Подшипники

Опорами валов и вращающихся осей, а также вращающихся деталей на неподвижных осях служат подшипники. Они воспри­нимают и передают на корпус или раму машины (в последнем случае — через неподвижную ось) радиальные и осевые нагрузки. Разновидностью подшипников являются подпятники. Их устанав­ливают на пятах валов и осей. Они служат для передачи на корпус машины только осевых нагрузок. По способу передачи нагрузок различают подшипники скольжения и качения. В подшипниках скольжения цапфа вращающегося вала или оси взаимодействует непосредственно с рабочей поверхностью вкладыша неподвижно установленного подшипника, а в подшипниках качения это взаимодействиe происходит между двумя кольцами подшипника (одно из колец одето на цапфу, а второе неподвижно закреплено на раме) через тела качения (шарики или ролики). Подшипники могут также передавать те же нагрузки между двумя вращающимися с разными угловыми скоростями деталями.

П одшипник скольжения. Основные элементы - корпус и вкладыш из антифрикционного материала, обладающе­го низким коэффициентом трения. В зависимости от условий сборки и разборки подшипниковых узлов при их изготовлении и ремонте корпус может быть цельным и разъемным. Подшипни­ки с цельным корпусом конструктивно просты, но требуют более сложного осевого монтажа по сравнению с разъемными подшип­никами. Их применяют, в основном, в тихоходных механизмах с ручным или механическим приводом. Подшипник с разъемным корпусом состоит из корпуса 4 с крышкой 1, стянутых болтами 2 (или шпильками) с гайками, вкладышей 3 и смазывающего уст­ройства, чаще в виде колпачковой масленки 5. Корпуса подшип­ников изготавливают обычно из чугуна, реже из стального литья. Для изготовления вкладышей используют следующие материалы: баббиты — сплавы на основе олова и свинца; бронзы — сплавы на основе меди; железографиты, бронзографиты, алюминиеграфиты — порошковые материалы на основе железа, меди и алюминия пропитанные графитом; капроны, фторопласты, пентапласты, тектолиты. древесно-слоистые пластики и др.).

Для ↓ коэффициента трения и связанной с этим скоро­сти износа рабочих поверхностей вкладышей и цапф, а также для ↓ потерь энергии в подшипниковых узлах и предохранением их от коррозии к контактирую­щим поверхностям подводят смаз­ку. Масла лёгких менее вязких сор­тов используют для смазки подшип­ников быстроходных валов, масла тяжелых сортов и пластичные смаз­ки — для тихоходных валов, рабо­тающих при больших нагрузках. Для смазки применяют колпачковые масленки (а) и пресс-мас­ленки (б). В случае использования колпачковой масленки смазочным материалом заполняют её внутреннюю полость. Периодически подвинчивая колпачок 1 выдавливают смазочный материал через клапан 2 и вертикальный канал в горизонтальную канавку во вкладыше, отку­да она рассредоточивается по всей поверхности контакта цапфы с вкладышем. В пресс-масленку смазочный материал нагнетают шприцом.

Для восприятия осевых нагрузок применяют односторонние и двухсторонние подпятники.

Подшипник качения состоит из наружного 1 и внут­реннего 2 колец, тел качения (шариков или роликов) 3 и сепа­ратора 4 для равномерного распределения тел качения по рабо­чим поверхностям колец.

По форме тел качения различают ша­риковые и роликовые подшипники. У первых контакт тел качения с кольцами точечный, у вторых — линейный, в связи с чем при прочих равных размерах роликовые подшипники способны вос­принимать большие нагрузки. Ролики могут быть цилиндрически­ми (б, з—к), бочкообразными (в) и коническими (г). Подшипники с длинными по срав­нению с роликами (иголками) наз. игольчатыми (з, и). Игольчатые подшипники имеют меньший диа­метр наружного кольца по сравнению с другими подшипниками. Их применяют в подшипниковых узлах с ограниченными габа­ритными размерами. В случае ограничений по внутреннему разме­ру и гольчат ый подшипник может быть выполненным без внут­реннею кольца и без сепаратора (и). Игольчатые под­шипники весьма чувствительны к перекосам, вследствие чего ли­нейный контакт тел качения с кольцами превращается в точечный с высокими контактными напряжениями, приводящими к заеданию поверхностей трения и отказам. Подшипники с витыми роликами, также без внутреннего кольца (к) менее чувствительны к перекосам, н о имеют большие габаритные раз­меры по сравнению с игольчатыми. Тела качения могут быть рас­положены в один и два ряда со смещением относительно друг друга на полшага. Соответственно подшипники называют одно­рядными и двухрядными. Двухрядные подшипники (в, е) имеют сферическую рабочую поверхность наружного кольца, что позволяет ему устанавливаться с небольшим перекосом (2...3⁰) по отношению к внутреннему кольцу. Такие подшипники, наз. самоустанавливающимися, нечувствительны к возможным пе­рекосам геометрических осей вала (оси) и подшипникового гнезда.

П о направлению воспринимаемой нагрузки подшипники ка­чения делят на радиальные (а—в, е, з—к), радиально-упорные (г, ж) и упорные (д), соответ­ственно воспринимающие только радиальную, радиальную и осе­вую и только осевую нагрузки. Однорядные радиальные подшип­ники (а) могут воспринимать до 70 % осевой нагрузки от недоиспользованной радиальной нагрузки, а двухрядные (ша­риковые и роликовые) (в, е) — до 20%.

По нагрузочной способности различают подшипники следу­ющих серий (л): сверхлегкой 1, особо легкой 2, лег­кой 3, легкой широкой 4, средней 5, средней широкой 6 и тяже­лой 7. При данном внутреннем диаметре d габаритные размеры подшипников возрастают в порядке указанных позиций серий.

Подшипники качения - основные виды опор в ма­шинах. Они стандартизированы в международном масштабе. По срав­нению с подшипниками скольжения они имеют более высокий КПД и меньше нагреваются, не требуют повышенного ухода при меньшем расходе смазочных материалов, обладают высокой не­сущей способностью на единицу ширины подшипника. Недостат­ком подшипников качения являются большие диаметральные га­баритные размеры.

Муфты

Валы передач вращательного движения соединяют между со­бой приводными или сцепными муфтами. Приводные муфты явля­ются нерасцепляемыми, не допускающими разъединения валов в процессе работы машины. Сцепные же муфты служат для сцепления и расцепления валов.

В качестве нерасцепляемых муфт в трансмиссиях строительных машин наибольшее распространение нашли жесткие, компенси­рующие и упругие муфты, параметры которых регламентированы отечественными стандартами.

Ж ёсткие втулочные муфты, соединяющие соосные валы с одинаковыми или различными диаметрами призматическими (а) или сегментными (б) шпонками, штифтами (в) или шлицами (г) наиболее просты в исполнении. Передаваемый вращающий момент 1…12500 Нм.

Ж есткая фланцевая муфта состо­ит из посаженных на соосные валы и стянутых болтами двух фланцев (рис). В зависимости от спосо­ба установки в отверстия фланцев болтов — с зазором / или без него // — вращающий момент (16...2500 Нм) передается либо за счет сил трения на поверхно­сти соприкосновения фланцев, либо через болты //, которые в этом случае работают на срез. Недостатки жестких муфт - необходимость обеспечения соосности соединяемых валов.

Компенсирующие муфты применяют для соединения валов с не­значительно несовмещенными осями.

Зубчатая муфта состоит из двух посаженных на соединяемые валы полумуфт в форме зубчатых колес с закруглен­ными в продольном направлении вершинами зубьев и венца зубчатой обоймы, также состояще­го из двух сболченных между собой частей.

Цепная муфта структурно сходна с зубчатой муф­той и отличается от последней фор­мой зубьев полумуфт и охватыва­емой их втулочно-роликовой це­пью вместо зубчатой обоймы у зуб­чатых муфт.

Шарнирные муфты (рис), допускающие передачу крутя­щего момента между валами с взаимным наклоном осей до 40... 45°, применяют для соединения валов с повышенными взаимными смещениями осей. Такие муфты нашли применение в трансмис­сиях автомобилей для передачи движения от коробки передач к заднему мосту в условиях изменяющихся в процессе работы углов наклона осей соединяемых валов.

Упругие муфты используют для смягчения толчков и ударов и предотвращения опасных колебаний. В приводах строительных ма­шин наибольшее распространение нашли упругие муфты с рези­новыми кольцами — втулочно-пальцевые и с резинокордовой оболочкой.

Упругая втулочно-пальцевая муфта состоит из двух посажен­ных на валы полумуфт, соединенных между собой пальцами с надетыми на них резиновыми кольцами или втулками.

Сцепные муфты служат для соединения и разъединения враща­ющихся звеньев, а также передачи крутящего момента между со­единяемыми звеньями. Они могут включаться и выключаться при­нудительно (управляемые муфты) и автоматически (самоуправля­емые муфты). К управляемым сцепным муфтам относятся фрик­ционные, кулачковые и зубчатые муфты. Во фрикционных муф­тах вращающий момент передается от одного вращающегося зве­на, например вала, к другому за счет сил трения, а в кулачковых и зубчатых муфтах — за счет зацепления. Структурно управляемая муфта состоит из двух полумуфт, одна из которых жестко закреп­лена на одном из соединяемых муфтой звеньев или выполнена заодно с ним, а вторая соединена со вторым звеном, с возмож­ностью осевого перемещения относительно последнего. Включе­ние муфты заключается в соединении двух ее полумуфт, а выклю­чение — в их разъединении. Фрикционные муфты можно вклю­чать и выключать без остановки ведущего звена, а муфты, работа­ющие по принципу зацепления — с обязательной его остановкой.

Фрикционные муфты классифицируют по форме рабочих поверх­ностей. Различают дисковые, конические и пневмокамерные муф­ты (имеют цилиндрические рабочие поверхности).

Р ис. показана дисковая муфта для привода клиноременной передачи. Полумуфта 2, выполненная заодно со шкивом передачи, свободно сидит на валу, упираясь в кольцо 3, а полумуфта 1 может смещаться в осевом направлении с помощью управляющего механизма. Для включения муфты к подвижной по­лумуфте прикладывают осевую силу Q, например с помощью пру­жины. При этом на кольцевых рабочих поверхностях соприкосно­вения полумуфт возникнет сила трения, за счет которой полумуф­та 2 и связанный с ней шкив придут во вращение синхронно с полумуфтой 1. Для передачи больших моментов один из дисков об­лицовывают (футеруют) фрикционным материалом с повышен­ным коэффициентом трения, например, асбестовой тканью, арми­рованной латунной проволокой. Для выключения муфты к полумуф­те 1 следует приложить осевое усилие обратного направления.

Конические фрикционные муфты отличаются от дисковых формой рабочих поверхностей. Коническая поверхность позволяет значительно уменьшить осевое усилие Q, которое при равных средних (приведенных) диаметрах рабочих поверхностей будет меньше, чем у дис­ковой муфты. Во избежание заклинивания и для облегчения вык­лючения конусной муфты назначают угол а в пределах 8... 15°.

Пневмокамерная муфта управляется подачей воз­духа под давлением в камеру 5. Воздействуя на колодки 7, переме­тающиеся радиально, она сцепляет между собой вращающиеся звенья 4 и 6. Колодки возвращаются в исходное положение листо­вой пружиной 8.

У кулачковых муфт (рис) выступы (кулачки) одной полумуфты входят во впадины другой.

Полумуфты зубчатой муфты оцепления представляют собой зубчатую пару внутреннего зацепления с одинаковым числом зу­бьев обоих колес.

Различают также самоуправляемые муфты, которые включа­ются и выключаются автоматически при достижении определен­ной угловой скорости {центробежные муфты), муфты предельно­го крутящего момента (предохранительные муфты), муфты, вклю­чающиеся при изменении направления вращения (муфты свобод­ного хода или обгонные, храповые механизмы).