zhingarovskiy_a.n._izuchenie_mehanicheskih_peredach_2008

79

2.6.3При установке подшипников врастяжку (см. рисунки 2.1б и 2.3) регулирование осевого перемещения вала происходит за счет воздействия какой-либо детали подшипникового узла на внутреннее кольцо подшипника. (Напомним для сравнения, что при установке враспор воздействуем на кольцо наружное!).

Деталью, которая воздействует при регулировке на внутреннее кольцо подшипника, служит чаще всего регулировочная гайка, навинченная на вал. По рисунку 2.1б гайка 9 через стопорную лепестковую шайбу 14 воздействует на внутреннее кольцо подшипника 2. Если гайку 9 завинчивать, то внутреннее кольцо будет перемещаться влево, а осевая игра вала будет уменьшаться. При отвинчивании гайки 9 осевая игра увеличивается. Чтобы облегчить перемещение кольца подшипника по валу, для кольца назначают посадку с малым натягом, переходную или реже с малым зазором.

2.6.4Выполнение регулировочных операций требует контроля их результатов. Рисунок 2.3 иллюстрирует распространенный и достаточно точный метод такого контроля. На рисунке представлен подшипниковый узел переднего колеса автомобиля "Жигули". Здесь подшипники 1 (второй справа подшипник не показан) установлены врастяжку на неподвижной оси 2 (на предыдущих иллюстрациях это вал). Ось укреплена в передней подвеске автомобиля и не вращается. Корпусом служит вращающаяся ступица 3, к которой болтами крепится автомобильное колесо. Для регулировки осевого перемещения вращающейся ступицы относительно неподвижной оси предусмотрена гайка 4. При завинчивании гайки осевое перемещение ступицы уменьшается, при отвинчивании – увеличивается. Для измерения величины осевого перемещения используется приспособление с индикатором часового типа 6, смонтированном на жестком кронштейне 7, ввинченном в резьбовое отверстие для одного из болтов крепления колеса.

Для измерения осевой игры нужно с некоторым усилием (30...50 Н) переместить ступицу в крайнее положение и заметить показание индикатора, затем сделать то же самое для другого крайнего положения ступицы. Разница показаний индикатора и будет измеряемой осевой игрой.

Этот инструментальным метод непосредственного измерения применим во всех случаях, где есть возможность смонтировать приспособление, как показано на рисунке. Осложнения могут возникнуть, если, например, промежуточный вал редуктора не имеет выхода наружу. Наряду с инструментальным, существуют методы косвенного контроля, дающие менее точные, но зачастую удовлетворительные результаты.

Приведем примеры.

Вал 1 по рисунку 2.2а следует временно смонтировать в корпусе 14 без других валов с сопряжёнными зубчатыми колёсами, чтобы они не затрудняли его вращение. Затем нужно вращать вал, постепенно затягивая винт 5,пока не появится заметный рост сопротивления вращению.

80

1 – радиально-упорный роликоподшипник; 2 – ось неподвижная; 3

– ступица вращающаяся; 4 – гайка регулировочная; 5 – шайба; 6 - индикатор часового типа; 7 – кронштейн.

Рисунок 2.3 – Иллюстрация одного из методов измерения осевой игры вала

Это будет означать, что осевая игра устранена полностью. Далее следует отвернуть винт 5 в соответствии с его шагом, чтобы обеспечить требуемую осевую игру вала. Если, например, шаг винта 1,5 мм, а осевая игра должна составлять 0,3 мм, то винт следует отвернуть на 0,3 : 1,5 = = 0,2 оборота. После завершения регулировки винт 5 должен быть застопорен.

Рассмотрим ещё пример. Вал 1 по рисунку 2.2б также сл е- дует смонтировать в корпусе без других валов с сопряжен ными зубчатыми колесами. Одну крышку, например левую 8, следует закрепить, как положено с комплектом прокладок 10 ожидаемой толщины, а вторую крышку 9 установить на место без прокладок. Далее следует равномерно и постепенно затягивать болты кре п- ления крышки 9, пока не появится ощутимый рост сопротивления вращению вала. После этого следует замерить щ упом в нескольких местах зазор между корпусом 14 и фланцем крышки 9 и рассчитать среднее значение этого зазора. Если прибавить к вел и- чине среднего зазора требуемую величину осевой игры вал а, то получим в итоге толщину комплекта прокладок 11 под крышку 9.

81

2.7 Отчёт о выполнении лабораторной работы

2.7.1Напоминаем, что рекомендуемый порядок выполнения настоящей лабораторной работы изложен в подразделе 2.1.

Отчёт о выполнении работы должен содержать титульный лист и текст самого отчёта. В подразделе 1.6 дан образец титульного листа. Там же изложены порядок исполнения отчета, его оформления и представления к защите.

2.7.2Текст отчёта к настоящей лабораторной работе рекомендуется изложить в трех разделах такого, примерно, содержания:

а) объект регулировки. Здесь следует дать краткое описание всего объекта (редуктора) и особо выделить конструктивные особенности его подшипниковых узлов. Далее следует подробно охарактеризовать подшипниковые узлы того вала, который предложен вам в качестве предмета написания отчета, а также привести снятые с натуры параметры, которые будут использованы в последующих расчетах. Раздел необходи-

мо снабдить иллюстрацией, которая даст полное представление о конструкции подшипниковых узлов и позволит пояснить порядок их регулировки. Иллюстрацию можно выполнить в виде карандашного эскиза, нарисованного с натуры от руки или с применением чертежных инструментов. Можно заимствовать любым доступным способом иллюстрацию из литературы, но её следует обработать, чтобы она соответствовала объекту регулировки и содержанию отчета и не заслонялась лишней информацией;

б) обоснование нормы на регулировку осевой игры вала, как это делается в подразделе 2.5;

в) порядок регулировки подшипниковых узлов в соответствии с подразделом 2.6.

Чтобы привести пример отчета, использован редуктор, похожий на тот, что иллюстрирован рисунком 1.22. Быстроходный вал редуктора принят предметом написания отчета. Ниже приводится без титульного листа образец этого отчёта.

1 Объект регулировки

Объект – двухступенчатый редуктор с конической быстроходной и цилиндрической тихоходной ступенями. Корпус редуктора чугунный, остальные детали, кроме уплотнительных, стальные.

Быстроходный вал опирается на радиально-упорные роликоподшипники, а промежуточный – на радиально-упорные шарикоподшипники. Те и другие подлежат обязательной регулировке. Подшипники быстроходного вала установлены врастяжку, а промежуточного – враспор.

82

Тихоходный вал опирается на радиальные шарикоподшипники, установленные враспор. В регулировке они не нуждаются. Смазка зубчатых зацеплений и подшипников редуктора картерная.

Предметом лабораторной работы назначены подшипниковые узлы быстроходного вала (вала-шестерни) по схеме рисунка 1.

1 – вал-шестерня коническая; 2 – роликоподшипники конические радиально-упорные; 3 – стакан; 4 – гайка регулировочная; 5 – шайба стопорная; 6 – крышка проходная привертная; 7 – прокладка уплотнительная; 8 – корпус; 9 – кольцо уплотнительное; 10 – прокладки регулировочные.

Рисунок 1 – Иллюстрация подшипниковых узлов быстроходного

вала

Вал-шестерня 1 опирается на два одинаковых конических роликоподшипника 2 с условным обозначением 7308. Размеры подшипников: диаметр отверстия d = 40 мм, наружный диаметр D = 90 мм, ширина

в= 23 мм, угол контакта = 110. Подшипники установлены врастяжку в стакане 3 (см. рисунок 1). Такая конструкция позволяет отрегулировать подшипники в стакане до его установки в корпус 8 редуктора.

Для регулировки осевого перемещения вала 1 относительно стакана 3 предусмотрена гайка регулировочная 4, которая фиксируется от самоотвинчивания шайбой стопорной 5.

Привертная проходная крышка 6 в регулировках не участвует. Относительно стакана 3 она уплотняется картонной прокладкой 7, а относительно вала 1 – щелевым уплотнением, канавки которого выполнены

вотверстии крышки. Стакан 3 относительно корпуса 8 уплотнен резиновым кольцом 9. Прокладки 10 металлические, они предназначены для регулировки зацепления конической передачи.

84

регулировки уменьшим интервал допустимой осевой игры примерно на 10% с каждой стороны. В результате получим норму осевой игры вала для холодной машины в пределах от 0,06 до 0,11 мм.

В технических требованиях сборочного чертежа редуктора запись нормы будет выглядеть примерно так: "Осевое перемещение быстроходного вала поз. 1 от 0,06 до 0,11 мм".

3 Порядок регулировки подшипниковых узлов

Регулировку подшипниковых узлов, собранных в стакане, целесообразно выполнить до установки стакана в корпус редуктора (см. рисунок 1). Для грубой регулировки гайка 4 затягивается до исчезновения осевого и радиального люфта в подшипниках, что ощущается по возросшему несколько моменту сопротивления проворачиванию вала 1. Затем гайка отпускается приблизительно на 1/12 оборота. При шаге резьбы, равном 1,5 мм, получаем ориентировочно осевую игру вала S= =1,5 : 12 0,12 мм. Далее следует проверить осевую игру вала одним из инструментальных методов, с использованием, например, индикатора часового типа. При необходимости следует довести её до нормы вращением гайки 3. После окончания регулировки лепесток шайбы 5 отгибается в одну из прорезей гайки 4 и стопорит её от самоотвинчивания.

Литература

1 Жингаровский, А.Н. Изучение механических передач [Текст]: учеб. пособие /А.Н. Жингаровский, Е.И. Кейн, Е.Л. Суровцев. – 3-е изд., испр. – Ухта: УГТУ, 2007. – 164 с.: ил.

2.8Контрольные вопросы

1В каких случаях осевая игра валов должна регулироваться безусловно?

2В чем заключается регулировка подшипниковых узлов?

3Всегда ли регулирование осевой игры вала сопровождается изменением осевых зазоров в подшипниках?

4С какой целью выполняется регулирование подшипниковых узлов?

5Какие величины в технике называют "нормами"?

6Если вал зафиксирован в одной опоре, то в каком случае требуется обязательная регулировка его осевой игры?

7Для какой температуры в технической документации даются нормы на регулирование подшипниковых узлов?

8Как, примерно, звучит пункт технических требований чертежа, содержащий норму для регулирования подшипниковых узлов вала?

9Исходя из формул (2.12) и (2.13), скажите, при каких условиях осевая игра вала не зависит от разницы температур вала и корпуса?

85

3 РЕГУЛИРОВАНИЕ ЗУБЧАТЫХ И ЧЕРВЯЧНЫХ ПЕРЕДАЧ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3 3.1 Порядок выполнения работы

3.1.1Работая в лаборатории, будьте осторожны и внимательны, не повредите себе руки, не роняйте детали на ноги себе и товарищам. Не засоряйте лабораторные объекты! После работы с лабораторным объектом приведите его в первоначальное состояние и возвратите на прежнее место. Инструмент в конце занятий сдайте преподавателю.

3.1.2Познакомьтесь предварительно с описанием настоящей лабораторной работы. Затем внимательно посмотрите зубчатые передачи всех редукторов в лаборатории и ответьте себе на вопрос, нужно или не нужно регулировать ту или иную передачу? А если регулировать нужно, то разберитесь, что предусмотрено конструктором редуктора для выполнения такой регулировки.

Итогом этого подготовительного этапа работы должно стать краткое собеседование с преподавателем. При положительном его результате вам будет предложена зубчатая передача одного из редукторов на предмет углубленного изучения и подготовки отчёта в соответствии с подразделом 3.7.

Работа будет считаться зачтённой, если вы различаете передачи регулируемые и нерегулируемые, защитили отчёт и можете ответить на контрольные вопросы.

3.2 Предварительные сведения о регулировании зубчатых и червячных передач

3.2.1Регулирование зубчатых и червячных передач – это слесарная операция, которая сводиться к тому, чтобы установить и зафиксировать определённое взаимное положение колёс (колеса и червяка), при котором обеспечивается достаточно правильное взаимодействие их зубьев.

Результат такого правильного взаимодействия – повышение срока службы и КПД передачи, снижение вибраций и шума при работе.

3.2.2Правильное взаимодействие зубьев цилиндрических колёс возможно при условии, когда оси колёс параллельны, а межосевое расстояние равно расчётному. Конструкция закрытых цилиндрических передач, у которых шестерня и колесо расположены в общем жёстком корпусе, не позволяет изменить межосевое расстояние и угол между осями колёс. И то и другое определяется лишь точностью обработки корпуса и др. деталей. Поэтому такие цилиндрические передачи не регули-

руются (см. рисунок 3.1а, б).

В цилиндрических передачах возможно также осевое смещение

86

валов и нарушение полноты зацепления по ширине венцов (см. рисунок

3.1в, г). Полноту зацепления при одинаковой ширине венцов w можно отрегулировать смещением валов вдоль оси, воздействуя на подшипниковые узлы. Чаще, однако, ширину венца шестерни выполняют несколько большей ширины венца колеса, что позволяет избежать этой регулировки.

а – оси колёс параллельны, полнота зацепления зубьев по длине обеспечена. Взаимодействие зубьев правильное;

б – оси колёс не параллельны. Взаимодействие зубьев неправиль-

ное;

в – колёса с одинаковой шириной венца w имеют осевой сдвиг. Полнота зацепления нарушена.

г – шестерня имеет более широкий венец, чем колесо. Поэтому некоторый осевой сдвиг не нарушает полноту зацепления.

1 – шестерня; 2 – колесо.

Рисунок 3.1 – Иллюстрация для понимания правильного и неправильного взаимодействия зубьев цилиндрических колёс

3.2.3 Для правильного взаимодействия колёс конической передачи требуется, чтобы угол между осями колёс равнялся проектному и вершины делительных конусов совпадали (см. рисунок 3.2а, б). В жёстком корпусе конического редуктора угол между осями колёс изменить нельзя. А вот осевое положение колёс регулировать можно и нужно с целью совмещения вершин делительных конусов колёс, хотя эти вершины как материальные точки отсутствуют. Поэтому конические передачи яв-

ляются безусловно регулируемыми.

87

1 – шестерня коническая; 2 – колесо коническое; 3 – червяк; 4 – колесо червячное.

а – вершины делительных конусов совпадают. Взаимодействие зубьев правильное.

б – вершины делительных конусов не совпадают. Взаимодействие зубьев неправильное.

в – средняя плоскость червячного колеса проходит через ось червяка. Взаимодействие зубьев правильное;

г – средняя плоскость червячного колеса не проходит через ось червяка. Взаимодействие зубьев неправильное.

Рисунок 3.2 – Иллюстрация для понимания правильного и неправильного взаимодействия зубьев конической и червячной передач

3.2.4 Правильное взаимодействие цилиндрического червяка с колесом червячной передачи возможно тогда, когда межосевое расстояние и угол скрещивания осей червяка и колеса равны проектным, а средняя плоскость червячного колеса проходит через ось червяка. Изменить межосевое расстояние и угол скрещивания осей колеса и червяка в жёстком корпусе редуктора нельзя, а вот сдвинуть червячное

88

колесо в осевом направлении можно (см. рисунок 3.2в, г). В этом и заключается операция регулировки цилиндрической червячной передачи.

Таким образом, червячные передачи относятся к безусловно регулируемым.

3.2.5 Конструктор в технических требованиях чертежа передачи должен чётко указать, какие показатели должны быть получены в результате регулировки, т.е. что является нормой для данной передачи.

Эта норма определяется точностью изготовления передачи.

3.3 Сведения о точности зубчатых и червячных передач

3.3.1Детали реальных передач (колёса, валы, корпус и др.) выполняются с неизбежными погрешностями размеров. Это означает, что действительные размеры отличаются от идеальных, то есть таких, которые предписываются теорией или задаются при проектировании. Так, например, профили зубьев отличаются от теоретических (эвольвентных), шаги для разных пар зубьев различны, углы наклона зубьев отличаются от номинальных значений

ит.п. Чем больше отклонение действительных размеров от ид е- альных, тем в конечном итоге ниже точность передачи.

3.3.2Нужно ясно представлять себе, что точность зубча-

той передачи еще не определяется полностью точностью каж-

дого из зубчатых колёс. Ведь важно, в конечном счете, правильное взаимодействие зубьев колёс в передаче, а оно невозможно, если, например, оси валов, на которых смонтированы самые точные цилиндрические колёса, чрезмерно отклоняются от параллельности или расстояние между осями чрезмерно отклоняется от расчетного.

Точность зубчатой передачи в целом обусловлена, таким образом, точностью не только колёс, но и деталей, определяющих их взаимное положение (валов, подшипников, корпуса и т.п.). Влияют на точность передачи и деформации её деталей, вызванные действующими на них силами и тепловым расширением.

3.3.3 Нормы точности зубчатых и червячных передач установлены стандартами (см. таблицу 3.1). Эти стандарты предусматри-

вают 12 степеней точности, обозначаемых в порядке убывания точности цифрами 1, 2, 3, .... 12. Степени точности 1 и 2 для передач цилиндрических и 1, 2, 3 для передач конических норм точности пока не содержат. Они предусмотрены для перспективного развития техники.