Підшипники

Опори валів і осей, призначені для сприйняття радіальних і осьо­вих навантажень, називають підшипниками. Радіальне навантаження ство­рюється силою, яка перпендикулярна до осі вала, а осьове – силою, що діє вздовж його осі.

У залежності від характеру відносного переміщення деталей розрізняють тертя двох видів: ковзання і кочення. У разі тертя ковзання поверхня, лінія або точка дотикання однієї деталі весь час ковзається по другій. Це спостері­гається, наприклад, при пересуванні поршня в циліндрі, русі каретки супорта токарного верстата по напрямних станини, при викреслюванні круга на площині вістрям циркуля і т. д.

При терті кочення деталі перекочуються одна по одній без ковзання і по­верхні їх дотикаються тільки по лінії або в одній точці, причому по мірі пе­рекочування лінія або точка дотикання весь час замінюється новою, що спо­стерігається, наприклад, при коченні котків по рейках, перекочуванні (без ковзання) зубів коліс у зубчастих передачах тощо.

Якщо конструкції попарно з’єднаних деталей і навантаження однакові, то опір тертю і знос деталей значно менші при коченні.

Найхарактерніше проявляються сили тертя в підшипниках, нерухомих опорах, в яких обертаються шипи (цапфи) валів. За видами тертя підшипни­ки поділяються на підшипники ковзання і підшипники кочення.

У залежності від характеру навантажень, які сприймаються шарико- і роликопідшипниками кочення, їх поділяють на три групи: радіальні, упорні і радіально-упорні. Форма роликів може бути циліндричною (мал. 12.1, б), бочковидною, конічною (мал. 12.1, в), голчастою або витою.

Радіально-упорні підшипники (мал. 12.1, г) призначені для сприйняття комбінованих навантажень – одночасно діючих радіальних і осьових.

Здатність сприймати осьові навантаження радіально-упорним шарикопідшипником залежить, головним чином, від кута контакту. Він не перевищує 40⁰ (стандартні кути 12; 26 і 40⁰).

У підшипниках кочення цапфа вала, як правило, спирається на поверхню внутрішнього кільця й обертається з ним відносно зовнішнього кільця. Під­шипники кочення зносостійкіші за підшипники ковзання. Крім того, вони можуть застосовуватись на різних швидкостях без додаткового регулювання, не потребують великої кількості мастила, обслуговування їх нескладне. За­стосування підшипників кочення характеризується найменшими втратами потужності від тертя в опорах.

� � � Мал. 12.2. Блок зубчастого колеса на голчастих роликах без кілець

Слюсарі-ремонтники повинні знати, які підшипники і в яких випадках ви­користовуються, а також принципи їх регулювання.

З метою зменшення радіальних розмі­рів підшипника кільця іноді не застосо­вують. У цих випадках ролики 2 (мал. 12.2) котяться безпосередньо по цапфі 3 та корпусу 1.

Підшипники кожного із розглянутих видів діляться на одно-, дво- і багаторядні.

Однорядні шарико- і роликопідшипники показано на мал. 12.1.

Дворядні шарико- і роликопідшипники складаються з тих же частин що й однорядні, але внутрішнє кільце у них має дві паралельні доріжки кочення а доріжка кочення зовнішнього кільця виконана у формі сфери, що обумови­ло назву цих підшипників – сферичні. Завдяки сферичній формі внутрішньої поверхні зовнішнього кільця підшипник вільно самовстановлюється при підвищенні неспіввісності (перекосі гнізд підшипників вала в корпусній деталі). Цим запобігається затиснення кульок або роликів. У зв’язку з такою особливістю сферичні підшипники називають самоустановлюваними У звичайних підшипниках кочення перекоси валів не допускаються.

Багаторядні підшипники мають декілька рядків кульок або роликів. Умовні позначення підшипників кочення характеризують внутрішній діа­метр, серію, тип, конструктивні особливості та клас точності підшипника. Повне умовне позначення підшипників складається з семи цифр значення яких залежить від місця, що займає кожна з них в умовному позначенні (справа наліво). Першою і другою позначають діаметр вала (внутрішній діа­метр підшипника або втулки), третьою і сьомою – серію, четвертою – тип п’ятою і шостою — конструктивні особливості.

Відповідно до ГОС’Т 520-71 установлено п’ять класів точності: 0, 6, 5, 4 і 2, де 0 – підшипник кочення звичайної точності, 6 – підвищеної, 5 – високої, 4 – особливо високої, 2 – надвисокої.

Підшипники класу 0 застосовуються в механізмах різного обладнання, кла­сів 6, 5 – у точних механізмах верстатів, зокрема, для точних шпинделів, а класів 4 і 2 – в особливо точних механізмах (наприклад, для шпинделів прецизійних верстатів). Точні підшипники не слід установлювати там, де можуть працювати підшипники класу 0. Чим точніші підшипники, тим дорожче вони коштують.

� � Мал. 12.3. Роликопідшипник серії 3182100

На мал. 12.3 зображено дворядний роликопід­шипник високої точності. Він складається з внут­рішнього 1 і зовнішнього 4 кілець, циліндричних роликів 3 і сепаратора 2. Отвір внутрішнього кільця виконано з конусністю 1: 12, що дає змогу встановлювати підшипник на конічній шийці вала. Зовнішня поверхня цього кільця має бортики, які створюють дві доріжки для точного на­правлення коротких циліндричних роликів.

Ролики в обох рядах закріплено в гніздах се­паратора. Один ряд зміщено відносно другого на півкроку, ряди розташовано у шахматному по­рядку. Завдяки такому розміщенню, а також ве­ликій кількості роликів у підшипнику зовнішнє навантаження розподіляється оптимально.

Зовнішнє кільце підшипника має одну суцільну циліндричну доріжку без бортиків. Для полегшення складання на краях доріжок зроблено скоси.

З’єднання підшипника з конусною шийкою шпинделя дає змогу регулю­вати радіальний зазор осьовим переміщенням внутрішнього кільця підшип­ника вздовж конічної поверхні шпинделя. При переміщенні кільце розши­рюється, зменшується зазор між тілами кочення і підвищується жорсткість складальної одиниці.

Описані підшипники є опорами шпинделів точних швидкохідних верстатів.

�

Муфти

У механізмах промислового обладнання застосовують різні муф­ти: одні – для з’єднання двох співвісно розташованих валів або валів, розмі­щення яких близьке до співвісного, інші – фрикційні – призначаються для з’єднання двох валів або з’єднання вала з посадженою на нього деталлю. Багатодискові фрикційні муфти застосовують також для вмикання і вимикання деяких механізмів.

Постійні з’єднання валів одержують за допомогою жорстких і пружних муфт. Жорсткі втулкові муфти з’єднують співвісно розташовані вали 1 і 4 за допомогою втулки 3 і штифтів 2 (мал. 12.4, а) або шпонок. Ці муфти компактні, дешеві, зносостійкі. Їх, як правило, не ремонтують, зношені замінюють новими.

�

� � � Мал. 12.4. Муфти: а – жорстка, б – пружна пальцева, в – хрестова, г – розсувна кулачкова, д – фрикційна обгінна

�

Пружні муфти допускають деяке відхилення розташування з’єднуваних валів від співвісного, пом’якшують поштовхи та удари.

Одна з найпростіших пружних муфт показана на мал. 12.4, б. Вона склада­ється з півмуфт 5 і 6, причому в одній півмуфті закріплено чотири або шість пальців 7 з насадженими на них кільцями 8, виготовленими з гуми, шкіри або прогумованої тканини. Кільця входять у отвір другої півмуфти, і оскіль­ки вони пружні, то дають змогу осям півмуфт трохи зміститися або переко­ситися під час роботи. Пальці закріплюють гайками 9.

Для постійного з’єднання валів у сучасних машинах широко застосову­ються кулачково-дискові (хрестові) муфти, які самоцентруються. Вони є різновидом пружних муфт. Така муфта (мал. 12.4, в) складається з двох пів­муфт 10 і 12, що мають по одному прямокутному пазу на торці, і проміжної деталі 11. Ця деталь може бути виконана у вигляді диска або кільця, на тор­цях якого взаємно перпендикулярно розташовані два виступи 13. Своїми виступами проміжна деталь входить у пази фланців.

Хрестовими муфтами можна з’єднувати два вали при відхиленнях від співвісності до 0, 04 діаметра вала і кутових відхиленнях, що не перевищу­ють 0⁰30′. Деталі таких муфт виготовляють із сталей, що цементуються, а потім гартуються. Проміжну деталь для малонавантажених муфт виготов­ляють з текстоліту або деревношаруватих пластиків. Розсувну кулачкову муфту показано на мал. 9.14, г. Її півмуфта 14 закріплюється на валу нерухомо, півмуфту 16 з’єднують з другим валом за допомогою шпонки. Для передачі руху від одного вала до другого треба перемістити півмуфту 16 в осьовому напрямку (при цьому шпонковий паз 17 буде ковзати по її шпонці) і ввести в зачеплення кулачки 15. Муфти цього типу забезпечують надійне з’єднання валів.

Кулачкові муфти мають малі габаритні розміри, просту конструкцію, виготовлення їх коштує недорого. Недолік цих муфт полягає в тому, що їх ввімкнення на великій швидкості без будь-яких запобіжних заходів супрово­джується ударом, який може спричинити аварію.

Обгінні муфти широко застосовуються у механізмах для передачі руху в одному напрямку, вони автоматично замикаються в одному напрямку обер­тання і розмикаються в протилежному.

На мал. 12.4, д показано фрикційну обгінну муфту з роликами. Вона скла­дається з обойми 18 з гладенькою циліндричною внутрішньою поверхнею, роликів 19 і зірочки 20. Між обоймою і зірочкою створені порожнини 21, що звужуються в одному напрямку. Ролики виштовхуються штовхачами 25 з пружинками 23 в частини порожнин, які звужуються. При обертанні зірочки за годинниковою стрілкою під дією сил тертя ролики заклинюються і затя­гують за собою обойму, що закріплена в механізмі, наприклад за допомогою шпонки 22. При обертанні у зворотному напрямку обойма обганяє зірочку, викочує ролики у широкі частини порожнин і муфта розмикається.

Деталі обгінних муфт мають високу поверхневу твердість, до HRC_e 50-60. Ролики виготов­ляють із сталі ШХ15, зірочки, вкладиші 24 і обойми – зі сталі 20Х і 40Х.

Такі муфти виготовляють для передачі моментів від 2, 5 до 770 Н*м при діаметрах валів 10- 90 мм.

� � � � Мал. 12.5. Схема багатодискової фрикційної електромагнітної муфти

Багатодискові фрикційні муфти складаються з двох або декількох дисків, торцеві поверх­ні яких міцно притиснуті одна до одної. Діаметр і кількість ва­лів підбирають в залежності від потужності, яка передається. Чим більша площа контакту між дис­ками, тим більша потужність пе­редається. На мал. 12.5 наведено схему багатодискової фрикційної електромаг­нітної муфти, що працює внаслідок дії сил тертя, які виникають в результаті магнітного притягування між деталями, з’єднаними з ведучою і веденою частинами. Привід цієї муфти здійснюється через зубчасте колесо 7, наса­джене на корпус 11. У ньому розміщено електромагнітну котушку 4, один кінець приводу якої виведено на корпус, тобто заземлено, а другий з’єднано з контактним кільцем 6, заізольованим від корпуса кільцем 12. Корпус 11 разом з запресованою втулкою 10 вільно обертається на веденому валу 8 і утримується від осьового переміщення кільцем 9, яке закріплюється стопорним гвинтом.

Якір 1 і диск 2 з’єднані з валиком за допомогою шліцьового з’єднання, вони вільно пересуваються вздовж осі. Диски 3 мають зовнішні виступи, які вільно переміщуються по пазах обойми 5, закріпленої на корпусі 11.

Муфту вмикають, подаючи постійний струм в обмотку котушки 4 через контактне кільце 6. При цьому під дією магнітного поля, що виникло, диски 2 і 3 затискаються між якорем 1 і корпусом 11 і рух передається валу 8 і всьо­му механізму.

�