Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

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

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

27.10.2023

Размер:

27.37 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 5758 / 6858 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 > Следующая >>>

Т а б л и ц а

15.7

Т а б л и ц а 15.

Посадки

внутренних колец

Посадки наружных колец

подшипников на валы

подшипников в корпусах

Обозначе

Наименование

посадки

Обозначе

Наименование

посадки

ние посадки

П о с а д к и с г а р а н т и

р о в а н н ы м и

н а т я г а м и

р о в а н н ы м и

Глухая

подшипнико

н а т я г а м и - з а з о р а м и

вая

A i

Глухая

подшипнико

Тщ\

Тп

Тугая

подшипнико

А.п>

вая

I'm;

Тугая

подшипнико

Напряженная

под

тп

вая

шипниковая

н№,

нп

Напряженная под

П о с а д к и

шипниковая

с н а т я г а м и - з а з о р а м и

Р 7 (ISA)

Прессовая

подшип

Я 1 П ;

П п

Плотная

подшипни

никовая

(для

посадки

ковая

отверстия тонкостен

ных корпусов)

Скользящая

подшип

никовая

П о с а д к и с г а р а н т и

Дщ,

Дп

Движения подшипни

р о в а н н ы м и

з а з о р а м и

ковая

П о с а д к а с		г а р а н т и	Сзп
р о в а н н ы м з а з о р о м
Х п	Ходовая подшипни		Дп

	ковая

Скользящая подшип никовая

Движения подшип никовая

номинального	значения задаются не в тело, а в противоположном
направлении.	Поэтому при одном и том же типе посадки натяг
в сопряжении	внутреннее кольцо подшипника — вал при прочих

равных условиях больше натяга в сопряжении для обычных дета лей. Виды посадок для колец подшипников и классы точности при ведены в табл. 15.7 и 15.8 (Индекс п указывает, что это посадка для подшипников.)

Посадки, приведенные в табл. 15.7 и 15.8, должны обозначаться только на сборочных чертежах. Поля допусков валов подшипни ков выбираются по системе отверстия по ОСТ НКМ 1011* и ОСТ 1012*. Обозначения полей допусков валов те же, что в табл. 15.8, без индекса п . Поля допусков отверстий корпусов под подшипники

выбираются по системе вала	по ОСТ НКМ 1021* ( Г 1 ; 7\,	Н1г
Л а ; С J; по ОСТ 1022* (Г, Т,	Н, П, С, Д); по ОСТ 1023* (С	3 ); по

ISA—З (Р 7 ) .

Тип посадки должен быть выбран в зависимости от режима ра боты подшипников и его требуемой точности.

В некоторых отраслях промышленности разработаны нормали (отраслевые стандарты), которыми для данной отрасли ограничи ваются поля допусков из всех возможных полей допусков, соот ветствующих посадкам колец подшипников в табл. 15.7 и 15.8.

15.15. ВИДЫ ПОВРЕЖДЕНИЙ

ИРАСЧЕТ ПОДШИПНИКОВ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ

Виды повреждений. Различаются следующие виды поврежде ний шарикоподшипников, приводящие к выходу их из строя; разрушение сепараторов; усталостное выкрашивание; образова ние вмятин на рабочих поверхностях; износ колец и тел качения.

Разрушение сепараторов — наиболее частая причина выхода из строя подшипников, особенно быстроходных. Такое поврежде ние вызывается центробежными силами и воздействием на сепара тор тел качения, если они вращаются вокруг оси вала с неодинако вой скоростью. Последнее может иметь место, если подшипник собран с предварительным натягом или находится под действием осевой нагрузки (это способствует нагружению почти всех тел качения), а сами тела качения имеют различные размеры.

Усталостное выкрашивание рабочих поверхностей — появле ние микротрещин после определенного числа циклов нагружения— связано с наличием знакопеременных напряжений, появляющихся при перекатывании тел качения по кольцам.

Появление вмятин на рабочих поверхностях вызывается мест ным превышением предела текучести материала. Это может быть в том случае, когда к подшипнику прикладывается значительная нагрузка в начале движения, либо когда он совершает медленное вращение и в контакте длительно находятся одни и те же участки поверхностей. Отсутствие смазки способствует образованию вмя тин, так как при наличии масляной пленки концентрация напря жений вследствие микронеровностей несколько сглаживается.

Износ колец и тел качения является, главным образом, абра зивным. Уменьшение износа достигается совершенствованием кон струкций уплотнений, улучшением условий и подбором вида смазки.

Особенности нагружения тел качения радиально-упорных и радиальных шарикоподшипников. Рассмотрим особенности пере

дачи сил в радиально-упорном шарикоподшипнике, нагруженном
осевой силой	и радиальной силой. Обратимся к рис. 15.75, а,
на котором	изображен радиально-упорный шарикоподшипник,

нагруженный осевой силой Qo c , приложенной к валу; / и / — два

диаметрально	расположенных шарика. К шарику і приложены
усилия Rn2l)	и Rn'\ передающиеся от колец 2 и 1 и направленные

по нормали к поверхностям колец и шарика в точке их касания.

Так как шарик / находится в равновесии, тб
Rn0 + Rnl ) = 0.	(15.134)
Аналогично для шарика / получим
RW> + RW> = 0.	(15.135)
От шариков f и / кольцу / передаются усилия R^1 }	и RlJ1}
(рис. 15.75, б). Разложим эти усилия на радиальные	и осевые

Рис. 15.75

составляющие. Легко установить, что радиальные составляющие усилий R^ll) и Rj/X ) равны по величине и противоположны по направлению. Поэтому

	R £ 1 ) + R#1 , =	R&1 , + R&1 ) .	(15.136)
Учитывая выражение (15.136), уравнение равновесия кольца 1
представим	в следующем виде:
^	Qoc+ t	R o f ^ O ,	(15.137)

590

m = l

где т — номер шарика, z — общее число шариков (предпола гается, что z — четное число). При достаточно точном изготов лении подшипника шарики будут нагружены равномерно и

Rm)==Q^^

(15.138)

Линия действия равнодействующей 2 Roc1 ' совпадает с осью

т=1

подшипника.

Нормальное давление, определяющее контактные напряжения, удовлетворяет зависимости

R(ml)=«oc	р	= _ Q o c	(15.139)
sin	р	z sin p '	\ • J

где (3 — угол контакта.

Основываясь на изложенном, можно сделать следующие вы воды: при нагружений радиально-упорного подшипника осе вой силой нагрузку воспринимают все шарики; нормальное дав ление R n m l ) , приходящееся на один шарик, значительно превос ходит осевую составляющую - — - нагрузки шарика.

Рассмотрим теперь особенности нагружения радиально-упор

ного подшипника радиальной силой	R p a	A	(рис. 15.75, в).	От ша
рика j кольцу / передается реакция	R „ ; 1	) ,	направленная	по общей
нормали к поверхностям шарика и кольца в точке их				касания.

Разложим реакцию на две составляющие — радиальную R ^ J

иосевую Ro^ • При нагружений подшипника радиальной силой нагрузку будет воспринимать только часть шариков. Реакции R^/1 '

иих составляющие распространяются на площадке, определяе мой углом MON (рис. 15.75, г). На указанном рисунке крестиками

обозначены проекции осевых составляющих Roc1 ' реакций R ^ 1 ' на плоскость, проведенную через точки контакта шариков пер-

				гр
пендикулярно оси подшипника. Равнодействующая				Ё Rj/ад равна
				/=і
по величине	и противоположна		радиальному усилию R p a A , на
гружающему	подшипник; zp	— число шариков,		воспринимаю
щее радиальную нагрузку (zp		«< z,	где г — общее число шариков).
			гр	(рис. 15.75, в)
Равнодействующая геометрической суммы 2J R 0 ' C 1 L				(рис. 15.75, в)
			/=і

параллельна оси подшипника, но смещена от нее, как это было отмечено В. Н. Кудрявцевым [52]. Величина смещения х опре деляется характером эпюры нормальных давлений Rn4)- Равно-

гр

действующая 2J ROC1' воспринимается другим подшипником вала

(предполагается, что вал расположен на двух	опорах). Полезно
отметить, что радиальная составляющая R^l	и реакция RJl1)
связаны соотношением
№ =	(15.140)

При нагружении радиально-упорного подшипника радиальной
силой условия нагружения тел качения ухудшаются по сравнению
с осевым нагружением подшипника (нагрузку воспринимает
только часть шариков,	и нагружены они неравномерно); условия
передачи сил шариками	при радиальном нагружении более бла

гоприятны,	чем при осевом (Rnl)	и Яр'ад*	находятся в более бла
гоприятном	соотношении, чем R^l)	и	R^l)).

Ниже будет показано, что при расчетах подшипников на дол говечность исходят из условной радиальной нагрузки. В тех случаях, когда подшипник нагружен не только радиальной, но и осевой силой, последнюю заменяют эквивалентной радиальной силой. При такой замене нужно исходить из того, что контактные напряжения, возникающие при действии заменяющей радиальной нагрузки, должны быть равны по величине контактным напря жениям, возникающим при действии осевой нагрузки. Дл я при ведения осевой нагрузки к эквивалентной радиальной нагрузке используются коэффициенты, указываемые в справочниках для шарикоподшипников различных типов [105]. Величина коэффи циентов приведения отражает различие условий нагружения тел качения и передачи сил при осевой и радиальной нагрузках под шипника, соотношение радиальной и осевой нагрузок (это соот ношение сказывается на степени неравномерности нагружения тел качения).

Расчет на долговечность. Работоспособность подшипника опре деляется числом N циклов, которое он может выдержать при некоторой расчетной нагрузке до появления выкрашивания по верхностных слоев его рабочих поверхностей. На основании об стоятельных экспериментальных исследований была установлена следующая зависимость:

Q3 , 3 3 /V = const,

(15.141)

где Q — радиальная нагрузка, N = 60пЯ — долговечность под шипника, определяемая как число циклов нагружения (п — число оборотов в минуту; h — длительность работы в часах).

При расчетах на долговечность используется формула, выте кающая из выражения (15.141),

Q ( n / i ) M = C,	(15.142)
где Q — у с л о в н а я радиальная нагрузка; С—так	называемый

коэффициент работоспособности подшипника, определяемый экс периментально (значения С указываются в каталогах для каждого

типоразмера). При расчетах на долговечность по формуле (15.142) нужно определить сначала условную радиальную нагрузку (см. ниже), задаться числом часов h работы подшипника из условий его эксплуатации и требований к конструкции, а затем вычислить коэффициент работоспособности С и подобрать по каталогу под шипник.

Условной радиальной нагрузкой учитываются: совместное

действие радиальной и осевой нагрузок; динамический									характер
нагрузки; температурные условия работы подшипника;									влияние
на долговечность,		оказываемое тем, какое из колец					подшипника
вращается относительно вектора нагрузки.
Развернутое выражение формулы (15.142) имеет								следующий
вид [52]:
	[ О к	+ т	-	/&>)] * А (nhf*		= ккачС,			(15.143)
где s =	I , I I — номер опоры			(предполагается,		что вал		установлен
на двух	опорах);	Rp%—радиальная			нагрузка подшипника s;
Roc — осевая составляющая реакций, вызванных этой								радиальной
нагрузкой; Q0SC' — осевая			нагрузка		на подшипник;		kK	— кинема

тический коэффициент (им учитывается влияние на долговечность, оказываемое тем, какое из колец подшипника вращается относи

тельно вектора нагрузки): &д — коэффициент динамичности;			kT —
коэффициент,	учитывающий температурные условия	работы	(при
t < 125° kT	= 1); kKm — коэффициент, которым	учитывается

влияние, оказываемое на несущую способность подшипника ма териалом колец и тел качения, точностью и конструкцией под

шипника; С—коэффициент	работоспособности,	определяемый
по каталогу подшипников	и зависящий от размеров,	конструкции

подшипников; т — коэффициент приведения осевой нагрузки к эквивалентной по влиянию на долговечность радиальной на грузке.

Значения Rol и #р1д, содержащиеся в формуле (15.143), свя заны между собой зависимостью

^<s> =		l , 3 ^ t g 6 (		s )	,	(15.144)
где 6<s> — угол контакта	в подшипнике			номера		s.
Вывод выражения (15.144) можно выполнить следующим об
разом. Согласно построениям (рис. 15.75, в)
	tf£>	=		tf£>tgB.		(15.145)
Следовательно,
R^oc =	S	Roc' =	P S		^ р а д »
	j=l			j=l

38 Ф. Л . Литвин

593

где 2 #рад — арифметическая сумма радиальных составляющих /=і

реакций, передающихся кольцу 1 подшипника номера s от гр шариков. Очевидно, что

	2
	^paA >SlR^I = \|Rpa)Al,		(15.146)
гр	Крад — геометрическая
где 2	Крад — геометрическая	сумма радиальных	составляющих
/ =	1
реакции, передающихся от гр		шариков. Арифметическую сумму

ТІ Крад можно определить, если известен характер эпюры нор-

/=1

мальных давлений (рис. 15.75, г). Если принять, что на каждой половине дуги MN эпюра усилий #рад подчиняется косинусоидальному закону, а угол MON = я , получим, что

ЇX№=±R&~1,W&. (15.147)

Необходимо пояснить, почему при определении условной радиальной нагрузки в формуле (15.146) к радиальной нагрузке приводится не осевое усилие Q ( s ) , нагружающее рассчитываемый подшипник, а разность (Qoc — Roc )• Это связано с тем, что при экспериментальном определении коэффициента работоспособно сти С радиально-упорный подшипник приходится нагружать не

только радиальной нагрузкой, но и некоторой осевой			нагрузкой
(і,Зі?раД tg 6 < S ) ) ;	в противном случае, кольца подшипников будут
сдвигаться друг	относительно друга. Поскольку	рассчитываемый
подшипник нагружен осевой силой Qoc, при определении			условной
радиальной нагрузки к ней нужно приводить		только	разность
З н а ч е н и й ( Q o c —	Ярад)-

При установке вала на двух радиально-упорных подшипниках нужно раздельно определить силы, действующие на каждый из подшипников. Воспользуемся для этого схемой, изображенной на рис. 15.76. Пусть вал нагружен радиальной силой Q = Rp a f l и осе вой силой Q0 c , сообщаемых ему, например, от косозубого колеса.

Определив		радиальные	нагрузки R ^		и R p a A \	возникающие
в подшипниках І я I I вала от усилия					Q, найдем осевые состав
ляющие	этих нагрузок
		= l , 3 / ? p « t g P ( I ) ;		/ & п =	ї Х а д t g P ( H ) >		(15-148)
где	и р<и> — углы контакта			в подшипниках /		и / / .
Осевая		составляющая	Roc	противоположна		по	направле

нию Qoc, a R ^ совпадает с ней по направлению. С учетом этого

594

найдем, что в формулу (І5.146) нужно подставить следующие зна чения осевых составляющих сил, действующих на подшипники /

иII:

Л ( 1 )	n ( D _ n
Voc	— А о с	— V o c
Qoc0	- Я с с 0	= R$


і	р Ш ) _ р ( 1 ) .
~Т~ А о с		А о с >
-	Q o c - Я о с " .		(15.149)

При известных соотношениях между радиальными нагрузками Rpan и Ярад' может оказаться, что одна из опор вала не нагружена

Рис. 15.76


осевой	составляющей,		и	тогда	Qoc — Roc < 0; в			этом	случае
в формуле (15.146) нужно принять,						что Qoc — Roc = 0-			Иллю
страцией этого может			служить такой пример, когда
	рО) _	р(")		a d )	_ R ( " )	p ( i ) _ р(П)
	А р а д — Арад»			Н	— Н	» А ос	— А ос •
Тогда окажется, что Q o c 1 ' — R 0 [ l ) =						— Q o c	и в формуле		(15.146)
нужно	положить	Qoc1 ' — Roc			= 0-	При	расчете	радиальных

шарикоподшипников нужно учесть, что Roc = 0 (s = I , I I ) .

15.16.НАПРАВЛЯЮЩИЕ С ТРЕНИЕМ

УПРУГОСТИ

Направляющие с трением упругости применяются в качестве опор для подвижных звеньев приборов, совершающих качательное движение. К преимуществам таких опор можно отнести: прене брежимо малые потери на трение и отсутствие износа; удобства эксплуатации (исключается необходимость в смазке, опоры не чувствительны к загрязнению). Недостатками опор с трением упругости являются пониженная виброустойчивость и понижен ная точность центрирования.

б)

г)

Рис. 15.79

Различаются следующие виды опор с трением упругости: рас тяжки (рис. 15.77, а); торсионные подвесы (рис. 15.77, б); подвесы пластинчатого типа, работающие на изгиб (рис. 15.77, в). Рас тяжки и торсионные подвесы применяются в точных электроиз мерительных приборах; пластинчатые подвесы используются в ка честве опор для маятников, якорей, рычагов и т. д. в приборах

времени, реле и контрольно-изме

рительных

приборах.

Под опорой на растяжке по

нимается

установка

подвижной

части на натянутой нити с двумя

закрепленными

концами. При по

вороте

подвижного

звена

вслед

ствие

закручивания

нити

возни

кает

противодействующий

момент

(уравновешивающий),

под

дейст

вием

которого

приводится

в дви

жение

подвижное

звено

(см.

п. 2.6).

случае

необходимости

нить используется для токоподво-

да. Радиальные усилия, прило

женные

подвижному

звену,

вызывают его поперечные

смеще

ния.

Дл я

повышения

точности

центрирования

иногда

применя

ются

комбинированные

опоры

(рис.

15.78), в

которых

радиаль

ные усилия

воспринимаются

под

шипниками

3 и 2, а осевые—рас

тяжками

к 1.

При достаточном

натяжении

нити и незначительном

Рис. 15.81

весе

подвижного

звена

растяжки

могут

применяться

при

гори

зонтальном

расположении оси вращения. В торсионном

подвесе

ось вращения

должна

быть

только вертикальной.

Натяжение

нити

осуществляется

весом

подвижного звена. Точность

центри

рования

еще ниже, чем в растяжках.

Д л я

растяжек

и подвесов применяются нити из

оловянисто-

цинковой или бериллиевой бронзы, из сплава серебра с платиной, сплава кобальта с никелем и хромом. В особых случаях приме няются кварцевые нити. В электроизмерительных приборах высокой чувствительности применяются нити, толщина которых не превосходит нескольких сотых долей миллиметра. Механиче ские и электрические свойства материалов для растяжек и под весов регламентируются ГОСТ 9444—60. Основными требованиями к материалам являются: высокие антикоррозионные свойства, высокая стабильность механических характеристик. Указанным стандартом регламентируется и величина противодействующего

<<< < Предыдущая 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 5758 / 6858 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ