книги из ГПНТБ / Литвин Ф.Л. Проектирование механизмов и деталей приборов

Не оговаривая этого особо, в последующем будем записывать момент трения выражением (15.16), предполагая, что для опор приборостроения оно будет заменяться зависимостью (15.17). Выражение (15.16) можно применить и для чисто жидкостного

*деления нормальных давлений

касательные составляющие реакции на элементарной поверх­ ности ds = rlda; I — длина опорной поверхности подшипника. Примем, что сила трения на элементарной поверхности ds подчи-

Рассмотрев совместно зависимости (15.37), (15.40) и (15.41), получим следующее выражение для М д в :

г.

момента трения становится возможным после определения коэф­ фициентов т и п , содержащихся в выражении (15.40). Это требует

15.4.Э Л Е М Е Н Т Ы К О Н С Т Р У К Ц И Й

ЦИ Л И Н Д Р И Ч Е С К И Х О П О Р

Цилиндрические опоры находят широкое применение в оптикомеханических приборах (микроскопах, прицелах, в фото-кино­ аппаратах и т. д.), в контрольно-измерительных приборах общего

по точности, габаритам, долговечности, потерям на трение. Это

На рис. 15.8 представлены схемы цилиндрических опор для восприятия радиальной нагрузки Q; опора машиностроительного

типа изображена на рис. 15.8, а, опора иол у кинематического типа — на рис. 15.8, б; кинематическая опора была описана ранее (рис. 1.4). При необходимости восприятия осевой нагрузки Qo c помимо ра­ диальной Q цилиндрический радиальный подшипник комбини­ руется с осевым подшипником (подпятником). На изображенных схемах для восприятия осевой нагрузки предусмотрены торцевая

Рис. 15.8

По виду абсолютного движения звеньев, образующих цилин­ дрическую опору, будем различать два типа опор: а) вал подвижен, подшипник неподвижен (опоры зубчатых колес в редукторах, большинство опор в часах и в измерительных приборах); б) подви­ жен подшипник, выполненный во вращающейся детали, вал не-

втулки, запрессованные в плате; окончательная обработка вну­ тренних отверстий втулок может быть выполнена еще до их за­ прессовки. При развальцовке втулок (рис. 15.10, е, ж) их внутрен­ ние и торцевые поверхности нужно окончательно обработать после развальцовки, так как в процессе развальцовки эти поверхности

обычно повреждаются. Крепление втулки винтами (рис. 15.10, з) отли-

Рис. 15.10

чается большей сложностью, но зато позволяет регулировать положение оси втулки при сборке (штифты устанавливаются после окончания регулировки), простейшим образом заменять втулки. Установка втулки на резьбе (рис. 15.10, и) дает возможность регу­ лировать ее осевое положение, однако точность центрирования при этом невысокая.

Вращающиеся цапфы. Конструктивные формы вращающихся цапф изображены на рис. 15.11. Простейшая форма цапфы изобра­ жена на рис. 15.11, а. Дл я восприятия осевых усилий преду­ сматривается, как уже упоминалось, торцевая поверхность. К не­ достаткам конструкции можно отнести наличие концентраторов напряжения вследствие резкого перехода от меньшего диаметра к большему. Этот недостаток устранен при форме цапф, представ­ ленных на рис. 15.11, б, в. Дл я восприятия осевых усилий преду­ сматривается сферическая поверхность на конце цапфы (рис. 15.11, б, в, г, е); при диаметре цапф свыше 3—4 мм в торец запрессовы­ вается шарик (рис. 15.11, ж). При диаметрах цапф 0,15—0,5 мм

валы иногда выполняются составными; для цапф может быть ис­ пользована калиброванная проволока (рис. 15.11, д) или приме­ нена вставная цапфа (рис. 15.11, е). Такая конструкция позволяет повысить прочность цапфы применением высококачественного мате­ риала с минимальным его расходованием. Для удержания смазки

Рис. 15.11

при малых диаметрах цапф (0,07—1,5 мм) иногда предусматри­ вают специальную канавку (рис. 15.11, г, е).

Неподвижные цапфы. Крепление цапф в корпусе осуще­ ствляется запрессовкой, расклепыванием или с помощью резьбы. На рис. 15.12 приведены различные конструкции неподвижных цапф. Осевая фиксация вращающихся деталей осуществляется

Рис. 15.12

буртиком цапфы (рис. 15,12, д), головкой винта (рис. 15.12, в) или пружинной стопорной шайбой, вставляемой в канавку цапфы (рис. 15.12, а, б, г, ё).

В подавляющем большинстве случаев цапфы выполняются заодно с валом или осью. В качестве материалов для валов и осей применяют конструкционные углеродистые стали, для валов диа­ метром до 3 мм используются также инструментальные стали. С целью уменьшения износа твердость материала цапф назна­ чается высокой (HRC 55—62). Иногда применяются нержавеющие

стали или немагнитные коррозионностойкие сплавы. Это так же, как и улучшение антикоррозионных свойств смазочных масел, по­ зволяет уменьшить износ цапф и повысить их срок службы. Осо­ бенно важно это для цапф малого диаметра, где относительная толщина окисной пленки достаточно велика. В случае вставных цапф используется калиброванная проволока из требуемого мате­ риала или стальная пружинная проволока. Материалы для под­

\прирабатываемость. В простейшем слу­ чае подшипники, как и валы (оси), изготовляются из стали, но при этом назначается меньшая твердость мате­ риала для улучшения условий трения. При сочетании материалов сталь— сталь нужно мириться с большими потерями на трение, повышенным изно­

сом трущихся поверхностей и потерей точности вследствие этого. Цилиндрические опоры с таким сочетанием материалов применя­ ются в неответственных шарнирах, для установки собачек храповых механизмов, защелок и т. д. Наилучшим является сочетание мате­ риалов сталь — оловянистая бронза, но из-за дефицитности такой бронзы используются ее заменители, латунь. Металлокерамика относится к группе композиционных материалов. Металлокерамические материалы получаются спеканием под давлением смесей, образуемых на основе металлических порошков. Различаются: бронзо-графит (9—10% олова, 1—4% графита, остальное — медь), железо-графит (1—3% графита, остальное — железо). • Подшип­ ники из металлокерамики выполняются в виде втулок, запрессо­ вываемых в плату. Пористость металлокерамических материалов позволяет их использовать для подшипников в тех случаях, когда затрудняется возможность регулярной смазки опор. Конструкция опоры с металлокерамической втулкой представлена на рис. 15.13. Вокруг втулки 1 размещен сальник 2, пропитанный маслом и содержащий запас смазки, достаточный для продолжительной ра­ боты подшипника. Нагрузочная способность металлокерамических подшипников выше, чем у металлических подшипников, только при малых скоростях скольжения.