ПЕРЕДАЧА ВИНТ-ГАЙКА 4 страница

Роликовые конические подшипники предназначены для восприятия одновре­менно действующих радиальных и осевых нагрузок при средних и низких частотах вращения. Для восприятия двусторонних осевых нагрузок подшип­ники применяют в паре. Конструкция их разъемная. При монтаже и в процессе эксплуатации необходима тщательная регулировка осевых зазоров. Если зазор больше допускаемого, то ролик перекашивается. При этом нарушается его линейный контакт с кольцами; возникает точечный контакт, что вызывает разруше­ние роликов. При малом зазоре подшипник перегре­вается, что приводит к защемлению тел качения и выходу его из строя.

Роликовые конические, как и цилиндрические, подшипники плохо работаютпри перекосе цапф (разрушаются кромки роликов), поэтому требуют жестких валов.

В настоящее время все большее применение находят роликоподшипники с выпуклой образующей роликов(бочкообразные ролики). Такая форма роликов позволяет снизить концентрацию напряжений на кромках и повысить долговечность подшипников в 2 раза и более.

Конические подшипники выпускают с углом кону­сности наружного кольца =1О...16 и 25...29°. По­следние используются главным образом для восприя­тия больших осевых нагрузок. Влияние угла ко­нусности на осевую грузоподъемность и быстроход­ность подшипника аналогично влиянию угла контакта у шариковых радиально-упорных подшипников.

3) Шариковые упорные подшипники воспринимают только осевые нагрузки; однорядные — в одном направлении, двухрядные — в двух направлениях. Допускают небольшие частоты вращения, так как под действием центро­бежных сил шарики стремятся выйти из беговых дорожек, при этом возрастают трение, нагрев и воз­можно даже заклинивание шариков.

3.13.3. Радиальная нагрузка , действующая на подшипник, нагружает тела качения неравномерно. Одна половина подшипника вообще не на­гружена, а в другой нагрузка распределяется между те­лами качения в зависимости от угла , радиального за­зора в подшипнике и точ­ности геометрической формы его деталей.

При работе подшипника в каждой точке контакта тел качения с внутренним и на­ружным кольцами возникают контактные напряжения, которые изменяются по отнулевому циклу. Нетрудно заметить, что при равной нагрузке напряжения в точке внутреннего кольца больше, чем в точке наружного кольца, так как в точке шарик соприкасается с выпуклой поверхностью (меньше площадка контакта), а в точке — с вогнутой (больше площадка контакта).

Для того чтобы уравнять напряжения колец, необходимо, чтобы опасная точка вращалась вместе с кольцом. Тогда при движении по верхней половине траектории она разгружается совершенно, а при движении по другой половине на нее действуют напряжения с переменной амплитудой. Таким образом, для повышения долговечности под­шипников целесообразно иметь вращающееся вну­треннее кольцо и неподвижное наружное кольцо. Чтобы улучшить условия работы точки , ре­комендуется обеспечить такую посадку наружного кольца, которая допускает небольшое проворачи­вание его в корпусе.

Радиальная нагрузка , приложенная к радиально-упорным подшипникам, из-за наклона контактных линий вызывает появление осевых составляющих сил , направленных от вершины конуса. Значение этих сил зависит от типа подшипника (шариковый, роликовый), углов наклона контактных линий, значений радиальных нагрузок, а также от того, как отрегулированы подшипники.

3.13.4.Пласти­ческиедеформации в виде вмятин (лунок) на дорож­ках качения колец, нарушающие работоспособность подшипника, наблюдаются в невращающихся и тихо­ходных подшипниках { 1 об/мин) при действии на них больших статических или ударных нагрузок. Поэтому основным критерием работоспособности невращающихся и тихоходных подшипников является расчет на базовую статическую грузоподъемность по остаточным деформациям.

Усталостное выкраши­вание рабочих поверхностей тел качения и дорожек качения колец подшипников в виде раковин или отслаивания (шелушения) происходит вследствие действия на них циклического контактного напряже­ния. Наблюдается у подшипников после длительной их работы в нормальных условиях при 10 об/мин и сопровождается повышенным стуком и вибрация­ми. Поэтому основным критерием работоспособности подшипников, работающих в нормальных условиях при 10 об/мин, является расчет на базовую долго­вечность по усталостному выкрашиванию.

Абразивное изнашиваниенаблюдается при недоста­точной защите подшипников от пыли, грязи (абразив­ных частиц). Это основной вид разрушения подшип­ников автомобильных, тракторных, строительных, горных и многих подобных машин.

Раскатывание колец и тел качения связано с ударами и вибрационными перегрузками, неправильным монтажом, вызывающим перекосы колец, за­клинивание тел качения и т. п. При нормальной эк­сплуатации этот вид раз­рушения не наблюдается.

Разрушение сепарато­ров характерно для быст­роходных подшипников. Оно дает значительный процент выхода из строя подшипников. Происходит от действия центробежных сил и воздействия на сепаратор тел качения.

3.13.5. При проектировании машин подшипники качения не конструируют и не рассчитывают, а подбира­ют из числа стандартных. Методика подбора стандартных подшипников также стандартизована.

Различают подбор подшипников:

· побазовой статической грузоподъемности для предупреждения остаточных деформаций;

· по базовой динамической грузоподъемности для предупреждения усталостного разрушения (выкрашивания).

Невращающиеся подшипники и вра­щающиеся с частотой 1 об/мин (например, домк­раты, нажимные устройства и др.) подбирают по базовой статической грузоподъемности.

Базовая статическая грузоподъемностьподшипни­ка — статическая радиальная нагрузка, которая соот­ветствует общей остаточной деформации шарика (ролика) и дорожки качения, равной 0,0001 диаметра шарика (ролика) в наиболее нагруженной зоне контакта. Такая остаточная деформация не оказы­вает заметного влияния на работу подшипника. Значения в кН приводятся в каталогах.

Подбор подшипников по базовой динамической грузоподъемности выполняют при частоте враще­ния 10 об/мин (при = 1... 10 об/мин принимают 10 об/мин).

На основании теоретических и экспериментальных исследований получена кривая усталости подшипни­ков качения. Исходным для расчета подшипников на долговечность по усталостному выкрашиванию являет уравнение этой кривой

, (3.13.1)

где — базовая долговечность в миллио­нах оборотов. Термином «базовая» названа дол­говечность подшипника, соответствующая 90%-ной надежности (вероятность того, что подшипник достигнет или превысит определённую долговечность).

— базовая динамическая грузо­подъемность в кН — постоянная радиальная наг­рузка, которую подшипник качения может восприни­мать при базовой долговечности, составляющей 1 млн. оборотов. Значения устанавли­вают на основании теоретических и эксперименталь­ных исследований для каждого данного типа подшип­ника и приводят в каталогах.

— эквивалентная динами­ческая нагрузка в кН — постоянная радиальная нагрузка, под действием которой подшипник качения будет иметь такую же долговечность, как и в услови­ях действительной нагрузки.

— показатель сте­пени, зависящий от формы контактирующих тел: для шариковых радиальных и радиально-упорных подшипников (точечный контакт тел качения); для роликовых радиальных цилиндрических и роли­ковых конических подшипников = 10/3 (линей­ный контакт тел качения).

По формуле (3.13.1) определяют базовую долговеч­ность шариковых радиальных и радиально-упор­ных, роликовых радиальных с цилиндрическими роликами и роликовых конических, упорных шарико­вых и роликовых подшипников.

В практике отечественного машиностроения недав­но, по рекомендации ISO,вместо формулы (3.13.1) стали применять формулу

,

где коэффициент надёжности (при 90%-ной надежности , при 95%-ной = 0,62, при 97%-ной =0,44);

— коэффициент, учитывающий влияние качества подшипника и ка­чества его эксплуатации ( при обычных условиях работы подшипников: шариковых, кроме сферичес­ких, =0,7...0,8; шариковых сферических, ролико­подшипников с цилиндрическими роликами = 0,5...0,6; роликовых конических = 0,6...0,7.

Работоспособность подшипника зависит от мно­гих факторов, в том числе от отношения осевой нагрузки к радиальной, характера и частоты враще­ния колец, характера нагрузки и температуры. Влия­ние этих факторов на работоспособность учитывается тем, что подшипники подбирают не по действитель­ным нагрузкам, а по эквивалентной динамической нагрузке :

,

где — коэффициент, учиты­вающий вращение колец; при вращении внутреннего кольца =l,0, наружного — =1,2;

— коэффи­циент безопасности; = 1,0...1,2— металлорежущие станки (кроме строгальных и долбежных), =1,3...1,5 — редукторы всех конструкций, = 1,8...2,5 — зубчатые передачи 9-й степени точности;

— температурный коэффициент: при температуре подшипника lOO°C =1,при = 125...200°С =1,05...1,25;

X и Y — коэффициенты влияния радиальной и осевой нагрузок (их выбирают по каталогу в зависимости от типа подшипника и параметра , выбираемого по таблицам).

Выбор типа подшипника.Для опор валов цилинд­рических колес редукторов предпочтение следует отдавать радиальным однорядным шарикоподшипни­кам, как наиболее дешевым и простым в эксплуата­ции. Их успешно применяют в качестве опор валов в механизмах, где осевая нагрузка составляет менее 35% от суммарной радиальной, иначе рекомендуются применять другие типы подшипников (например, шарикоподшипники радиально-упорные), но выбор их должен быть обоснован. Первоначально принима­ют подшипники легкой серии. Если же базовая долговечность окажется недостаточной, то принима­ют подшипники средней серии.

Конические и червячные колеса должны быть точно и жестко зафиксированы в осевом направлении. Шариковые радиальные подшипники обладают малой осевой жесткостью (точечный контакт). Поэтому в силовых передачах для опор валов конических и червячных колес применяют ролико­вые конические подшипники, выбор которых начина­ют из легкой серии.

Роликовые конические подшипни­ки также широко применяют в случае требований раздельного монтажа и демонтажа колец (подшипни­ки имеют съемные наружные кольца), при больших динамических нагрузках или необходимости обеспече­ния высокой жесткости опор, например для вала конической шестерни. В этом случае подшипники рекомендуется устанавливать по схеме врастяжку, при которой упругие деформации вала и радиальные нагрузки на подшипники наименьшие.

Опоры червяка в силовых червячных передачах нагружены значительными осевыми силами. Поэтому в качестве опор вала червяка применяют в основном роликовые конические подшипники, установленные по схеме враспор. При длительной непрерывной работе червячной передачи, с целью снижения тепловыделений, в качестве опор вала червяка применяют шариковые радиально-упорные подшипники типов 46 000 и 66 000.

В передачах с шевронными колесами осевые силы отсутствуют. Однако из-за неточности сборки и неиз­бежного углового расположения зуба одного полу­шеврона относительно другого в зацепление могут входить зубья только одного полушеврона. Воз­никающая в этом полушевроне при работе передачи осевая сила стремится сместить колесо вместе с ва­лом вдоль его оси. Чтобы такое смещение могло осуществляться, обе опоры одного из валов делают плавающими (они не препятствуют осевому перемещению вала в любом осевом направлении). Тогда осевая сила переместит вал в такое положение, в котором в зацепление войдут зубья обоих полушевронов, а осевые силы, возникающие в них, уравновесятся. Плавающим обычно делают ведущий вал, имеющий меньшую массу, а ведомый вал фиксируют относительно корпус в осевом направлении. В этом случае происходит самоустановка ведущего вала по колесу ведомого вала. Для опор валов шестерен шевронных передач применяют радиальные подшипники с короткими цилиндрическими роликами без бортов на наружном кольце.

Требуемая долговечность подшипников определяется сроком службы машины между капитальными ремонтами:

· =10 000 для зубчатых редукторов (цилиндрических, конических и др.);

· =5 000 для червячных редукторов.

Если по расчёту долговечность подшипника получилась меньше необходимой , то принимают другой типоразмер подшипника и повторяют расчёт.

3.13.6. Смазка подшипников качения предназначена для уменьшения потерь мощности на трение, демпфирования колебаний нагрузки, снижения износа и коррозии контактирующих поверхностей, уме­ньшения шума и лучшего отвода теплоты, за­полнения зазоров в уплотнениях, обеспечивая этим герметичность подшипникового узла. При­меняют жидкие (минеральные масла и др.) и пла­стичные (солидолы, консталины и др.) смазочные материалы.

На практике стремятся смазывать подшипники тем же маслом, которым смазывают детали передач. При картерной смазке колес подшипники качения смазываются брызгами масла. При окружной скорости колес и > 1м/с брызгами масла по­крываются все детали передачи и внутренние поверхности стенок корпуса. Стекающее с колес, с валов и со стенок корпуса масло попадает в подшипники.

Минимальный уровень масляной ванны ограни­чивают центром нижнего тела качения подшипника. В ряде случаев для обеспечения надежного смазы­вания зацепления шестерню или червяк и подшипник быстроходного вала погружают в масло. В этом случае во избежание попадания в подшипник про­дуктов износа зубчатых и червячных колес, а так­же излишнего полива маслом подшипники защи­щают маслозащитными шайбами (кольцами). Особенно это необходимо если на бы­строходном валу установлены косозубые или шев­ронные колеса либо червяк, т. е. когда зубья колес или витки червяка гонят масло на подшипник и заливают его, вызывая разогрев последнего. Жидкое масло пополняют не реже одного раза в месяц, а через каждые 3...6 месяцев полностью заменяют.

Для смазки опор валов, далеко расположенных от уровня масляной ванны, например для смазывания подшипника вала конической шестерни, удаленного от масляной ванны, применяют специальные устрой­ства и насосы. Если применение их нежелательно, то подшипник смазывают пластичным смазочным мате­риалом. В этом- случае подшипниковый узел закры­вается маслосбрасывающим кольцом.

Пластичные смазочные материалы применяют при окружной скорости колес v < 1 м/с для смазывания опор машин, работающих в среде, содержащей вредные примеси, и там, где необходимы особые условия работы машины (в химической, пищевой, текстильной промышленности). При использовании пластичных смазочных материалов не требуется специальных устройств для подачи их в узел: их закладывают при сборке узла и добавляют пресс-масленками через каждые 3 месяца, а заменяют полностью через год. Они должны заполнять 1/2 - 1/3 свободного объема полости узла.

Для отделения узла подшипника от общей систе­мы смазки применяют маслосбрасывающие кольца, предохраняющие пластичные смазочные материалы от вымывания. Они вращаются вместе с валом. Кольца должны выходить за стенку корпуса (стакана) на 1...2 мм.

КПД.Потери в подшипнике складываются из потерь на трение качения между телами качения и кольцами, трение скольжения между телами каче­ния и сепаратором, трение роликов о борты, также скольжение в уплотнениях и смазочном материале.

При нормальных условиях эксплуатации для одной опоры подшипников качения принимают: - для шариковых подшипников; - для роликовых цилиндрических; - для роликовых конических.

МЕХАНИЧЕСКИЕ МУФТЫ.