Регулировка подшипниковых узлов

Министерство  образования Российской Федерации

Ухтинский государственный технический университет

Кафедра СМ и ДМ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ОТЧЕТ

По лабораторной работе № 3

«Регулировка  подшипниковых узлов»

по курсу  теории машин и механизмов 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил

студент группы ЛИ-2-01                                           Кротов И. В.

                                                                                     Пыхтеев М. Н. 

Проверил                                                                            Кейн Е.И.  
 
 
 
 
 

Ухта 2003

 

  Редуктором называется агрегат, который содержит установленную в закрытом корпусе передачу /или передачи/ зацеплением с постоянным передаточным числом и который предназначен для понижения угловой скорости, а следовательно, повышения крутящего момента.

  

                     Подшипники поддерживают вращающиеся валы и другие детали, воспринимают от них нагрузки и передают эта нагрузки корпусу. В редукторах преобладают подшипники качения. Подшипники скольжения применяют иногда в крупных редукторах,  а также при особо высоких частотах вращения. Они весьма требовательны к непрерывной подаче смазки, поэтому для смазывания подшипников скольжения требуется,  как правило,  циркуляционная система смазки со специальный насосом, фильтром и др. устройствами.

    

 Подшипниковые узлы по конструкции весьма разнообразны. Регулирование подшипниковых узлов - это слесарная 
операция,   выполняемая при  сборке машины,   а иногда - при периодическом техническом уходе за ней.   Сведения о регулировании нужны нам для освоения навыков конструирования.  Ведь конструктор,  грамотно проектируя подшипниковые узлы машины,   обязан предусмотреть в конструкции возможность достаточно простого выполнения этой операции и контроля ее результатов ,  а также указать (в технических требованиях сборочного  чертежа и в инструкции по эксплуатации машины) обоснованное  численное значение нормы регулируемого параметра (осевой,  радиальной игры или того и другого вместе).

    Регулирование подшипниковых узлов для наиболее распространённых конструкций заключается в следующем:

    а) в уменьшении до заданной величины первоначального радиального зазора в опорах со специальными шарико- и роликоподшипниками,  имеющими внутренние кольца с коническими  отверстиями.  Кольца эти устанавливают на конические поверхности валов или специальных закрепительных втулок,  в результате радиальной деформации колец зазоры в подшипниках уменьшаются.  Эта регулировка, ввиду ограниченности ее применения, далее не рассматривается.

      б) в установке заданной величины осевого перемещения вала без изменения радиальных, (а иногда и осевых) зазоров в опорах. Это касается, во-первых, подшипниковых узлов с фиксацией вала в одной или в двух опорах с нерегулируемыми радиальными подшипниками, и, во-вторых, подшипниковых узлов, у которых осевая фиксация осуществляется только упорными подшипниками, а радиальные нагрузки воспринимаются радиальными подшипниками.

     в) в установке заданной величины осевого перемещения вала (вплоть до полного устранения этого перемещения) при одновременном изменении радиальных зазоров в опорах. Это касается подшипниковых узлов с фиксацией вала в одной или двух опорах с регулируемыми радиально – упорными  шарико – или роликоподшипниками.

       Регулирование подшипниковых узлов преследует две основные цели: 

      а) ограничить радиальное и осевое перемещение вала, а вместе с валом – и перемещение закрепленных на нем деталей (зубчатых колёс, червяком, шкивов и т.п.), чем создать условия этих деталей с другими с другими деталями. 

      б) обеспечить правильное взаимодействие деталей самих подшипников за счет ограничения зазоров в подшипниках. В результате повышается долговечность,  снижаются потери,  шум и вибрации подшипников. 

       Осевое перемещение плавающего  вала его подшипниковыми узлами не ограничивается. Такие валы применяются в передачах с раздвоенной косозубой или с шевронной ступенями. Осевое перемещение плавающего вала ограничивается связью с соседним валом  (фиксированным)  через зубья зубчатых колес.

              Рис. 3 Распространенные устройства для регулирования осевого перемещения валов:

а – фланцевая  крышка 1 с комплектом регулировочных прокладок 2;

б – резьбовая  крышка 3;

в – регулировочный винт 4 с контргайкой 5, ввинчиваемый в крышку 6;

г – гайка  установочная 7 с предохранительной шайбой 8;

д – торцевая шайба 9 с набором регулировочных прокладок 10. 

      На рис. 3 представлены распространенные устройства  для регулирования осевой игры валов. Осевое воздействие на наружное кольцо подшипника осуществляется чаще всего фланцевой крышкой подшипника, под фланец которой устанавливается нужной толщины комплект регулировочных прокладок. Реже для этой цели используется резьбовая деталь, которая сама играет роль крышки или же завинчивается в неё. Применение резьбовой детали облегчает регулировку, но усложняет конструкцию. Для осевого воздействия на внутреннее кольцо подшипника часто используется специальная гайка,  которая стопорится предохранительной шайбой  (лепестковой).

         Возможность свободного осевого перемещения вала позволяет ему самоустанавливаться  под действием осевых сил в такое положение, при котором осевые силы взаимно уравновешиваются. Этому равновесию соответствует и равномерное распределение нагрузки между полушевронами шевронной ступени или между зубчатыми колёсами раздвоенной ступени, т.е. как раз то, что и требуется для нормальной работы передачи. 

 
 

Рис. 4 Иллюстрация  регулирования осевого перемещения  вала, зафиксированного в осевом направлении  двумя опорами с нерегулируемыми  радиальными подшипниками (над осью вариант с шариковыми подшипниками, под осью – с роликовыми цилиндрическими).

      

 

      Рис.4 относится к валу, установленному также на двух радиальных подшипниках. Вал в осевом направлении фиксируется одной опорой, воспринимающей двухсторонние осевые нагрузки. Эта опора имеет обычно шариковый радиальный подшипник я весьма редко, когда осевые силы очень малы, - роликовый подшипник с двумя буртами на каждом из колец. Малый натяг внутреннего кольца не гарантирует его от сдвига по валу осевыми силами, поэтому у фиксирующей опоры это кольцо дополнительно крепят на валу гайкой, пружинным стопорным кольцом и др. средствами. Наружное кольцо фиксирующего подшипника может быть лишено возможности осевого перемещения в корпусе (зажат) за счет подбора прокладок или иным способом. Осевая игра Е вала тогда будет равна осевой игре фиксирующего подшипника. Это обеспечивает наиболее точную осевую установку вала, которая позволяет монтировать на нём даже такие требовательные к осевой фиксации детали, как конические и червячные колеса. Но вместе с этим усложняется регулировка и исключается периодическое проворачивание наружного кольца, что приводят к его неравномерному износу и снижению долговечности подшипника. Поэтому, если не предъявляется особо жестких требований к точности осевой фиксации вала, то наружному кольцу фиксирующего подшипника оставляют возможность осевого перемещения в корпусе на величину 0,3...1,0 мм, что, конечно, приводит к соответствующему увеличению осевой игры вала.

      Цель регулирования осевого перемещения  вала, опирающегося на регулируемые подшипники,  надо понимать шире,  чем простую установку какой-то заданной величины осевого перемещения. Эта цель, прежде всего, состоит в том,  чтобы обеспечить достаточно правильный контакт тел качения и колец радиально-упорных подшипников и создать этим условия для нормальной работы самих подшипников и всей машины. Условия такого правильного контакта, можно считать, создаются тогда, когда в подшипниках устранены регулировкой как осевые, так и радиальные зазоры. Но на практике устранять зазоры не всегда можно. Основная причина этого заключается в различии тепловых деформаций вала и корпуса, из-за чего первоначально отрегулированное на холодной машине осевое перемещение вала,  а с ним и зазоры в подшипниках, изменяется. Это обстоятельство должно обязательно учитываться конструктором при назначении нормы осевого перемещения вала,  которое регулируется на холодной машине.

        Но для обоснованного назначения нормы осевой игры вала требуются соотношения количественные.   Чтобы получить их, воспользуемся рис. 5. приняв следующие исходные условия и обозначения:

      а) температура вала и внутренних колец подшипников меняется от начальной  t₀   до конечной   t_в   на величину   t_в -t₀ = Δt_в 

      б) температура корпуса и наружных колец подшипников меняется от начальной  t₀  до конечной  t_к   на величину  t_к -t₀ = Δt_к

      в) тепловые деформации вала и корпуса будем учитывать на длине А, равной расстоянию между серединами подшипников (рис. 5)

      г) радиальные тепловые деформации подшипников будем учитывать на средних диаметрах подшипников и

      

           д) коэффициент линейного расширения материалов вала и подшипников (сталь) обозначим λ_в, а корпуса (чугун, сталь, легкие сплавы) - λ_к;

           е) углы контакта подшипников 1 и 2 (рис. 5) обозначим соответственно α₁ и α₂.

     Из  рассмотрения рис. 5 можно заключить, что результирующее изменение осевой игры вала ΣΔS при нагреве его и внутренних колец подшипников на Δt_к ⁰С, слагается алгебраически из следующих величин: 

а)  ΔS₁ - изменения   (всегда уменьшения) осевой игры вала только от радиального теплового расширения   (вместе с валом) внутренних колец подшипников.  

         (1)

jjjjhfh   

      б) ΔS₂- изменения (всегда увеличения) осевой игры вала только от радиального теплового расширения (вместе с корпусом) наружных колец подшипников.

             (2)

      jjjjj  

      в) ΔS₃ - изменения осевой игры вала только от теплового расширения вала вдоль его оси.

       .                                                              (3)

      г) ΔS₄ - изменения осевой игры вала только    от теплового расширения корпуса вдоль оси вала.

       .                                                         (4)

     Итак,  в общем, виде изменение осевой игры вала должно выражаться формулой

                                       (5)

         После подстановки в её правую часть соответствующих выражений из формул (1-5) с учетом их знаков,  некоторых последующих преобразований и замены

      

получаем:

для случая установки подшипников    враспор   

;                   (6)Для частного,   но широко распространенного случая, когда корпус чугунный или стальной, можно принять     λ_в= λ_к= λ . Если еще учесть, что Δt_в=t_в-t₀, а Δt_к=t_к-t₀,то формулу   (6) можно преобразовать к виду:

                                                       (7)   

     Формулы 1-7 позволяют при конструировании подобрать такое сочетание параметров подшипниковых узлов, при котором температурные влияния на осевую игру вала будут иметь вполне удовлетворительный характер.