Схемы установки подшипников

В большинстве случаев валы долж­ны быть зафиксированы в опорах от осевых перемещений. По способности фиксировать осевое положение вала опоры разделяют на фиксирующие и плавающие. В фиксирующих опорах ограничивается осевое перемещение вала в обоих направлениях, в плаваю­щих опорах осевое перемещение вала не ограничивается (рис. 2.9, схемы 1а и 16). Фиксирующая опора восприни­мает радиальную и в любом направ­лении осевую нагрузки, а плавающая опора — только радиальную.

Применяют также схемы, в которых осевое фиксирование вала происходит в двух опорах (рис. 2.9, схемы 2а и 2б), причем в каждой из них осевое перемещение вала ограничивается только в одном направлении. Такие опоры воспринимают радиальную и в одном направлении осевую нагрузки.

Рис 2.9

В некоторых конструкциях приме­няют так называемые «Плавающие валы». Эти валы имеют возможность осевого перемещения в обоих направ­лениях и устанавливаются они на плавающих опорах.

В схемах 1а и 1б вал фиксируется в одной (левой на рисунке) опоре: в схеме 1а — одним радиальным под­шипником (например, шариковым (рис. 2.8, а); в схеме 1б —двумя ра­диальными или радиально-упорными (рис. 2.8, г, д) подшипниками.

Схемы 1а и 1б применяют при лю­бом расстоянии l между опорами вала. При этом схема 1б характеризуется большей жесткостью фиксирующей опоры.

Осевую фиксацию по схеме 1а ши­роко применяют в коробках передач, редукторах и в других узлах для ва­лов цилиндрических зубчатых передач, а также для приводных валов ленточ­ных и цепных конвейеров.

Осевую фиксацию валов по схе­ме 1б применяют в цилиндрических, конических зубчатых и червячных пе­редачах.

При выборе фиксирующей и пла­вающей опор учитывают следующие рекомендации.

Подшипники обеих опор должны быть нагружены по возможности равномерно, поэтому если опоры нагруже­ны, кроме радиальной, еще и осевой силой, то в качестве плавающей вы­бирают опору, нагруженную большей радиальной силой.

При температурных колебаниях плавающий подшипник перемещается в осевом направлении на величину удлинения (укорочения) вала. Так как это перемещение может происходить под нагрузкой, поверхность отверстия корпуса изнашивается. Поэтому при действии на опоры вала только ра­диальных нагрузок, в качестве плаваю­щей выбирают менее нагруженную опору.

Если выходной конец вала соединя­ется с другим валом муфтой, в каче­стве фиксирующей принимают опору вблизи этого конца вала.

В схемах 2а и 2б вал фиксируется в двух опорах, причем в каждой опоре в одном направлении. Эти схемы при­меняют с определенными ограничения­ми по расстоянию между опорами. И связано это с изменением зазоров в подшипниках вследствие нагрева при работе. При нагреве самих подшипни­ков, зазоры в них уменьшаются; при нагреве вала длина его увеличивается. Из-за увеличения длины вала осевые зазоры в подшипниках схемы 2а, на­зываемой схемой «враспор», еще больше уменьшаются. Чтобы не происхо­дило защемления вала в опорах, пре­дусматривают осевой зазор «а». Вели­чина зазора должна быть несколько больше ожидаемой тепловой деформа­ции подшипников и вала. Из опыта эксплуатации известно, что в узлах с радиальными шарикоподшипниками за­зор ”а” находится в пределах 0,2... 0,5 мм. Схема установки подшипников «враспор» конструктивно наиболее проста. Ее широко применяют при от­носительно коротких валах.

В опорах схемы 2а могут быть при­менены и радиально-упорные подшип­ники. Так как эти подшипники более чувствительны к изменению осевых за­зоров, то соотношение между величи­нами l и d для них является более жестким и не должно превосходить l /d=6…8. Меньшие значения отноше­ния l /d относятся к роликовым, боль­шие — к шариковым радиально - упорным подшипникам. Радиальные под­шипники нечувствительны к большим осевым зазорам, поэтому отношение l /d может быть взято ≥ 10

При установке вала по схеме 2б называемой схемой «врастяжку», ве­роятность защемления подшипников вследствие температурных деформаций вала уменьшается, так как при увели­чении длины вала осевой зазор в под­шипниках, установленных по этой схеме, увеличивается. Расстояние меж­ду подшипниками может быть несколь­ко больше, чем в схеме «враспор»: l /d=8…10. Меньшие значения отно­сятся к роликовым, большие — к ша­риковым радиальным и радиально-упорным подшипникам. Более длинные валы устанавливать по схеме 2б не рекомендуется, так как вследствие тем­пературных деформаций вала могут появиться большие осевые зазоры, недопустимые для радиально-упорных подшипников. Для радиальных под­шипников отношение l /d может быть взято большим.

Примеры эскизных проектов

После определения диаметров сту­пеней валов, расстояний между дета­лями передачи, после выбора типа подшипников и схемы их установки приступают к вычерчиванию редуктора или коробки передач.

Эскизный проект выполняют в мас­штабе 1:1 на чертежной или миллимет­ровой бумаге. Для получения пред­ставления о конструкции, размерах деталей передачи и их относительном расположении достаточно двух проек­ций.

На рис. 2.10 приведен эскизный проект цилиндрического двухступенча­того редуктора, выполненного по раз­вернутой схеме.

Рис. 2.10

Цилиндрические, конически-цилиндрические и конические редукторы обычно конструируют с разъемом корпуса по осям валов. Для этого послед­ние располагают в одной плоскости. Такое исполнение создает большие удобства для сборки редукторов. Каж­дый из валов редуктора с опорами и со всеми сидящими на нем деталями можно собрать независимо от других валов и затем поставить в корпус. При необходимости осмотра или ре­монта любой комплект вала может быть изъят из корпуса.

В небольших червячных редукторах разъем корпуса часто не делают. Вместо него в одной или в обеих стенках корпуса делают круглые окна, через которые вводят в корпус комплект вала с червячным колесом и подшипниками. В червячных редукто­рах больших размеров разъем корпуса делают по оси червячного колеса. Чер­вяк чаще всего имеет небольшой внеш­ний диаметр, что позволяет устанав­ливать его в корпус через отверстия для подшипников (см. рис. 2.6).