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

вала. В варианте, изображенном на рис. 15.63, в, наружное кольцо подшипника крепится с помощью разрезного пружинного кольца.

Нестандартные подшипники качения. В приборостроении нахо­

дят довольно широкое применение нестандартные подшипники

а)

г) 77%77Л

А

качения. Такие подшипники изготовляются применяющими их предприятиями или подшипниковыми заводами по особому заказу. Каждый случай применения нестандартного подшипника должен

Рис. 15.63

быть тщательно обоснован, особенно при изготовлении его на неспе­ циализированном подшипниковом предприятии, так как обеспече­ ние достаточной точности подшипников, высокой чистоты рабочих поверхностей при большой их твердости связано со значительными трудностями.

В отличие от традиционных конструкций подшипниковых узлов в опоре вращения применен только один подшипник. Для регу­ лирования зазора в подшипнике наружное кольцо подшипника

Для упрощения производства специальных подшипников иногда вместо точно и чисто обработанных монолитных колец при­ бегают к установке шариков на кольцах из калиброванной про­ волоки, уложенных в сравнительно грубо обработанные канавки.

На рис. 15.67 изображены проволочные подшипники — радиальный (а) и упор­ ный (б). Нагрузочная способность таких подшипников существенно ниже, чем у подшипников с коническими или вну­ тренними тороидальными рабочими поверхностями колец; к преимуществам проволочных подшипников можно отне­ сти их сравнительную простоту и деше­ визну изготовления.

В гигроскопических приборах наш­ ли применение трехколечные разновращающиеся подшипники (рис. 15.68). При помощи механизма (не изображен на рисунке) шестерни 2 и 5, жестко связанные со средними кольцами 3 и 4, приводятся во вращение в противопо­

ложных направлениях с одинаковой по величине угловой ско­ ростью; скорость вращения средних колец значительно больше угловой скорости вращения внутренних колец, жестко связанных с валом. Опорные платики / и 6, закрепленные на шестернях 2 и 5, ограничивают осевые перемещения вала. Исключительное преиму­ щество опор такого вида — значительное уменьшение момента трения (см. п. 2.8). На рис. 15.69 представлена конструктивная

Рис. 15.70

схема карданова подвеса гироскопа с трехколечными подшипни­ ками. Электродвигатель А через систему зубчатых колес приводит во вращение в противоположных направлениях средние кольца подшипников. Направление вращения электродвигателя через определенные промежутки изменяется (см. п. 2.8).

В ряде приборов, например в гироскопических, применяются скоростные шарикоподшипники, скорость вращения которых дохо­ дит до 30 ООО об/мин и более. К таким подшипникам-предъявляются повышенные требования по чистоте рабочих поверхностей и точ­ ности обработки, поэтому для них назначаются классы точности А и С по ГОСТ 520—55 (классы 4 и 2 по ГОСТ 520—71). При п ^

15 000 об/мин применяют однорядные радиальные шарикопод­ шипники.

При большем числе оборотов целесообразно применять: разъемные шарикоподшипники, что позволяет выполнить динами­ ческую балансировку вала с внутренними кольцами; шарикопод­ шипники с цельными (нештампованными) сепараторами; подшип­ ники с упорными буртиками, что упрощает расточку посадочных отверстий в корпусе и повышает точность расточки. Большие пре­ имущества имеют высокоскоростные шарикоподшипники, у кото­ рых совмещены внутренние кольца (рис. 15.70, а) и наружные кольца двух подшипников (рис. 15.70, б). Это позволяет свести к минимуму погрешности обработки посадочных мест для наруж­ ных или внутренних колец и исключить погрешность обработки самих колец.

Среди нестандартных подшипников, применяющихся в прибо­ ростроении, до сих пор важное место занимают миниатюрные на­ сыпные подшипники. Некоторые виды таких подшипников приве­ дены в табл. 15.6. Такие подшипники могут применяться в новых разработках после согласования с предприятиями подшипниковой промышленности.

Наружный диаметр миниатюрных шарикоподшипников может быть доведен до 1—2 мм. Существенная экономия в габаритах здесь

шипники с успехом применяются вместо опор на центрах и кернах в измерительных приборах.

На рис. 15.72 изображен пример установки валика на двух ми­

производится с помощью пружины 3.

Смазка подшипников. Целью смазки подшипников качения является: а) уменьшить трение скольжения (оно возникает между телами качения и сепаратором, бортами колец и роликов, сопут­ ствует трению качения вследствие упругих деформаций перекаты­ вающихся тел); б) способствовать равномерному распределению тепла; в) предохранить от загрязнения и защитить от коррозии,

низких температурах. Различаются следующие виды твердых смазок: пленки металлов (никеля, серебра, золота, индия и др.); самосмазывающиеся материалы на основе полимеров; твердые сма­ зочные покрытия на основе дисульфида молибдена (MoS2 ). Пленки металлов наносятся на сепараторы, а иногда и на беговые дорожки; для этого применяют гальванический способ покрытия и распыле­ ние. Из самосмазывающихся материалов изготовляют сепараторы. Д л я этого применяют фторопласт, сочетая его ввиду недостаточ­ ной механической прочности и других недостатков с порошком

валом. Такой тип уплотнения весьма надежен, но вызывает суще­ ственные потери на трение. Некоторое уменьшение потерь на тре­

сальникового уплотненияс войлочной набивкой, анарис. 15.73,6— уплотнения с резино-металлической манжетой. В ряде отраслей промышленности разработаны нормали на сальниковые войлочные уплотнения, а на резиновые манжетные уплотнения разработан ГОСТ 8752—70.

Вторая группа уплотнений, позволяющая устранить проникно­ вение посторонних частиц в подшипник, основывается на создании устройств с узкими щелями или лабиринтами. Защитные свойства таких уплотнений ниже, чем в сальниковых и манжетных уплотне-

ниях, но потери на трение значительно ниже. На рис. 15.74, с при­ веден пример щелевого уплотнения с вращающейся защитной шай­ бой, а на рис. 15.74, б — одна из разновидностей лабиринтного уплотнения. Подшипниковой промышленностью выпускается не­

сколько типов шарикоподшипников со встроенными защитными и уплотнительными устройствами. Подшипники с такими защит­ ными устройствами применяются при жестких габаритных и весо­ вых ограничениях.

15.14.К Л А С С Ы Т О Ч Н О С Т И

ИП О С А Д К И П О Д Ш И П Н И К О В

При проектировании подшипниковых узлов, основываясь на предъявляемых к ним требованиях, конструктору необходимо на­ значить не только тип и размер подшипника качения, но и класс его точности, номер ряда радиального зазора, типы посадок в соедине­ ниях вал — внутреннее кольцо, корпус — наружное кольцо.

Классы точности подшипников. Класс точности подшипника определяет: а) отклонения размеров посадочных мест колец от но­ минала; б) радиальное и боковое биения колец; в) чистоту поверх­ ности беговых дорожек; г) разноразмерность тел качения в одном подшипнике. ГОСТ 520—55 предусмотрены следующие классы

указывает класс точности внутреннего и справа — класс точности наружного кольца). В промежуточных классах предусматривается, что внутренние кольца изготовляются по классу точности на один номер выше, чем наружные кольца. Подшипники классов точности С и А применяются в опорах высокой точности (для зубчатых колес 6-й степени и выше, в высокоскоростных и чувствительных опорах и т. д.). Повышение класса точности подшипников сопровождается увеличением их стоимости. Подшипник класса С при прочих рав-

ных условиях в восемь раз дороже подшипника класса Н; радиаль­ ное биение подшипника класса С в пять раз меньше биения подшип­ ника класса Н [115].

Новым стандартом ГОСТ 520—71, который должен быть пол­ ностью введен с 1 января 1974 г. взамен ГОСТ 520—55, предусмот­ рены пять классов точности подшипников: 0; 6; 5; 4 и 2; перечень

Превышение зазора приводит к смещению и перекосу оси вращения; при недостаточной величине зазора, а тем более при его отсутствии увеличиваются потери на трение, возникает опасность защемле­ ния тел качения. Различаются: начальный зазор (в подшипнике

ников и ОН 8—58 для роликоподшипников с короткими цилиндри­ ческими роликами [115]. Призаказе подшипника нужно указывать номер ряда радиального зазора отраслевой нормали, либо устано­ вить величину зазора специальными техническими условиями.

Посадки подшипников качения. При выборе типа посадки кольца следует учитывать характер его нагружения. Различаются: а) циркуляционное нагружение (кольцо вращается относительно вектора радиального усилия); б) местное нагружение (кольцо не вращается относительно вектора нагрузки); в) колебательное на­ гружение (кольцо находится под воздействием двух усилий, одно из которых вращается вместе с кольцом, а другое — неподвижно относительно кольца). При циркуляционном или колебательном нагружении соединение кольца с сопряженной деталью должно осуществляться с неподвижной посадкой; в противном случае кольцо будет перемещаться по посадочной поверхности сопряжен­ ной детали и повредит эту поверхность. При местном нагружении соединение кольца с сопряженной деталью осуществляется с более свободной посадкой, чем при циркуляционной или колебательной

нагрузке. Это вызывается тем, что и при свободной посадке кольцо с местным нагружением не перемещается по сопряженной детали. Затем при более свободной посадке облегчается возможность осе­ вых перемещений при монтаже, температурных деформациях. Небольшие угловые перемещения кольца с местным нагружением при внезапных изменениях нагрузки и толчках не представляют большой опасности и отчасти способствуют более равномерному износу кольца.

Поясним на примере опор механизма с зубчатыми колесами, какие виды нагружений испытывают кольца подшипников. При­ мем, что механизм непланетарный, и колеса вместе со своими ва­ лами вращаются только вокруг осей колес. На каждое из колес передается нормальное давление, направление которого в процессе движения в эвольвентном зацеплении не изменяется. На опоры ко­ леса передаются радиальные усилия, параллельные нормальному давлению на зубцы и также не изменяющие своего направления в процессе движения. Внутреннее кольцо подшипника, которое должно вращаться вместе с валом, испытывает циркуляционное нагружение (внутреннее кольцо вращается по отношению к век­ тору радиального усилия). Наружное кольцо соединяется с непо­ движным корпусом механизма, в процессе передачи движения не изменяет своего положения относительно вектора нагрузки; наруж­ ное кольцо подвергнуто, следовательно, местному нагружению.

В механизме с неподвижным валом и вращающимся корпусом нагружение внутреннего кольца подшипника является местным, а наружного кольца — циркуляционным. Примером колебатель­ ного нагружения может служить случай, когда на вращающемся валу установлены зубчатое колесо и муфта с пальцем.

Вектор нагрузки, передаваемой от зубчатого колеса, вращается относительно вала; вектор нагрузки, передаваемой от полумуфты, относительно вала не вращается. Угол между векторами обеих нагрузок изменяется в процессе движения, вследствие этого ме­ няется величина результирующей нагрузки.

Особенность систем посадок для колец подшипников качения заключается в том, что за основные детали приняты сами кольца; требуемый вид посадки (неподвижная или более свободная по­ садка) достигается за счет отклонений от нормальных размеров сопрягаемых с кольцами деталей (валов и корпусов). Такая система построения посадок позволяет шарикоподшипниковой промышлен­ ности выпускать подшипники для использования при различных сочетаниях видов нагружений внутреннего и наружного колец; это дает возможность сократить номенклатуру подшипников, изготов­ ляемых заводами.

В сопряжении внутреннее кольцо — вал посадки осущест­ вляются по системе отверстия; в сопряжении наружное кольцо — корпус применяются посадки по системе вала. В отличие от общего правила, принятого в системах допусков и посадок для цилиндри­ ческих деталей, отклонения внутреннего кольца подшипника от