Подшипниковые узлы с подшипниками качения и их сборка.

Конструкции подшипников качения и их назначение.

Под­шипник качения состоит из наружного и внутреннего колец с до­рожками качения, тел качения (шариков или роликов), которые катятся по дорожкам качения подшипниковых колец, и сепарато­ра, отделяющего тела качения друг от друга и направляющего их движение. В целях уменьшения габаритных размеров в некоторых конструкциях подшипника качения могут отсутствовать одно или оба кольца и сепаратор.

В зависимости от формы тел качения различают шариковые и роликовые подшипники. Ролики, применяемые в подшипниках качения, могут быть цилиндрическими, коническими, витыми, бочкообразными или игольчатыми, имеющими большую длину при малом диаметре.

По числу рядов тел качения различают однорядные и много­рядные подшипники.

В зависимости от направления действия воспринимаемой под­шипником нагрузки их классифицируют следующим образом: ра­диальные (воспринимают нагрузку, перпендикулярную оси вра­щения); упорные (воспринимают нагрузку, направленную вдоль оси вращения); радиально-упорные и упорно-радиальные (вос­принимают нагрузку как перпендикулярную оси вращения, так и направленную вдоль нее).

По габаритным размерам подшипники подразделяют на серии. В зависимости от величины диаметра наружного кольца подшип­ника качения различают сверхлегкие (2 серии), особо легкие (2 се­рии), легкие, средние и тяжелые (7 серий) серии. В зависимости от ширины подшипники качения подразделяют на особо узкие, узкие, нормальные, широкие и особо широкие. Наиболее широко в машиностроении применяют подшипники качения легких и средних серий нормальной толщины.

По точности изготовления подшипники подразделяют на пять классов: 0; 6; 5; 4 и 2 (в порядке повышения точности). Класс точ­ности подшипника определяется точностью размеров его основ­ных деталей: внутреннего и наружного колец.

Наиболее широкое распространение в машиностроении полу­чили подшипники невысоких классов точности. Это связано с тем, что с увеличением точности подшипника резко возрастает стои­мость его изготовления, например подшипник класса 2 примерно в 10 раз дороже подшипника класса 0.

На каждый подшипник наносится его условное обозначение (рис. 1).

Условное обозначение подшипников качения
Рис. 1. Условное обозначение подшипников качения.

Две последние цифры обозначают внутренний диаметр под­шипника, который для размеров 20…495 мм получается умноже­нием этих цифр на пять, остальные размеры маркируются следу­ющим образом:

10 мм — 00; 12 мм — 01; 15 мм — 02; 17 мм — 03.

Подшипники, величина внутреннего диаметра которых более 495 мм, обозначаются дробью, в числителе которой указывается наружный диаметр, а в знаменателе — величина внутреннего диа­метра.

Если внутренний диаметр подшипника менее 10 мм, то послед­няя цифра указывает величину этого диаметра.

Четвертая цифра справа — тип подшипника: радиальный ша­риковый — 0; радиальный шариковый сферический — 1; радиаль­ный роликовый с короткими роликами — 2; радиальный ролико­вый сферический — 3; радиальный роликовый с длинными (иголь­чатыми) цилиндрическими роликами — 4; радиальный роликовый с витыми роликами — 5; радиально-упорный шариковый — 6; роликовый конический — 7; упорный шариковый — 8; упорный ро­ликовый — 9.

Пятая и шестая цифры справа — конструктивные особенности подшипника (наличие уплотнений, буртиков, конических отвер­стий, двухрядные и т.д.).

Седьмая цифра справа — серия подшипника по ширине: нор­мальная — 1; широкая — 2; особо широкая — 3, 4, 5, 6; узкая — 7,

Цифра впереди перед тире — класс точности подшипника (класс 0 не маркируется).

Шарики, ролики и кольца подшипников изготавливают из спе­циальных подшипниковых сталей марок ШХ15, ШХ15СГ, ШХ20СГ, 18ХГТ, 20Х2Н4А. Сепараторы изготавливают из мягкой углероди­стой стали, бронзы, алюминиевых сплавов или пластических масс.

Типы подшипников качения определяются их конструкцией и характером воспринимаемой нагрузки.

Виды подшипников качения
Рис. 2. Виды подшипников качения:
а — шариковый радиальный однорядный; б — шариковый радиальный сферический двухрядный; в — шариковый упорный однорядный; г — шариковый упорный двойной; д — шариковый радиально-упорный однорядный; е — шариковый радиально-упорный двухрядный; ж — роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами; з — роликовый радиально-упорный сферический двухрядный; и — роликовый с ви­тыми роликами; к — роликовый игольчатый; л — роликовый конический однорядный; м — роликовый конический двухрядный; н — роликовый упорный с коническими роликами; о — роликовый упорный сферический

Шариковые радиальные однорядные подшипники (рис. 2, а) воспринимают радиальную нагрузку, но могут одновременно вос­принимать и осевую нагрузку, величина которой не должна пре­вышать 70 % неиспользованной радиальной нагрузки при расчет­ной долговечности. Радиальные однорядные подшипники могут работать с перекосом внутреннего кольца по отношению к наруж­ному не более 15′.

Радиальные однорядные шариковые подшипники изготавлива­ются нескольких конструкций: с канавкой на наружном кольце для стопорной шайбы; с одной или с двумя защитными шайбами, а также с встроенным резиновым или с фетровым уплотнением (эти подшипники устанавливают в случае невозможности использования специальных уплотняющих устройств).

Шариковые радиальные сферические двухрядные подшип­ники (рис. 2, б) предназначены для восприятия радиальной на­грузки, одновременно могут воспринимать также и осевые на­грузки, величина которых составляет не более 20% неиспользо­ванной допустимой радиальной нагрузки. Такие подшипники допускают значительный (до 3°) перекос внутреннего кольца от­носительно наружного. Их можно устанавливать в узлах машин с отдельно стоящими корпусами при несовпадении осей посадоч­ных мест под подшипники.

Шариковые упорные однорядные (рис. 2, в) и двойные (рис. 2, г) предназначены для восприятия нагрузки в одном (одинарные) или в двух (двойные) направлениях. Кольцо подшип­ника, монтируемое на валу, устанавливается с натягом, а кольцо, монтируемое в корпусе, — с зазором 0,2…0,3 мм.

Шариковые радиально-упорные однорядные (рис. 2, д) и двухрядные (рис. 2, е) подшипники предназначены для воспри­ятия нагрузок, действующих в радиальном и осевом направлени­ях. Подшипники этого типа могут воспринимать осевую нагрузку, действующую только в одном направлении. Применяют такие подшипники в узлах с жесткими валами при сравнительно неболь­ших расстояниях между опорами, а также в узлах, требующих ре­гулирования внутреннего зазора в подшипниках во время монта­жа и в процессе эксплуатации.

Роликовые радиальные подшипники с короткими цилиндри­ческими роликами (рис. 2, ж) применяют в узлах при необхо­димости создать «плавающую» опору (внутреннее кольцо может перемещаться по телам качения в осевом направлении). Подшип­ник этого типа воспринимает только осевую нагрузку. Изготавли­вают такие подшипники в двух конструктивных исполнениях: внутреннее кольцо без бортов (может быть вынуто); наружное кольцо без бортов (может быть снято). Благодаря своим конструк­тивным особенностям эти подшипники более удобны при монта­же, чем шариковые, кроме того, они обладают большей грузоподъ­емностью при тех же габаритных размерах.

Роликовые радиально-упорные сферические двухрядные под­шипники (рис. 2, з) обладают при тех же габаритных размерах большей грузоподъемностью по сравнению с другими типами под­шипников. Такие подшипники могут воспринимать одновременно радиальную и двухстороннюю осевую нагрузку, которая не долж­на превышать 20% неиспользованной допустимой радиальной нагрузки. Конструктивной разновидностью подшипников этого типа являются подшипники с конусным отверстием внутреннего кольца.

Роликовые подшипники с витыми роликами (рис. 2, и) предназначены для восприятия только радиальной нагрузки, мо­гут также воспринимать ударные нагрузки.

Роликовые игольчатые подшипники (рис. 2, к) восприни­мают только радиальную нагрузку и в зависимости от конструк­ции узла могут быть использованы без наружного или внутренне­го кольца или без обоих колец, в этом случае беговые дорожки под тела качения выполняются на валу и в корпусе. Такие подшипни­ки весьма чувствительны к перекосу рабочих поверхностей.

Роликовые конические однорядные (рис. 2, л) и двухрядные (рис. 2, м) подшипники предназначены для восприятия ради­альных и осевых нагрузок. При установке двух подшипников ря­дом или на противоположных концах двухопорного вала они спо­собны воспринимать чисто радиальные нагрузки. Так как наруж­ное кольцо съемное, то такой подшипник удобен для раздельного монтажа. Однорядные подшипники применяют в узлах машин с жесткими двухопорными валами при небольшом расстоянии меж­ду опорами.

Роликовые упорные подшипники с коническими роликами (рис. 2, н) воспринимают только осевые нагрузки.

Роликовые упорные сферические подшипники (рис. 2, о) воспринимают осевую, но одновременно и небольшую радиаль­ную нагрузки. Такие подшипники могут работать с большими окружными скоростями.

Подготовка деталей подшипникового узла к сборке.

Подготов­ка деталей подшипникового узла к сборке заключается в извлече­нии подшипника из упаковки, его расконсервировании, т.е. в уда­лении предохранительной смазки и очистке.

Подшипник промывают в бензине или керосине, в горячем масле или подогретых антикоррозионных водных растворах при температуре 75…85 °C.

Промывка подшипника в горячем масле осуществляется в спе­циальных ваннах с электрическим или с паровым подогревом. Под­шипники помещают в корзины из проволочной сетки в целях пре­дотвращения их контакта с разогретым дном и осевшей в процессе промывки грязью. Для ускорения промывки корзину периодически встряхивают. Время промывки составляет 15…20 мин в зависимо­сти от габаритных размеров подшипника и количества консерви­рующей смазки. При большом числе подшипников используют две ванны: для предварительной и окончательной промывки.

К подшипниковым узлам и входящим в него деталям предъяв­ляют следующие технические требования:

  • посадочные поверхности подшипника и тела качения должны быть чистыми и гладкими, без каких-либо внеш­них дефектов;
  • при вращении от руки подшипник должен вращаться тихо, без шума, допускается лишь небольшое шелестение;
  • посадочные места на валу и в корпусе должны быть чи­сто обработаны;
  • отклонения формы, шероховатости, взаимного располо­жения поверхностей, а также их размеров должны соот­ветствовать величинам, приведенным в технической до­кументации;
  • правильно смонтированный подшипник должен рабо­тать плавно, без шума и толчков;
  • подшипник не должен нагреваться свыше 70 °С .

Для обеспечения выполнения перечисленных требований к де­талям подшипникового узла необходимо перед началом сборки произвести входной контроль этих деталей.

В процессе входного контроля деталей подшипникового узла проверяют маркировку, легкость вращения, габаритные размеры. Подшипники с царапинами и коррозионными пятнами выбрако­вывают.

В случае необходимости, особенно при сборке узлов высоко­точного оборудования, контролируют радиальное и осевое бие­ние, радиальный и осевой зазоры. Для контроля радиальных и осевых зазоров в подшипниках рекомендуется применение специ­альных приборов моделей БВ-7660, БВ-7660М и БВ-7661 (рис. 3) разработанных и выпускаемых Научно-исследовательским и кон­структорским институтом средств измерения в машиностроении (ОАО «НИИизмерения», Россия).

Приспособления для контроля радиальных и осевых за­зоров подшипников
Рис. 3. Приспособления для контроля радиальных (а) и осевых (б) за­зоров подшипников.

Посадочные места на валу и в корпусе должны соответствовать требованиям чертежа по геометрической форме, размерам и ше­роховатости посадочной поверхности. На них не должно быть за­усенцев, забоин, царапин, задиров. Перед сборкой посадочные ме­ста промывают керосином и просушивают. Смазочные каналы, обеспечивающие подвод смазки к подшипниковым узлам, должны быть тщательно очищены и продуты сжатым воздухом.

Диаметры шеек валов контролируют при помощи калибров или универсальных измерительных инструментов соответствующей точности.

Диаметры отверстий корпусов проверяют калибрами-пробками или при помощи микрометрического нутромера или индикатора часового типа, установленного на стойке.

Радиус закругления галтели на валу и перпендикулярность за­плечика вала посадочной поверхности проверяют соответственно радиусомером или шаблоном и угольником или индикатором.

При контроле отверстий в корпусах высокоточного оборудова­ния рекомендуется применение портативной измерительной си­стемы с индуктивным преобразователем (рис. 4), которая обе­спечивает измерения с точностью до 0,1 мкм, выпускается такая измерительная система ОАО «НИИизмерения» (Россия).

Портативная измерительная система с индуктивным преобра­зователем
Рис. 4. Портативная измерительная система с индуктивным преобра­зователем.

Для соединения подшипника качения с валом и корпусом уста­новлены посадки. В зависимости от характера требуемого соеди­нения (с зазором, с натягом, переходное) поля допусков посадоч­ных мест валов выбирают в системе отверстия, а отверстий корпу­сов — в системе вала.

Для обеспечения установленной техническими условиями по­садки подшипника на валу и в корпусе необходимо подобрать по­садочные размеры наружных и внутренних колец валов таким об­разом, чтобы они укладывались в поля допусков для установлен­ной техническими условиями посадки. Такая операция называется селекцией подшипников.

Монтаж подшипников качения на вал.

Работоспособность, на­дежность и долговечность подшипника качения зависят не только от качества его изготовления и материала, из которого он изготов­лен, но и от качества его установки в узел (при неправильной уста­новке подшипники быстро изнашиваются). Подшипник должен точно фиксировать положение вала в сборочной единице, на него не должны влиять дополнительные нагрузки от температурных деформаций и перетягивания узла при его монтаже.

При установке на вал подшипник независимо от применяемой в соединении с валом посадки следует нагреть в минеральном мас­ле, температура которого не должна превышать 100 °C. Для тепло­вой обработки подшипников перед их установкой на вал вместо нагрева в масляных ваннах может быть использован нагрев с по­мощью индукционных установок.

Наилучших результатов при установке подшипников на вал удается добиться при их напрессовывании при помощи пресса. В этом случае монтаж подшипников осуществляется с использова­нием оправок, что обеспечивает передачу усилия напрессовыва­ния непосредственно на торец кольца подшипника.

Если шейка вала под подшипник расположена на большом рас­стоянии от его конца, то напрессовывание на прессе невозможно. В этом случае рекомендуется использовать медную выколотку, следя в процессе напрессовывания за тем, чтобы в момент удара по выколотке она касалась внутреннего кольца подшипника, причем при каждом ударе выколотку следует перемещать вдоль торца этого кольца. Качество напрессовывания проверяют по плотности прилегания внутреннего кольца к заплечикам вала.

Более рационально производить напрессовывание подшипника на шейку вала, расположенного на значительном расстоянии от его конца, используя специальное приспособление (рис. 5). В этом случае приспособление закрепляют на валу 2, устанавливаемом в корпусе 1 механизма. Приспособление имеет форму трубы, состоящей из сменных стаканов-удлинителей 4 и 7. Стакан 10 имеет наружную резьбу, при сборке в него вставляют резьбовую втулку 12 с винтом 9 и закрепляют гайкой 11. Во избежание прогиба винта в центре трубы расположен цилиндрический резьбовой сухарь 8. Передний конец винта 9 имеет форму квадрата, на который надевают штурвал 13. На заднем конце винта проточена радиусная ка­навка, по которой перемещается упорный штифт 6, установлен­ный в резьбовой втулке 5. При необходимости втулку можно на­вернуть на технологический винт 14, ввернутый в вал 2. Осевая сила для напрессовывания подшипника 3 создается при вращении штурвала 13, который, вращая винт 9 при помощи втулки 5, навер­нутой на винт 14, перемещает трубу приспособления. Торец приспособления упирается в торец подшипника 3 и напрессовывает его на вал. Напрессовывание подшипника должно быть плавным, без перекосов. Благодаря наличию сменных деталей (стаканов-удлинителей 4 и 7 и втулки 5) приспособление можно использовать для установки подшипников качения на валах различной дли­ны и диаметра.

Приспособление для напрессовывания подшипников на вал
Рис. 5. Приспособление для напрессовывания подшипников на вал:
1 — корпус; 2 — вал; 3 — подшипник; 4,7 — стаканы-удлинители; 5 — резьбовая втулка; 6 — упорный штифт; 8 — резьбовой сухарь; 9 — винт; 10 — стакан; 11 — гайка; 12— упорная втулка; 13 — штурвал; 14 — технологический винт

Напрессовывание на вал крупногабаритных подшипников качения связано с определенными трудностями, обусловленными возможностью их перекоса на шейке вала в процессе установки. Поэтому для напрессовывания таких подшипников рекомендуется использовать специальные приспособления с винтовым или гидравлическим приводом, обеспечивающим необходимое усилие напрессовывания.

Приспособление с винтовым приводом (рис. 6) применяют в тех случаях, когда на конце вала имеется резьба. Это приспособление состоит из корпуса и винта, обеспечивающего создание необ­ходимого усилия при напрессовывании подшипника. К приспосо­блению прилагается комплект сменных втулок и гаек, позволяю­щий напрессовывать подшипники на валы различного диаметра.

Приспособление с винтовым приводом для напрессовывания подшипника качения на вал
Рис. 6. Приспособление с винтовым приводом для напрессовывания подшипника качения на вал.

Напрессовывание подшипника на вал при помощи такого при­способления осуществляется по следующей схеме. На резьбовой конец вала навинчивают сменную гайку и надевают на него втулку. В соединительное резьбовое отверстие гайки ввинчивают шпильку, установленную в торце винта приспособления до тех пор, пока тор­цевая поверхность корпуса приспособления не коснется торцевой поверхности втулки, установленной на вал. Затем, вращая штурвал винтового привода приспособления, протягивают вал через отвер­стие подшипника до тех пор, пока его заплечики не коснутся торце­вой поверхности внутреннего кольца подшипника.

Данное приспособление широкоуниверсальное и применяется в условиях единичного и мелкосерийного производства. Однако при напрессовывании крупногабаритных подшипников усилия, создаваемого винтовым приводом, может оказаться недостаточно. В этих случаях для напрессовывания подшипников используют приспособления с гидравлическим приводом.

Приспособление для напрессовывания крупногабаритных подшипников с гидравлическим приводом (рис. 7) по кон­струкции не отличается от описанного ранее винтового приспосо­бления.

Приспособление с гидравлическим приводом для напрессовы­вания на вал крупногабаритных подшипников
Рис. 7. Приспособление с гидравлическим приводом для напрессовы­вания на вал крупногабаритных подшипников: 1 — сменная гайка; 2 — корпус приспособления; 3 — поршень; 4 — ручной насос; 5 — резервуар для гидравлической жидкости; 6 — пробка; А — рабочая полость.

На вал навинчивают сменную гайку 1 и устанавливают втулку. На сменную гайку навинчивают корпус 2 приспособления до тех пор, пока торцевая поверхность поршня 3 не коснется торца втул­ки. Далее ручным насосом 4 нагнетают гидравлическую жидкость в полость А, создавая давление, необходимое для напрессовыва­ния подшипника. Гидравлическую жидкость, используемую для этих целей, предварительно заливают в резервуар 5, закрепляе­мый на крышке приспособления и имеющий внизу отверстие, за­крытое пробкой 6. По окончании операции напрессовывания пробку 6 выворачивают, а гидравлическую жидкость из полости А сливают.

Наряду с рассмотренными приспособлениями для напрессовы­вания крупногабаритных подшипников применяют так называе­мые гидравлические гайки.

Гидравлическая гайка (рис. 8) — установка для нагнетания под давлением минерального масла между сопрягаемыми деталя­ми. Суть этого способа заключается в следующем. Переднюю часть шейки вала шлифуют до такой степени, чтобы ее размер обеспечивал натяг в соединении вал—подшипник (величина это­го натяга должна составлять примерно 30 % натяга на посадочном месте шейки вала). Такая обработка вала позволяет снизить уси­лие на начальном этапе установки подшипника (положение I), ког­да масло подается по трубопроводу 1 в зону контакта. После уста­новки подшипника в положение I подают масло под давлением по трубопроводу 2, внутреннее кольцо подшипника при этом не­сколько расширяется и возможно его напрессовывание на вал на основное посадочное место в положение II.

Гидравлическая гайка
Рис. 8. Гидравлическая гайка:
1,2 — трубопроводы; I, II — положение подшипника соответственно до и после на­прессовывания; -> — направление напрессовывания

После установки на вал положение подшипника следует зафик­сировать от возможных осевых перемещений. Фиксация положе­ния подшипника на валу может быть осуществлена несколькими способами, которые схематически показаны на рис. 9.

Способы стопорения подшипников на валу
Рис. 9. Способы стопорения подшипников на валу:
а — за счет посадки; б — пружинным стопорным кольцом; в — стопорной шайбой; г — упорной гайкой; д — распорной втулкой

Монтаж подшипников качения в корпус.

Подшипники каче­ния запрессовывают в отверстие корпуса вручную или на прессе, применяя при этом специальную оправку. При запрессовывании подшипников в корпус необходимо обеспечить их правильную ориентацию относительно оси отверстия. Для этих целей приме­няют приспособления, схемы которых приведены на рис. 10.

Приспособления для обеспечения ориентации подшипника от­носительно оси отверстия при его запрессовывании в корпус
Рис. 10. Приспособления для обеспечения ориентации подшипника от­носительно оси отверстия при его запрессовывании в корпус: а—в — варианты подставок  

Закрепляют подшипники в корпусе за счет соответствующей посадки. Для дополнительного крепления подшипников в целях предупреждения их перемещения в осевом направлении приме­няют уступ, заплечики или буртики в отверстии корпуса, стакане либо крышке, закрывающей подшипниковый узел в корпусе. Если необходимо обеспечить неподвижность наружного кольца в двух осевых направлениях, используют сочетание уступов в корпусе и крышке или в стакане и крышке. При установке в корпус плаваю­щих или радиально-упорных подшипников, которые в процессе регулирования должны иметь осевое перемещение, используют посадки с зазорами или переходные посадки. В подшипниках качения различают два типа зазоров: радиальные и осевые. Радиаль­ные зазоры проверяют после установки подшипников на вал и в корпус. Проверку осуществляют на отсутствие качки, кроме того, при проворачивании вручную подшипник должен вращаться лег­ко и плавно. Осевые зазоры регулируют за счет перемещения одного кольца подшипника относительного другого. При этом не­обходимо проворачивать кольцо с телами качения для их правиль­ной самоустановки. Кольца упорных подшипников, напрессован­ные на вал, проверяют с помощью индикатора на осевое биение.

Уплотнение подшипниковых узлов.

Подшипники качения в процессе эксплуатации должны быть тщательно защищены от по­падания в них пыли и других видов загрязнений. С этой целью, а также для предупреждения вытекания смазки из подшипникового узла применяют различные уплотнительные устройства.

Фетровые или войлочные кольца (рис. 11, а) — кольца пря­моугольного сечения, устанавливаемые в трапецеидальную канав­ку в корпусе. За счет деформации кольца в канавке кольцо при­жимается к валу, уплотняя узел. Внутренний диаметр кольца равен диаметру вала, а наружный — диаметру канавки в корпусе. Тол­щина кольца зависит от диаметра вала.

Уплотнение подшипниковых узлов с подшипниками качения
Рис. 11. Уплотнение подшипниковых узлов с подшипниками качения:
а — фетровыми или войлочными кольцами; б — манжетой; в — шайбами с кольце­выми выступами; г — кольцевыми проточками в корпусе: д — защитной шайбой; е — вращающейся шайбой; ж — кольцами с канавками; 1 — корпус; 2 — манжета: 3 — пружинная шайба; 4 — пружина; 5 — крышка; 6, 10, 13 — шайбы; 7, 11, 14 — валы; 8, 12 — подшипники; 9 — корпус; 15 — кольцо; а — толщина кольца: d, D — соответственно внутренний и внешний диаметр кольца

Применяют фетровые и войлочные кольца при использовании для смазывания подшипниковых узлов консистентных смазок. Кольца эффективно выполняют свою задачу при окружной скоро­сти вала до 4 м/с при шлифованной шейке вала и до 8 м/с — при полированной шейке. Кольца хорошо защищают подшипниковый узел от проникновения пыли, хуже — от вытекания смазки. При­менение в качестве уплотнения фетровых и войлочных колец вы­зывает появление в подшипниковом узле дополнительных сил трения.

Перед установкой кольца пропитывают горячим минеральным маслом и устанавливают при помощи конусных оправок. Величину зазора между уплотнительным кольцом и валом проверяют щупом.

Манжетное уплотнение (рис. 11, б) состоит из резиновой или кожаной манжеты 2, корпуса 1, пружинной шайбы 3 и пружины 4. Манжету 2 размещают в корпусе 1, в котором она удержива­ется пружинной шайбой 3. Витая пружина 4 обеспечивает равно­мерное прижатие манжеты к валу. Уплотнение защищает от по­падания пыли и вытекания смазки. Манжетные уплотнения обеспечивают эффективную защиту подшипникового узла при окружных скоростях вала 4… 8 м/с. Поверхность вала, находящаяся в контакте с манжетой, должна иметь шероховатость Ra не бо­лее 1,25 мкм, радиальное биение не должно превышать 0,05 мм. Манжета не должна слишком плотно прилегать к валу (щуп толщиной 0,1 мм должен проходить с трудом).

Шайба с кольцевыми выступами (рис. 11, в) крепится на валу 7. Такие же выступы имеются на крышке 5, они входят во впадины шайбы 6. Создается зазор сложной формы, в него затекает смазка и удерживается в зазоре силами поверхностного натяжения, уплотняя тем самым подшипниковый узел. Величина зазора 1 в радиальном направлении составляет 0,3…0,5 мм, а в осевом — 1…2,5 мм.

Шайба является надежным уплотнением, применяемым при всех видах смазки, допускает любые скорости. При ее применении отсутствуют потери на трение.

Кольцевые проточки в корпусе (рис. 11, г) выполняют в виде 3—4 полукруглых канавок радиусом 1,5…2,5 мм в зависимости от диаметра вала (канавки могут иметь трапецеидальную форму). Расстояние между канавками равно радиусу. Попадающая в канавки смазка удерживается в них, обеспечивая уплотнение узла.

Неподвижная защитная шайба 10 (рис. 11, д) устанавлива­ется рядом с подшипником 8 в корпусе 9. Шайбы могут быть точеными и штампованными. Между валом и шайбой имеется неболь­шой зазор. Применяют такое уплотнение при использовании для смазывания подшипникового узла консистентной смазки и окружных скоростях до 6 м/с.

Вращающаяся шайба (рис. 11, е) размещается между запле­чиками вала Пи подшипником 12. Между корпусом и шайбой 13 имеется зазор. Для лучшего уплотнения протачивают по образую­щей поверхности шайбы кольцевые канавки. Используют такие шайбы в тех случаях, когда смазывание подшипниковых узлов осуществляется жидкой смазкой. Шайбы обеспечивают защиту узла от загрязнения и вытекания смазки, а также служат в каче­стве маслоотражателей для предупреждения попадания излишней смазки в подшипниковый узел.

Маслоотражателъные кольца и канавки (рис. 11, ж) при­меняются при использовании жидкой смазки и окружных скоро­стях свыше 6 м/с. На валу 14 ставят кольца 15 либо изготавливают выступы как единое целое с валом. Центробежная сила отбрасы­вает масло с кольца в кольцевую канавку крышки, откуда оно че­рез отверстие стекает в корпус.

Контроль качества сборки.

После установки подшипника каче­ния проверяют его прилегание к заплечикам вала и корпуса щу­пом в нескольких местах по периметру. Щуп толщиной 0,03 мм не должен входить между заплечиками и подшипником.

Уступ на валу или в корпусе должен быть по высоте не менее половины толщины соответствующего кольца подшипника. Тела качения подшипника не должны быть защемлены. Проверка осу­ществляется проворачиванием подшипника от руки. Проворачи­вание должно быть легким, иметь плавный ход и при этом создавать незначительный шум.

В подшипнике при его проворачивании от руки должно ощу­щаться небольшое осевое перемещение. Это не относится к под­шипниковым узлам, в которых подшипники устанавливаются с предварительным натягом.

Особенности монтажа некоторых типов подшипников.

Сбор­ка высокоточных (прецизионных) подшипниковых опор, когда применяют установку спаренных подшипников (например, в стан­костроении), требует увеличения их жесткости и уменьшения осе­вого и радиального биения. С этой целью в таких подшипниковых опорах создают предварительный натяг. Осуществляют это за счет приложения постоянной осевой нагрузки, под воздействием кото­рой происходит смещение одного из колец подшипника относительно другого на величину заданного предварительного натяга. Такое смещение обеспечивает ликвидацию осевого зазора и соз­дает начальную упругую деформацию в местах контакта рабочих поверхностей колец подшипника с телами качения. При этом сле­дует учитывать, что предварительный натяг приводит к увеличе­нию потерь на трение, повышению температуры нагрева подшип­никового узла и связанных с этим нагревом деформаций, что в конечном итоге ведет к снижению долговечности подшипниковых узлов с предварительным натягом.

В процессе сборки предварительный натяг создают различны­ми способами: шлифованием торцов наружных или внутренних колец; установкой дистанционных колец между наружными и вну­тренними кольцами подшипников; установкой пружин, обеспечи­вающих постоянную величину натяга.

Наиболее сложным представляется создание предварительного натяга с использованием дистанционных колец, так как требуется очень точное определение их толщины.

Разница в толщине дистанционных колец, устанавливаемых между наружными и внутренними кольцами комплекта подтипников, может быть определена с помощью специальных или уни­версальных приспособлений.

Специальные приспособления для определения разницы толщины дистанционных колец применяют в условиях круп­носерийного и массового производства, так как они рассчитаны на использование для подшипников определенного типа и раз­мера.

При определении разницы в толщине дистанционных колец (рис. 12), подшипники устанавливают на оправке с посадкой с натягом и на втулке с переходной посадкой. После установки под­шипников приспособление помещают под пресс, создавая усилие на оправке, минимальная величина которого определяется по фор­муле Pmin = 0,014zdш2 , где z число шариков в подшипнике; dш — диаметр шарика. После приложения усилия измеряют расстояния h1 , и h2 между наружными и внутренними кольцами подшипников, полученная разность между этими размерами определяет толщи­ну дистанционных колец, обеспечивающую нормальную работу узла. Измерения должны проводиться при помощи индикаторных измерительных инструментов.

Установка для определения длины распорных втулок
Рис. 12. Установка для определения длины распорных втулок:
Pmin — минимальная величина усилия, действующего на оправку; h1 h2 — расстояние между торцами соответственно наружных и внутренних колец

Универсальное приспособление для определения смещения торцов колец подшипников (рис. 13) обеспечивает с высокой точностью определение относительных осевых перемещений тор­цов колец подшипников комплекта. На плите основания 7 крепят­ся стойки 8 с установленным на них механическим манометром, который состоит из штока 3 с поршнем 4, размещенных в корпусе и закрытых крышкой 13. Динамометр крепится на планшайбе 12, а его показания фиксируются манометром 5. Гидравлический ди­намометр приводится в действие винтом 1, который соединяется со штоком 3 муфтой 2, компенсирующей несовпадение осей винта и штока гидравлического динамометра. Вертикальное перемеще­ние гидравлического динамометра без его проворачивания вокруг собственной оси осуществляется за счет направляющих 14, установленных во втулках, запрессованных в плите, размещенных на стойках 8.

Приспособление для определения относительного смещения торцов колец подшипников
Рис. 13. Приспособление для определения относительного смещения торцов колец подшипников:
1 — винт; 2 — муфта; 3 — шток; 4 — поршень; 5 — манометр; 6, 10 — оправки; 7 — снование; 9 — стойка; 9 — концевая мера длины; 11 — шарик; 12 — планшайба; 13 — крышка; 14 — направляющая; Н, Н1 — измеряемые размеры колец в ком­плекте подшипников

Толщину колец в комплекте подшипников, которые обеспечивают предварительный натяг в подшипниковом узле, определяюn следующим образом.

На оправку 6 устанавливают комплект из двух подшипников и; прикладывают к ним усилие, вращая винт 1, регулируя его величи­ну по манометру, определяют осевое смещение ΔН = Н — H1

Для создания предварительного натяга в спаренных шариковых подшипниках качения может быть использована иная схема, которая широко применяется в условиях единичного и мелкоcерийного производства. В этом случае предварительный натяг создают следующим образом.

Один из подшипников собираемого узла устанавливают на оправку и наносят на торцевую поверхность его внутреннего кольца слой полимерного материала, затем устанавливают распорное кольцо, диаметр которого соответствует диаметру наружного коль­ца подшипника, и устанавливают на оправку второй подшипник комплекта. На внутреннее кольцо второго подшипника устанавли­вают груз, масса которого соответствует величине требуемого предварительного натяга. Собранный комплект выдерживают до полной полимеризации ранее нанесенного полимерного материала. На заключительном этапе собранный таким образом подшипниковый узел устанавливают на место.

При необходимости регулирования предварительного натяга в роликовых двухрядных подшипниках с цилиндрическими ролика­ми поступают следующим образом (рис. 14).

Схема регулирования предварительного натяга в узлах с ро­ликовыми двухрядными подшипниками с цилиндрическими роликами
Рис. 14. Схема регулирования предварительного натяга в узлах с ро­ликовыми двухрядными подшипниками с цилиндрическими роликами:
1 — внутреннее кольцо подшипника; 2 — шейка вала; L — толщина распорного кольца; Lo — измеряемое расстояние от торца подшипника до буртика вала; ΔL — расчетное осевое смещение

На конической шейке 2 вала устанавливают внутреннее кольцо подшипника и измеряют расстояние Lo от заплечика вала до торца внутреннего кольца, используя концевые меры длины. После это­го определяют толщину L распорного кольца, которая должна со­ответствовать разности между расстоянием от заплечиков вала до торцевой поверхности внутреннего кольца подшипника и его рас­четным осевым смещением.

Сборка и регулирование узла с радиально-упорным ролико­вым подшипником, с коническими роликами (рис. 15) начинает­ся с подготовки деталей — их очистки и промывки и проверки геометрических размеров и формы посадочных мест на валу и в корпусе. После этого на посадочные шейки вала устанавливают внутренние кольца подшипника, надевая на них сепараторы с роликами; устанавливают вал в корпус. Затем в отверстия корпуса устанавливают наружные кольца подшипника и закрывают их крышками. С правой стороны устанавливают крышку с проклад­ками и регулировочным винтом, а с левой — крышку с прокладка­ми. Регулирование подшипникового узла начинают с левой опоры. Определяют толщину комплекта прокладок (рис. 15, а), закреп­ляя крышку 1 на корпусе винтами, после чего измеряют величину зазора К между крышкой и корпусом, затем подготавливают ком­плект прокладок толщиной К + С, где С — требуемая величина за­зора в подшипниковом узле. Подобранный таким образом ком­плект прокладок 2 устанавливают между корпусом и крышкой, закрепляя последнюю винтами.

Схема регулирования радиально-упорного роликового подшип­ника
Рис. 15. Схема регулирования радиально-упорного роликового подшип­ника:
а — прокладками; б — проставками; 1 — крышка; 2 — прокладка; 3 — регулировоч­ный винт; 4 — контргайка; 5 — проставка; К — зазор между крышкой и корпусом; С — зазор в подшипниковом узле

Регулирование зазора в подшипниковом узле правой опоры осуществляют, устанавливая в отверстие корпуса проставку 5 и крышку 1, закрепив ее винтами. После этого отпускают контргайку 4 регулировочного винта 3 и затягивают его до отказа, выбирая зазор в правой подшипниковой опоре. Затем регулировочный винт 3 отпускают так, чтобы его осевое смещение соответствовало указанной величине осевого зазора в подшипниковом узле, и затягивают контргайку 4.

Конструкция и сборка подшипникового узла с игольчатым подшипником.

В комплект подшипника входят два кольца: внутреннее и наружное, а также иглы — ролики малого диаметра и большой длины и боковые ограничители, предупреждающие выпа­дение роликов из собранного узла. Применяют этот тип подшипни­ков качения в тех случаях, когда в узлах действуют большие инерционные силы, а габаритные размеры узла и его масса ограничены.

Рабочие поверхности игольчатого подшипника могут быть об­разованы поверхностями сопрягаемых деталей — валом (наруж­ная поверхность) и втулкой (внутренняя поверхность). В качестве боковых поверхностей могут служить различные детали, выпол­ненные в виде колец или заплечиков на сопрягаемых деталях.

Игольчатые подшипники не имеют сепаратора, а плотное при­легание игл друг к другу устраняет возможность их перекоса в процессе работы. Для обеспечения плотного прилегания игл при монтаже следует устанавливать иглы как можно ближе друг к дру­гу, делая между ними минимальные зазоры.

Сборка подшипникового узла с игольчатыми подшипниками ведется с использованием монтажной втулки или монтажного вала.

Схема монтажа игольчатого подшипника
Рис. 16. Схема монтажа игольчатого подшипника:
а — на монтажном полукольце; б — на монтажном валу: 1, 5, 6 — валы; 2 — монтаж­ное полукольцо; 3, 7 — игольчатые ролики; 4 — ограничительное кольцо

Сборку с применением монтажной втулки-кольца (рис. 16, а) начинают с нанесения на поверхность посадочной шейки вала консистентной смазки, после чего вал 1 устанавливают в монтажное полукольцо 2, а в зазор между ними вводят игольчатые ролики 3. Эта операция проводится при периодическом повороте вала до тех пор, пока не будут установлены все ролики комплекта. После установки всех роликов на вал надевают охватывающую деталь, смещая с него монтажное кольцо.

Если в процессе сборки подшипникового узла с игольчатым подшипником вместо монтажного кольца применяют монтажный вал (рис. 16, б), то консистентную смазку наносят на внутрен­нюю поверхность отверстия и вставляют в него монтажный вал 6, диаметр которого на 0,1 …0,2 мм меньше номинального диаметра вала. После введения в отверстие монтажного вала в зазор между ним и внутренней поверхностью отверстия устанавливают иголь­чатые ролики 7 так, чтобы последний ролик входил свободно. На заключительном этапе устанавливают ограничительные кольца 4 и устанавливают на место рабочий вал 5, вытесняя из отверстия монтажный вал, игольчатые ролики и ограничительные кольца при этом должны оставаться на месте.

Соединительные муфты и сборка составных валов.

Весьма часто в конструкциях машин и механизмов встречают­ся составные валы, т. е. валы, состоящие из двух, трех и более ча­стей, В зависимости от конструкции механизма и требований, предъявляемых к точности взаимного расположения валов, при­меняют различные виды соединительных устройств — муфт. Основное назначение этих соединительных устройств — передача вращательного движения и крутящего момента без изменения его направления и величины.

Если в процессе работы валы должны быть постоянно соедине­ны, то применяют жесткие и подвижные соединительные муфты, а если необходимо разъединение валов — то сцепные; для предохра­нения механизмов от перегрузок применяют предохранительные муфты. Для передачи движения в одном направлении широко при­меняют обгонные муфты, которые обеспечивают прекращение пе­редачи вращательного движения при изменении его направления.

Конструкция жестких соединительных муфт.

Жесткие соеди­нительные муфты различных конструкций (неподвижные глухие, втулочные, продольно- и поперечно-свертные) обеспечивают со­единение валов с отклонением от соосности не более 0,05 мм.

Жесткие муфты
Рис. 1. Жесткие муфты:
а — неподвижная глухая: б—д — втулочные; е — продольно-свертная; ж — поперечно-свертная;
1 — полумуф­та; 2 — стопорное кольцо; 3 — шпонка; 4 — болт  

Неподвижные глухие муфты (рис. 1, а) применяют в приво­дах, работающих с переменной скоростью или в режиме частого пуска.

Втулочные муфты служат для соединения соосных валов при передаче крутящих моментов до 12 500 Н-м. Эти муфты могут быть соединены с валом при помощи штифтов (рис. 1, б); при­зматических (рис. 1, в) и сегментных (рис. 1, г) шпонок и шли­цов (рис. 1, д).

Продольно-свертные муфты (рис. 1, е) применяют при со­единении гладких валов при передаче крутящих моментов до 12500 Нм. Муфта состоит из двух полумуфт с плоскостью разъ­ема параллельной оси вала, соединение осуществляется при помо­щи болтов.

Поперечно-свертные муфты (рис. 1, ж) применяют для со­единения валов диаметром до 250 мм при передаваемом крутящем моменте до 40 000 Нм. Муфта состоит из двух полумуфт с плоско­стью разъема, перпендикулярной оси вала, соединяемых между собой болтами.

Сборка жестких соединительных муфт.

Сборка жестких соеди­нительных муфт начинается с контроля взаимного расположения соединяемых валов и размеров посадочных мест на валах и муф­тах. После контроля соединяемых валов на них устанавливают соединительные муфты, фиксируя положение последних за счет штифтовых, шпоночных и шлицевых соединений, применяя в слу­чае необходимости стопорные винты (для шпоночных и шлицевых соединений). При установке свертных муфт (продольных и поперечных) их положение на валах фиксируется при помощи соеди­нения полумуфт болтами.

Конструкция подвижных соединительных муфт.

Подвижные соединительные (компенсирующие) муфты применяют в тех слу­чаях, когда необходима компенсация незначительного отклонения соединяемых валов от соосности. В зависимости от величины до­пускаемого отклонения соединяемых валов от соосности применяют подвижные соединительные муфты различной конструкции: зубчатые, цепные и крестовые.

Компенсирующие муфты
Рис. 2. Компенсирующие муфты:
а — зубчатая; б — цепная; в — крестовая кулачково-дисковая; г — крестовая со скользящим вкладышем; 1 — обойма; 2 — полумуфта; 3 — звездочка; 4 — охваты­вающая цепь; 5 — кожух

Зубчатые муфты (рис. 2, а) состоят из двух полумуфт 2 с на­ружными зубьями, которые устанавливают на валах, фиксируя их положения при помощи шпоночного соединения. Зубья полумуфт находятся в зацеплении с внутренними зубьями двух обойм 1, ко­торые соединяются между собой болтами. Компенсирующая спо­собность зубчатых муфт определяется углом перекоса оси каждой полумуфты относительно обоймы и расстоянием между осями зубчатых венцов. Допускаемое смещение осей валов при соедине­нии зубчатыми муфтами приведено в табл. 1.

Таблица 1. Допускаемые смещения осей валов при соединении зубчатыми муфтами:

Диаметр вала, ммРадиальное смещение, ммУгловое смещение, радДиаметр вала, ммРадиальное смещение, ммУгловое смещение, рад
400,40,00042202,10,0021
500,60,00062502,60,0026
600,80,00082802,70,0027
751,00,00103202,90,0029
901,20,00123603,40,0034
1051,30.00134003,70,0037
1201,50,00154504,10,0041
1401,60,00165004,60,0046
1601,70,00175604,70,0047
1801,90,0019560 4,7 0,0047

Цепные муфты (рис. 2, б) состоят из двух звездочек 3, кото­рые устанавливают на соединяемые валы при помощи шпонок, охватывающей цепи 4 и кожуха 5. Применяют эти муфты для со­единения валов диаметром 20… 140 мм при передаче крутящих мо­ментов до 8 000 Нм. Допускаемое смещение валов при соеди­нении этими муфтами: радиальное — 0,15…0,70 мм; угловое — 1 °. К недостаткам цепных муфт следует отнести наличие угловых за­зоров и мертвого хода, в результате чего они не могут применяться в реверсивных передачах, а также при больших динамических нагрузках.

Крестовые муфты допускают осевые, радиальные и угловые смещения соединяемых валов. Наибольшее распространение по­лучили кулачково-дисковые крестовые муфты и крестовые муфты со скользящим вкладышем.

Крестовые кулачково-дисковые муфты (рис. 2, в) предна­значены для соединения валов диаметром 16… 150 мм при переда­че крутящих моментов до 16000 Нм. Эти муфты допускают угло­вое смещение валов до 0,5° и радиальное — 0,6…3,6 мм в зависи­мости от диаметра вала. Муфта состоит из трех частей: двух полумуфт, установленных на валах, и расположенного между ними промежуточного диска. Рабочие поверхности полумуфт и диска тер­мически обработаны до твердости 46…50 HRC на глубину 2…3 мм. К достоинствам кулачковых муфт следует отнести способность компенсировать радиальное биение величиной до 0,04 диаметра вала. Недостатками этих муфт являются неудовлетворительная ра­бота даже при незначительных угловых смещениях; повышенное изнашивание рабочих поверхностей; значительные потери на тре­ние, что приводит к необходимости применения смазки.

Крестовые муфты со скользящим вкладышем (рис. 2, г) пред­назначены для соединения валов диаметром 15… 150 мм. Муфты допускают радиальное смещение осей соединяемых валов в пре­делах 0,4…2 мм и их перекос до 40′.

Сборка подвижных соединительных муфт.

Сборку подвижных соединительных муфт начинают с контроля деталей соединения. При выполнении контрольных операций проверяют соответствие отклонения соединяемых валов требованиям технических усло­вий, а также формы и размеров посадочных мест валов и полу­муфт требованиям чертежа. После этого оценивают визуально со­стояние соединительных элементов (зубьев обойм, полумуфт и звездочек, цепи, диска и вкладыша). Затем устанавливают на ва­лах полумуфты, используя, как правило, призматические шпонки и соединительные элементы, обеспечивающие передачу враща­тельного движения от одной полумуфты к другой. Положение по­лумуфт на валах фиксируют стопорными винтами. Заключитель­ным этапом сборки подвижных соединительных муфт является их проверка на радиальное биение.

Конструкция и сборка упругих соединительных муфт.

Упругие муфты применяют для уменьшения динамических нагрузок и предохранения соединяемых валов от резонансных колебаний. Эти муфты позволяют также компенсировать неточность взаимного положения соединяемых валов. К этому типу муфт относятся муф­ты втулочно-пальцевые; со звездочкой; с торообразной оболочкой; со змеевидной пружиной.

Упругие муфты
Рис. 3. Упругие муфты:
а — втулочно-пальцевая; б — со звездочкой; в — с торообразной оболочкой; г — со змеевидной пружиной; 1,2 — полумуфты; 3 — соединительные пальцы; 4 — упругие кольца; 5 — шпонка; 6 — компенсационное кольцо; 7 — резьбовой конец установоч­ного пальца; 8 — гайка  

Упругие втулочно-пальцевые муфты (рис. 3, а) обеспечива­ют соединение валов диаметром 9… 160 мм, передающих крутя­щий момент до 16000 Нм. Муфта состоит из двух полумуфт, в одной из которых установлены упругие кольца. Соединяют полу­муфты при помощи соединительных пальцев.

Сборку таких муфт начинают с контроля комплектующих дета­лей, проверяя размеры и форму посадочных мест на валах и по­лумуфтах 1 и 2 на соответствие требованиям чертежа. После этого в полумуфте 1 (с выточкой) сверлят и развертывают отверстия под соединительные пальцы 3. Затем соединяют полумуфты при помо­щи струбцин, ориентируя их взаимное положение по наружному диаметру.

Используя просверленные в полумуфте 1 отверстия в качестве кондуктора, сверлят отверстия в полумуфте 2. Далее следует уда­лить струбцины и рассверлить отверстия под упругие кольца в по­лумуфте 2. Закончив подготовительные операции приступают не­посредственно к сборке пальцевой муфты. Полумуфты устанавливают на соединяемые валы, используя призматические шпонки. Затем на соединительные пальцы 3 устанавливают упругие коль­ца 4 и компенсационное кольцо 6 и вводят их в подготовленные отверстия в полумуфтах 1 и 2. На резьбовые концы 7 со­единительных пальцев устанавливают шайбы и навертывают гай­ки 8, затягивая их и производя стопорение от возможного само­произвольного отвинчивания. Заключительным этапом сборочной операции является проверка собранной муфты на радиальное и осевое биение.

Упругие муфты со звездочкой (рис. 3, б) состоят из двух по­лумуфт с торцевыми кулачками трапецеидального сечения и рези­новой звездочки, устанавливаемой между ними. Такие муфты до­пускают максимальное радиальное смещение валов в пределах 0,1 …0,4 мм и угловое — 1… 1,5°.

Сборку этих муфт также начинают с контроля посадочных мест и установки полумуфт на валах с использованием шпоночного соединения. После чего устанавливают звездочку так, чтобы ее лучи вошли в пазы между полумуфтами. Фиксирование взаимного по­ложения полумуфт осуществляется стопорными винтами.

Упругие муфты с торообразной оболочкой (рис. 3, в) состо­ят из двух полумуфт, упругой оболочки, имеющей форму автомо­бильной шины, и двух колец, обеспечивающих крепление оболоч­ки к полумуфтам. Эти муфты допускают максимальное осевое смещение валов в пределах 1… 11 мм и угловое — 2…6°.

Сборка таких муфт также начинается с контроля комплектую­щих деталей. После проведения контрольных измерений на полу­муфты устанавливают крепежные кольца, вводя в их отверстия установочные болты. Затем полумуфты устанавливают на валах, используя шпоночные соединения. Соединение полумуфт осу­ществляют при помощи торообразной оболочки, которую устанав­ливают на полумуфты и закрепляют при помощи крепежных бол­тов.

Упругие муфты со змеевидной пружиной (рис. 3, г) состоят из двух полумуфт с зубьями специальной формы, между которы­ми помещается изогнутая пружина, разделенная на несколько ча­стей. Зубья и пружина снаружи закрываются кожухом, состоящим из двух половин, соединяемых между собой болтами. Кожух слу­жит резервуаром для смазки и защищает муфту от загрязнения.

Сборка таких муфт начинается с контроля геометрических раз­меров и формы посадочных мест на валах и полумуфтах. После проведения контрольных операций на полумуфтах устанавливают кожухи, а полумуфты в сборе устанавливают на соединяемые валы, используя шпоночные соединения. Затем между зубьями полумуфт размещают отрезки змеевидной пружины и вводят сма­зочное масло. После этого составные части кожуха соединяют и скрепляют между собой болтами. Положение полумуфт на валах фиксируют стопорными винтами.

Конструкция и сборка обгонных муфт.

Обгонные муфты (рис. 4) передают вращение за счет сил трения, возникающих при заклинивании роликов между обоймой и звездочкой при оди­наковом направлении вращения и их размыкании при реверсив­ном движении.

Фрикционная обгонная муфта с роликами
Рис. 4. Фрикционная обгонная муфта с роликами:
1 — втулка; 2 — пружина; 3 — ролик; 4 — звездочка; 5 — обойма; 6 — шпонка; 7 — стопорное кольцо; 8 — ограничительная щека

Фрикционная обгонная муфта с роликами состоит из обоймы 5, имеющей цилиндрическую гладкую внутреннюю поверхность, ро­ликов 3, втулки 1 с пружиной 2, ограничивающей движение роли­ков, и звездочки 4.

Полости между внутренней цилиндрической поверхностью обоймы и внешней поверхностью звездочки суживаются в одном направлении, поэтому находящиеся в этих полостях ролики при вращательном движении звездочки на ведущем валу выталкива­ются в суживающуюся часть полости и заклиниваются, т.е. их поверхности входят в прочный фрикционный контакт с поверхно­стью обоймы. В итоге обойма начинает вращаться в направлении вращения звездочки. В свою очередь обойма соединена с ведомым валом механизма, например при помощи шпонки. При изменении направления вращения ведущего вала ролики откатываются в ши­рокую часть полости, и их контакт с внутренней поверхностью обоймы ослабевает настолько, что происходит размыкание обой­мы и звездочки, т.е. передача вращательного движения звездочки на обойму прекращается.

Сборку фрикционной обгонной муфты после контроля параме­тров входящих в нее деталей начинают с запрессовки в отверстия звездочки 4 втулок 1 с последующим их развертыванием для вос­становления номинальных геометрических размеров и формы (за­прессовка производится только при сборке звездочек, у которых внутренний диаметр обоймы 5 составляет 80 или 100 мм). После напрессовывания втулок на ступицу звездочки устанавливают одну из ограничительных щек 8, фиксируя ее положение стопорным кольцом 7. Собранную звездочку устанавливают в обойму 5, размещая в ее отверстиях толкатели с пружинами. Далее на пол­ках звездочки, установленной в обойму, размещают ролики и устанавливают вторую ограничительную щеку 8, положение кото­рой фиксируется стопорным кольцом 7. На последнем этапе со­бранную муфту устанавливают на соединяемых валах, используя, как правило, шпоночное соединение.

Конструкция и сборка самоустанавливающихся угловых муфт.

Самоустанавливающиеся (карданные) угловые муфты (рис. 5) применяют для соединения валов, расположенных под углом. Ра­ботают они следующим образом. Вращение от ведущего вала 5 че­рез ведущую вилку 4 передается на шарнирно связанную с ней крестовину 3. Крестовина имеет две цапфы, расположенные под углом 90° . С цапфами соединяется ведомая вилка 2, жестко связан­ная с ведомым валом 1. При работе муфты обе вилки и крестовина меняют свое положение, наклоняясь то в одну, то в другую сторо­ну. При этом ведомый вал 1 при одной жесткой муфте будет вра­щаться неравномерно. Для того чтобы избежать неравномерного вращения вала, необходимо установить две такие муфты (рис. 6). Систему их двух угловых муфт называют карданной передачей.

Самоустанавливающаяся (карданная) угловая муфта
Рис. 5. Самоустанавливающаяся (карданная) угловая муфта:
1 — ведомый вал; 2 — ведомая вилка; 3 — крестовина; 4 — ведущая вилка; 5 — ве­дущий вал

Сборку карданной передачи (см. рис. 6) начинают с установ­ки на карданный вал 4 фланцев 3 и 5, один из которых (фланец 3) жестко закрепляют на валу, а второй (фланец 5) может иметь осе­вое смещение вдоль вала. После установки фланцев на них жестко закрепляют вилки 2 и 6 болтами. Так как болты этого соединения передают крутящий момент, то они должны входить в отверстия фланцев и крестовин плотно и быть прочно затянуты гайками и зашплинтованы.

Карданная передача
Рис. 6. Карданная передача:
1,7 — крестовины; 2.6 — вилки; 3, 5 — фланцы; 4 — карданный вал; 8 — масленка

На следующем этапе сборочного процесса в крестовинах 1 и 7 устанавливают масленку 8 и предохранительный клапан в виде прокладки, ограничивающей давление масла, подаваемого внутрь крестовины. Далее на цапфы крестовин 1 и 7 напрессовывают сальниковые уплотнения и опорные кольца и устанавливают крестовины в сборе в вилках 2 и 6, закрывая крышками, закрепляе­мыми винтами.

Конструкция и сборка валов с шаровыми цапфами.

Соедине­ние составных валов шаровыми цапфами используется в тех слу­чаях, когда их оси значительно смещены и имеют большой пере­кос. Такое соединение валов осуществляется следующим образом (рис. 7), Кольца 1, закрепленные штифтами на шаровых цап­фах 2, помещают в диаметральных пазах ведущей и ведомой вту­лок 6. Каждая из цапф имеет возможность поворачиваться в двух плоскостях, что компенсирует несовпадение осей ведущего и ве­домого валов.

Вал с шаровыми цапфами
Рис. 7. Вал с шаровыми цапфами:
1 — кольца; 2 — шаровые цапфы; 3 — штифт; 4 — пружина; 5 — валик; 6 — втулки

Сборка такого соединения начинается с установки на шейках валов переходных втулок 6 с диаметральными пазами. Затем в со­единительный валик 5 запрессовывают неподвижную шаровую цапфу 2, которую закрепляют штифтами. После этого в отверстие соединительного валика 5 вводят пружину 4 и устанавливают под­вижную цапфу, укрепляя ее штифтом 3. На обеих цапфах устанав­ливают кольца 1 и закрепляют их штифтами (оба кольца должны находиться в одной плоскости). Затем цапфы 2 с кольцами 1 уста­навливают в диаметральных пазах втулок 6, закрепленных на со­единяемых валах. После завершения сборки передачи проверяют зазор между торцами колец 1 и стенками пазов на втулках 6 (он должен быть не более 0,2 мм).

Конструкция и сборка гибких валов.

Гибкие валы применяют для передачи движения между составными валами, положение ко­торых в процессе эксплуатации изменяется. Гибкий вал состоит из собственно вала, свитого из нескольких слоев проволоки, заклю­ченного в защитную оболочку, и арматуры на его концах для при­соединения к приводу и рабочему органу. В зависимости от вели­чины нагрузки на гибкий вал различают нормальные и усиленные валы. Нормальный вал состоит из нескольких слоев проволоки, навитых прядями по 3—4 шт. Усиленный вал помимо слоев прово­локи снабжен стальным сердечником диаметром 0,4…0,5 мм. Кроме того, слои проволоки на сердечнике навиты прядями по 2—12 шт. Число слоев проволоки зависит от крутящего момента. В зависи­мости от направления навивки верхнего слоя различают правые и левые гибкие валы. У валов правого вращения — левая навивка, и наоборот.

Оболочка гибкого вала представляет собой гибкий рукав, вы­полненный из стальной оцинкованной ленты с хлопчатобумаж­ным уплотнением и внутренней спиралью из стальной сплющен­ной проволоки. Оболочка должна свободно надеваться на вал, за­щищая его от загрязнения и удерживая смазку.

Сборку составных валов с использованием гибкого вала (рис. 8) начинают с установки на его конце оболочки 2, соединяя их пая­нием твердым припоем. Затем на корпусе привода устанавливают кронштейн 4, к которому крепят хомутик 6 при помощи болта 5. После этого на валу привода устанавливают, используя шпоночное соединение, муфту 3 и соединяют ее с оболочкой 2 гибкого вала 1.

Схема сборки составных валов с использованием гибкого вала
Рис. 8. Схема сборки составных валов с использованием гибкого вала:
1 — гибкий вал; 2 — оболочка; 3 — вту­лочная муфта; 4 — кронштейн; 5 — болт; 6 — хомутик

Конструкция и сборка сцепных соединительных муфт.

Для со­единения валов как на ходу, так и во время остановки, когда требу­ются частые пуски и остановы, применяют сцепные муфты. К этому типу муфт относятся кулачковые, зубчатые и фрикционные муфты.

Кулачковые муфты (рис. 9, а) допускают включение только в неподвижном состоянии при определенных положениях одного из соединяемых валов относительно другого.

Сцепные муфты
Рис. 9. Сцепные муфты:
а — кулачковая: 1 — вал; 2,3 — полумуфты; 4 — сухарь; 5 — рычаг; 6 — направляю­щая шпонка; 7 — призматическая шпонка; б — зубчатая; в — фрикционная: 1 — ве­домая полумуфта; 2, 3 — фрикционные диски; 4 — нажимной диск; 5 — гайка; 6 — фиксатор; 7 — скользящая втулка; 8 — нажимной рычаг; 9 — ведущая полумуфта

Сборку таких валов начинают с контроля их взаимного распо­ложения и соответствия размеров и формы посадочных мест на валах 1 ив полумуфтах 2 и 3 требованиям чертежа, после чего осу­ществляют пригонку кулачков полумуфт. Затем производят уста­новку полумуфт на валах, используя призматическую шпонку 7 для неподвижной полумуфты и направляющую 6 — для подвижной. Положение неподвижной полумуфты 2 фиксируют на валу с помощью стопорного кольца или стопорного винта (на рисунке не показаны). После установки полумуфт на валах осуществляют пригонку сухаря 4 рычага к пазу подвижной полумуфты 3 и соединяют полумуфту с сухарем. В заключении проверяют сцепляемость полумуфт, перемещая подвижную полумуфту в направле­нии неподвижной при помощи рычага 5.

Зубчатая муфта (рис. 9, б) состоит из двух полумуфт, представляющих собой зубчатые колеса с эвольвентным зацеплением. Одна полумуфта (правая) имеет наружные зубья и может перемещаться вдоль вала. На втором валу устанавливают полумуфту с внутренними зубьями (левую), которая крепится неподвижно. Такое положение полумуфт обеспечивает сцепление и расцепление соединяемых валов. Последовательность сборки таких полумуфт на валах такая же, как и кулачковых муфт.

Дисковые фрикционные муфты (рис. 9, в) применяют для уменьшения воздействия на валы ударных нагрузок, возникаю­щих при эксплуатации машин и оборудования. Эти муфты обеспе­чивают передачу движения за счет сил трения.

Сборку таких муфт начинают с контроля взаимного располо­жения соединяемых валов и геометрических размеров и формы посадочных мест на валах и в отверстиях полумуфт требованиям чертежа. После выполнения контрольных операций переходят к установке ведущей 9 и ведомой 1 полумуфт на валы, используя для этого шпоночные соединения с призматическими шпонками. По­сле установки полумуфт их проверяют на осевое и радиальное биение и вводят ведомый вал с установленной на нем полумуфтой в корпус ведущей полумуфты. Затем поочередно устанавливают ведущие 2 и ведомые 3 диски, заканчивая процесс установкой на­жимного диска 4. После монтажа дисков переходят к сборке регу­лировочной гайки 5, для этого в ее прорезях устанавливают на­жимные рычаги 8 на осях, которые после установки рычагов накернивают, чтобы избежать их самопроизвольного выпадения. Гайку в сборе устанавливают на ведомой полумуфте и затягивают до отказа, после чего ее постепенно отпускают так, чтобы обеспе­чить необходимый суммарный зазор между фрикционными дис­ками. Затем в отверстие гайки вводят фиксатор 6 так, чтобы он одновременно вошел в отверстие нажимного диска. В заключении на ведомый вал устанавливают скользящую (нажимную) втулку 7 механизма включения и регулируют ее положение для обеспече­ния передачи крутящего момента от ведущего вала к ведомому.

Конструкция и сборка предохранительных муфт.

Предохрани­тельные муфты подразделяются на разрушаемые и неразрушаемые и предназначены для предохранения машин и механизмов от перегрузок. К предохранительным муфтам с неразрушающимися элементами относятся кулачковые, шариковые и дисковые. В этих конструкциях одна из полумуфт устанавливается на вал непод­вижно, а вторая имеет некоторое осевое смещение. Усилие при­жатия полумуфт создается пружинами и регулируется при помо­щи гаек. Когда передаваемое усилие превышает усилие, на кото­рое отрегулирована пружина, подвижная полумуфта перемещается вдоль одного из соединяемых валов и передача движения прекра­щается.

У муфт с разрушающимися соединительными элементами, на­пример штифтом, если величина передаваемого крутящего мо­мента превысит допускаемую, происходит разрушение соедини­тельного элемента и передача движения прекращается.

Предохранительная дисковая фрикционная муфта (рис. 10) предназначена для отключения вращения ведомого вала при воз­никновении перегрузок. Сборку таких муфт начинают с контроля формы и размеров посадочных мест вала и полумуфт требовани­ям чертежа, после чего ведомую и ведущую полумуфты устанав­ливают на вал, используя для этого шпоночные соединения, и про­веряют установленные полумуфты на осевое и радиальное биение. Затем производят установку фрикционных дисков поочередно в ведомую и ведущую полумуфты. После монтажа фрикционных дисков на ведомую полумуфту устанавливают нажимной 3 и регулировочный 5 диски, размещая между ними пружины 4. На за­ключительном этапе сборки на ведомую полумуфту устанавливают регулировочную гайку 6 и затягивают ее с усилием, указанным в технических условиях. Для проверки качества сборки прикладывают к ведущей полумуфте крутящий момент больший номиналь­ного на величину, указанную в технических условиях (при этом ведомая полумуфта должна оставаться неподвижной).

Предохранительная дисковая муфта
Рис. 10. Предохранительная дисковая муфта:
1,7 — полумуфты; 2.3 — соответственно фрикционный и нажимной диск; 4 — пружины; 5 — регулировочный диск; 6 — регулировочная гайка

Шлицевые соединения и их сборка.

Для соединения ступицы с валом вместо шпонок часто исполь­зуют выступы на валу, входящие в соответствующие пазы в ступи­це. Такие выступы и пазы называют шлицами, а соединение — шлицевым. По сравнению со шпоночными соединениями шлице­вые соединения обладают рядом преимуществ:

  • обеспечивают передачу больших крутящих моментов благодаря значительной поверхности контакта соединя­емых деталей и равномерному распределению давления по этой поверхности;
  • более точно центрируют ступицу на валу;
  • обеспечивают лучшее направление при перемещении ступицы по валу;
  • обеспечивают большую прочность вала при одном и том же наружном диаметре.

Типы шлицевых соединений.

В зависимости от профиля зубьев различают шлицевые соединения с прямобочными (рис. 1, а), эвольвентными (рис. 1, б) и треугольными (рис. 1, в) шлицами.

Типы шлицевых соединений
Рис. 1. Типы шлицевых соединений:
а — прямобочные; б — эвольвентные; в — треугольные  

Прямобочные шлицевые соединения получили наиболее ши­рокое распростанение. Соосность вала и втулки (центрирование) в этом соединении осуществляется по наружному и внутреннему диаметрам и по боковым граням. Каждый из этих методов центри­рования имеет свои достоинства и недостатки.

Способы центрирования шлицевых соединений
Рис. 2. Способы центрирования шлицевых соединений по наружному (а) и внутреннему (б) диаметрам и по боковым граням (в): D — наружный диаметр шлицов; d — внутренний диаметр шлицов.

При центрировании по наружному диаметру (рис. 2, а) по­садочными поверхностям являются наружная и боковые поверхности шлицов, по внутреннему диаметру шлицов имеется зазор. Вал по наружному диаметру шлифуется, пазы во втулках протяги­ваются. Применяют этот метод центрирования в тех случаях, ког­да наружная деталь не обрабатывается термически. При центрировании по внутреннему диаметру (рис. 2, б) по­садочные поверхности — внутренняя цилиндрическая и боковые поверхности шлицов, по наружному диаметру шлицов имеется зазор. У вала шлифуется впадина и боковые поверхности шлицов. У охватывающей детали шлифуют внутренний диаметр. Применя­ют для соединений, детали которых подвергаются термической обработке.

При центрировании по боковым граням (рис. 2, в) зазоры имеются по наружному и внутреннему диаметрам шлицов. При­меняют при большом количестве шлицов в тяжело нагруженных соединениях. Центрирование деталей в соединении хуже, чем в предыдущих случаях.

Эвольвентное шлицевое соединение применяют с центриро­ванием по боковым поверхностям шлицов и наружному диаметру. К преимуществам эвольвентного шлицевого соединения по срав­нению с прямобочными соединениями относятся более высокая прочность шлицов и их более простое и дешевое изготовление. Однако, в связи с тем что протяжки для обработки шлицевых от­верстий в ступице дороги, эти соединения имеют ограниченное применение.

Треугольное шлицевое соединение используется для передачи небольших крутящих моментов, его центрируют только по боко­вым поверхностям шлицов.

Входной контроль деталей шлицевого соединения.

Перед сбор­кой детали шлицевого соединения подвергают контролю: прове­ряют визуально детали шлицевого соединения на наличие зади­ров, дробления или заусенцев; определяют соответствие параме­тров шлицов и пазов под них требованиям технических условий, используя инструментальные методы контроля.

Положение шлицов и пазов относительно центрирующего диа­метра (рис. 3, а) проверяют, вводя измерительную ножку инди­катора 2 в контакт с боковой поверхностью шлица вала 1, установ­ленного в центрах (стрелку отсчетного устройства индикатора устанавливают в нулевое положение). Затем вал поворачивают на 180°, а измерительную ножку индикатора приводят в соприкосно­вение с боковой поверхностью шлица, расположенного на противоположной первому шлицу стороне вала. По разности показаний отсчетного устройства индикатора определяют величину смещения оси шлица относительно оси центрирующего диаметра. При этом методе измерения не учитывается отклонение толщины шли­ца, шага и профиля от номинальных значений.

Рис. 3. Схемы контроля шлицевых соединений;
а — измерение смещения оси шлицов в центрах индикатором; б — измерение сме­щения оси шлицов специальным приспособлением; в — наиболее точное измерение оси смещения шлицов; г — контроль эксцентричности диаметра вала; д — контроль эксцентричности диаметра отверстия; 1 — шлицевой вал; 2 — индикатор; 3 — изме­рительный наконечник; 4 — измерительный прибор; 5 — блок концевых мер длины

Определить смещение оси шлица относительно центрирующе­го диаметра можно, используя специальное приспособление 4 (рис. 3, б), которое устанавливают опорными поверхностями на боковые поверхности шлицов, а измерительным наконечником 3 на центрирующий диаметр. В процессе измерения вал, закрепленный в центрах, поворачивают и отсчетное устройство индикато­ра 2 показывает величину отклонения проверяемого параметра.

Наиболее точно определить величину смещения оси шлица от­носительно центрирующего диаметра можно по схеме, показан­ной на рис. 3, в. При использовании этой схемы измерения шлицевой вал 1 устанавливают в центрах делительной головки. Индикатор 2 предварительно настраивают на номинальный раз­мер при помощи блока концевых мер длины 5. Затем устанавлива­ют деталь по индикатору так, чтобы боковая поверхность шлица была параллельна плоскости плиты, после этого индикатор пере­носят на другую сторону, а деталь поворачивают на 180°. Полураз­ность показаний будет равна величине смещения оси шлица от­носительно оси вала.

Эксцентричность диаметров шлицевых деталей определяют так, как это показано на схеме, приведенной на рис. 3, г, а шли­цевых отверстий — специальным шаблоном (рис. 3, д).

Сборка шлицевых соединений.

Шлицевые соединения, в кото­рых сопряжение деталей осуществляется посадками с натягом или переходными посадками, собирают с использованием специаль­ных оправок и приспособлений для напрессовки охватывающей детали на вал. Наиболее рациональным при этом является исполь­зование пресса.

Сборка шлицевого соединения ударным методом, т.е. при по­мощи молотка, не допускается, так как может привести к перекосу охватывающей детали на валу вследствие неравномерности нане­сения ударов.

Если посадка охватывающей детали на вал осуществляется со значительными натягами, то рекомендуется эту деталь нагреть до температуры 80… 120 °C (например, в масляной ванне).

После установки охватывающей детали на валу рекомендуется проверить ее осевое и радиальное биение. С этой целью вал с охватывающей деталью закрепляют в центрах, а величину биения определяют при помощи индикатора часового типа, установленно­го на стойке.

Подвижные шлицевые соединения проверяют на легкость пе­ремещения охватывающей детали относительно вала и наличие качки этой детали на валу. Если соединение собрано правильно, то охватывающая деталь перемещается вдоль вала легко, плавно, без заедания.

Шпоночные соединения и их сборка.

Шпоночные соединения образуются шпонкой — металличе­ским стержнем, находящимся одновременно в пазах вала и уста­навливаемой на него детали (ступицы). Шпонки служат для пере­дачи крутящего момента от вала к ступице или, наоборот, от сту­пицы к валу. Кроме того, шпонки обеспечивают фиксацию ступицы на валу в осевом положении. По условиям эксплуатации шпоноч­ные соединения подразделяются на напряженные и ненапряжен­ные. Напряженными называют соединения, в которых при отсут­ствии внешних сил и моментов постоянно действуют внутренние силы упругости, возникающие в результате предварительного за­тягивания.

В зависимости от конструкции различают шпоночные соедине­ния с призматическими, сегментными, направляющими, скользя­щими и клиновыми шпонками, каждое из которых имеет свои достоинства и недостатки.

Призматические шпонки имеют прямоугольное сечение, про­тивоположные грани у них параллельны. Работают эти шпонки боковыми сторонами. Призматические шпонки изготавливаются в двух исполнениях: с закругленными и плоскими торцами. Соеди­нение шпонки с валом неподвижное напряженное. В паз ступицы шпонка входит с зазором.

Сегментные шпонки подобно призматическим работают бо­ковыми гранями. При необходимости по длине вала могут уста­навливаться две, а иногда и три шпонки. К достоинствам сегмент­ных шпонок относится простота изготовления как самих шпонок, так и пазов под них, к недостаткам — необходимость изготовления глубоких пазов в валах, что снижает прочность последних. В связи с этим сегментные шпонки применяют только для передачи срав­нительно небольших моментов.

Направляющие шпонки применяют в тех случаях, когда сту­пица должна иметь возможность перемещаться вдоль вала. Такие шпонки крепят к валу при помощи винтов. Для крепления шпонки к валу в ней выполняют два отверстия, имеющих углубления под головки винтов. Еще одно отверстие выполняется в шпонке для подвода смазки. Соединение шпонки с пазом вала неподвижное плотное, а с пазом ступицы — свободное с зазором,

Скользящие шпонки применяют вместо направляющих в тех случаях, когда требуется значительное перемещение ступицы вдоль вала. Шпонка имеет цапфу, которая входит в отверстие, вы­полненное в ступице, перемещаемой вдоль вала. При изменении положения ступицы на валу шпонка перемещается вместе со ступицей по пазу вала.

Клиновые шпонки в совокупности с валом и ступицей образу­ют напряженное соединение. Они представляют собой клин пря­моугольного сечения с уклоном 1:100, Работают такие шпонки широкими гранями и обеспечивают неподвижное крепление дета­ли на валу. Клиновые шпонки плохо центрируются, поэтому применяются только для неответственных тихоходных передач.

При сборке шпоночного соединения большое значением имеет строгое соблюдение посадок в соединении шпонки с валом и сту­пицей. Одной из основных причин неправильного распределения нагрузки и смятия шпонки является увеличение зазора в соедине­нии. К смятию может также привести неправильное расположение паза на валу нередко наблюдается и перекос осей пазов относительно оси вала, что значительно затрудняет сборку шпоночного соединения и вызывает перекос охватывающей детали на валу.

Входной контроль шпоночных пазов.

Прежде чем приступить к сборке шпоночных соединений, особенно ответственных, необ­ходимо произвести контроль размеров шпоночного паза на валу и его расположения относительно оси вала.

Контроль глубины паза (рис. 1, а) осуществляется при помо­щи шаблона и щупа.

Проверку положения боковых сторон шпоночного паза отно­сительно его оси осуществляют при помощи клиновых плиток (рис. 1, б), которые укладывают в паз, а затем щупом контроли­руют зазоры в точках I и II. При отсутствии перекоса боковых сте­нок паза зазор должен быть одинаковым.

Отклонение от параллельности стенок шпоночного паза отно­сительно оси вала может быть определен индикаторным прибором (рис. 1, в). При отсутствии отклонения от параллельности по­казания индикатора на одном и другом конце паза должны быть одинаковы.

Схемы контроля ответственных соединений со шпонками
Рис. 1. Схемы контроля ответственных соединений со шпонками:
а — глубины шпоночного паза; б — положения стенок паза относительно его оси; в — перекоса паза относительно его оси; I, II — точки установки измерительных призм; S — измерительная ножка индикатора; l — расстояние от боковой поверх­ности шпоночного паза до точки контакта измерительной ножки индикатора с по­верхностью вала

Сборка шпоночного соединения.

Сборку шпоночного соедине­ния начинают с пригонки шпонки по пазу вала, предварительно притупив острые кромки пазов и шпонок. После пригонки шпон­ку устанавливают в пазу вала, обеспечивая указанную на чертеже посадку. Поскольку, в большинстве случаев, шпонка устанавлива­ется в пазу вала по посадке с натягом, то для ее установки следует использовать медный молоток, струбцину или пресс.

При установке направляющих шпонок следует, используя от­верстия под винты, выполненные в шпонке, в качестве кондуктора просверлить отверстия в пазу вала и нарезать в них резьбу для крепежных винтов и после этого закрепить шпонку в пазу вала.

После установки шпонки в паз вала необходимо проверить вы­соту выступающей части при помощи микрометрической головки и мостика (рис. 2, а). В тех случаях когда на валу устанавливают несколько шпонок, их взаимное положение проверяют так, как это показано на рис. 2, б). На шпонки устанавливают приспособление с раздвижными ножками 2, снабженными цилиндрически­ми валиками 3, и фиксируют положение ножек винтом 4. По по­казаниям индикатора часового типа 1 при перемещении приспо­собления вдоль оси вала по поверхностям шпонок определяют взаимное положение последних (при перемещении приспособле­ния показания индикатора не должны изменяться, т.е, стрелка отсчетного устройства должна оставаться неподвижной).

Схемы контроля положения шпонок на валу
Рис. 2. Схемы контроля положения шпонок на валу:
а — высоты выступающей части; б — взаимного расположения шпонок на валу: 1 — индикатор: 2 — раздвижные ножки; 3 — цилиндрический валик; 4 — винт

Таблица 1. Типичные дефекты при выполнении пригоночных работ

ДефектПричинаСпособ предупреждения или исправления
Ступица устанавли­вается на вал слиш­ком тугоМала ширина паза ступицы или его глубинаПригнать более точно паз по шпонке
Для установки шпонки в паз вала требуется слишком большое усилиеПлохо пригнана шпонкаПовторить пригонку шпонки по пазу вала
Шпонка не удержи­вается на валуСнят слишком боль­шой слой материала с поверхности шпонкиЗаменить шпонку и вновь пригнать ее по пазу вала

Сборка соединений со скользящими шпонками начинается с пригонки шпонки по пазу ступицы и ее установки в этом пазу, по­сле чего осуществляется пригонка паза вала по шпонке. После сборки при перемещении ступицы не должно наблюдаться ее ка­чания относительно вала.

В процессе выполнения пригоночных работ при сборке шпо­ночных соединений могут появиться различные дефекты, причи­ны появления которых и способы предупреждения приведены в табл. 1.

Классификация валов и предъявляемые к ним требования

Валы относятся к классу деталей типа тел вращения с длиной, превышающей
три диаметра.

В технологическом отношении валы подразделяют:

1) по размерам;

2) конфигурации;

3) точности.

Валы, у которых отношение длины к диаметру меньше 12, относят к жестким,
если же это отношение больше 12, то валы — не жесткие.

По конфигурации валы могут быть бесступенчатые, ступенчатые, цельные и пустотелые, гладкие и шлицевые, валы — шестерни, а также комбинированные валы, в разнообразном сочетании приведенных выше групп. По форме геометрической оси валы могут быть прямыми, коленчатыми, кривошипными и эксцентриковыми (кулачковыми).

По точности валы разделяют на 4 группы:

1) валы особо точные — рабочие шейки изготавливают по 4—5 квалитетам точности, остальные поверхности с допусками по 6—7 квалитетам точности;

2) валы точные — основные рабочие поверхности изготавливают по 6 квалитету точности, а остальные поверхности — по 8 квалитету;

3) валы нормальной точности — поверхности этих валов выполняют по 8—9 квалитету точности;

4) валы пониженной точности — поверхности основных размеров изготавливают по 10—14 квалитету точности.

Требования к точности и качеству поверхностного слоя валов устанавливают исходя из необходимости обеспечения того или иното эксплуатационного свойства (износостойкости, контактной жесткости, прочности посадки, усталостной прочности, герметичности, коррозионной стойкости), определяющего их надежность. Так, опорные шейки валов под подшипники качения должны обеспечивать требуемую прочность посадки с внутренним кольцом подшипника и усталостную прочность в опасном сечении, под подшипники скольжения — необходимую износостойкость и контактную жесткость. Посадочные шейки валов под зубчатые колеса — необходимую
прочность посадки, рабочие поверхности кулачка — необходимую износостойкость. При работе в химически агрессивных и влажных средах поверхности валов должны обладать необходимой коррозионной стойкостью. Причем в некоторых случаях отдельные участки одной и той же поверхности валов, например, кулачки распредвалов, могут работать при различных давлениях и скоростях, что будет вызывать их неравномерный износ, а следовательно, и уменьшение долговечности. Во избежание этого, к этим поверхностям должны предъявляться особые требования по закономерному изменению их качества. Боковые поверхности зубьев и шлицев, наряду с износостойкостью, должны обладать у своего основания высокой усталостной прочностью, в районе делительной окружности — контактной прочностью и т.д.

Все это должно отражаться в технических требованиях на изготовление валов. В настоящее время, исходя из функционального назначения, к валам предъявляются следующие требования:

1) соосность и прямолинейность всех участков вала должна быть в пределах установленного допуска — допустимая искривленность оси вала 0,03— 0,06 м/м;

2) радиальное биение посадочных шеек валов к базирующим шейкам допускается в пределах 0,01—0,03 мм;

3) осевое биение упорных торцов или уступов не должно быть больше 0,01 мм на наибольшем радиусе;

4) непараллельность шпоночных канавок или шлицев и оси не должна превышать 0,01 мм на 100 мм длины;

5) допуски на длину ступеней 0,05—0,2 мм;

6) эллиптичность и конусность обрабатываемых шеек вала должны находиться в пределах 0,2—0,4 допуска на их диаметр;

7) поверхности посадочных шеек валов пол зубчатые колеса должны быть обработаны с шероховатостью Ra = 0,5—2,0 мкм, под подшипники качения — Ra = 0,63—2,0 мкм, Sm = 0,04—0.06 мм, tm =45—50%, под подшипники скольжения — Ra=0,2—0,5 мкм, Sm = 0,03—0,05 мм, tm = 45—70%, торцевые поверхности — Rz = 3,2— 10 мкм;

8) центровочные отверстия валов должны быть сохранены в готовых деталях, кроме случаев, оговариваемых техническими требованиями;

9) трещины, раковины и другие дефекты в материале заготовки не допускаются;

10) сварка валов не допускается;

11) особо ответственные валы должны проходить 100% контроль на твердость;

12) обработанные поверхности валов перед сдачей на склад должны быть покрыты антикоррозионной смазкой.