книги из ГПНТБ / Зиновьев, Владимир Андреевич. Детали машин учебник для немеханических специальностей высших технических учебных заведений

ним. Нижняя часть разъемного корпуса называется корпусом, верхняя — крышкой. При сборке вал располагается на нижнем вкладыше, уложенном в корпусе, и накрывается верхним вклады­ шем, на котором располагается крышка. Связь крышки с корпусом осуществляется при помощи болтов или шпилек.

На фиг. 58 приведена конструкция так называемого нормаль­ ного подшипника. Верхний вкладыш 4 и нижний 6 расположены между корпусом 5 п крышкой 3, соединенных двумя крышечными болтами 2. Для устранения возможности осевого перемещения и

провертывания вкладышей они

снабжены заплечиками, упи­ рающимися в крышку и корпус, а верхний вкладыш—выступом,

прикрепляется двумя болтами 7. На крышке расположена масленка 1, из которой смазка к поверхностям трения поступает через каналы в крышке и верхнем вкладыше. По длине вкладышей смазка в под­ шипниках распределяется при помощи канавок соответствующей

формы.

На фиг. 58 приведена наиболее простая конструкция разъем­ ного подшипника. В зависимости от окружных скоростей и раз­ меров цапф применяются и значительно более сложные конструкции. Разъемные подшипники применяются и для шипов, и для шеек.

Подшипник может выполнять свое назначение правильно, если давление со стороны вала на опорную поверхность вкладыша рас­ пределяется по длине ее равномерно. В действительности этого обыкновенно не бывает в подшипниках рассмотренных типов. Вслед­

ствие деформации вала под действием сил от укрепленных па нем деталей, а также вследствие неточности сборки, которую при проекти­ ровании всякого рода механических устройств следует принимать

во внимание, получается перекос осей вала и подшипника со всеми вытекающими из этого последствиями: чрезмерными давлениями на края вкладышей, разрывом масляной пленки и ускоренным из­ носом. На фиг. 59 в утрированном виде изображено взаимное рас­ положение вала и вкладышей с перекошенными осями. Послед­

ствия перекоса осей проявляются сильнее в подшипниках с длинными вкладышами.

Причину, вызывающую перекос осей, устранить невозможно,

ио вредные последствия перекоса можно устранить полностью

путем дальнейшего усложнения конструктивной формы подшипника. Если поверхности сопряжения вкладышей с крышкой и корпусом выполнить не цилиндрическими, как это сделано, например, в нор­ мальном подшипнике, изображенном на фиг. 58, а шаровыми (фиг. 60), то при перекосе осей вала и опорной поверхности вкладыши автоматически повернутся ровно на столько, на сколько это ока­

жется необходимым для равномерного распределения силы со сто­

роны вала по длине вкладышей. Подшип­ ники с такими вкладышами называются са-

моустанавливающимися. Такой способ самоустаиовки вкладышей подшипников и дру­

гих разнообразных деталей имеет широкое применение в маши­ ностроении.

Смазка подается на поверхности трения для уменьшения коэф­ фициента трения и предохранения трущихся поверхностей от быст­

рого износа. Поверхности трения в подшипниках скольжения сма­ зываются жидкой или консистентной (густой, в виде мази) смазкой.

Достоинствами жидкой смазки являются:

мест смазки и поэтому необходимость частого пополнения и уплот­ нений мест смазки.

Достоинствами консистентной смазки являются:

1)возможность применения при высоких давлениях и темпера­

турах;

2)простота уплотнений мест смазки.

Недостатками консистентной смазки являются большой коэф­ фициент внутреннего трения, невозможность использования при

низких температурах и ограниченность способов подвода к тру­ щимся поверхностям.

Смазочные приспособления для подачи жидкой смазки много­ численны и разнообразны.

Наиболее простым является отверстие в стенке (фиг. 61), через которое масло подается вручную периодически и из которого расте­

кается по поверхности трения. Такой способ смазки является весьма несовершенным: на трущихся поверхностях оказывается то не­ достаток, то избыток масла. Применяет­ ся этот способ лишь в устройствах, ра­ ботающих периодически при незна­ чительных нагрузках и преимуще­

ственно таких, в которых нет места для установки смазочных приспосо­ блений.

Фиг. 64.

Для непрерывной подачи масла каплями через некоторые про­ межутки времени издавна применялась и до сего времени при­ меняется фитильная масленка (фиг. 62), представляющая собой

прозрачный сосуд с трубкой и фитилем, один конец которого погру­

жен в масло, а другой спущен в трубку. Фитиль состоит из отдель­ ных шерстяных или хлопковых нитей, представляющих собой как бы отдельные сифоны. Достоинством такой масленки является ее простота, недостатком — ограниченная возможность регулирова­ ния количества масла, подаваемого в единицу времени, так как оно зависит и от диаметра фитиля, и от закрутки нитей, и от уровня масла в сосуде. Фитилем масло фильтруется, что является достоин­ ством масленки, но отлагающиеся в фитиле мелкие загрязнения постепенно делают фитиль непригодным для использования, вслед­ ствие чего приходится периодически производить его замену. Для

прекращения действия масленки необходимо вынимать из масла конец фитиля. Имеются и другие усложненные конструкции фи­ тильных масленок, не получившие большого распространения.

Подача масла хорошо регулируется в масленке с игольчатым дросселем (фиг. 63). Нижняя коническая часть иглы входит в ци­ линдрическое отверстие, через которое масло вытекает из сосуда.

92 Детали для передачи вращательного движения

В не изображенной на фиг. 63 крышке масленки имеется приспосо­

бление для плавного перемещения дросселя в вертикальном напра­ влении, а также приспособление для прекращения подачи масла.

Количество капель, стекающих с конца дросселя в единицу времени, можно наблюдать через стеклянный цилиндр в нижней части ма­ сленки. Подача масла находится в прямой зависимости от высоты уровня масла в сосуде, но имеется несколько усложненная конструк­ ция масленки (системы Каретникова), в которой этот недостаток масленки устранен. Масленки с игольчатым дросселем получили широкое распространение.

На фиг. 64 приведена схема кольцевой смазки. Свободно вися­ щее на валу кольцо нижней своей частью погружено в резервуар

с маслом, расположенный в нижней части подшипника. При враще­ нии вала кольцо силой трения приводится во вращение. Часть масла, увлекаемого кольцом, переносится в верхнюю часть цапфы, стекает к трущимся поверхностям и, вытекая оттуда, попадает обратно в резервуар. Для смазки применяются и кольца, скреплен­ ные с валом. При малом числе оборотов и вязких маслах подача масла осуществляется также свободно висящими цепочками.

Для смазки нескольких подшипников, расположенных па не­

большом расстоянии один от другого (например, в двигателях, станках), применяется централизованная смазка (фиг. 65). Масло из общего резервуара 1 по трубопроводам 2 подводится к масленкам 3 с игольчатыми дросселями и от масленок по трубопроводам под­ водится к трущимся поверхностям.

В подшипниках скольжения весьма ответственного назначения применяется циркуляционная смазка, подаваемая к трущимся по­

ствах, например, турбогенераторах большой мощности (десятки тысяч киловатт), такой способ смазки является едиственно возмож­

в подшипнике тепла получается настолько большим, что прекра­ щение подачи масла на 10—15 сек. неизбежно влечет за собой рас­ плавление баббитового слоя и тяжелую аварию не только подшипни­ ка, но и самой турбины. Масло в таких устройствах подается в под­ шипники пе только для смазки, по и для энергичного охлаждения.

Количество подаваемого масла выражается десятками кубических метров в час.

Для подачи к трущимся поверхностям консистентной смазки широко применяется колпачковая масленка (фиг. 67). Основание этой масленки ввинчивается в крышку подшипника, а колпачок, заполненный смазкой, навинчивается на основание. Подача смазки осуществляется вручную путем периодического подвинчивания кол­ пачка. Имеются усложненные конструкции такой масленки для непрерывной автоматической подачи смазки под давлением.

Для распределения смазки по всей поверхности трения во всех вкладышах подшипников для жидкой и для консистентной смазки имеются канавки надлежащей формы и глубины.

Подшипники качения

Стандартные типы. В настоящее время изготовляется около

50 разных видов подшипников качения. В ГОСТе 3395-57 подшип­ ники качения классифицируются по следующим основным приз­ накам:

1) по направлению воспринимаемой нагрузки;

1) на радиальные, воспринимающие нагрузки, направленные перпендикулярно оси вращения вала;

2)на упорные, воспринимающие нагрузки, направленные вдоль

оси вращения вала;

3)на радиально-упорные, воспринимающие нагрузки и в ради­

альном, и в осевом направлениях; 4) на упорно-радиальные, воспринимающие осевые и незначи­

тельные радиальные нагрузки.

По второму признаку подшипники подразделяются на шарико­ вые и роликовые.

По третьему признаку подшипники подразделяются на несамо-

устанавливающиеся и самоустанавливающиеся.

По четвертому признаку подшипники делятся на однорядные, двухрядные, трехрядные, четырехрядные и многорядные.

На фиг. 68, а изображен подшипник радиальный шариковый однорядный несамоустанавливающийся, на фиг. 68, б — радиаль­ ный шариковый самоустанавливающийся, допускающий возмож-

94 Детали для передачи вращательного движения

пость перекоса осей внутреннего и наружного кольца, на фиг. 68, в — радиальный роликовый, на фиг. 69, а — упорный однорядный, па фиг. 69, б — упорный двойной, воспринимающий нагрузку в обоих

направлениях, на фиг. 70, а — радиально-упорный шариковый и на фиг. 70, б — радиально-упорный роликовый.

Кроме колец и тел качения, в подшипнике имеется еще так назы­ ваемый сепаратор, удерживающий тела качения на определенном расстоянии одно от другого.

Для каждого типа подшипников для одного и того же диаметра имеются разные серии, отличающиеся размерами колец и тел каче­

ния. Так, например, для радиальных однорядных подшипников имеются серии особо легкая, легкая, средняя и тяжелая.

Кольца и тела качения подшипников изготовляются из хроми­ стых и хромоникелевых сталей разных марок и после термической

обработки до высокой твердости шлифуются и тщательно поли­ руются.

Монтаж. На вращающуюся деталь кольцо подшипника (наруж­ ное в корпус, внутреннее на вал или ось) монтируется с натягом,

на невращающуюся — с посадкой скольжения. Посадка на вал

или ось производится после нагревания подшипника в масле до температуры около 150° С при нажатии на внутреннее кольцо (и ни в каком случае не на наружное во избежание порчи подшип­ ника) при помощи специальной монтажной трубы, изготовленной из мягкого материала (фиг. 71).

Радиальные подшипники, кроме радиальных, могут воспри­ нимать и осевые нагрузки. Так, например, однорядные шарико­ подшипники могут воспринимать осевые нагрузки до 70% неисполь­ зованных радиальных и потому являются в значительной мере и

подшипниками двойными упорными. При установке на валу или

оси нескольких радиальных подшипников монтаж производится так, чтобы осевые нагрузки воспринимались только одним из них. Для этого только у того подшипника, который предназначается для

воспринятия и осевых нагрузок, наружное кольцо фиксируется (т. е. лишается возможности осевого перемещения), а наружным кольцам всех остальных подшипников предоставляется свобода перемещаться в осевом направлении. Это делается для того, чтобы подшипники не нагружались значи­

тельными осевыми силами при тем­ пературных деформациях вала от­ носительно корпуса.

Фиг. 70.

Радиально-упорные подшипники устанавливаются всегда в рас-

пор: наружное кольцо одного из подшипников лишается возмож­ ности осевого перемещения в одном направлении, наружное кольцо другого — в другом. Температурные удлинения вала не причиняют вреда таким подшипникам, так как они монтируются с регулируе­

мым при монтаже осевым зазором.

Для более удобного монтажа внутренних колец на валу диаметр вала в месте посадки подшипника принимается несколько большим,

чтобы от конца вала до посадочного места подшипник можно было доводить без затруднений.

Подбор подшипников по эмпирическим формулам. Для подбора подшипника по стандартным таблицам нужно располагать следую­ щими данными: величиной радиальной нагрузки R, величиной осе­ вой нагрузки А, числом оборотов в минуту п вращающегося кольца и необходимой продолжительностью (долговечностью) h работы в часах, определяемой временем работы машины до капитального ремонта. Кроме этого, необходимо располагать сведениями о режиме работы подшипника: будет ли подшипник воспринимать только спо­

койную нагрузку или нагрузку сильными или слабыми толчками.

96 Детали для передачи вращательного движения

По данным величинам и справочным коэффициентам подсчиты­ вают коэффициент работоспособности С, по величине которого и подбирают по таблице подшипник нужного типа.

Коэффициент С для радиальных подшипников определяют по

формуле

что подшипник с течением времени при осевой нагрузке 100 кГ

будет изнашиваться так, как он изнашивался бы, если бы вместо этой нагрузки при всех прочих равных условиях действовала

радиальная сила, равная 150 кГ. Коэффициентом т осевая на­ грузка переводится, таким образом, в условную радиальную.

Коэффициент кк учитывает, какое кольцо вращается. Если вра­ щается внутреннее кольцо, то этот коэффициент принимают равным единице; при вращающемся наружном кольце он принимаесся равным

1,1 для подшипников самоустанавливающихся и 1,35 для подшип­ ников всех остальных типов.

Коэффициент кб учитывает режим работы подшипника. При

спокойной нагрузке кв = 1, при работе с толчками кб = 1,2 4-3. Коэффициент кТ учитывает влияние рабочей температуры под­

шипника. Если температура не превышает 100° С, то кт = 1. Упорные подшипники не могут воспринимать радиальных на­

В радиально-упорных подшипниках, кроме внешней осевой

нагрузки, действует дополнительная осевая нагрузка, создаваемая радиальным усилием. Если на подшипник действует радиальная сила R (фиг. 72, а), то наружное кольцо находится в равновесии под действием сил, указанных в изображенном на фиг. 72, б тре­ угольнике сил: силы R, силы N — равнодействующей сил со стороны тел качения (шариков или конических роликов) и силы S со стороны опоры. Величина создаваемой радиальной нагрузкой осевой силы

5 равна 7? tg р, где р — угол между линиями действия сил R и N.

В шарикоподшипниках разных типов в зависимости от допу­ скаемой величины осевой нагрузки по сравнению с радиальной

угол р = 12, 26 или 36°, а роликовых 10—15 или 27°.

Для внутреннего кольца треугольник сил получается таким же,

как на фиг. 72, б, но с обратными направлениями всех сил.

Если Ri и Т?2 — радиальные нагрузки установленных на валу радиально-упорных подшипников и А — осевая сила, которая

может изменять направление (например, при перемене направления

Для левого подшипника

С= {200+0,79 [200—(124 —186)]} 1- 1,2- 1 (1000 • 5000)°’3 = 51 000.

Для правого подшипника

С= {300 + 0,79 [200—(186 —124)]} 1 • 1,2 • 1 (1000 • 5ООО)0,3 =50 000.

Подшипники могут быть одинаковыми. Условиям задания удовлетворяют следующие подшипники:

Смазка подшипников качения не имеет такого значения, как смазка подшипников скольжения: коэффициент трения качения есть величина линейная и потому не может быть уменьшен путем введения в подшипник смазки. Подшипники качения смазываются для более легкого отвода тепла и равномерного распределения его между частями подшипника, для заполнения незначительных зазоров

между йращающимися и неподвижными частями, предотвращения коррозии и для уменьшения шума при работе подшипника. Кроме того, при ударных нагрузках масляная пленка вследствие ее упру­ гих свойств поглощает часть энергии удара.

Для подвода жидкой смазки применяются разные способы в за­ висимости от конструкции подшипникового узла. Для подвода

консистентной смазки никаких специальных приспособлений обык­

новенно не предусматривают, если не считать закрываемых проб­ ками отверстий, через которые смазка пополняется через некоторые продолжительные промежутки времени. Смазка при монтаже за­

кладывается в таком количестве, чтобы ею заполнялось до двух

третей свободного объема подшипникового узла, и часто не попол­ няется до капитального ремонта устройства, в состав которого под­ шипники входят, или замены подшипников новыми.

§ 10. МУФТЫ ДЛЯ ВАЛОВ

Муфта представляет собой устройство для соединения концов ведущего и ведомого валов. В зависимости от требований, получили применение разнообразные типы и многочисленные конструкции муфт.

На практике применяются следующие основные типы муфт:

1)глухие муфты, посредством которых осуществляется жесткое соединение валов;

2)подвижные муфты, допускающие возможность смещения осей валов в продольном или поперечном направлениях или перекоса

их па небольшой угол;

3)сцепные муфты для разъединения и соединения валов при непрерывном вращении ведущего вала;