58 |
Глава 3. Разработка компоновочных схем |
|
|
|
a |
|
a |
a |
|
|
2 |
|
|
da |
a
a
a1 |
D |
d |
|
b0 |
|
lст ≈ 1,2d
d
L
lст
a D a
Рис. 3.5 |
Рис. 3.6 |
Рис. 3.7
В двухступенчатых соосных редукторах между торцовыми поверхностями шестерни быстроходной ступени и колеса тихоходной ступени расположены два подшипника опор соосных валов. Расстояние ls между зубчатыми колесами определяют по соотношению ls = 3а + В1 + В2 (см. рис. 3.4). Здесь В1 и B2 — ширина подшипников опор быстроходного и тихоходного валов соответственно (см. табл. 24.10 — 24.18).
Расстояние а и b0в коническом (см. рис. 3.5) и червячном (см. рис. 3.6) редукторах определяют по соотношениям, приведенным выше.
Расстояние l0между торцовыми поверхностями колес коробок передач (см. рис. 3.7) определяют по соотношению l0 = 2,2b + f, где f = 12...15 мм.
3.3. ВЫБОР ТИПА ПОДШИПНИКА
На рис. 3.8 приведены эскизы подшипников, наиболее часто применяемых в практике машиностроения. На рис. 3.8, a — в показаны ради-
альные подшипники: шариковый однорядный (а), шариковый двухряд-
3.3. Выбор типа подшипника |
59 |
Рис. 3.8
ный сферический (б) и с короткими цилиндрическими роликами (в). На рис. 3.8, г, д показаны радиально-упорные шариковый и роликовый подшипники соответственно, а на рис. 3.8, е — упорный шариковый подшипник,
рис. 3.8, ж — упорно-радиальный сферический.
В соответствии с установившейся практикой проектирования и эксплуатации машин тип подшипника выбирают по нижеследующим рекомендациям.
Для опор валов цилиндрических прямозубых и косозубых колес редукторов и коробок передач применяют чаще всего шариковые радиальные подшипники (см. рис. 3.8, а). Первоначально назначают подшипники серии диаметров 2. Если при последующем расчете грузоподъемность подшипника окажется недостаточной, то используют подшипники серии диаметров 3. При чрезмерно больших размерах шариковых подшипников в качестве опор валов цилиндрических колес применяют подшипники конические роликовые (см. рис. 3.8, д).
Конические и червячные колеса должны быть точно и жестко зафиксированы в осевом направлении. Шариковые радиальные подшипники характеризует малая осевая жесткость. Поэтому в силовых передачах для опор валов конических и червячных колес применяют конические роликовые подшипники, характеризующиеся большой осевой жесткостью. Первоначально выбирают серию диаметров 2.
Для опор вала конической шестерни используют, по тем же соображе-
ниям, конические роликовые подшипники, при высокой частоте вращения вала-шестерни (n > 1500 мин–1) — подшипники шариковые радиальноупорные (см. рис. 3.8, г). Первоначально также назначают серию диамет-
ров 2.
Опоры червяка в силовых червячных передачах нагружены значительными осевыми силами. Поэтому в качестве опор вала червяка применяют
60 |
Глава 3. Разработка компоновочных схем |
в основном конические роликовые подшипники. При длительной непрерывной работе червячной передачи в целях снижения тепловыделения применяют также шариковые радиально-упорные подшипники.
Для опоршевронныхплавающихпередачвалов применяют радиальные подшипники с короткими цилиндрическими роликами (см. рис. 3.8, в) первоначально также серии диаметров 2.
Обычно используют подшипники класса точности «нормальный». Подшипники более высокой точности применяют для опор валов, требующих повышенной точности вращения или работающих при особо высоких частотах вращения. Применение подшипников более высоких классов точности повышает стоимость изделия.
3.4.СХЕМЫ УСТАНОВКИ ПОДШИПНИКОВ
Вбольшинстве случаев валы должны быть зафиксированы в опорах от осевых перемещений. По способности фиксировать осевое положение
вала опоры разделяют на фиксирующие и плавающие. В фиксирующих опорах ограничено осевое перемещение вала в одном или обоих направлениях. В плавающей опоре осевое перемещение вала в любом направлении не ограничено. Фиксирующая опора воспринимает радиальную и осевую силы, а плавающая опора — только радиальную.
В некоторых конструкциях применяют так называемые плавающие валы. Эти валы имеют возможность осевого смещения в обоих направлениях, их устанавливают на плавающих опорах.
Основные способы осевого фиксирования валов представлены на рис. 3.9.
Всхемах 1а и 1б вал зафиксирован в одной (левой на рисунке) опоре:
всхеме 1а — одним радиальным подшипником (например, шариковым,
см. рис. 3a.8, ); в схеме 1б — двумя шариковыми однорядными радиальными
Схема 1а |
|
l |
|
d |
Плавающая |
Фиксирующая |
|
опора |
опора |
Схема 1б |
|
l |
|
d |
|
d
d
Схема 2а «враспор»
l
Фиксирующая
опора
Схема 2б
врастяжку« »
l
Рис. 3.9
3.4. Схемы установки подшипников |
61 |
или радиально-упорными (см. рис. 3.8, г, д) подшипниками. В плавающей опоре применяют радиальные подшипники (см. рис. 3.8, a — в).
Схемы 1а и 1б используют при любом расстоянии l между опорами вала. Схему 1б характеризует бîльшая жесткость фиксирующей опоры.
Осевую фиксацию по схеме 1а широко применяют в коробках передач, редукторах и в других узлах для валов цилиндрических зубчатых передач, а также для приводных валов ленточных и цепных конвейеров.
Осевую фиксацию валов по схеме 1б используют в цилиндрических, конических зубчатых и червячных передачах.
При температурных колебаниях плавающий подшипник перемещается в осевом направлении на величину удлинения (укорочения) вала. Так как это перемещение может происходить под нагрузкой, поверхность отверстия корпуса изнашивается. Поэтому при действии на опоры вала только радиальных сил в качестве плавающей выбирают менее нагруженную опору.
Если выходной конец вала соединяют муфтой с валом другого узла, в качестве фиксирующей принимают опору вблизи выходного конца вала.
В схемах 2а и 2б вал зафиксирован в двух опорах, причем в каждой опоре в одном направлении. Эти схемы применяют с определенными ограничениями по расстоянию между опорами. И связано это с изменением зазоров в подшипниках вследствие нагрева деталей при работе. При нагреве самих подшипников зазоры в них уменьшаются; при нагреве вала его длина увеличивается.
Вследствие увеличения длины вала осевые зазоры в подшипниках схемы 2а, называемой схемой «враспор», также уменьшаются. Чтобы не происходило защемления вала в опорах, предусматривают при сборке осевойа. зазор Значение зазора должно быть несколько больше ожидаемой тепловой деформации подшипников и вала. Из опыта эксплуатации известно, что в узлах с радиальными шарикоподшипниками а = 0,2...0,5 мм.
Схема установки подшипников «враспор» конструктивно наиболее проста. Ее широко применяют при относительно коротких валах. При установке в опорах радиальных шариковых подшипников отношение l/d ≈ 8...10.
В опорах схемы 2а могут быть применены и радиально-упорные подшипники. Так как эти подшипники более чувствительны к изменению осевых зазоров, то соотношениеl между величинами dи для них не должно превышать l/d = 6...8. Меньшие значения относят к роликовым, бîльшие — к шариковым радиально-упорным подшипникам.
При установке вала пo схеме 2б, называемой схемой «врастяжку», вероятность защемления подшипников вследствие температурных деформаций вала меньше, так как при увеличении длины вала осевой зазор в подшипниках увеличивается. Расстояние между подшипниками может быть несколько больше, чем в схеме «враспор»; для подшипников шариковых радиальных l/ d = 10...12; шариковых радиально-упорных —l /d ≤ 10; конических роликовых — l/d ≤ 8.
Более длинные валы устанавливать пo схеме 2б не рекомендуют, так как вследствие температурных деформаций вала могут появиться большие осевые зазоры, недопустимые для радиально-упорных подшипников.