В центробежных насосах при одностороннем подводе жидко­сти к рабочему колесу возникает осевое усилие, вызываемое раз­личием статических давлений по обе стороны колеса. Такова же природа осевого усилия на колесах центробежных вентиляторов и нагнетателей.

Для разгрузки рабочих колес применяют:

разгрузочные отверстия в диске (рис. 10.10, а), иногда — спе­циальный обводной трубопровод, которые выравнивают давле­ние по обе стороны колеса. Этот способ связан с необходи­мостью дополнительного уплотнения между нагнетательной и разгрузочной камерами и с увеличением гидравлических потерь, поэтому его используют только в одноступенчатых насосах;

двусторонний подвод жидкости к колесу (рис. 10.10, б);

симметричное расположение колес в многоступенчатых насо­сах (рис. 10.10, в);

гидравлические пяты (рис. 10.10. г), автоматически обеспечи­вающие уравновешивание осевых усилий на ротор при всех на­грузках; давление в разгрузочной камере определяется сопро­тивлениями на пути от камеры нагнетания до всасывающего патрубка и повышается с увеличением расхода жидкости через осевой зазор между разгрузочным диском и уплотнительным кольцом. При увеличении осевого усилия ротор насоса мож< переместиться в сторону всасывания, что уменьшает осевой зазор и количество перетекающей жидкости. Давление в разгрузочной камере вследствие этого падает, и осевое усилие на ра грузочном диске, как результирующая двух осевых сил, увеличивается. Каждой осевой нагрузке соответствует определяет положение ротора. Установочный осевой зазор назначают пределах 0,10—0,12 мм для среднего диаметра разгрузочно1 кольца до 150 мм, 0,15—0,20 мм при среднем диаметре от II до 250 мм и 0,25 мм при диаметре свыше 250 мм.

Уравновешивание динамических усилий в звеньях маши уменьшает нагрузку на сочленения. В частности, в многоцилиндровых двигателях, в которых силы инерции первых порядке

уравновешены в пределах блока цилиндров, применяют иногда противовесы для разгрузки опорных подшипников.

Работе шестеренного насоса свойственна следующая особен­ность. Степень перекрытия шестерен у него больше единицы, т. е. пара зубьев вступает в зацепление, когда предыдущая пара , еще из него не вышла. В начале зацепления пары между точка­ми Л и В (рис. 10.11) образуется замкнутая полость с жидкостью в ней. При дальнейшем повороте шестерни объем этой полости становится минимальным, когда точки зацепления новой пары зубьев и предыдущей расположены симметрично относительно полюса зацепления Р. Указанная полость сохраняет свой объем до момента выхода из зацепления предыдущей пары зубьев в точке С на линии зацепления. Вследствие малой сжимаемости жидкости и большого сопротивления протеканию ее через тор­цовые зазоры между шестернями и корпусом насоса уменьшение объема полости сопровождается резким повышением давления в ней. В итоге на зубья шестерен, на валики и подшипники пере­дается значительная пульсирующая нагрузка; известны случаи, когда по этой причине насосы приходили в негодность за 8— 10 ч эксплуатации из-за сильного износа подшипниковых втулок.

Для устранения вредного влияния давления жидкости дела­ют разгрузочные канавки с торцов зубьев. Назначение канавок — сообщить замкнутую полость с камерой нагнетания (рис. 10.12). Конфигурацию и глубину канавок рассчитывают. Второй способ нейтрализации давления заключается в скосе зуба ведомой ше­стерни таким образом, чтобы замкнутый объем все время возра­стал. Это более дорогостоящий способ и рекомендуется для сильно нагруженных насосов и гидравлических двигателей.,

Целесообразна разгрузка подшипников с помощью гидравли­ческого противодавления, которое создается путем соединения полостей нагнетания и всасывания с разгрузочными камерами. Схема разгрузки опор изображена на рис. 10.13. Чтобы свести к минимуму утечки через радиальные зазоры, разгрузочные каме­ры (дуги Ъ и Ь\) отделяют от ближайшей полости двумя зубьями.

В тяжелых станках-—карусельных и других—разгрузка круговых направляющих столов и планшайб целесообразна для повышения долговечности опорных поверхностей и для умень­шения момента от сил трения в периоды неустановившегося движения, что благоприятно отражается на равномерности вра­щения стола и весьма важно, например, при нарезании колес на зубофрезерных станках.

Одним из методов разгрузки пар трения является перенос усилий с ответственных поверхностей трения на менее ответст­венные. Так, нагрузку на направляющие можно уменьшить с помощью роликовых опор [40] на подпружиненном основании (рис. 10.14).

Рис. 10.9. Нижняя опора колонны поворотного крана

Рис. 10.10. Способы урав­новешивания осевого уси­лия в центробежных на­сосах:

а — отверстия в диске; б -~ двусторонний подвод; в — симметричное расположе­ние колес; г — гидравличес­кая пята (/ — уплотнительное кольцо; 2 — разгрузоч­ный диск; 3 — разгрузочная камера)

Рис. 10.11. Схема образования замк­нутого объема жидкости между зубь­ями шестерен насоса (М — линия зацепления; Р — полюс зацепления; В — основной шаг)

Рис. 10.12. Разгрузочная канавка (1) на торцовой поверхности подпятника шестеренного насоса (А — полость всасывания; Б — полость нагнетания)

Рис. 10.13. Схема разгрузки опор на­соса от радиальных усилий

Рис. 10.14. Роликовая опора для раз­грузки направляющих:

1 — стол; 2 — основание; 3 — ролик; 4 — станина станка