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

тельноеть к перекосам и температурным изменениям; в) малый момент трения. К недостаткам центровых опор можно отнести: а) возможность их применения только при малых скоростях и нагрузках; б) отсутствие у вала свободного конца.

Точное центрирование достигается регулированием величины радиального и осевого зазоров между центрами и опорами. Дл я этого одной из опор при регулировании сообщается осевое пере­ мещение. В ряде конструкций предусматривается возможность перемещения одного из подшипников в направлении, перпенди­ кулярном оси вала. При тщательном исполнении и регулировке точность центрирования можно довести до 1—2 мкм.

Весьма значительное уменьшение момента трения в центровых опорах по сравнению с опорами других видов достигается умень­ шением радиуса цапфы. Диаметр 2гц окружности, по которой про­ исходит касание цапфы и подшипника, не превышает обычно 1,5— 2 мм (табл. 15.3). Радиус вала в нерабочей части задается больше Гц, что способствует повышению жесткости вала.

Для цапф обычно применяются углеродистые инструменталь­ ные стали, закаленные до HRC 50—60. Материалами для подшип­ ников избирают фосфористую бронзу и латунь. В некоторых случаях для -уменьшения момента трения в опорах на центрах по аналогии с цилиндрическими опорами* применяют втулки из минералов.

Перейдем к рассмотрению конструкций опор на центрах. На рис. 15.29 изображены две равноценные в кинематическом отно­ шении схемы опор на центрах. При выборе схемы руководствуются технологическими соображениями. Регулировка зазора между цапфами и подшипниками достигается осевым перемещением пра­ вой опоры (рис. 15.29) при ее ввинчивании или вывинчивании из корпуса; стопорение правой опоры осуществляется с помощью контргайки 1.

В конструкции, изображенной на рис. 15.30, одна из опор под­ пружинена, что позволяет добиться устранения зазора, компен­ сировать температурные деформации.

В оптико-механическом приборостроении опоры на центрах большей частью используются как опоры деталей, совершающих качательное движение. На рис. 15.31 приведена схема установки на центрах трубы / , совершающей качательное движение по от­ ношению к кронштейну 2. Как уже упоминалось, опоры на центрах мало чувствительны к перекосам. Используя эту особенность, в не­ которых случаях регулировка положения оси валика может быть осуществлена поворотом эксцентричной цапфы / (рис. 15.32); цапфа стопорится винтом 2. При такой регулировке ось валика перемещается по поверхности, близкой к конической, вершина которой находится на второй нерегулируемой цапфе. t .

На рис. 15.33 представлена конструкция опоры, подшипник которой для уменьшения момента трения изготовлен из минерала.

а вал центровых опор нагружен радиальной силой Q. В сравни­ тельно редких случаях внешняя нагрузка в указанных опорах может иметь обе составляющие Qoc и Q.

На рис. 15.24, а изображена коническая опора, нагруженная радиальной Q и осевой Q o c силами. Под действием Q вал в под­ шипнике слегка переместится вверх в осевом направлении и пере­ косится по отношению к подшипнику. Вал будет касаться под­ шипника в точках А, В и С, в которых появятся нормальные и касательные составляющие реакций. В целях упрощения решения пренебрежем на первом этапе касательными составляющими реак­ ций и определим нормальные составляющие. Воспользуемся урав­ нениями равновесия вала под действием внешних и реактивных сил, которые запишем в такой форме:

Векторы уравнения (15.46) образуют замкнутый многоуголь­ ник, изображенный на рис. 15.24, б. При выводе уравнения (15.47)

определяющие расстояния точек Л, Б и С от оси вращения вала.

В том случае, когда вал нагружен только осевой силой или только радиальной, в уравнениях (15.51)—(15.54) нужно принять соответствующую внешнюю силу равной нулю.

Д л я определения напряжений в точках контакта вала с центро­ выми опорами нужно воспользоваться формулами Герца для случая

і, Hoc

Рис. 15.35

х „ = — . Главные кривизны поверхности центра как коничес-

лярных осей, точкой пересечения которых является центр сферы. Различаются: а) сферические опоры машиностроительного типа с поверхностным касанием (поверхностями цапфы и подшипника являются внешняя и внутренняя сферические поверхности одного радиуса); б) опоры полукинематического типа с касанием по ли­ ниям (поверхностями цапфы и подшипника являются сферическая и коническая поверхности); в) сферические опоры кинематического типа с касанием в точке (поверхностями цапфы и подшипника

являются сферические поверхности разных радиусов). Сфериче­ ские опоры применяются: при передаче вращения для изменения положения оси вращения при выверке или в процессе работы;

взажимах для изменения положения звена с последующим его

вания в сферической опоре при небольших изменениях положения оси и применении притирки может быть доведена до 0,01 мм.

На рис. 15.36 изображены три варианта конструкций сфери­ ческих опор машиностроительного типа. Устранение зазора дости-

Сферическая опора применена в данном случае для изменения положения оси вращающегося вала 2. Рабочими поверхностями сферической опоры являются сферическая поверхность А звена / ,

поверхности конусов колец 3 и 5. Сферическая поверхность и поверхности конусов касаются по окружностям ММ' и NN'. Ре­ гулировка зазора осуществляется посредством резьбового кольца 4.

Опоры на кернах. В опоре на кернах (рис. 15.38) цапфа / (керн) и подшипник 2 снабжены сферическими поверхностями раз­ личных радиусов. Опоры на кернах применяются при небольших

Рис. 15.39

скоростях вращения и малых нагрузках; точность центрирования в таких опорах невысокая. Широкое распространение опоры на кернах получили в электроизмерительных приборах вследствие малой величины момента трения. Ниже будет показано, что в гори­ зонтальных опорах на кернах при ограниченной величине угла поворота имеет место трение качения, но не скольжения.

Подпятники и подшипники опор на кернах чаще всего изготов­ ляются из минералов и запрессовываются или завальцовываются во втулках корпусов. В данной конструкции подпятник заваль-

цован в резьбовой втулке 3. Радиус гк сферической поверхности керна выбирается равным 0,01—0,15 мм, а радиус гп сферической поверхности подпятника (подшипника) выбирают из соотношения гп = (4-ь 12) гк. Керны и подпятники стандартизованы (см. табл. 15.4) и выпускаются на специализированных предприятиях.

На рис. 15.39 изображена конструкция узла рамки электроиз­ мерительного прибора с опорой на кернах. Рамка 3 электроизмери­ тельного прибора закреплена на оси 4. Нижний подпятник 2 завальцован в торце винта /, ввинченного во втулку, закрепленную на нижней плате прибора. Верхний подпятник 5 закреплен в под­ пружиненном штыре 8. При регулировке для достижения мини­ мального осевого зазора между керном и подпятником штырю сообщаются осевые перемещения винтами 6; для закрепления штыря после регулировки используется винт 7.