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

Равновесие кольца под действием приложенных к нему сил при

Подставив выражения (15.120) и (15.121) в (15.114), получим

j" ф (a) da

Рис. 15.51

где М 0 — момент, определяемый собственными потерями на трение

ляются экспериментально. Сопоставив зависимости (15.123) и (15.124), получим, что

Наиболее достоверны значения / п р , определенные эксперимен­ тально для подшипников различных типов.

Упорный шариковый подшипник. Примем, что верхнее кольцо / вращается с угловой скоростью со, а кольцо 2 — непо­ движно (рис. 15.51, б). Мгновенным центром вращения г'-го шарика

Для определения угловой скорости со'1'1' вращения шарика во­ круг мгновенного центра Мх обратим движение колец (15.51, в).

В результате получим

D

СО 2d

Ккаждому из шариков приложены

Силы трения покоя и нормального давления связаны зависи­

В упорном шариковом подшипнике можно считать, что осевая нагрузка Qo c распределяется между шариками равномерно. На этом основании

Мощность движущего момента, приложенного к кольцу 1, должна быть равна мощности сил трения при перекатывании всех шариков. Следовательно,

Отсюда следует

(15.130)

Д ля инженерных расчетов используется зависимость

15.13.У С Т А Н О В К А ПОДШИПНИКОВ .

КО Н С Т Р У К Ц И И

ПО Д Ш И П Н И К О В Ы Х У З Л О В

Вприборостроении в качестве направляющих вращательного движения с трением качения преимущественно применяются шари­ коподшипники. Роликовые и игольчатые подшипники исполь­ зуются крайне редко, так как нагрузки на опоры в приборах обычно невелики.

При проектировании подшипниковых узлов нужно обеспечить: а) точность центрирования вращающихся деталей; б) фиксацию валиков в осевом направлении; в) минимальность момента трения; г) компенсацию температурных деформаций; изменения темпера­ туры не должны существенно сказываться на точности опор и уве­ личивать момент трения; д) защиту подшипников от попадания в них посторонних частиц; е) возможность смазки подшипников и удержания в них смазочных материалов; ж) удобство монтажа, де­ монтажа, регулировки зазора и величины момента трения; з) проч­ ность, жесткость и долговечность опор.

Для некоторых видов конструкций часть перечисленных требо­ ваний имеет второстепенное значение. Так, при проектировании тихоходных приводных механизмов наибольшее внимание уде­ ляется обеспечению долговечности опор и уменьшению в них по­ терь на трение; требования точности центрирования и осевой фик­ сации валиков отходят на второй план. При небольшой длине ва­ ликов и небольших колебаниях температуры температурные дефор­ мации малы, поэтому отпадает необходимость компенсации таких деформаций.

При конструировании опор приборов валики чаще всего уста­ навливают на стандартных радиальных шарикоподшипниках, ко­ торые могут воспринимать не только радиальные, но и осевые на­ грузки. Радиально-упорные подшипники используются: а) при значительных осевых нагрузках; б) в тех случаях, когда по усло­ виям сборки требуется разъемный шарикоподшипник (зачастую радиально-упорные подшипники небольших размеров выпол­ няются как разъемные); в) в качестве скоростных подшипников (в радиально-упорных подшипниках разъемной конструкции можно применить цельные сепараторы и повысить благодаря этому

предельную скорость вра­ щения, лимитируемую прочность). Упорные ша­ рикоподшипники в конст­ рукциях опор приборов почти не применяются.

Способы установки подшипников. При раз­ работке конструкций опор нужно предусмотреть воз­ можность регулировки за­ зора в подшипниках с тем, чтобы свести к минимуму радиальные и осевые пере­ мещения валика. Н а р и с . 15.53, а изображен шари­ коподшипник с утриро­ ванным зазором между телами качения и коль­ цами. Наличие таких за­ зоров является причиной радиальных и осевых пе­ ремещений валика, уста­ новленного на подшипни­ ках. Как правило, вал в подшипниковом узле устанавливается на двух опорах, размещаемых на известном расстоянии друг от друга; каждая опора может состоять из одного, а в некоторых случаях из двух подшипников. Спо­ собы монтажа подшипни­ ков, позволяющие довести до требуемого значения зазор в подшипниках, изображены на рис. 15.53, б, в, г.

Первый из этих спосо­ бов (рис. 15.53, б) основы­ вается на том, что под дей­ ствием силы Р, приложен­ ной к крышке 1, смещается в осевом направлении на­ ружное кольцо 3 левого подшипника. Это смеще­ ние через шарики и внут-

в выступ расточки корпуса. При втором способе регулировки (рис. 15.53, в) под действием сил Р, приложенных к втулке 1 и выступу валика, сообщаются осевые перемещения внутрен­ ним кольцам 2 и 4 обоих подшипников относительно наружных колец 3 и 5; наружные кольца подшипников окажутся при этом прижатыми к выступам расточек корпуса. После выборки зазоров в подшипниках втулка 1 соединяется с валом штифтом.

Рис. 15.54

При изложенных способах регулировки зазора не предусматри­ вается возможность компенсации температурных деформаций; это можно считать допустимым лишь при небольшой длине валика. На рис. 15.53, г изображен третий способ монтажа подшипников, допускающий температурную деформацию валика. На левом конце валика установлены два подшипника, в которых за счет относитель­ ного смещения внутренних и наружных колец выбраны осевые и радиальные зазоры. На правом конце вала установлен так назы­ ваемый плавающий подшипник, внутреннее кольцо которого же­ стко связано с валом, а наружное кольцо может перемещаться в расточке корпуса в осевом направлении. При изменении длины вала вследствие температурных деформаций вал вместе с правым подшипником может перемещаться относительно корпуса.

Конструкции подшипниковых узлов. В конструкции, изобра-. женной на рис. 15.54, осевое смещение наружных колец обоих подшипников осуществляется с помощью крышек / и 2. Требуемая величина смещения достигается подбором толщины прокладок 3 и 4. При сборке можно ограничиться установкой прокладок только под одну из крышек. Такой метод установки подшипников с регу-

лировкой зазора прокладками часто используется и в машино­ строении. В малогабаритных механизмах с большим количеством валиков, устанавливаемых на шарикоподшипниках, иногда отка­ зываются от применения крышек для сокращения размеров и веса

15.55

чения высокой точности центрирования приходится применять подшипники высших классов с уменьшенным зазором между кольцами и шариками, что, естественно, сильно увеличивает стоимость механизма. В конструкции, представленной на рис. 15.56, регулировка зазора осуществляется осевым смеще­ нием по второму способу — смещением внутренних колец обоих подшипников. Для этого при сборке шестерня / и втулка 2 уста*

навливаются и штифтуются так, чтобы зазоры в подшипниках от­ сутствовали.

На рис. 15.57 изображена конструкция подшипникового узла, монтаж которого выполняется по третьему способу. Осевые усилия,

Установка подшипников в специальных крышках-втулках при недостаточной прочности корпуса вызвана тем, что посадка на­ ружных колец в корпус может нарушиться еще при первой сборке, не говоря уже о последующих разборках и сборках подшипнико-

вого узла. Регулировка зазора в зубчатых зацеплениях по способу, изображенному на рис. 15.58, б, имеет свои преимущества и недо­ статки. Обычно для регулировки зазора в зацеплении одно из колес устанавливают на отдельной пла­ те; нужная величина зазора дос­ тигается смещением колеса вместе с платой. Способ регулировки, основанный на радиальном смеще­ нии подшипников, позволяет упро­ стить конструкцию механизма, но для его осуществления требуется высокая квалификация сборщика (существует опасность перекоса валиков и зубчатых колес по отно­ шению к платам корпуса при ра­ диальном смещении подшипников).

На рис. 15.58, в изображен вариант конструкции, в которой также используются крышки-втул­ ки, но регулировка зазора в под­ шипниках осуществляется смеще­ нием внутренних колец подшип­ ника.

Для того чтобы избежать пере­ косов вала, обеспечить большие удобства сборки и регулировки, подшипниковый узел выполняется автономным, если это позволяют условия компоновки. Это дости­ гается тем, что оба подшипника валика помещаются в одной втулке. Так спроектированы узел вала с коническим колесом (рис. 15.59), узел вала шкалы прибора (рис. 15.56).

Зазор в подшипниках,- появля­ ющийся в результате износа, уст­ раняется периодически, при ремон­ те механизма. В некоторых конст­ рукциях постоянная выборка за­ зора, появляющегося при износе, достигается упругим силовым за­ мыканием посредством пружины; установка пружины позволяет одновременно компенсировать и