Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин

Подождите немного. Документ загружается.

10.4.

Конструирование подшипниковых узлов

(рис. 10.4, в- д\ 10.5, в-

д]

10.6, в- д)

Конструктивное оформление подшипниковых узлов (опор) редуктора

зависит от типа

подшипников,

схемы их

установки,

вида зацепления

редукторной пары

способа смазывания подшипников

колес

(см. 10.8).

Основным изделием подшипникового узла является подшипник.

Помимо этого комплект деталей может включать: детали крепления

колец подшипников на валу и в корпусе; крышки; компенсаторные

и дистанционные кольца; стаканы; уплотнения (наружные и внут-

ренние); регулирующие устройства.

В пп. 1 и 2 рассмотрены схемы установок и выбор посадок под-

шипников, а в пп. 3...7 рекомендации по конструированию и вы-

бору отдельных комплектующих деталей подшипниковых узлов; в

п. 8 приводятся правила вычерчивания внутренней конструкции

подшипников.

Схемы установки подшипников. Типы подшипников подобра-

ны в задаче 7 и их пригодность для каждого вала проверена в задаче

9. При этом вал с опорами должен представлять статически опре-

делимую систему в виде балки с одной шарнирно-подвижной {пла-

ваюш^ей)

опорой для предотвращения защемления в подшипниках

от температурных деформаций вала и одной шарнирно-неподвиж-

ной

(фиксирующей)

опорой, препятствующей осевому смещению вала.

Плаваюш,ие опоры

допускают осевое перемещение вала от темпе-

ратурных деформаций в любом направлении и воспринимают толь-

ко радиальные нагрузки (см. рис. 10.17, 10.18). Если в зацеплении

действуют радиальная F и осевая

силы, то в качестве плаваю-

щей выбирают более нафуженную опору

—

с большей суммарной

реакцией (см. рис. 8.1...8.2); если в зацеплении действует только

радиальная сила, то плавающая

—

менее нагруженная опора.

Фиксируюш,ие опоры

офаничивают перемещение вала в одном (см.

рис.

10.19...

10.23)

или обоих направлениях (см. рис. 10.17, 10.18)

и воспринимают радиальную и осевую нагрузки.

Таким образом, осевое фиксирование валов

осуществляется

раз-

личными

способами установки подшипников

в плавающих и фиксирую-

щих

опорах.

Схема 1.

Осевое фиксирование

вала в

одной опоре

одним

подшипником

(рис. 10.17)

Плавающая

опора.

Внутреннее кольцо подшипника с обоих тор-

цев закреплено на валу. Наружное кольцо в корпусе не закреплено

и допускает осевое перемещение вала в обоих направлениях.

Фиксирующая

опора.

Внутреннее кольцо подшипника с обоих тор-

цев закреплено на валу. Наружное кольцо также с двусторонним

закреплением в корпусе ограничивает осевое перемещение вала в

обоих направлениях.

200

SSSSSSj

1^чЧЧЧЧЧЧ^1

Рис.

10.17. Установка радиальных шарикоподшипников по схеме 1: правая

опора — фиксирующая, левая — плавающая

Типы

подшипников.

Радиальные однорядные шариковые и ро-

ликовые и двухрядные сферические. Любой из типов подшипни-

ков плавающей опоры может быть применен с любым типом под-

шипника фиксирующей.

проектируемых редукторах приняты ра-

диальные однорядные шарикоподшипники.

Достоинства:

а) температурные удлинения вала не вызывают

защемления тел качения в подшипниках, б) не требуется точного

расположения посадочных мест подшипников по длине вала.

Недостатки:

а) малая жесткость опор; б) относительная слож-

ность конструкции фиксирующей опоры.

Применение.

При

любых расстояниях между опорами, значитель-

ных температурных деформациях вала и невысоких требованиях к

жесткости опор и вала. В

проектируемых приводах схему 1

применя-

ют

ограниченно

(в цилиндрических редукторах при ^^>180 мм—см.

рис.

A3).

Схема 2.

Осевое фиксирование вала

одной опоре двумя

подшип-

никами (см. рис. 10.18)

Закрепление внутренних

наружных колец подшипников на валу

и в корпусе плавающей и фиксирующей опор такое же, как и в

схеме 1.

Типы

подшипников.

плавающей опоре

—

радиальные одноряд-

ные шариковые и роликовые, а также двухрядные сферические. В

фиксирующей опоре

—

сдвоенные одинарные радиальные и ради-

ально-упорные. Любой из подшипников плавающей опоры может

быть применен

любым из типов подшипников фиксирующей опо-

ры.

Подшипники фиксирующей опоры устанавливают в стаканы.

В проектируемых ред^тсторах приняты: в плавающей опоре ради-

201

Рис.

10.18.

Установка подшипников по схеме 2: нижняя опора

—

фиксирующая на

двух конических роликоподшипниках; верхняя

—

плавающая (радиальный шарико-

подшипник); /

* —

расстояние между точками приложения реакщ1й, когда у

сдвоенного подшипника работает один ряд тел качения; /

** —

работают оба ряда

(см.

9.1, п. 3)

202

Рис.

10.19. Установка радиальных шарикоподшипникоб по схеме 3 —

враспор; обе опоры фиксирующие, крышки врезные

альные однорядные шарикоподшипники; в фиксирующей

—

сдво-

енные одинарные радиально-упорные шариковые и роликовые ко-

нические.

Достоинства и

недостатки

схемы 2 такие же, как и схемы 1, но

при этом схема 2 характеризуется большей жесткостью фиксирую-

щей опоры.

Применение. При любых расстояниях ?4ежду опорами, значи-

тельных температурных деформациях вала и высоких требованиях

к жесткости опор и вала. В

проектируемых

приводах схему 2 приме-

няют ограниченно (на быстроходных валах червячных редукторов

при а^ >160 мм—см. рис. А4, А6, А8, А10).

Сх е м а 3.

Осевое фиксирование

вала в двух

опорах—

враспор (см. рис.

10.19...

10.22)

Обе опоры конструируют одинаково, при этом каждый ггодшип-

ник ограничивает осевое перемещение вала в одном направлении.

Внутренние кольца подшипников закрепляют на валу упором в бур-

тики 3-й или 5-й ступени вала либо в торцы других деталей*, уста-

* Торцы распорных колец, мазеудерживающих, маслоотбойных и уплотнительных

шайб (см. рис. А13, А16, А18 и т. п.).

203

У/////<'/Л

v///////\

Рис.

10.20. Установка радйально-упорных шарикоподшипников

по

схеме

3 —

враспор;

обе

опоры фиксирующие, регулирование подшипников — прокладками

Рис.

10.21.

Установка конических роликоподшипников

по

схеме

— враспор;

обе опоры фиксирующие, крышки торцовые, регулирование подшипников

—

прокладками

204

Рис.

10.22. Установка конических роликоподшипников

по схеме 3

—

враспор; обе опоры фиксирующие, крышки

врезные, регулирование подшипников — винтом

новленных на 2-й или 4-й ступени. Нарухшые кольца подшипни-

ков закреплены от осевого смещения упором в торцы крышек или

других деталей*, установленных в подшипниковом гнезде. Кольца

радиально-упорных подшипников обеих опор располагают широки-

ми торцами наружу.

Типы подшипников. В проектируемых редукторах приняты ра-

диальные однорядные шариковые и радиально-упорные шарико-

вые и роликовые конические подшипники. Если в опорах приме-

нены радиальные подшипники, то для компенсации тепловых де-

формаций сравнительно коротких (до 300 мм) валов между горцем

наружного кольца и крышкой устанавливают зазор а = 0,2...0,5 мм

(на сборочных чертежах редукторов зазор а не показывают). При

* Торцы регулировочных винтов, шайб или распорных колец (см. рис. А4, А7,

А14 и т. п.).

205

установке радиально-упорных подшипников для предотвращения за-

щемления в телах качения от температурных деформаций вала пре-

дусматривают осевую регулировку зазоров в подшипнике (см. п. 7).

Достоинства:

а) возможность регулировки подшипников; б) про-

стота конструкции опор (отсутствие стаканов и других дополнитель-

ных деталей).

Недостатки:

а) вероятность защемления тел качения в опорах

вследствие температурных деформаций; б) более жесткие допуски

на осевые размеры вала и ширину корпуса.

Применение. При небольших расстояния между опорами

/<(6...8)^.

Меньшие значения относятся к роликовым, большие

—

к шариковым радиально-упорным, подшипникам. Для радиальных

подшипников / >\0d (см. рис. 7.9). В

разрабатываемых

проектах

схема 3

предпочтительна

и широко применяется для быстроходных

и тихоходных валов цилиндрических и червячных редукторов (для

вала-червяка при а^ <160 мм), а также для тихоходных валов кони-

ческих редукторов.

Сх е м а 4.

Осевое фиксирование

вала в двух

опорах—

врастяжку

(см.

рис.

10.23,

10.24)

Обе опоры конструируют одинаково, при этом каждый подшип-

ник ограничивает осевое перемещение вала в одном направлении.

Внутреннее кольцо одного подшипника (на рисунках — левого)

упирают в регулировочную гайку, при этом его посадку для воз-

можности перемещения по валу не ослабляют; внутреннее кольцо

другого упирают в буртик третьей ступени или торцы других дета-

лей*, установленных на валу. Наружные кольца подшипников упира-

ют широкими торцами в буртики отверстия корпуса (или стакана

—

см.

рис. 10.24) или применяют подшипники с бортами на наруж-

ном кольце (рис. 10.23).

Типы

подшипников.

В проектируемых редукторах приняты ради-

ально-упорные шариковые и роликовые конические подшипники.

Достоинства:

а) возможность регулирования опор; б) малая веро-

ятность защемления тел качения в опорах при температурных дефор-

мациях, так как зазоры в подшипниках будут увеличиваться.

Недостатки:

а) высокие требования точности к резьбе вала и гаек,

и к торцам гаек; б) усложнение конструкции опор.

Применение. При небольших расстояниях между опорами

/=(8...10)й? (см. рис. 7.6). Меньшие значения относятся к ролико-

вым, большие

—

к шариковым радиально-упорным подшипникам,

разрабатываемых проектах схема

применяется

для

быстроходных

валов конических редукторов.

* Торцы мазеудерживающих, маслоотбойных или уплотнительных шайб (см.

рис.

А2, А17).

206

KSSSSSSSSM

\44444444^J

Рис. 10.23. Установка конических роликоподшипников по схеме 4 -

врастяжку; обе опоры фиксирующие, крышка торцовая, регулиро-

вание подшипников

—

круглой шлицевой гайкой

Рис. 10.24. Установка радиально-упорных шарикоподшипников по

схеме 4 — врастяжку; обе опоры фиксирующие, крышка торцовая,

регулирование подшипников

—

круглой шлицевой гайкой

207

Посадка подшипников.

проектируемых редукторах внутрен-

нее кольцо подшипника вращается относительно радиальной на-

грузки /?^, подвергаясь так называемому циркуляционному нагру-

жению; наружное кольцо

—

неподвижно относительно радиальной

нагрузки и подвергается местному нагружению.

Соединение вращающихся относительно радиальной нафузки

внутренних колец подшипника с валом осуществляется с натягом,

исключающим проворачивание и обкатывание кольцом сопряжен-

ной ступени вала.

Посадки неподвижных относительно радиальной нагрузки на-

ружных колец подшипника выбирают более свободными, допуска-

ющими наличие небольшого зазора: периодическое проворачива-

ние наружного кольца полезно, так как при этом изменяется поло-

жение его зоны нагружения. Кроме того, такое сопряжение облег-

чает осевые перемещения колец при монтаже, при регулировании

зазора в подшипниках и при температурных деформациях валов.

Подшипник является основным комплектующим изделием, не

подлежащим в процессе сборки дополнительной доводке. Требуе-

мые посадки в соединении подшипника качения получают назна-

чением соответствующих полей допусков на диаметры вала или от-

верстия в корпусе.

Для наиболее распространенного

общем машиностроении слу-

чая применения подшипников класса точности

выбор полей до-

пусков вала и отверстия корпуса можно производить в зависимости

от вида нагружения колец, режима работы подшипников и соотно-

шения большей эквивалентной динамической нафузки

с базо-

вой динамической грузоподъемностью С. (см. примеры к зада-

че 9). Проектируемые согласно техническим заданиям приводы ра-

ботают в режиме мало меняющейся нафузки, при которой

0,07С</г^<0,15С.

В этом случае поле допуска вала для внутреннего кольца под-

шипника при циркуляционном нафужении: для шариковых —j6,k6\

для роликовьгх

— кбу

т6. Поле допуска отверстия для наружного

кольца шариковых и роликовых подшипников при местном нагру-

жении - Я7(см. рис. 10.1, 10.2, 10.3).

Крепление колец подшипников на валу

и в

корпусе. При выбо-

ре способа крепления колец подшипника следует учитывать схему

установки подшипников, тип опоры (фиксирующая или плаваю-

щая),

величину осевой нагрузки, способ регулирования подшип-

ников и колес, тип и характер посадки подшипников, частоту вра-

щения вала, размеры и конструкцию узла в целом. В каждом час-

тном случае принятому способу крепления внутреннего кольца мо-

гут соответствовать различные способы крепления наружного коль-

ца, и наоборот.

208

а)

5) ^)

Рис.

10.25. Способы крепления внутреннего кольца подшипника:

—

посадкой с натягом; б ~ пружинным упорньш кольцом, в

—

круглой гайкой со шлицами;

—

концевой шайбой

Рис.

10.26. Способы крепления наружного кольца подшипника:

—

крьшжой и уступом в корпусе; б

—

1фышкой и уступом в стакане; в

—

концевой шайбой и уступом

в корпусе; г

—

круглой гайкой со шлицами и уступом в корпусе

На рис. 10.25 и 10.26 приведены наиболее распространенные в

общем машиностроении способы крепления колец подшипников

на валу и в корпусе.

а) Подшипники установлены по схемам 1 и 2.

Внутренние

кольца обеих опор закрепляют на валу с двух сторон:

с одной стороны буртиком вала, с другой — одним из способов

крепления различными крепежными деталями:

рис.

10.25, б\ A3 — пружинным упорным кольцом, которое зак-

ладывается в разведенном состоянии в кольцевую канавку на валу;

крепление применяется при ограниченных частотах и значительных

осевых нагрузках (см. табл. К12);

рис.

10.25, в\ А8 — круглой шлицевой гайкой при значительных

осевых нагрузках; гайка предохраняется от развин^швания стопор-

ной многолапчатой шайбой, внутренний зуб которой входит в паз

вала, а один из наружных отгибается в прорези гайки (см. табл.

К8;

К36);

рис.

10.25, г; А6 — концевой шайбой, которая крепится к тор-

цу вала винтом по оси вала и стопорным штифтом (или двумя вин-

тами вне оси вала — рис. 10.26, а—в\ табл. К34);

209