Н.Г. Степанова Конструирование подшипниковых узлов
.pdfМинистерство образования Российской Федерации
Кузбасский государственный технический университет
Кафедра прикладной механики
КОНСТРУИРОВАНИЕ ПОДШИПНИКОВЫХ УЗЛОВ
Методические указания к лабораторной работе для студентов направлений 552900, 551800, 551400
Составители: Н.Г. Степанова В.П. Котурга
Утверждены на заседании кафедры. Протокол № 8 от 26.06.99. Рекомендованы к печати методической комиссией направления 552900 Протокол № 235 от 05.11.99. Электронная копия находится в библиотеке главного корпуса КузГТУ
Кемерово 2000
1
1 Цель работы
Изучить накопленный в машиностроении опыт конструирования подшипниковых узлов.
Полученные знания потребуются при выполнении курсовых проектов и в дальнейшей инженерной деятельности.
2 Общие сведения
Применяются четыре схемы установки подшипников.
По способности фиксировать осевое положение вала опоры разделяются на фиксирующие и плавающие.
Конструкции подшипниковых узлов удобно рассматривать для каждой схемы, причём отдельно для фиксирующей и плавающей опор.
3 Фиксирующая опора в схеме 1
|
При осевом фиксировании валов |
|
по схеме 1 (рисунок 1) в фиксирующих |
|
опорах применяют типы подшипников |
|
показанных на рисунке 2. |
|
При выборе фиксирующей и пла- |
|
вающей опор учитывают следующие |
|
рекомендации. |
Рисунок 1 |
Подшипники обеих опор должны |
быть нагружены по возможности рав- |
Рисунок 2 номерно, поэтому если опоры нагружены кроме радиальной ещё и осе-
вой силой, то в качестве плавающей выбирают опору, нагруженную большей радиальной силой.
2
При температурных колебаниях плавающий подшипник перемещается в осевом направлении на величину удлинения (укорочения) вала. Так как это перемещение может происходить под нагрузкой, поверхность отверстия корпуса изнашивается. Поэтому при действии на опоры вала только радиальных нагрузок в качестве плавающей выбирают менее нагруженную опору.
Если выходной конец вала соединяется с другим валом муфтой, в качестве фиксирующей принимают опору вблизи этого конца вала.
3.1 Регулирование подшипников
При фиксировании вала в одной опоре, одним подшипником регулировку не производят.
Необходимый зазор создан при изготовлении подшипника.
3.2 Крепление подшипников на валах
На рисунке 3 приведены способы крепления подшипников на валу, которые принимают, когда на вал действует значительная сила в обоих направлениях.
Рисунок 3
Штифт (рисунок 3,б) фиксирует шайбу от поворота относительно
вала.
3
Чтобы концевые шайбы при высоких частотах вращения не вызывали дисбаланса, их центрируют:
-по отверстию подшипника (рисунок 3,в);
-по валу (рисунок 3,г).
Во всех вариантах необходимо предусматривать стопорение винтов от самоотвинчивания.
Всё большее применение находит крепление подшипников пружинными кольцами, которые согласно рисунку 4, бывают:
Рисунок 4
-плоские, в);
-плоские лапчатые, г);
-изогнутые, д).
Для компенсации неточностей линейных размеров подшипника, вала, кольца, (зазор Z, рисунок 4,а, может доходить до 0,3 мм), необходима установка компенсаторных колец 2 (рисунок 4,б).
Применение изогнутых колец (рисунок 4,д) исключает необходимость установки компенсаторных колец.
3.3 Создание упорных буртиков на валу
Особенностью конструкции подшипника качения является то, что его внутреннее кольцо весьма податливая деталь.
Чтобы внутреннее кольцо было установлено на валу точно, без перекоса, его необходимо поджимать при сборке к заплечику вала.
Если по каким-либо причинам не удаётся создать заплечик вала требуемой высоты, то создают буртики по одному из следующих вариантов, показанных на рисунке 5:
4
Рисунок 5 а) ставят промежуточное кольцо необходимой высоты;
б) устанавливают пружинное упорное кольцо; в) устанавливают дополнительное кольцо, улучшающее контакт
подшипника с пружинным кольцом.
В канавку на валу устанавливают два полукольца Г-образного или прямоугольного сечения, которые от выпадания удерживаются:
г) внутренним кольцом подшипника; д) пружинным кольцом; е, ж) неразъёмным кольцом 2.
3.4 Крепление подшипников в корпусе
Крепление подшипников в корпусе показано на рисунке 6.
Рисунок 6
5
Простой и надёжный способ закрепления подшипника в корпусе: а) привертной крышкой; б) закладной крышкой.
Наиболее просто крепятся подшипники, имеющие канавки на наружном кольце. В канавку устанавливается:
в) пружинное упорное плоское кольцо; ж) два полукольца, которые закрепляются на корпусе винтами.
Крепление подшипника пружинными кольцами: г) пружинным упорным плоским кольцом; д) лапчатым пружинным кольцом; Можно крепить подшипники:
з) тремя установочными винтами и кольцом; и) с помощью пластин с разводными концами (легко нагруженные
опоры при отсутствии осевых сил).
3.5 Создание упорных буртиков в корпусе
Для точной установки наружные кольца подшипников поджимают к заплечику корпусной детали.
Рисунок 7
Упорный буртик (заплечик) создают: а) непосредственно в корпусе; б) в стакане;
в) постановкой пружинного упорного кольца; г) целым кольцом, заложенным в канавку разъёмного корпуса;
6
д) двумя полукольцами Г-образного сечения. Скосы на полукольцах делают возможным их установку в канавку отверстия неразъёмного корпуса. Наружное кольцо подшипника удерживает полукольцо от выпадания:
е) двумя полукольцами 1, которые удерживаются от выпадания из канавки корпуса пружинным упорным кольцом;
ж) двумя полукольцами 1, которые удерживаются от выпадания целым кольцом Г-образного сечения.
4 Фиксирующая опора в схеме 2
При осевом фиксировании валов по схеме 2 (рисунок 8) в фиксирующих опорах применяют типы подшипников , показанные на рисунке 9.
Рисунок 8
Рисунок 9
Упорные буртики на валах и в отверстиях корпусных деталей конструируют по одному из вариантов, приведённых на рисунках 5 и 7.
7
4.1 Регулирование подшипников
Внекоторых типах подшипников (например, в радиальных шариковых, в радиальных сферических шариковых и роликовых) зазоры между кольцами и телами качения имеются в готовых подшипниках.
Вдругих (например, в конических роликовых, шариковых ради- ально-упорных подшипниках) зазоры образуются при сборке изделия.
Наличие зазоров в подшипниках обеспечивает лёгкое вращение вала, а отсутствие их увеличивает сопротивление вращению , но повышает жёсткость опор и точность вращения вала, а также улучшает распределение нагрузки между телами качения, повышая несущую способность подшипника.
При конструировании подшипникового узла предусматривают различные способы создания в подшипниках зазоров оптимальной величины, а при необходимости и создание так называемого предварительного натяга.
4.1.1 Регулирование подшипников осевым перемещением наружных колец
На рисунке 10 показано регулирование:
Рисунок 10
а) набором металлических прокладок 1; б) винтом, вворачиваемым в корпус;
в) винтом 1 и шайбой 2, которая самоустанавливается по торцу наружного кольца подшипника, благодаря сферической поверхности на торце винта 1.
8
4.1.2 Регулирование подшипников осевым перемещением внутренних колец
На рисунке 11 показано регулирование:
Рисунок 11
а) поджимом торцевой шайбы 1.
Между торцами вала и шайбы устанавливают набор тонких металлических прокладок 2.
Шайбу крепят к торцу вала винтом и стопорят:
б) гайкой. После создания в подшипниках требуемого зазора шлицевую гайку стопорят многолапчатой шайбой;
в) гайкой. Но гайка имеет специальный кольцевой деформируемый буртик. После создания необходимого зазора гайку стопорят, вдавливая края деформируемого буртика в пазы вала (их два , через 180° ).
На рисунке 12 показан способ регулирования подшипников подбором и подшлифовкой колец 1 и 2 , которые устанавливают между под-
шипниками на валу и в корпусе. Способ надёжен , но требует
точных измерений размеров подшипников и тщательной подгонки колец .
Регулирование подшипников - ответственная операция.
Качество регулирования за-
висит от квалификации сборщика.
Рисунок 12
9
5. Плавающие опоры в схемах 1 и 2
При осевом фиксировании вала по схемам 1 и 2 , рисунок 13 , применяют типы подшипников , показанные на рисунке 14 .
Рисунок 13
Между торцами наружного кольца подшипника и крышки предусматривают зазор „ а ”.
Величину зазора принимают:
а) в опорах а, б, в – а>=0,01L,
где L (мм) – расстояние между торцами подшипников;
б) в опорах д, ж–
Рисунок 14