Материал: atlas_01_02

Листы 363...366. Способы крепления внутренних и наружных колец подшипников. При выборе способа закрепления внутренних и наруж- ных колец следует учитывать величину осевой нагрузки на опору, метод фиксации осевого положения вала, размеры узла, частоту вращения вала, характер посадки, тип подшипника и общие требования к конструкции узла в целом.

В каждом частном случае принятому способу крепления внутрен-

него (наружного) кольца могут соответствовать различные способы крепления наружного (внутреннего) кольца, поэтому крепления, обозначенные тонкими линиями, следует рассматривать лишь как возможный вариант, приведенный для пояснения передачи силового потока.

По способности фиксировать осевое положение вала опоры разделяются на плавающие и фиксирующие. Плавающие опоры допускают осевое перемещение вала в любом направлении (лист 363, рис. 9, 10; лист 364, рис. 1, 8). Фиксирующие опоры ограничивают осевые перемещения, как в одном (лист 363, рис. 1, 5, 8; лист 364, рис. 4), так и в обоих направлениях (лист 363, рис. 2, 4, 7; лист 364, рис. 2, 3, 5, 6, 9). Осевые нагрузки могут воспринимать только фиксирующие опоры.

Крепление внутренних колец на валах различаются по форме вспомогательных деталей: крепления без вспомогательных деталей; крепления гайками различных типов; крепления торцовыми шайбами различных конструкций; крепления плоскими пружинными стопорными кольцами; крепления упорными кольцами; крепления на закрепительных и буксовых втулках.

Крепление внутреннего кольца с помощью одностороннего упора

взаплечик вала (лист 363, рис. 1) применяется в сочетании с односторонним упором в корпусные детали и обеспечивает передачу осевой силы одного направления. При недостаточной высоте заплечика вала (лист 363, рис. 8) применяют упорные кольца. Указанные способы крепления просты и могут обеспечить работу подшипника при любой допустимой для него частоте вращения. Крепление внутреннего кольца с помощью заплечика вала и гаек различных конструкций (лист 363, рис. 2, 9) обеспечивает передачу осевых сил любого направления. Стопорящее устройство необходимо выбирать с учетом частоты вращения вала; так, например, лапки стопорной шайбы (лист 363, рис. 2) при большой частоте вращения могут быть отогнуты центробежными силами. При посадке внутреннего кольца на конический участок вала (лист 363, рис. 9) необходимо крепить кольцо гайкой независимо от того, передает подшипник осевые нагрузки или нет. Крепление радиальноупорных подшипников гайками при отсутствии упора с противоположной стороны (лист 363, рис. 5; лист 364, рис. 4) применяется

вслучаях, когда регулировка подшипников осуществляется смещением внутреннего кольца по валу. Крепление на закрепительной втулке (лист 363, рис. 7) применяется при посадке радиальных сферических двухрядных подшипников на гладкий вал. При таком креплении обеспечивается двусторонняя фиксация вала и передача осевых нагрузок. Крепление концевыми шайбами (лист 363, рис. 4) применяется только на концах валов и по условиям работы соответствует креплению при помощи гаек, при необходимости сократить длину заготовки вала или если нельзя нарезать на валу резьбу под гайку.

Фасонные торцовые шайбы ( лист 3 6 4 рис 2 ) более точно центрируются по валу и могут работать при больших частотах

вращения. Крепления пружинными кольцами (лист 363, рис. 3, 6) просты и дешевы. При креплении пружинным кольцом нескольких деталей между кольцом и деталями следует предусмотреть установку регулировочного кольца. Крепление упорным кольцом на посадке с натягом (лист 363, рис. 10) применяют в случаях, когда недопустима значительная концентрация напряжений, возникающая в резьбе и канавке под пружинные кольца. На листах приведены также некоторые специальные крепления.

Крепления наружных колец подшипников выполняются с помощью заплечиков в корпусе или в стакане, различного типа крышек, шайб, упорных колец, разрезных пружинящих колец, упорных бортов на наружном кольце подшипника и другими специальными способами (лист 366); торцовые шайбы (рис. 1, 2), стопорные пружинные кольца (рис. 7, 8), подшипники с упорными бортами на наружном кольце (рис. 10), врезными крышками (рис. 9) применяют в случаях, когда необходимо сократить габариты узла.

Регулировка осевой игры, предварительного натяжения подшипников и осевого положения валов может быть осуществлена при помощи креплений, представленных на листе 365 (рис. 1, 2, 3) и листе 366 (рис. 4, 5). В узлах, изображенных на рис. 1, 2 (лист 365), регулировка производится подбором прокладок, подкладываемых под торцы крышек. В узлах на рис. 3 (лист 365) и 4, 5 (лист 366) регулировка осуществляется с помощью резьбовых деталей. В узле на рис. 6 (лист 366) установлен нерегулируемый подшипник, сменными кольцами и специальными винтами осуществляется осевая фиксация и регулировка осевого положения вала. Крепление бортами врезных крышек может быть применено при разъемных корпусах.

Листы 367, 368. Заплечики для установки подшипников качения. На листах приведены выдержки из ГОСТ 20226—82, который регламентирует размеры заплечиков валов и корпусов в местах установки подшипников качения. Размеры заплечиков выбраны с учетом следующих основных требований:

1. Для обеспечения перпендикулярности средней плоскости подшипника к оси вала торец внутреннего кольца всех типов подшипников следует упирать в заплечики или распорные втулки. Допуски торцового биения заплечиков при этом должны соответствовать приведенным в ГОСТ 3325—85 (см. лист 376).

2.Поверхность соприкосновения с торцом подшипника должна обеспечить передачу осевой нагрузки (внешней для узла или монтажной при запрессовке).

3.Заплечики не должны затруднять демонтаж подшипника при помощи съемника.

4.Заплечики или распорные втулки не должны задевать за сепаратор или тела качения, на что особенно важно обращать внимание при проектировании узлов с коническими, радиальноупорными и сферическими подшипниками.

В технически обоснованных случаях допускается увеличивать диаметры заплечиков валов и уменьшать диаметры заплечиков

Корпусов до размеров, обеспечивающих нормальную работу подигип-ников (не допускается касание заплечиков о сепаратор или тела качения).

Если диаметры заплечиков валов больше, а диаметры заплечиков корпусов меньше рекомендуемых пределов, то необходимо предусматривать демонтажные пазы под лапы съемников. В глухих корпусах для облегчения демонтажа делают резьбовые отверстия.

Следует обратить особое внимание на то, что у подшипников роликовых конических однорядных сепаратор может выступать за габариты подшипника, поэтому при креплении внутреннего кольца гайкой со стороны узкого торца следует между подшипником и гайкой устанавливать кольцо, диаметр которого должен быть не более da, а длина не менее а1 (см. также лист 370, рис. 1).

Листы 369...372. Примеры конструкций опор валов с радиальными, радиально-упорными и упорными подшипниками. Обычно вал устанав-

ливают на двух опорах, причем возможны различные сочетания плавающих и фиксирующих опор (схемы установки).

Схема 1. Обе опоры плавающие (лист 369, рис. 1, 4). Применяется в тех случаях, когда осевая фиксация осуществляется какими-либо другими элементами конструкции, например зубьями шевронных зубчатых колес, торцовыми шайбами.

Схема 2. Одна из опор фиксирующая, вторая плавающая (лист

369, рис. 2; лист 370, рис. 1, 2; лист 371, рис. 3; лист 372, рис. 1).

Такие конструкции могут быть схематично представлены в виде вала с одной шарнирно-подвижной и одной шарнирно-неподвижной опорами. В качестве шарнирно-подвижной (плавающей) целесообразно применять менее нагруженную опору. Величина осевых перемещений в шарнирно-неподвижной (фиксирующей) опоре зависит от собственного осевого зазора в подшипниках, способов крепления колец подшипников на валах и в корпусах, а также от собственной осевой жесткости подшипников. Основные достоинства схемы:

а) не требуется точное расположение посадочных мест по длине; б) опоры могут быть установлены на любом расстоянии друг от друга, так как даже значительные температурные деформации будут компенсироваться осевыми перемещениями плавающей опоры;

в) возможность обеспечения высокой осевой жесткости и грузоподъемности фиксирующих опор, особенно в случае применения двух радиально-упорных подшипников с большими углами наклона контактных линий.

Схема 3. Каждая из опор ограничивает осевое перемещение вала в одном направлении (лист 369, рис. 3; лист 370, рис. 3; лист 371, рис. 1, 3, б). Такая схема наиболее проста, для ее конструктивного решения требуется меньшее количество деталей. Широко применяется, особенно при малых расстояниях между опорами. При больших расстояниях между опорами следует учитывать опасность нарушения нормальной работы узла в результате неодинаковых температурных деформаций вала и корпуса. По этой причине не рекомендуется использовать в таких узлах радиально-упорные подшипники с боль-

шими углами наклона контактной линии (при ос>20 ). Выбор конструкции опор валов производят с учетом особенностей эксплуатации и конструктивного оформления узла в целом. Важнейшими факторами, определяющими конструкцию опор, являются величина и направление внешних нагрузок на вал, метод фиксации осевого положения вала, способ регулировки осевого положения вала

ипредварительного натяжения подшипников, тип подшипников. Конструирование опор начинают с выбора схемы установки и типа подшипников. Следует стремиться к тому, чтобы вал с опорами представлял собой статически определимую систему, так как в статически неопределимых системах на опоры могут действовать усилия, во много раз превышающие внешние нагрузки. На листах приведены конструкции опор валов различных машин и механизмов с классификацией по способу фиксации положения вала, величине

инаправлению воспринимаемых нагрузок и способу регулировки. Краткие пояснения конструкций приведены непосредственно на листах.

Листы 373, 374. Примеры конструкций тяжелонагруженных и высокоскоростных опор с подшипниками качения. Коленчатый вал компрессора передает движение через два шатуна (один из них на чертеже не показан) на ползуны (крейцкопфы), совершающие прямолинейное возвратно-поступательное движение, а затем на поршни, разгруженные от радиальных усилий. В процессе работы опоры качения нагружаются значительными, переменными по величине и направлению усилиями. В опорах высокоскоростного шпинделя применены сдвоенные радиально-упорные подшипники прецизионного изготовления (классы точности 5 и 4) с малым углом контакта. Применение подшипников с малым углом контакта обеспечивает повышенную жесткость вала в радиальном направлении. Предварительный осевой натяг создается с помощью упругих элементов (пружин), что способствует компенсации деформаций вала при нагреве и предохраняет опоры от защемления.

Лист 375. Посадка подшипников качения. На листе приведены предельные отклонения размеров посадочных поверхностей подшипников класса точности 0. По ГОСТ 520—89 «Подшипники шариковые и роликовые. Технические требования» регламентируются не только наибольшие и наименьшие значения диаметров, но и средние внутренние dm и наружные Dm диаметры. Средний диаметр определяют как среднее арифметическое наибольшего и наименьшего значений диаметра, измеренных в двух крайних сечениях кольца. Посадки подшипников отличаются от обычных расположением

ивеличинами полей допусков на посадочные поверхности колец. Поля допусков на отверстие внутреннего кольца dm смещены внутрь отверстия. По ГОСТ 3325—85 поля допусков на средний диаметр отверстия обозначаются LO, L6, L5, L4, L2 (в зависимости от класса точности подшипника — 0, 6, 5, 4, 2), поля допусков на средний наружный диаметр подшипника обозначаются соответственно 10; /6; /5; 14; 12.

В каждом конкретном случае, выбирая посадку, следует учитывать: условия нагружения кольца (местное, циркуляционное, колебательное); величину, характер (спокойная, ударная, вибрационная) и направление действующей нагрузки, режим работы (легкий, нормальный, тяжелый); тип подшипника; частоту вращения; способ монтажа и регулировки (регулировка смещением внутреннего или наружного кольца); конструкцию вала (сплошной, полый); диаметр подшипника; требования к точности; требования к самоустановке подшипников.

Режим работы подшипника зависит от отношения эквивалентной нагрузки (Р) и базовой динамической грузоподъемности (С). При Р/С<=0,07 режим считается легким, при 0,07< Р/С<=0,15 — нормаль-ным, при P/C>0,15— тяжелым. При особых условиях ударных и вибрационных нагрузках (железнодорожные и трамвайные буксы, коленчатые валы двигателей внутреннего сгорания, прессы, дробил-ки, экскаваторы) — посадки выбираются, как для тяжелого режима независимо от отношения Р/С.

Кольцо, испытывающее местное нагружение, следует устанавливать на вал или в корпус с зазором или малым натягом, при этом под действием толчков и вибраций кольцо постепенно поворачивается вокруг своей оси, меняя участки рабочей поверхности дорожки качения в зоне наибольшего нагружения; ресурс подшипника при этом возрастает. Наиболее распространенной для большинства типов подшипников при местном нагружении является посадка Н7. Из числа рекомендуемых посадок менее плотные применяют при посадке на вал в тех случаях, когда узел подвергается частым переборкам; в узлах с ударными и вибрационными нагрузками применяют более плотные посадки.

При циркуляционном нагружении кольца применяют посадки с натягом; при этом посадки с большим натягом применяют для валов больших диаметров при больших по величине и динамичности нагрузках.

При недостаточных натягах посадки и циркуляционных нагрузках между кольцами и посадочной поверхностью может появиться зазор в разгруженной зоне, что приводит к обкатке кольцом посадочной поверхности, ее развальцовке, контактной коррозии и истиранию. Натяг посадки вызывает уменьшение внутренних зазоров в подшипнике и, способствуя более равномерному распределению нагрузки между телами качения в нагруженной зоне, повышает ресурс