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

Опоры с подшипниками из минералов (опоры на камнях) по­ зволяют значительно уменьшить момент трения и увеличить срок работы. Камни нашли широкое применение в часовых механизмах, измерительных приборах и т. д. В качестве материалов исполь­ зуется рубин, сапфир, искусственный корунд, агат.

В табл. 15.2 приведены различные формы часовых и приборных камней, используемые для цилиндрических опор и выпускаемые специализированными предприятиями. Сквозные отверстия во втул­ ках могут быть цилиндрические и нецилиндрические (с оливажем). Оливаж обеспечивает некоторое уменьшение влияния перекоса или несоосности в установке втулок на момент трения в опоре. Для лучшего удержания смазки с одной или с двух сторон неко­ торых типов втулок делаются специальные сферические углубле­ ния — масленки. Камни запрессовываются или завальцовываются

изоляции вала и для уменьшения потерь на трение. В качестве материалов в приборостроении применяются текстолит, капролон, фторопласт-4,тефлон и другие типы пластмасс; цапфы изготовляются из стали. Пластмассовые подшипники меньше нуждаются в смазке и в ряде случаев износ их меньше, чем у металлических. При вибрациях могут быть использованы амортизирующие свойства пластмассовых втулок. Однако по точности они уступают другим видам подшипников в связи с технологическими трудностями, воз­ никающими при точной обработке пластмасс. В случае примене­ ния пластмассовых подшипников необходимо учитывать влияние различных температур на свойства пластмасс, старение пластмасс, а также гигроскопичность их некоторых видов.

15.5. К О Н С Т Р У К Ц И И Ц И Л И Н Д Р И Ч Е С К И Х ОПОР

Конструкции опор разрабатываются в соответствии с требова­ ниями, предъявляемыми к прибору. Многообразие этих требова­ ний определило, как уже было сказано, многообразие конструкций опор. Рассмотрим несколько конструкций цилиндрических опор с трением скольжения, использованных в различных типах при­ боров.

На рис. 15.14 приведена конструкция цилиндрической опоры высокой точности, примененной в теодолите фирмы Цейсе. Ось корпуса / вращается во втулке 3, зажатой гайкой 2 в основании 6. Осевая нагрузка, направленная вниз, воспринимается подпят­ ником с шариком 7. От смещения оси вверх предохраняет специаль­ ный винт 5. Та же втулка 3 используется здесь как неподвижная цапфа при установке вращающегося лимба 4. В этом приборе вы­ сокая точность центрирования обеспечивается назначением жест­ ких допусков при обработке сопрягаемых цилиндрических поверх-

ностей, а также селективной сборкой. При диаметре оси 30 мм радиальный зазор в опоре не превышает 3 мкм. Рациональным выбором длины втулки устранена возможность перекосов оси сверх допустимой нормы.

В качестве примера цилиндрических направляющих обычной точности на рис. 15.15 приведен узел установки указательной стрелки центробежного тахометра. Движение чувствительного

Рис. 15.14

элемента через зубчатый сектор 1 передается шестерне 2, жестко связанной с указательной стрелкой 3. Ось стрелки установлена в двух цилиндрических подшипниках, выполненных в платах 4 и 5- Рабочая длина подшипников за счет фасок уменьшена по сравне­ нию с толщиной плат. Это необходимо для ограничения влияния несоосности отверстий в платах на момент трения в опорах. При необходимости уменьшить момент трения, возникающий от осевых усилий при контакте торцевых поверхностей А я Б, подшипники могут быть выполнены по варианту рис. 15.16. Здесь специальной формой поверхности В втулки обеспечивается наименьшее зна­ чение радиуса линии контакта вала и подшипника.

Для обеспечения быстросъемности какого-либо вала механизма часто применяются цилиндрические направляющие, в которых цапфы вала вставляются в пазы плат, причем контакт вала с под-

шипником может быть линейным (по типу опор на призмах) или по цилиндрическим поверхностям, если радиус дна паза соответ­ ствует радиусу цапфы. На рис. 15. 17 показана конструкция узла

установки приемной бобины одного из типов самописцев. В пазы плат / и 2 вставляется бобина 4 для намотки бумажной ленты. Пружинные защелки 3 и 5 препятствуют самопроизвольному вы­ ходу бобины из пазов плат.

Рис. 15.17

Опоры с применением втулок из минералов применяются в кон­ трольно-измерительных и электроизмерительных приборах и в ча­ сах. На рис. 15.18 показана простая конструкция цилиндрической опоры на камнях, применяемая для установки осей колес в часо-

Рис. 15.21

опоры выполняют при этом роль направляющих поверхностей, ограничивающих радиальные перемещения вала по отношению к подшипнику. В точных опорах зазор между коническими поверх­ ностями не превышает 2—3 мкм.

При большой разнице температурных коэффициентов линей­ ного расширения материалов цапфы и подшипника изменение температуры может привести к заклиниванию цапфы в подшип­ нике. Во избежание заклинивания для цапфы и подшипника на­ значают материалы с близкими коэффициентами линейного рас­

ширения, как то латунь—бронза или сталь—чугун. Такое сочетание ма­ териалов вполне оправданно, хотя

ипротиворечит традиционной ком-

нических поверхностей. Хотя это удорожает конструкцию и нару­ шает взаимозаменяемость, в результате притирки существенно повышаются точность центрирования и несущая способность опоры, создаются возможности применения конических опор в качестве газо-водонепроницаемых соединений, устройств для обеспечения электрического контакта между подвижной и неподвижной ча­ стями опоры. Для облегчения притирки в ряде конструкций уда­ ляется средняя часть конической поверхности цапфы или подшип­

схватывания, появляется даже опасность задирания поверхностей при перекашивании вала относительно подшипника под действием момента, создаваемого нагрузкой (см. ниже). Однако так как эти трудности преодолимы, а точность центрирования при малой ко­ нусности существенно повышается, в оптико-механическом при­ боростроении находят применение опоры с углом конуса меньше угла трения.

На рис. 15.23 представлена простейшая конструкция опоры с одной конической цапфой. Осевые нагрузки в этой опоре воспри-

нимаются плоскостью А втулки / . После притирки цапфы и пло­ скости А между коническими поверхностями цапфы и подшипника образуется некоторый минимальный зазор, обеспечивающий точное центрирование цапфы относительно подшипника. Гайка 2 преду­ смотрена для предохранения от выпадания цапфы из подшипника в перевернутом положении прибора и при перекосах цапфы. Для устранения радиального зазора, появляющегося в результате из­ носа, необходимо притереть цапфу и подшипник сначала по пло­ скости А, а затем по коническим поверхностям.

В конструкции, изображенной на рис. 15.24, осевая нагрузка воспринимается подпятником. Требуемая величина радиального зазора между коническими поверхностями достигается осевым перемещением цапфы, которое ей сообщается при ввинчивании подпятника К-

На рис. 15. 25 изображена конструкция опоры с двумя кони­ ческими поверхностями и подпружиненным подпятником 2. Точное центрирование вала обеспечивается поверхностями а с малой ко­ нусностью. Регулировка зазора между поверхностями цапфы и подшипника достигается вывинчиванием подпятника. Осевая на­ грузка воспринимается большей частью подпятником и частично конусом Ь. Распределение нагрузки между подпятником и кону­ сом b определяется параметрами пружины 1. Большая конусность поверхностей b способствует уменьшению трения.

На рис. 15.26 приведена конструкция подстроечного конден­ сатора с односторонней конической опорой. Осевая нагрузка на цапфу создается пружиной /, при этом выбирается зазор между поверхностями цапфы и подшипника, создается момент трения, препятствующий самопроизвольному повороту ротора 2. Такая опора обеспечивает стабильное положение ротора даже в условиях значительных вибраций. Для вращения ротора при настройке на нем предусмотрен шлиц.

Отличительная особенность конструкции узла шпинделя кон­ трольного приспособления (рис. 15.27) — возможность восприя­ тия двусторонней осевой нагрузки, а также и радиальной. Под­ шипниками служат втулки 2 и 3, причем втулка 2 закреплена жестко, а втулка 3 подпружинена и имеет возможность переме­ щаться поступательно. Зазор между коническими поверхностями выбирается благодаря наличию пружины, сообщающей осевое перемещение втулке 3. Осевая нагрузка, приложенная к шпин­ делю 1 и направленная вправо, воспринимается втулкой 2; осе­ вая нагрузка, направленная влево, не должна превышать усилия пружины.

Опоры на центрах. В таких опорах касание цапфы и подшип­ ника происходит по линии — окружности радиуса гц (рис. 15-28) тип опор — полукинематический. Опоры располагаются на обоих концах вала и могут воспринимать двустороннюю осевую и ра­ диальную нагрузки. Преимущества опор на центрах: а) возможность точного центрирования оси путем регулировки; б) малая чувстви-