Ссср в качестве учебного пособия для учащихся машиностроительных специальностей техникумов москва машиностроение 1988 2 ббк 34. 41 К
 Скачать 5.95 Mb.
|
|
§ 9.2. СХЕМЫ УСТАНОВКИ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ Для предотвращения заклинивания тел качения, вызываемого температурным удлинением вала или неточностью изготовления деталей подшипникового узла, применяют две основные схемы установки подшипников 1) с фиксированной и плавающей опорой (рис. 9.9 — 9.13); 2) с фиксацией враспор. По схеме 1 водной опоре устанавливают подшипник, фиксирующий положение вала относительно корпуса в обоих направлениях он жестко крепится в осевом направлении как навалу, таки в расточке корпуса (см. рис. 9.9). Опора А — фиксирующая она воспринимает радиальную и двустороннюю осевые нагрузки. Внутреннее кольцо второго подшипника Б жестко (с помощью разрезного кольца) крепится навалу в осевом направлении внешнее кольцо может свободно перемещаться вдоль оси стакана (опора Б — плавающая. Для свободного перемещения внешнего кольца подшипника в стакане необходимо назначить соответствующую посадку с зазором, а также обеспечить соответствующий зазора В качестве плавающей опоры Б) выбирают ту, которая воспринимает меньшую радиальную нагрузку (рис. 9.10, 9.11). При значительных расстояниях между опорами для увеличения жесткости фиксирующей опоры часто устанавливают два однорядных радиально-упорных шарикоподшипника (рис. 9.12) или два конических роликоподшипника (рис. 9.13). Такая установка характерна для червячных редукторов (для вала червяка. 157 Рис. 9.9. Вал установлен на радиальных подшипниках правый – фиксированный, левый – плавающий 158 Рис. 9.13. Червячный вал установлен на двух конических роликоподшипниках; правый подшипник – плавающий (радиальный однорядный) В узлах, спроектированных по схеме 2, наружные кольца подшипников упираются в торцы крышек, а торцы внутренних колец - в буртики вала (рис. 9.14, 9.15, 9.16). Во избежание защемления тел качения от температурных деформаций предусматривают зазора, превышающий тепловое удлинение где = 12 10 -6 — коэффициент линейного расширения стали С t 0 - начальная температура вала и корпуса, С t 1 - рабочая температура вала и корпуса, С l — расстояние между опорами, мм. Для радиальных шарикоподшипников при обычном перепаде температур вала и окружающей среды принимают а 0,24 0,5 мм. Регулируют зазор с помощью мерных прокладок б) между торцовыми поверхностями корпуса и крышками (рис. 9.14). Схема 2 имеет ряд преимуществ корпус может быть выполнен со сквозной расточкой с одной установки, без заплечиков, стаканов и уступов, что обеспечивает большую точность посадочных мест число деталей в узле сокращается удобен монтаж и регулировка узла. Следует отметить и недостатки данной схемы необходимость назначения более жестких допусков на линейные размеры, возможность защемления тел качения при больших температурных деформациях. В узлах на рис. 9.15, 9.16 подшипники крепят закладными крышками необходимый зазора регулируют компенсаторным кольцом б Рис. 9.14. Вал-шестерня установлен на радиальных подшипиках (враспор) 159 Рис. 9.15. Вал установлен на ралиальных подшипниках крышки врезные Рис. 9.16. Промежуточный вал редуктора установлен на радиальных шарикоподшипниках крышки врезные Рис. 9.17. Вал-шестерня установлен на радиально-упорных шарикоподшипниках (враспор) Рис. 9.18. Вал конического редуктора установлен на конических роликоподшипниках, поставленных враспор Схему 2 – с осевой фиксацией подшипников враспор — следует применять для сравнительно коротких валов, используя радиально-упорные шариковые или роликовые подшипники (регулируемые. Такие подшипники (без предварительного натяга) допускают регулирование осевых зазоров в необходимых пределах при их монтаже ив процессе эксплуатации. Тепловые удлинения вала не должны полностью выбирать осевые зазоры. Конструкция таких опор представлена на рис. 9.17, 9.18, 9.19. В узлах рис. 9.17, 9.18 осевой зазор регулируется комплектом металлических прокладок б толщиной 0,05-0,5 мм, установленных между корпусом (стаканом) и крышкой. Регулировки осевого зазора в узле рис. 9.19 осуществляются винтом 1, шайбой стопорной 2 и шайбой-упором 3. Подшипниковые узлы с радиально-упорными подшипниками, поставленными враспор, рекомендуется применять при отношении l/d = 6 8 (рис. 9.18, 9.19). Жесткость опор с радиально-упорными подшипниками в большой степени зависит от схемы установки их в узле. На рис. 9.20 показаны две схемы установки радиально-упорных подшипников, поставленных враспор и врастяжку. При одинаковом размере Б величина опорной базы значительно больше L 1 . На рис. 9.21 представлен узел входного вала-шестерни конического редуктора подшипники поставлены врастяжку. За счет увеличения базового размера L обеспечивается большая жесткость узла. Ориентировочно можно принимать L / l = З. Рис. 9.19. Вал установлен на конических роликоподшипниках; крышки врезные Рис. 9.20. Установка двух радиально-упорных подшипников, поставленных а – враспор, б – врастяжку Рис. 9.21. Вал-шестерня на конических роликоподшипниках, поставленных врастяжку 161 § 9.3. КРЕПЛЕНИЕ ПОДШИПНИКОВ НАВАЛУ ИВ КОРПУСЕ Выбор рационального способа крепления подшипников навалу ив корпусе зависит от типа подшипника, величины и направления действующих нагрузок, частоты вращения, условий монтажа и демонтажа и т. п. В тех случаях, когда на подшипник не действует осевая нагрузка и необходимо предотвратить только случайное смещение подшипника, осевое крепление навалу осуществляется только соответствующей посадкой без применения дополнительных устройств. Некоторые наиболее распространенные способы осевых креплений внутренних и наружных колец подшипников навалу ив корпусе даны на рис. 9.22 — 9.25. На риса кольцо поджимается к буртику вала специальной гайкой со стопорной шайбой, внутренний выступ которой входит в паз вала, а наружный отгибается в один из пазов гайки. Размеры гаек и шайб даны в табл. 9.1 и 9.2. На рис. б внутреннее кольцо прижимается к буртику вала резьбовым кольцом с прорезью. Стопорение осуществляется с помощью винта 1. На рис. в кольцо поджимается к буртику вала плоской торцовой шайбой и винтом, а также стопорной шайбой. 162 9.1. Круглые гайки шлицевые по ГОСТ 11871-80) Размеры, мм d Шаг резьбы D D 1 c H b h 10 12 1,25 1,25 22 26 15 18 0,6 8 4 2,0 14 1,5 28 20 0,6 16 18 20 30 32 34 22 24 27 1,0 5 2,5 22 24 27 30 30 42 45 48 30 34 34 39 1,0 10 33 36 39 42 52 55 60 65 42 48 48 56 6 3 45 48 52 56 60 64 70 75 80 85 56 64 64 72 1,0 12 8 4 1,6 90 95 72 80 12 8 4 68 72 76 80 85 90 96 100 2 100 105 110 115 120 125 130 135 80 90 90 100 105 110 110 120 1,6 15 10 5 18 12 6 Пример обозначения гайки нормальной точности с диаметром d = 64 мм, с шагом резьбы 2 мм с полем допуска Низ стали Х с покрытием 01 толщиной 9 мкм Гайка М х 2, 6Н.35Х.019 ГОСТ 11871-80 163 9.2. Стопорные многолапчатые шайбы по ГОСТ 11872-80) Размеры, мм Диаметр резьбы d D D 1 b h l r s 10 12 14 16 18 20 22 24 27 30 33 36 38 42 45 48 52 56 60 64 68 72 76 80 85 90 95 100 10,5 12,5 14,5 16,5 18,5 20,5 22,5 24,5 27,5 30,5 33,5 36,5 39,5 42,5 45,5 48,5 52,5 57 61 65 69 73 77 81 86 91 96 101 26 28 30 32 34 37 40 44 47 50 54 58 62 67 72 77 82 87 92 97 102 107 112 117 122 127 132 137 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 42 45 48 52 56 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 3,5 3,8 3,8 3 7 9 11 13 15 17 19 21 24 27 30 33 36 39 42 45 49 53 57 61 65 69 73 76 81 86 91 96 0,2 0,5 1 1 4,8 4 0,5 5 5,8 1,6 7,8 0,8 6 9,5 7 11,5 1,0 2,0 Пример обозначения стопорной многолапчатой шайбы для круглой шлицевой гайки с диаметром резьбы 64 мм, из материала группы 0,1 с покрытием 0,5: Шайба 64.01.05 ГОСТ 11872-80 Рис. 9.22, г — крепление упорным стопорным пружинным кольцом 1 прямоугольного сечения. Для удобства монтажа и демонтажа установлено также компенсаторное кольцо 2. Размеры стандартных колец и канавок даны в табл. 9.3, 9.4. На рис. 9.22, д кольцо закрепляется корончатой гайкой с шайбой и шплинтом применяют при действии больших осевых ударных нагрузок. Рис. 9.23 - наружное кольцо подшипника зажимается между выступом крышки и упорным буртиком корпуса. Рис. 9.24 — наружное кольцо закреплено между буртиком корпуса упорным кольцом 1 и пружинным стопорным кольцом 2, вставленным в канавку корпуса. Размеры стопорных колец и канавок даны в табл 9.5, 9.6. Рис. 9.25 — наружное кольцо закрепляется в разъемном корпусе двумя закладными (врезными) крышками и кольцом-компенсатором б На рис. 9.26 — 9.28 представлены некоторые способы крепления и регулировки радиалыю-упорных подшипников. В узле на рис. 9.26 зазоры в подшипнике регулируют винтом 1 с мелкой резьбой, шайбой 2 и стопорной планкой 3; в узле на рис. 9.27 — гайкой 1 и стопорной шайбой 2, перемещающей внутреннее кольцо левого подшипника вдоль вала. Следует обратить внимание на закрепление внутренних колец конических роликоподшипников (см. рис. 9.28), сепаратор которых выступает под торцом внутреннего кольца и не дает возможность довернуть гайку до торца необходимо между стопорной шайбой и внутренним кольцом ставить промежуточное кольцо 1; зазоры в этом узле регулируют набором металлических колец б. 9.3. Кольца пружинные упорные плоские наружные эксцентрические и канавки для них Размеры, мм Диаметр вала d Канавка Кольцо d 1 Допускаемая осевая сила кН В r наиб S b l 20 22 23 24 25 26 28 29 30 32 34 18,6 20,6 21,5 22,5 23,5 24,5 26,5 27,5 28,5 30,2 32,2 10 11 12 13 14 14 16 16 17 21 22 1,4 0,1 1,2 3,2 3 3,6 4,0 4,4 165 35 36 37 38 40 42 45 46 48 50 52 33,0 34,0 35,0 36,0 37,5 39,5 42,5 43,5 45,5 47,0 49,0 26 27 28 29 38 39 42 43 45 57 59 1,9 0,2 1,7 4,9 6 5,5 2,2 2,0 6,0 54 55 56 58 60 62 65 68 70 72 75 51,0 52,0 53,0 55,0 57,0 59,0 62,0 65,0 67,0 69,0 72,0 61 62 64 66 68 71 74 78 80 82 86 2,2 0,2 2,0 6,0 6 6,5 2,8 0,3 2,5 7,0 Пример обозначения кольца для вала диаметром d = 30 мм Кольцо 30 ГОСТ 13942-68 Рис. 9.26. Способ крепления Рис. 9.27. Способ фиксации опоры и регулировки радиально- вала (конические роликоподшипники упорного подшипника поставлены врастяжку) Рис. 9.28. Способ крепления опоры вала (конические пдшипники поставлены враспор 166 9.4. Кольца пружинные упорные плоские наружные концентрические и канавки для них Размеры, мм Диаметр вала d Кольцо Канавка Допускемая осевая нагрузка, кН d 2 S b l d 1 b 1 20 22 23 24 25 26 28 29 30 32 34 35 36 37 38 40 42 45 46 48 50 52 54 55 56 58 60 62 65 68 70 18,2 20,2 21,1 22,1 23,1 24,0 25,8 26,8 27,8 29,5 31,4 32,2 33,0 34,0 35,0 36,5 38,5 41,5 42,5 44,5 45,8 47,8 49,8 50,8 51,8 53,8 55,8 57,8 60,8 63,6 65,5 1,2 1,2 3,2 4,0 5,0 6,0 18,6 28,6 21,5 22,5 23,5 24,5 26,5 27,5 28,5 30,2 32,2 33,0 34,0 35,0 36,0 37,5 39,5 42,5 43,5 45,5 47,0 49,0 51,0 52,0 53,0 55,0 57,0 59,0 62,0 65,0 67,0 1,4 1,4 10,4 11,5 12,5 13,4 14,0 14,50 15,7 16,6 16,9 21,6 22,0 26,2 26,9 27,7 28,4 38,2 39,0 42,0 43,0 45,0 55,9 58,3 60,5 61,7 62,9 65,1 67,5 69,8 73,3 76,7 79,0 1,7 5,0 8,0 1,9 2,0 6,0 2,2 2,5 7,0 10,0 2,8 Пример условного обозначения кольца для диаметра отверстия d = 30 мм из стали марки Гс кадмиевым покрытием толщиной 15 мкм, хромированным Кольцо А Г кд 15 хр ГОСТ 13940-68 167 9.5. Кольца пружинные упорные плоские внутренние эксцентрические и канавки для них Размеры, мм 168 9.6. Кольца пружинные упорные плоские внутренние концентрические и канавки для них Размеры, мм 169 Продолжение табл. 9.6 § 9.4. КОНСТРУИРОВАНИЕ ОПОРНЫХ УЗЛОВ РЕДУКТОРОВ В цилиндрических прямозубых передачах нет постоянных осевых усилий, однако они могут возникнуть случайно. В связи с этим рекомендуется одну из опор в узле фиксировать. В редукторах с цилиндрическими косозубыми колесами действует постоянная осевая нагрузка, возрастающая при увеличении угла наклона зубьев. Радиальные однорядные подшипники следует выбирать в тех случаях, когда осевая нагрузка составляет менее 0,35F rI (F rI — суммарная радиальная реакция. В передачах с шевронными колесами или сдвоенными косозубыми, образующими шеврон, осевые усилия отсутствуют. Однако из-за неточности изготовления и сборки в зацепление может входить только один шеврон при этом в нем возникает осевая сила, которая стремится переместить вал-шестерню вдоль оси. В связи с этим один из валов (обычно входной — быстроходный) делают плавающим он самоустанавливается по колесу более тихоходного вала (рис. 9.29). Для удобства сборки и регулировки ведущие валы и подшипники конических редукторов обычно монтируют в стаканах конические роликоподшипни- 170 ки обеспечивают большую жесткость, чем шарикоподшипники, но потери на трение в них в 3—4 раза выше, чем в шарикоподшипниках. Для валов червячных редукторов при межосевом расстоянии a w 180 мм целесообразно червяк устанавливать на два радиально-упорных подшипника со другую опору выполнять плавающей (см. рис. 9.12, 9.13). Валы червячных колес следует монтировать на радиалыю-упорных шариковых или конических роликопод- шипниках с углом контакта = 12 17 о Конструкция стаканов дана на рис. 9.30; материал — серый чугун (СЧ 15). Соотношения размеров стаканов h 0,1D; h 1 h; h 2 1,2h; е = в ; f = (1,0 1,2) в ; h - (1 1,5) мм D 2 = D 1 + (в В 1 1,2В; В (В В - ширина кольца подшипника в 6 12 мм ( 0,1D). Число винтов от 4 (при D 80 мм) допри мм. Толщину стенки стакана h принимают в зависимости от диаметра D отверстия стакана последующим зависимостям D, мм .... До 52 Св. 52 до 80 Св. 80 до 120 Св. 120 до 170 h, мм .... 4-5 6-8 8-10 10-12,5 Конструкции прижимных глухих крышек показаны на рис. 9.31. Конструкция сквозных крышек (с отверстиями) дана на рис. 9.32. В корпусах редукторов с горизонтальным разъемом предпочтительны врезные крышки (рис. 9.33): S 8 12 мм для о = 50 150 мм 5 7 мм е = (0,9 1,0) ; о – диаметр отверстия под подшипник. Для выхода шлифовальных кругов на валах ив корпусах рядом с заплечиками делают канавки (табл. 9.7, 9.8), однако они ослабляют вал, вызывая концентрацию напряжений, поэтому их можно выполнять только в валах, имеющих большой запас прочности. В тяжело нагруженных валах целесообразнее делать галтели. Шероховатость посадочных мест назначают по табл. 9.9. Рис. 9.29. Плавающий вал-шестерня (шевронного редуктора 171 9.7. Размеры канавок в валах, мм d d 1 b R Св. 10 до 50 Св. 50 до 100 d – 0,5 d – 1 3 5 1 1,5 0,5 0,5 9.8. Размеры канавок в отверстиях корпусов, мм D d 2 b R Св. 10 до 50 Св. 50 до 100 Св. 100 D + 0,5 D + 0,5 D + 1 3 5 8 1 1,5 2 0,5 0,5 1,0 172 9.9. Шероховатость посадочных поверхностей валов и отверстий корпусов Посадочные поверхности Класс точнорсти подшипников а, мкм, для номинальных диаметров, мм До 80 Более 80 до 500 Валов и отверстий корпусов Торцов заплечиков Валов и корпусов 0 6 и 5 0 6 и 5 1,25 0,63 2,5 1,25 2,5 1,25 1,25 1,25 § 9.5. КЛАССЫ ТОЧНОСТИ И ПОСАДКИ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ ГОСТ 520—71 устанавливает пять классов точности подшипников качения, обозначаемых в порядке повышения точности 0; 6; 5; 4; 2. Подшипники высоких классов точности (5, 4, 2) относительно дороги. Например, подшипник го класса приблизительно враз дороже аналогичного подшипника го класса. Допуски на наружные и внутренние кольца зависят от типа подшипника, его размеров и класса точности. Рис. 9.34. Схема расположения полей допусков на внутренний и внешний диаметры подшипников качения навали корпус) Расположение полей допусков колец подшипников показано на рис. 9.34 по ГОСТ 520-71). Посадку наружного кольца в корпус или стакан выполняют в системе вала. Посадку внутреннего кольца подшипника навал осуществляют по системе отверстия, поле допуска на диаметр отверстия внутреннего кольца подшипника расположено не в тело кольца, как это имеет место для основного отверстия, а в воздух. Сопряжение наружного кольца подшипника с отверстием корпуса или стакана выполняется обычно по переходным посадкам, обеспечивающим весьма малые натяги или небольшие зазоры, позволяющие кольцу при работе несколько проворачиваться относительно своего посадочного места. Это обеспечивает при местном нагружении более равномерный износ беговых дорожек, так как под место действия силы будут попадать все новые участки кольца. Посадку подшипников выбирают так, чтобы кольцо, сопрягаемое с вращающейся деталью, имело натяг (неподвижное соединение, а другое кольцо, сопрягаемое с неподвижной деталью, — небольшой зазор (проскальзывание. Различают следующие виды нагружения колец местное, циркуляционное и колебательное. При местном нагружении результирующая радиальная нагрузка постоянно воспринимается лишь ограниченным участком дорожки и передается соответствующему участку посадочной поверхности вала или корпуса. Такой вид нагружения имеет место при постоянном направлении вектора F rl , приложенного к неподвижному кольцу подшипника, или при вращении вектора силы ц вместе с кольцом подшипника водном направлении с одинаковой угловой скоростью. При циркуляционном нагружении результирующая радиальная нагрузка последовательно воспринимается всей окружностью дорожки качения и передается также последовательно на всю окружность посадочной поверхности вала или корпуса. Такое нагружение наблюдается, когда кольцо вращается относительно постоянной по направлению радиальной нагрузки или когда направление нагрузки изменяется (вращающаяся нагрузка) по отношению к неподвижному кольцу. При колебательном нагружении на подшипник совместно действуют нагрузка F rl , постоянная по направлению, и вращающаяся нагрузка F r2 , причем равнодействующая этих нагрузок не совершает полного оборота, а колеблется на определенном участке невращающегося кольца (на некоторый угол. 9.10. Посадки радиальных шарико- и роликоподшипников классов 0 и 6 Нагружение кольца Поля допусков валов отверстий При нагружении внутреннегор кольца наружного кольца Местное j s 6, h6, g6, f6 J s 6, J s 7, H7 Циркуляционное k6, m6, n6, j s 6 N7, M7, Колебательное m6, k6, j s 6 K7, J s 7, H6 174 9.11. Посадки радиально-упорных шарико- и роликоподшипников Вид нагружения колец Регулируемое кольцо Нерегулируемое кольцо Поля допусков валов отверстий корпусов валов отверстий корпусов Циркуляционное j s 6, h6 J s 7 n6, m6, k6, j s 6 N7, M7, K7, J s 7 Местное Кольцо перемещается по посадочной поверхности f6 g6 h6 H7 - - Кольцо не перемещается по посадочной поверхности j s 6 h6 N7, M7, H7 j s 6, h6 N7, M7, H7 9.12. Подшипники шариковые и роликовые радиальные и шариковые радиально-упорные, кольца внутренние Интервалы номинальных диаметров Класс 0 Класс 6 Предельные отклонения, мкм, отверстия внутреннего кольца нижнее верхнее нижнее верхнее Св. 10 до 18 Св. 18 до 30 Св. 30 до 50 Св. 50 до 80 Св. 80 до 120 Св. 120 до 180 -8 -10 -12 -15 -20 -25 0 -7 -8 -10 -12 -15 -18 0 9.13. Подшипники шариковые и роликвые радиальные и шариковые радиально-упорные, кольца наружные Интервалы номинальных диаметров Класс 0 Класс 6 Предельные отклонения, мкм, наружного кольца нижнее верхнее нижнее верхнее Св. 18 до 30 Св. 30 до 50 Св. 50 до 80 Св. 80 до 120 Св. 120 до 150 Св. 150 до 180 Св. 180 до 250 -9 -11 -13 -15 -18 -25 - 30 0 -8 -9 -11 -13 -15 -18 -20 0 Рекомендации по назнчению посадок подшипников даны в табл. 9.10, 9.11. Предельные отклонения внутреннего и наружного колец шариковых и роликовых подшипников (классов точности 0 и 6) даны в табл. 9.12, 9.13. 175 |