Материал: atlas_01_02

— 6

щью гайки 3, расположенной у правого торца втулки. Смазывание под давлением. Подшипник обеспечивает высокую стабильность положения оси и позволяет работать с высокими скоростями скольжения благодаря обильному поступлению масла в несущие масляные слои и хорошими условиями их охлаждения.

Многоклиновой гидродинамический подшипник, выполненный

ввиде втулки 1 с фасонной расточкой рабочей поверхности, приведен на рис. 2. Расточку выполняют путем смещения радиуса растачиваемого отверстия «за центр втулки». Это обеспечивает при работе с валом образование клинообразного зазора и гарантированное образование несущего масляного слоя (клина). Подача смазки принудительная.

Самоустанавливающийся гидродинамический одноклиновой подшипник тяжелого токарного станка приведен на рис. 4. Самоустановка подшипника на опорной сфере осуществляется автоматически

вслучае поворота втулки 1 в вертикальной плоскости при возникновении кромочных давлений вследствие упругих деформаций шпинделя от внешней нагрузки. Смазывание подшипников непрерывное под давлением.

Многоклиновой гидродинамический подшипник (лист 338, рис. 1) с вкладышами-сегментами 2, контактирующими своими сферическими опорными лунками 1 (поверхностями) с винтами 3, имеющими сопрягаемые опорные сферы. Крепление вкладышей позволяет им самоустанавливаться в плоскости вращения и вдоль оси вала при его вращении, что обеспечивает образование оптимального несущего масляного слоя, отсутствие кромочных давлений, возможность работы подшипника с очень тонкими масляными слоями и регулирование диаметрального зазора при сборке. Опорные сферические поверхности лунок и винта взаимно притерты, что обеспечивает большую площадь контакта и в результате — высокую жесткость подшипника. Смазывание принудительное под давлением.

Гидростатический подшипник (лист 338, рис. 2) воспринимает радиальные и осевые нагрузки. Подача смазки в рабочие карманы осуществляется под давлением от насоса через дроссель 1. Дроссели выполнены из медных трубок малого сечения — капилляров (d= 1,0...1,5 мм), свернутых в спирали и залитых эпоксидным клеем

вспециальных стаканах, ввернутых в корпус подшипника. Такая конструкция упрощает технологию изготовления и позволяет компенсировать технологические отклонения размеров вала и втулки путем подбора дросселя соответствующей длины. Помимо этого, применение трубок d >1,0 мм позволяет существенно повысить надежность подшипников, так как практически исключает засорение дросселей.

Многоклиновой гидродинамический подшипник (лист 338, рис. 3) имеет вкладыши-сегменты 1 с наружной сферической поверхностью. Контактирование вкладышей с коническими опорными кольцами 2 позволяет вкладышам при вращении шпинделя самоустанавливаться в плоскости вращения и вдоль оси вала, что обеспечивает

образование оптимальных несущих масляных слоев, исключает кромочные давления и дает возможность работы подшипника с очень тонкими несущими слоями. Регулирование диаметрального зазора производят подбором проставочного кольца 3 между опорными коническими кольцами, удерживающего одновременно вкладыши от проворота. Подача смазки принудительная под давлением.

Многоклиновой гидродинамический подшипник с вкладышамисегментами 2, имеющими возможность самоустановки в плоскости вращения, приведен на рис. 4. Самоустановка осуществляется вследствие перекатывания вкладыша по своей наружной поверхности 1, имеющей радиус примерно на 10% меньше радиуса опорной цилиндрической поверхности корпуса шпиндельной бабки. Расположение опорных поверхностей вкладышей обеспечивает самоустановку вкладышей и образование при вращении вала оптимальных несущих масляных слоев (клиньев). Подача смазочного материала принудительная под небольшим давлением.

Лист 339. Опоры скольжения двигателей внутреннего сгорания.

Опоры коленчатого вала автомобильного двигателя показаны на рис. 1. Вкладыши коренных и шатунных подшипников этого двигателя— тонкостенные короткие, выполняемые штамповкой из биметаллической ленты, получаемой методом прокатки. По мере износа шейки вала перешлифовывают, а вкладыши заменяют на следующий ремонтный размер. Смазочные материалы под давлением подаются к коренным подшипникам, а потом через отверстия в вале подводятся к шатунным шейкам.

Нижняя головка шатуна, блок цилиндров и крышки коренного подшипника подвержены температурным и силовым деформациям, вследствие чего рабочие поверхности вкладышей принимают во время работы овальную форму, причем меньший диаметр получается в плоскости разъема. Для устранения вредных последствий деформаций вкладыши часто делают с пологими скосами или «холодильниками».

Торцовые поверхности вкладыша, покрытые антифрикционным слоем, могут воспринимать небольшие осевые нагрузки и препятствовать осевому смещению вала. Сопряжение верхней головки шатуна, поршня и поршневого пальца двигателя работает в неблагоприятных условиях: при высокой температуре, динамических нагрузках и знакопеременном характере движения. Для равномерного распределения износа по окружности поршневые пальцы делают плавающими (рис. 3, 4). Смазочное вещество к поршневому пальцу поступает в виде масляного тумана через отверстие в верхней головке шатуна и со стенок цилиндра (рис. 3). В мощных двигателях смазочный материал к поршневому пальцу подается через специальный маслопровод или отверстие в стержне (рис. 4).

Лист 340. Опоры скольжения транспортных и тяжелых машин.

Особенность опоры скольжения (буксы) товарного вагона (рис. 1) — неполный охват шейки, применение дешевых антифрикционных сплавов и упрощенных способов смазывания. Нагрузка на цапфу

иотводит тепло. Вкладыш облицован резиной. Упругие свойства резины способствуют самоустановке вала в подшипниках и делают подшипник менее чувствительным к частицам песка, попадающим в воду, которые легко проходят по поверхности трения, не внедряясь в поверхность резины. Коэффициент трения вкладышей с резиновой облицовкой не превышает коэффициентов трения металлических вкладышей при смазке маслом.

Листы 346, 347. Рациональные схемы смазывания подшипников.

Приведены рекомендуемые способы подвода смазочных материалов в зависимости от конструкции подшипника, направления действия нагрузки, расположения подшипника в пространстве (лист 346)

иконструктивные схемы осевых подшипников, обеспечивающие поступление смазочных материалов в рабочую зону и образование надежного несущего слоя (лист 347). Схемы «а», приводимые на листе 347, применяются исключительно в неответственных, легко нагруженных подшипниках.

Схемы «б», «в», «г» (лист 347) применяют для тяжелонагруженных ответственных осевых подшипников и обеспечивают надежность

идолговечность опор.

Лист 348. Воздушные опоры высокоскоростного электрошпинделя.

Применение подшипников с воздушным смазыванием, имеющих малые потери на трение, позволяет создавать машины и узлы, имеющие высокооборотные шпиндели и валы. На листе 348 изображен пневмошпиндель А50/100 конструкции ЭНИМС, шпиндель которого вращается с частотой (4... 100) 104 мин"1. Шпиндель 2 приводится во вращение турбиной 4 типа сегнерова колеса, работающей на сжатом воздухе давлением 0,35...0,5 МПа. Изменение частоты вращения производится регулятором с пульта питания. Высокотвердый стальной шпиндель (вал) с напрессованной на него турбиной вращается в подшипниках, смазываемых сжатым воздухом. Радиальные подшипники состоят из латунной обоймы 3, в которую со значительным натягом запрессованы вкладыши 1 из углеграфита, пропитанного баббитом для устранения пористости. Конструкция обоймы позволяет подшипнику расширяться при нагреве, что исключает заклинивание вала.

Осевые подшипники 5 выполнены из пористого углеграфита. Несущие воздушные слои создаются в результате поступления подаваемого под давлением воздуха через поры в рабочий зазор.

Подача воздуха под давлением обеспечивает:

устранение сухого трения при пуске и остановке шпинделя; подавление вибраций вала (типа полускоростного вихря) с одно-

временным увеличением несущей способности подшипника; исключение возможности попадания абразива в рабочий зазор

подшипника.

Лист 349. Электромагнитные опоры высокоскоростного электро-

шпинделя. Электрошпиндель представляет собой электродвигатель, питаемый током повышенной частоты, вал которого, являющийся в данном случае одновременно шпинделем металлорежущего станка,

покоится в электромагнитных радиальных и осевых опорах. Шпиндель вращается с частотой до 50 000 мин"1. Каждая электромагнитная опора состоит из собственно подшипника и электронной системы, осуществляющей питание электромагнитов и управление положением вала-шпинделя в опоре.

Радиальный подшипник состоит из вала 1 с насаженной на него втулкой 4 из специального ферромагнитного материала, втулкистатора 5, охватывающего вал и несущего электромагниты, и датчиков 3, контролирующих положение вала в переднем радиальном подшипнике. Последние расположены в специальных держателях, крепящихся к корпусу 6 электрошпинделя, и являются составной частью системы питания электромагнитов. Вал удерживается в центральном положении магнитным полем, создаваемым электромагнитами. Величина и направление действия магнитных сил регулируется датчиками 5, фиксирующими малейшее отклонение вала от центрального положения под действием внешних сил. В процессе работы вал практически непрерывно совершает колебания около своего центрального положения во втулке. Для исключения аварии (схватывания) опоры в периоды отказа системы управления, питания, при перегрузке и т. п. в опору встроен радиальный подшипник 2, между внутренним кольцом которого и шейкой вала имеется зазор, равный половине величины рабочего зазора в электромагнитной опоре (втулке).

Осевой подшипник состоит из диска 8, выполненного из ферромагнитного материала, укрепляемого на вале 1, электромагнитов 7, охватывающих диск с обеих сторон и размещенных

вкорпусе электрошпинделя, и датчика 9 положения осевого подшипника. Последний крепится в специальной державке 10, укрепляемой в корпусе электрошпинделя, и является составной частью системы питания электромагнитов. Вал удерживается в среднем положении магнитным полем, создаваемым электромагнитами. Величина и направление действия магнитных сил регулируются датчиком 9, фиксирующим отклонение вала от середины осевого зазора. Для исключения возможности повреждения опоры в периоды отказа систем управления, питания, при перегрузке и т. п. в заднюю опору встроены два радиально-упорных подшипника 11, между внутренними кольцами которых и торцами опорных буртов, имеющихся на валу, и шейкой вала имеются осевые и радиальные зазоры, равные половине величины рабочих зазоров в электромагнитной опоре. В случае смещения вала в опоре на величину, превышающую половину рабочего зазора, шарикоподшипники воспринимают нагрузку на себя.

Электрическая система питания и управления электромагнитами опоры представляет собой обычную систему автоматического регулирования. Система обеспечивает центральное положение вала

вопоре. В процессе работы вал практически непрерывно колеблется около своего центрального положения во втулке радиального и опорных дисков осевого подшипника.

ПОДШИПНИКИ КАЧЕНИЯ. ЛИСТЫ 350...378

В атласе приведены краткие сведения о подшипниках и сопряженных с ними деталях, необходимые конструктору при проектировании подшипниковых узлов. В выдержках из каталога-справочника [7] приведены данные о размерах и характеристиках наиболее распространенных подшипников, выпускаемых отечественной промышленностью. Рекомендации по выбору подшипников дополнены примерами расчетов. С учетом возможности применения ЭВТ кроме табличных значений расчетных величин даны формулы для их вычисления. При составлении таблиц использованы данные ГОСТов и ведомственных нормалей.

Лист 350. Классификация подшипников качения. Подшипники качения классифицируют по следующим основным признакам: направлению воспринимаемых нагрузок, форме тел качения, числу рядов тел качения и по основным конструктивным особенностям.

Лучшие цилиндрические и конические ролики изготовляют в настоящее время с небольшой (7...30 мкм на сторону) выпуклостью поверхности качения (бомбиной) и со скругленными торцами. Подшипники с таким модифицированным контактом отличаются повышенной грузоподъемностью и меньшей чувствительностью к перекосам колец.

Кроме основных конструкций каждого типа подшипников изготовляют их разновидности: с канавками под упорное кольцо, с защитными шайбами, с дополнительными бортами, с коническим отверстием внутреннего кольца и другие.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Основное условное обозначение, дополнительные знаки и знак завода-изготовителя (например, ГПЗ-1) нанесены на торцовые поверхности колец подшипников. Основное условное обозначение составляется из цифр (максимальное число цифр — 7) и определяет внутренний диаметр подшипника, его серию, тип, конструктивную разновидность. Порядок отсчета цифр справа налево.

Для подшипников с внутренним диаметром 20...495 мм, за исключением радиально-упорных шариковых со съемным наружным кольцом, две крайние правые цифры обозначения являются частным от деления внутреннего диаметра в миллиметрах на пять, а за тем же исключением внутренние диаметры 10, 12, 15 и 17 мм обозначаются соответственно 00, 01, 02 и 03. Третья и седьмая цифры определяют размерную серию подшипников всех диаметров, кроме малых (до 9 мм включительно). Причем третья цифра обозначает серию диаметров, а седьмая — серию ширин. Но если седьмая цифра —0, то третья цифра определяет серию и по диаметру и по ширине подшипника.

Четвертая цифра обозначает тип подшипника:

Пятая или пятая с шестой цифрой обозначают конструктивную разновидность подшипников. В основном условном обозначении нули, стоящие левее последней значащей цифры, опускаются.

Кроме цифр основного обозначения слева и справа от него могут помещаться дополнительные знаки (буквенные или цифровые), обозначающие класс точности, группу радиального зазора, ряд момента трения и категорию подшипников (А, В. С). Так, например, класс точности подшипника обозначается цифрой слева через тире от основного обозначения.

Обозначения классов точности в порядке возрастания точности: О, 6Х, 6, 5, 4, 2, Т. Класс точности подшипника «О» не проставляется. Слева от обозначения класса точности могут быть проставлены дополнительно знаки, указывающие на то, что подшипник изготовлен по специальным требованиям к радиальному зазору и моменту трения. При наличии этих знаков обозначение класса точности «О» сохраняется.

Справа от основного обозначения могут стоять буквенные знаки, характеризующие материал деталей подшипника (например, буква Е обозначает, что сепаратор выполнен из пластических материалов, буква Ю--все детали или часть деталей изготовлены из нержавеющей стали), конструктивные изменения деталей подшипника обозначаются буквой К с цифрами; буквы Т, Tl, T2...T6 указывают на специальную термообработку деталей подшипника (температура отпуска соответственно 200, 225, 250...450 С).

КРАТКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОСНОВНЫХ ТИПОВ ПОДШИПНИКОВ И ИХ КОНСТРУКТИВНЫХ РАЗНОВИДНОСТЕЙ

Шариковые радиальные однорядные подшипники основного типа-- 0000 предназначены для восприятия радиальных и ограниченных осевых нагрузок любого направления, являются одними из наиболее распространенных и дешевых подшипников. Грузоподъемность их ниже, чем у роликоподшипников равных размеров. Допускаемые углы взаимного перекоса колец (внутреннего относительно наружного) подшипников с нормальными радиальными зазорами при радиальной нагрузке — до 8' (см. лист 376). Конструктивные разновидности: 1) с двумя защитными шайбами (тип 80000) — заполняются пластичным смазочным материалом на заводе-изгото- вителе; 2) с канавками для ввода шариков без сепаратора (тип 900000) — обладают большей радиальной грузоподъемностью, чем

— 10-

подшипники основного типа. Для восприятия осевых нагрузок не применяются, отличаются повышенным моментом трения и, следовательно, меньшей быстроходностью.

Шариковые радиальные сферические двухрядные подшипники. Ос-

новной тип—1000. Предназначены для восприятия радиальных нагрузок, но могут воспринимать и ограниченные осевые нагрузки любого направления. Радиальная грузоподъемность значительно меньше, чем у радиальных однорядных шарикоподшипников. Применяются в узлах с нежесткими валами и в конструкциях, в которых не может быть обеспечена надлежащая соосность отверстий в корпусах. Допускают значительные (до 4") взаимные перекосы колец. Конструктивная разновидность-с коническим отверстием и закрепительной втулкой (тип 11000 на листе 350 не показан). Эти подшипники можно устанавливать на гладких (без бортов) валах.

Роликовые радиальные подшипники с короткими цилиндрическими роликами. Основной тип — 2000. Конструктивные разновидности: 1 ) без бортов на внутреннем кольце ( тип 3 2 0 0 0 ) ; 2) с однобортовым внутренним кольцом (тип 42000); 3) с однобортовым внутренним кольцом и плоским упорным кольцом (тип 92000). Роликоподшипники отличаются большей грузоподъемностью, чем шарикоподшипники. Подшипники основного типа могут воспринимать только радиальную нагрузку. Борта на кольцах и торцовые шайбы воспринимают весьма ограниченные осевые нагрузки. Роликоподшипники допускают раздельный монтаж внутренних и наружных колец. Подшипники с модифицированным контактом допускают взаимные перекосы колец до 6' (без модификаций — до 2').

Двухрядные роликоподшипники (тип 182000) применяют обычно в опорах шпинделей для обеспечения высокой жесткости и точности вращения.

Роликовые радиальные подшипники с длинными цилиндрическими роликами. Основной тип — 4000. Конструктивная разновидность— двухрядный без бортов на внутреннем кольце (тип 794000). Подшипники с длинными роликами отличаются от подшипников с короткими роликами большей грузоподъемностью и значительно меньшей быстроходностью.

Игольчатые роликоподшипники. Основной тип — 74000. Кон-

структивные разновидности ( на листе 350 не показаны): 1) с одним наружным штампованным кольцом (тип 940); 2) с одним наружным кольцом (карданные — тип 804000); 3) с одним наружным кольцом (тип 24000). Игольчатые роликоподшипники отличаются большой радиальной грузоподъемностью при малых радиальных габаритах. Осевые нагрузки воспринимать не могут и осевое положение вала не фиксируют. Большинство конструкций изготовляют без сепараторов. Рекомендуются для применения в узлах, работающих при колебательном движении вала или при малых частотах вращения. Игольчатые подшипники с сепараторами могут работать при сравнительно высоких частотах вращения. Весьма чувствительны к взаимным перекосам колец (однорядные без

модификации профиля допускают перекосы до Г, с модификацией до 4').

Роликоподшипники радиальные сферические двухрядные. Основной тип — 3000. Отличаются от радиальных сферических двухрядных шарикоподшипников значительно меньшей быстроходностью, большей грузоподъемностью, но сложнее в изготовлении и дороже.

Роликовые радиальные подшипники с витыми роликами. Основной тип — 5000. Применяются для восприятия радиальных нагрузок в неответственных узлах при малых частотах вращения и ярко выраженной ударной нагрузке.

Шарикоподшипники радиально-упорные однорядные. Основные ти-

пы: 36000, 46000, 66000. Отличаются расчетным углом контакта alfa (а =12, 26 и 36е соответственно). Конструктивные разновид-ности: 1) со съемным наружным кольцом (тип 6000), 2)

сдвоенные (типы 436000, 446000, 466000, 336000, 346000, 366000, 236000, 246000, 266000). Эти подшипники предназначены для восприятия комбинированных радиально-осевых нагрузок.

Подшипники типов 6000, 36000, 46000 и 66000 могут воспринимать осевые нагрузки только одного направления; работать только при радиальной нагрузке без осевой не могут.

При определении осевых нагрузок на опоры следует учитывать осевые силы, возникающие под действием радиальных нагрузок из-за наклона контактных линий. Чем меньше угол контакта, тем больше радиальная и меньше осевая жесткость и грузоподъемность подшипников. С ростом угла контакта снижается предельная быстроходность из-за отрицательного влияния гироскопического эффекта.

Для восприятия осевых нагрузок любого направления и двусторонней фиксации вала эти подшипники устанавливают на валу попарно, причем при сборке узла их необходимо регулировать для получения примерно нулевого зазора между шариками и желобами колец при установившемся температурном режиме. В некоторых машинах (например, в станках) путем регулировки парные подшипники собирают с предварительным натягом, благодаря которому повышается жесткость опор и точность вращения. Подшипники с разъемными внутренними кольцами типа 176000 воспринимают осевые нагрузки любого направления, обеспечивают точную осевую фиксацию валов. Эти подшипники не надо регулировать при сборке.

Радиально-упорные подшипники отличаются от радиальных большим числом шариков, поэтому их жесткость и грузоподъемность выше. Допустимые взаимные перекосы колец до 4...6' (большие значения — при малых углах контакта).

Сдвоенные радиально-упорные подшипники специально комплектуют и дорабатывают на заводе-изготовителе, регулировка их при сборке узла не требуется; взаимозаменяемы только полные комплекты, но не отдельные подшипники. Сдвоенные подшипники типов

336000, 346000, 366000 и особенно 236000, 246000, 266000 обеспечива-

ют высокую жесткость опоры по отношению к угловому перемещению при прогибе вала.