3.2.4. Конструирование опор валов
Конструкция опор (подшипниковых узлов) валов зависит от типа подшипников, схемы их установки, вида зацепления колес и способа смазывания подшипников и колес.
Основным изделием подшипникового узла является подшипник. Помимо этого комплект деталей узла может включать: детали крепления колец подшипников на валу и в корпусе; крышки и компенсаторные кольца; стаканы; уплотнения (наружные и внутренние); регулирующие устройства.
Рекомендации по выбору типа подшипников и схемы их установки даны в п. 3.1.4.
Выбор посадок подшипников. Посадка подшипников зависит от режима работы подшипника и вида нагружения кольца; размера, направления и характера нагрузок; типа и размера подшипника; условий эксплуатации.
В редукторах применяются два вида нагружения колец: местное и циркуляционное.
Местное нагружение - кольцо не вращается относительно нагрузки. В редукторах это наружные кольца (исключение составляют подшипники сателлитов планетарных передач). Сопряжение наружного кольца подшипника с отверстием в корпусе или корпусной детали (стакан, крышка) выполняется по переходной посадке, дающей весьма малый натяг или небольшой зазор, позволяющий кольцу при работе несколько проворачиваться относительно своего посадочного места. Благодаря этому в работе участвует не ограниченный участок кольца, а вся дорожка качения.
Циркуляционное нагружение - кольцо вращается относительно внешней нагрузки. В редукторах - это внутренние кольца. Сопряжение их с валами выполняется по неподвижным подшипниковым посадкам. Торцовые поверхности колец подшипника являются базирующими и определяют его положение на валу или в корпусе. Для правильной установки подшипник следует довести до упора в буртик вала.
Подшипники являются изделием, не подлежащим в процессе сборки дополнительной доводке. Поэтому посадки подшипников выполняют на валы - в системе отверстия, а в корпус - в системе вала. Для редукторов общего назначения, как правило, выбираются подшипники класса точности 0. В этом случае поле допуска вала для внутреннего кольца подшипника при циркуляционном нагружении: для шариковых – js6, k6; для роликовых – k6, m6. Поле допуска отверстия для наружного кольца шариковых и роликовых подшипников при местном нагружении – H7.
Крепление колец подшипников на валу и в корпусе. При выборе способа крепления колец подшипника следует учитывать схему установки подшипников, тип опоры (фиксирующая или плавающая), величину осевой нагрузки, способ регулирования подшипников и колес, тип и характер посадки подшипников, частоту вращения вала, размеры и конструкцию узла в целом. В каждом частном случае принятому способу крепления внутреннего кольца могут соответствовать различные способы крепления наружного кольца, и наоборот.
Схема осевого виксирования вала в одной опоре одним или двумя подшипниками (см. рис. 3.12).
Внутренние кольца обеих опор закрепляют на валу с двух сторон: с одной стороны буртиком вала, с другой — одним из способов крепления различными крепежными деталями:
упорным пружинным кольцом (рис. 3.26, б), которое закладывается в разведенном состоянии в кольцевую канавку на валу; между подшипником и упорным кольцом 1 рекомендуется ставить компенсаторное кольцо, которое улучшает контакт подшипника с упорным кольцом; крепление применяется при ограниченных частотах и значительных осевых нагрузках. Размеры стандартных колец и канавок даны в приложении (табл. П12);
к
руглой
шлицевой гайкой и стопорной многолапчатой
шайбой (рис. 3.26, в), внутренняя лапка
которой входит в паз вала, а одна из
наружных отгибается в прорезь гайки;
это надежный, но сравнительно дорогой
способ, применять который рекомендуется
при значительных осевых нагрузках.
Размеры гаек и шайб даны в приложении
(табл. П4, П5);
концевой шайбой (рис. 3.26, г), которая крепится к торцу вала винтом по оси вала и стопорным штифтом (или двумя винтами вне оси вала); надежный и достаточно простой способ. Размеры деталей крепления даны в приложении (табл. П13).
Наружные кольца фиксирующих опор закрепляют в корпусе с двух сторон:
закладной или привертной крышкой и уступом в корпусе (рис. 3.27, а, г);
привертной крышкой и уступом в стакане (рис. 3.27, б);
пружинным стопорным кольцом и уступом в корпусе (рис. 3.27, в).
Наружные кольца плавающих опор в корпусе не закрепляют.
Схема осевого фиксирования вала в двух опорах по варианту враспор (см. рис. 3.13, а).
Внутренние кольца подшипников в обеих опорах устанавливают на вал с натягом до упора в буртик без дополнительного крепления с противоположной стороны (рис. 3.28, а). При недостаточной высоте буртика его функции выполняют распорные втулки.
Н
аружные
кольца подшипников в обеих опорах
устанавливаются в корпус с односторонней
фиксацией упором в торец крышки или
компенсаторного кольца.
Схема осевого фиксирования вала в двух опорах по варианту врастяжку (см. рис. 3.13, б).
Внутреннее кольцо одного подшипника упирается в регулировочную гайку, при этом его посадка для возможности перемещения по валу не ослабляется; внутреннее кольцо другого подшипника упирается в буртик вала (рис. 3.28, б) или торцы других деталей, например, мазеудерживающих колец, маслоотбойных шайб и т. п., устанавливаемых на нем.
Наружные кольца подшипников упираются широкими торцами в буртик отверстия стакана или корпуса.
Конструктивное оформление посадочных мест. Шероховатость посадочных поверхностей в местах установки подшипника на валу и в корпусе должна соответствовать Ra = 0,4…1,6 мкм. Такую шероховатость экономически целесообразно получать шлифованием. Для выхода шлифовальных кругов выполняются канавки (рис. 3.29) на поверхности вала и отверстия в корпусе.
Размеры канавок приведены в табл. 3.4. Канавки на валах вызывают повышенную концентрацию напряжений и понижают прочность валов при переменных напряжениях.
Таблица 3.4