![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Конструкции подшипников
Подшипник скольжения состоит из корпуса, вкладышей, поддерживающих вал, а также смазывающих и защитных устройств. Корпус подшипника может представлять собой отдельную литую или сварную деталь, присоединяемую к машине (рисунок 2) или выполняться за одно целое с неподвижной корпусной деталью (например, с рамой машины) или с подвижной деталью (например, с шатуном). Корпуса подшипников выполняют цельными или разъемными (рисунок 2). Цельные корпуса проще в изготовлении и жестче, чем разъемные. Зато они требуют осевого монтажа вала, что для тяжелых валов представляет существенные трудности. Поэтому цельные корпуса применяют для валов небольших диаметров. Для коленчатых валов они неприменимы. Иногда корпуса подшипников выполняют с фланцами. Рисунок 2 – Подшипник с разъемным корпусом
При разъемах корпуса облегчается монтаж валов, такие корпуса допускают регулирование зазоров в подшипнике сближением крышки и корпуса. Разъемные корпуса имеют основное применение в машиностроении, особенно в тяжелом. Стык корпуса и крышки выполняют параллельным основанию или перпендикулярным нагрузке. Стык надо выполнять таким, чтобы давление распределялось по нему равномерно. Иначе при затяжке крепежных винтов возможна деформация крышки, ведущая к искажению рабочей поверхности. Во избежание боковых смещений крышки относительно корпуса плоскость разъема выполняют ступенчатой или предусматривают центрирующие штифты. Вкладыши применяют для того, чтобы не выполнять корпуса подшипников из дорогих антифрикционных материалов, для возможности замены после износа. Вкладыши в неразъемных подшипниках изготовляют в виде втулок (рисунок 3, а), а в обычных разъемных подшипниках — из двух половин (рисунок 3, б).
а – втулка; б – вкладыш из двух половин; в – вкладыш с антифрикционным материалом Рисунок 3 – Вкладыши подшипников
Вкладыши за срок службы изнашиваются на глубину, измеряемую как максимум, в десятых долях миллиметра. Однако выполнять вкладыши такой толщины нельзя по условию их прочности и по техническим возможностям. Поэтому вкладыши обычно выполняют биметаллическими; тонкий антифрикционный слой в них наплавлен на стальную, чугунную, а в ответственных подшипниках — на бронзовую основу. Мягкие антифрикционные материалы — баббиты и свинцовые бронзы — применяют исключительно в виде покрытий. В мелкосерийном и единичном производстве наряду с биметаллическими вкладышами иногда применяют также более простые в изготовлении сплошные вкладыши из антифрикционных материалов средней и высокой прочности (из антифрикционных чугунов, текстолита, прессованной древесины). Толщина литого вкладыша, устанавливаемого в корпус,
dB = (0, 035...0, 05) d + 2, 5; (1)
где d — диаметр цапфы, мм. Толщина заливки Уменьшение толщины заливки баббитом резко повышает сопротивление усталости слоя. Толщина полиамидного вкладыша В массовом производстве вкладыши штампуют из ленты, на которую нанесен антифрикционный материал (рисунок 3, в). Это приводит к значительному уменьшению расхода цветных металлов (в 3...10 раз), многократному сокращению трудоемкости (до 10 раз) и повышению качества подшипников. Переход на централизованное изготовление стандартизованных вкладышей из ленты является важнейшей технологической тенденцией развития производства подшипников скольжения. В некоторых западных странах имеется мощная промышленность подшипников скольжения, аналогичная промышленности подшипников качения. Антифрикционный слой наносится на ленту заливкой или спеканием порошков на ленте (бронзы) или совместной прокатной (алюминиевые сплавы). Рисунок 4 – Шарнирный подшипник
Толщина ленты составляет 1, 5...2, 5 мм с антифрикционным слоем толщиной 0, 2...0, 3 мм. Вкладыши устанавливают в корпуса с натягом и предохраняют от проворачивания установочными штифтами. Одним из возможных направлений развития подшипников скольжения может явиться выполнение их в виде отдельных агрегатов, включающих кольцо, насаживаемое на вал и образующее цапфу (по аналогии с подшипниками качения). Простейшим примером могут служить так. называемые шарнирные подшипники для качательного движения, стандартизованные и изготовляемые подшипниковой промышленностью (рисунок 4). К агрегатным подшипникам могут быть отнесены подшипники с жидкостной смазкой для валков прокатных станов (рисунок 5). Валки своими конусными шейками входят в конусные втулки, которые образуют собой цапфу. Это позволяет легко менять валки. Рисунок 5 – Подшипник с жидкостной смазкой валов прокатных станов
Существенное влияние на работоспособность оказывает выбор оптимального отношения длины подшипника l к диаметру d. Увеличение длины подшипника приводит к уменьшению среднего давления в подшипнике, но к резкому увеличению кромочных давлений и повышению температуры из-за местных сближений поверхностей и худшего охлаждения. Уменьшение отношения l/d ниже некоторого предела приводит к усиленному вытеканию масла через торцы подшипника и к снижению несущей способности. Отношение l/d берут малым при стесненных осевых габаритах, малых зазорах и больших скоростях и тем большим, чем меньше начальные и упругие перекосы валов в подшипниках. В связи с повышением скоростей машин наблюдается закономерная тенденция уменьшения отношения l/d. В коротких подшипниках скольжения, изготовляемых почти в габаритах подшипников качения, l/d = 0, 3...0, 4; в подшипниках быстроходных поршневых двигателей внутреннего сгорания (автомобильных) 0, 5...0, 6; в подшипниках дизелей 0, 5...0, 9; в подшипниках с жидкостной смазкой прокатных станов 0, 6...0, 9; в подшипниках общего машиностроения оно иногда доходит до 1, 5. Оптимальное отношение l/d для большинства стационарных машин равно 0, 6...0, 9. Более высокие значения отношения оправданы только в случаях высоких требований к демпфированию колебаний, особо высокой жесткости валов или самоустанавливающихся конструкций подшипников. Важным условием хорошей работы подшипников являются малые перекосы осей цапфы и подшипника под нагрузкой. Особенно опасны кромочные давления при выполнении вкладышей из твердых материалов — чугуна и твердой бронзы. Для уменьшения влияния перекосов целесообразно применять самоустанавливающиеся подшипники, в которых вкладыши выполняют со сферической опорной поверхностью, описанной из центра подшипника (рисунок 6, а). Иногда применяют опору в виде узкого пояска с малой угловой контактной жесткостью (рисунок 6, б). Обычно самоустанавливающиеся подшипники применяют при невозможности точной установки, например, при монтаже на разных основаниях или при больших упругих деформациях валов. а – со сферической опорной поверхностью; б – опора в виде узкого пояска Рисунок 6 – Схема самоустанавливающихся подшипников:
Уменьшить кромочные давления можно также расточкой вкладыша не по цилиндрической поверхности, а по поверхности гиперболоида вращения с разностью диаметров по торцам и в середине порядка 0, 03...0, 05 мм. Иногда скашивают кромки примерно на такую же глубину. Регулирование зазора применяют для установления оптимального зазора в прецизионных подшипниках (на заводе-изготовителе) и для компенсации износа при ремонтах. Разъемные подшипники регулируют, сближая вкладыши (рисунок 2) путем: а) уменьшения толщины прокладок между ними; б) снятия металла с поверхностей контакта крышки и корпуса. Неразъемные подшипники для валов с цилиндрическими цапфами регулируют путем радиального деформирования вкладышей (рисунок 7). Для этого вкладыши выполняют с конической наружной поверхностью и при помощи гайки перемещают в осевом направлении в коническом отверстии корпуса. Вкладыш сжимается по трем образующим. Особенность конструкции подшипника заключается не только в тонком регулировании зазора, но и в создании в трех местах по окружности суживающихся зазоров, а следовательно, трех масляных клиньев, которые обеспечивают хорошее центрирование вала и безвибрационную работу. Рисунок 7 – Подшипник трехклиновой с регулированием зазоров
Для облегчения регулирования подшипников можно цапфы выполнять коническими. Такие подшипники регулируют путем относительного осевого перемещения вкладыша или вала. Следует иметь в виду, что при регулировании изношенных подшипников без дополнительного шабрения или расточки рабочая поверхность вкладыша сохраняет некруглую форму. В некоторых тяжелых машинах подшипники должны позволять регулировать положение оси вала, что достигается специальными подкладками. Форму расточки вкладышей обычно выбирают круглой цилиндрической, как наиболее простой для изготовления. Однако круглая форма не является оптимальной. Несущая способность подшипников при сохранении постоянства вязкости масла резко растет с уменьшением зазора, но при уменьшении зазора растет теплообразование и температура, а вязкость сильно падает. Поэтому современные подшипники для тяжелых нагрузок, например, в прокатных станах растачивают из двух раздвинутых центров, чтобы обеспечить малые углы клина и, следовательно, большую несущую способность масляного слоя при отсутствии повышенного теплообразования в ненагру-женной зоне. Для улучшения охлаждения предусматривают карманы в виде расточек большого радиуса. В быстроходных подшипниках вследствие большой несущей способности масляного клина шейки валов занимают положения, близкие к концентричному, при котором жесткость масляного клина мала и возникает опасность вибраций. Поэтому прецизионные быстроходные подшипники выполняют с несколькими сужениями зазоров и, следовательно, с несколькими масляными клиньями по окружности. Это обеспечивает центрирование вала и безвибрационную работу. Сужения зазоров достигают: а) при изготовлении вкладышей, например, приданием рабочей поверхности «лимонной» формы расточкой вкладышей с прокладкой в стыке между ними, которую потом вынимают; б) местным упругим деформированием по нескольким образующим (рисунок 7).
|