АННОТАЦИЯ

Справочно – методическое пособие «Проектирование сборочной оснаст-

ки и оборудования» является развитием работы автора «Проектирование не-

стандартного оборудования, поскольку содержит информацию необходимую

для создания инструмента, приспособлений и прежде всего оборудования для

механизации автоматизации сборочных операций. При этом, все рассматривае-

мое в пособии оборудование и оснастка систематизированы применительно к

выполнению конкретных видов сборочных операций и уровню их механизации

и автоматизации. Кроме того в пособии приводятся размерные цепи определя-

ющие собираемость всех основных видов соединений и собираемых механиз-

мов, расчет которых позволяет установить обоснованные требования по точно-

сти к проектируемым сборочным приспособлениям и оборудованию (примени-

тельно к оборудованию – нормы точности). Поскольку данная работа в большей

степени посвящена созданию оснастки и оборудования для механизации и ав-

томатизации сборочных операций, в ней приводится систематизированный ана-

лиз конструктивных особенностей основных функциональных элементов авто-

матизированного сборочного оборудования и рассматривается специфика их

проектирования. Подавляющее большинство оригинальных конструкций сбо-

рочного инструмента, приспособлений и оборудования, приведенных в работе

заимствован из патентной документации, что говорит о достаточно высоком

уровне предлагаемых технических решений, позволяющих решать конкретные

задачи, возникающие в сборочном производстве. Приведенный в пособии при-

мер поэтапного проектирования полуавтомата для сборки хомута зажимного,

выполненный в соответствии общей методикой проектирования, наглядно пока-

зывает, какие специфические требования на ее использование накладывает про-

цесс создания автоматизированного сборочного оборудования.

Далее можно познакомиться с содержанием пособия, если, при

этом, какой либо из разделов Вас заинтересовал, то сделав запрос

по email: nikolajignatiev@gmail.com вы БЕСПЛАТНО получите его

краткое содержание.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………………6

I.Сборка. Основные положения………………………………………………..8

1. Типы сборочных соединений……………………………………………9

2. Обеспечение технологичности конструкции собираемой

сборочной единицы………………………………………………………10

3. Методы обеспечения точности при сборке……………………………..14

II. Оснастка и оборудование применяемые при сборке………………………19

1. Сборочный инструмент ………………………………………………….21

2. Сборочные приспособления …………………………………………….37

3. Сборочные кантователи и стенды……………………………………….59

4. Сборочное оборудование …………………………………………….….62

5. Вспомогательное оборудование и транспорт,

используемые при сборке……………………………………………….68

6. Сборочные конвейеры. …………………………………………………74

III. Сборка типовых соединений……………………………………………..77

1. Сборка соединений с натягом………………………………………….79

1.1 Сборка деталей с натягом методом продольного

перемещения…………………………………………………….. 79

1.2 Сборка деталей с натягом тепловым методом…………………94

1.3 Сборка деталей с натягом методом пластической

деформации………………………………………………………97

2 Сборка резьбовых соединений………………………………………….107

2.1 Приемы использования резьбовых соединений……………….107

2.2 Стопорение деталей резьбовых соединений…………………..109

2.3 Механизированный инструмент для

затяжки резьбовых соединений………………………………..112

2.4 Контроль затяжки резьбовых соединений………………………137

2.5 Приспособления для автоматизации сборки

резьбовых соединений…………………………………………….139

2.6 Оборудование для автоматизации сборки

резьбовых соединений…………………………………………… .145

3 Сборка соединений методом клепки и раскатки. ………………………164

3.1 Общие сведения о клепанных соединениях…………………….164

3.2 Инструмент для клепки………………………………………….166

3.3 Приспособления для клепки……………………………………..173

3.4 Механизированный инструмент для клепки……………………175

3.5 Механизированные приспособления для клепки………………180

3.6 Оборудование для клепальных работ……………..……………184

3.7 Оборудование для автоматизации клепальных работ…………189

3.8 Оснастка и оборудование для клепки методом раскатки………199

4 Сборка соединений содержащих упругие

и эластичные детали…………………………………………………….210

4.1 Установка стопорных, пружинных и поршневых колец……….210

4.2 Приспособления для механизации и автоматизации

установки пружинных и стопорных колец………………………212

4.3 Оборудование для механизации и автоматизации

установки пружинных и стопорных колец………………………216

4.4 Приспособления и оборудование для установки

пружин сжатия…………………………………………………….218

4.5 Оснастка и оборудование для установки

эластичных колец и манжет………………………………………222

5 Сборка шпоночных, шлицевых и конических соединений…………….229

5.1 Шпоночные и шлицевые соединения……………………………229

5.2 Конические соединения…………………………………………..231

5.3 Приспособления и оборудование для сборки шпоночных,

шлицевых и конических соединений…………………………….233

IV. Сборка типовых механизмов………………………………………………..243

1. Сборка опор вала с подшипниками качения……………………………..245

1.1. Требования, предъявляемые к конструкции

подшипниковых опор…………………………………………………..249

1.2. Инструмент и приспособления для сборки

подшипниковых опор……………………………………………………252

1.3. Оборудование для автоматизации монтажа подшипников………257

2. Сборка опор вала с подшипниками скольжения………………………….262

2.1. Общие сведения о подшипниках скольжения……………………..262

2.2. Приспособления и оборудование для сборки опор

валов с подшипниками скольжения………………………………...267

3. Сборка зубчатых передач……………………………………………………276

3.1. Цилиндрическая зубчатая передача…………………………………277

3.2. Реечная зубчатая передача…………………………………………..280

3.3. Коническая зубчатая передача……………………………………....281

3.4. Червячная передача…………………………………………………..285

3.5. Планетарная передача………………………………………………..288

3.6. Приспособления и оборудование для сборки

зубчатых передач……………………………………………………290

4. Сборка ременных и цепных передач………………………………………..298

4.1. Ременные передачи…………………………………………………..298

4.2. Цепные передачи …………………………………………………….299

5. Сборка муфт…………………………………………………………………..304

5.1. Общие сведения о муфтах……………………………………………304

5.2. Требования по точности, обеспечивающие

собираемость муфт……………………………………………………306

5.3. Приспособления и оборудование для сборки муфт………………..309

6. Сборка рычажных и кулачковых механизмов……………………………...316

6.1. Рычажные механизмы………………………………………………..316

6.2. Кулачковые механизмы………………………………………………320

6.3. Требования по точности, обеспечивающие собираемость

и работоспособность механизмов……………………………………323

6.4. Инструмент, приспособления и оборудование, применяемые

для сборки рычажных и кулачковых механизмов………………..329

7. Сборка основных элементов гидропривода……………………………….337

7.1. Общие сведения о гидроприводе…………………………………..337

7.2. Инструмент, приспособления и оборудование для

сборки элементов гидропривода……………………………….......343

V. Специальное оборудование для автоматизации

сборочных процессов………………………………………………………….351

1. Однопозиционные сборочные автоматы……………………………………353

2. Многопозиционные сборочные автоматы…………………………………..357

3. Роторные сборочные автоматы и линии…………………………………….365

4. Сборочные линии……………………………………………………………..372

5. Применение манипуляторов и промышленных роботов

для автоматизации процесса сборки………………………………………...382

5.1. Схваты манипуляторов………………………………………………383

5.2. Комплексы оборудования для выполнения сборочных работ,

выполняемых с применением автоматических

манипуляторов………………………………………………………388

5.3. Применение промышленных роботов для

автоматизации сборочных работ……………………………………393

VI. Специфика проектирования оборудования для механизации

и автоматизации сборочных процессов………………………………………397

1. Определение оптимального уровня автоматизации сборочного

оборудования………………………………………………………………….399

2. Выбор типа привода сборочного оборудования……………………………402

3. Выбор типа оборудования для автоматизации процесса сборки………… 410

4. Надежность автоматического сборочного оборудования………………….413

5. Производительность автоматического сборочного

оборудования………………………………………………………………….415

6. Конструкция основных функциональных элементов оборудования

для автоматизации сборочных процессов……………………. ……………416

6.1 Механизмы и устройства для ориентированной

поштучной подачи собираемых деталей……………………………416

6.2 Транспортирующие механизмы………………………………………422

6.3 Базовые сборочные приспособления и

приспособления спутники…………………………………………….428

6.4 Сборочные головки…………………………………………………….433

6.5 Проектирование сборочных головок и приспособлений –

спутников……………………………………………………………….439

VII. Пример проектирования сборочного оборудования

автоматического действия…………………………………………………….443

Перечень используемой литературы…………………………………………………469

1. Сборка опор валов с подшипниками качения

1.1 Требования, предъявляемые к конструкции подшипниковых опор.

Основным элементом любого вала, позволяющим выполнять его основную функцию

поддержание и передачу вращательного движения, являются его опоры. Опоры вала должны,

воспринимая действующие на них нагрузки обеспечивать с требуемой точностью положение

вала при его вращении с определенной скоростью. В качестве опор валов применяются раз-

личного типа подшипники, которые в первую очередь делятся на две основных группы по ха-

рактеру трения между вращающимися поверхностями вала и опоры это подшипники качения

и подшипники скольжения. Подшипник скольжения представляет собою постоянно или пери-

одически смазываемую втулку, которая чаще всего изготавливается из бронзы и запрессовы-

ваемую в корпусную деталь с определенным натягом, таким образом, что между ее отверсти-

ем и наружной цилиндрической поверхностью вала создается необходимый зазор, обеспечи-

вающий требуемые условия контакта втулки и вращающегося вала. Оснастка и оборудование

для сборки подшипников скольжения методом прессования (сборка деталей с натягом) будут

рассмотрены в разделе IV п.2 поэтому, а в данном разделе будет приведена оснастка и обору-

дование для сборки опор валов, выполненных на подшипниках качения. В зависимости от ве-

личины направления и продолжительности во времени действия сил, а также от размеров,

точности и положения в пространстве вала опоры находятся в различных условиях эксплуа-

тации и соответственно имеют различную конструкцию для выполнения предъявляемых к

ним требований. При наличии только радиальных сил действующих на подшипник в опоре

применяются радиальные подшипники качения, при наличии только осевых сил – упорные

подшипники, а при наличии осевых и радиальных сил – радиально – упорные подшипники,

при этом их конструкция имеет существенные отличия. Для обеспечения длительной и

надежной работы подшипниковой опоры при ее сборке, а точнее при сборке узла или меха-

низма, в который она входит, необходимо выполнить вполне определенные технические тре-

бования, содержание которых опреде-

ляется как конструкцией механизма,

так и условиями его эксплуатации. Так

технические требования, предъявляе-

мые к подшипниковым опорам быст-

ровращающегося вала, например

шпинделя шлифовального станка (см.

Рис 369а) и требования в опорам валка

тяжело нагруженного прокатного стана

(см. Рис 369б) существенным образом

отличаются, также как отличаются тре-

бования к подшипниковым опорам

жесткого вертикально расположенного

вала (см. Рис 369в) и требования к опо-

рам трехопорного вала, работающего

в динамическом режима (см. Рис 369г)

Рис 369 Варианты конструкции под-

шипниковых опор вала

Поэтому создание надежной конструкции подшипниковых опор может быть обеспече-

но только в том случае, если при их сборке будут неукоснительно выполнены требования

учитывающие специфику их работы в составе механизма и машины в целом. Большое коли-

чество вариантов конструкций подшипниковых опор приведены в работе [11]

Основными условиями работоспособности подшипников используемых в качестве опор

валов является осевой S или радиальный зазор (см. Рис 370) между телами качения и

кольцами подшипника, а также угол перекоса наружного кольца подшипника относительно

внутреннего = + (см. Рис 371)

При установке подшипника на вал и в корпус, из-за имеющего место натяга, происходит

деформация его колец, которая приводит к дополнительному нагружению тел качения и как

следствие к снижению долговечности подшипника. Такая же деформация колец подшипника

может происходить и за счет неравномерного их нагрева в процессе эксплуатации. Поэтому

для компенсации деформаций колец при сборке в состоянии поставки нерегулируемые под-

шипники имеют образованный за счет размеров их колец и тел качения гарантированный ра-

диальный зазор (см. Рис 373), исходная величина которого для различных типов подшип-

ников установлена ГОСТ24810-81. Величина радиального зазора, необходимая для нормаль-

ной работы подшипника, устанавливается в технических требованиях сборочного чертежа в

зависимости от условий его работы, и обеспечивается при сборке узла путем регулировки

величины осевого зазора (осевой игры) S в подшипнике, которая определяется как осевое пе-

ремещение подвижного кольца относительно неподвижного. Согласно рекомендаций приве-

денных в работе [1] исходный осевой зазор S в однорядных радиальных шарикоподшипниках

рассчитывается по следующей формуле:

= K;

Для радиальных сферических двухрядных шариковых и роликовых подшипников вели-

чину осевого зазора S рекомендуется определять из следующей зависимости:

= ;

Где , коэффициент осевой статической нагрузки.

Рис 370 Схема образования и регулиро-

вания величины радиального зазора

в подшипнике

Рис 371 Схема образования перекоса

колец подшипника

Для конических роликоподшипников величина осевого зазора S определяется из следу-

ющей зависимости:

2S = ;

Где α, угол наклоны оси роликов к горизонтали.

Определим величину осевого зазора для однорядных шарикоподшипников № 210, 217,

224, используя величину радиального зазора, оговариваемую ГОСТ24810 - 81 и номограмму,

предлагаемую в работе [1] для расчета осевого зазора в шарикоподшипниках (см. Рис 372).

Исходные данные для расчета и полученная величина осевого зазора (осевой игры) 2S

приведены в таб.2 Таким образом, размер В, показанный на Рис 372 (расстояние от правого

торца внутреннего кольца подшипника до левого торца его наружного кольца) в исходном

состоянии для подшипника № 210 будет равен , для подшипника № 217 будет равен

, для подшипника № 224 будет равен .

Рис 372 Номограмма для определения осевого зазора в

радиальных шарикоподшипниках

Величина осевого зазора обеспечивающего требуемый для создания нормальных усло-

вий работы подшипниковой опоры обеспечиваются при сборке методом регулировки за счет

подбора комплекта прокладок требуемой толщины устанавливаемых под базовый торец

крышки (см. Рис 373а), или регулировкой положения наружного кольца подшипника (см. Рис

373б), а также методом подгонки компенсационного кольца, устанавливаемого между крыш-

кой и одним из колец подшипников (см. Рис 373в).

Рис 373 Варианты конструкции подшипниковых опор

валов предусматривающие различные методы регули-

ровки осевого зазора в подшипниках

При этом толщина и комплекта прокладок показанного на Рис 373а, определяется путем

составления и расчета размерной цепи А (см. Рис 374), а количество и толщина прокладок

рассчитывается по формулам приведенным в работе [11]

Размерная цепь А содержит следующие звенья:

, расстояние между буртами отверстий под установку подшипников в корпусе ре-

дуктора,

, высота бурта левой торцевой крышки,

, расстояние между левым торцем наружного кольца подшипника и правым тор-

цем его внутреннего кольца с учетом осевой игры подшипника,

, расстояние между упорными буртами вала,

, расстояние между левым торцем внутреннего кольца подшипника и правым тор-

цем его наружного кольца с учетом осевой игры подшипника,

, осевой зазор в подшипниках вала,

, высота бурта правой торцевой крышки,

, исходное – замыкающее звено размерной цепи, определяющее толщину ком-

плекта регулировочных прокладок,

Исходная толщина компенсационного кольца, показанного на Рис 373в, определяется

путем составления и расчета размерной цепи Б (см. Рис 375).

Размерная цепь Б содержит следующие звенья:

, толщина заплечика левой тоцевой крышки,

, расстояние между наружными торцами канавок в корпусе редуктора под установ-

ку торцевых крышек,

, толщина заплечика правой тоцевой крышки,

Рис 374 Размерная цепь А определяющая толщину

комплекта регулировочных прокладок

, осевой зазор в подшипниках вала,

, расстояние между правым торцем наружного кольца подшипника и левым торцем

его наружного кольца с учетом осевой игры подшипника,

, расстояние между упорными буртами вала,

, расстояние между правым торцем внутреннего кольца подшипника и левым торцем

его наружного кольца с учетом осевой игры подшипника,

, исходное – замыкающее звено размерной цепи, определяющее толщину компенса-

ционного кольца

На Рис 376 показана конструкция оригинального устройства для регулировки осевого

зазора в подшипниках вала редуктора позволяющая существенно снизить трудоемкость сбор-

ки в условиях крупносерийного производства. Это устройство для регулировки зазора а в

подшипниках 1 и 2, являющихся опорами вала 3, которые установлены в отверстиях б и в

разъемного корпуса 4 редуктора включает в себя две закладные крышки 5 и 6, поджимающие

упомянутые подшипники, причем крышка 5 непосредственно контактирует с наружным

кольцом подшипника 1, а крышка 6 с подшипником 2 контактирует через промежуточное

кольцо 7. Торец кольца 7 выполнен в виде винтовой кольцевой поверхности г и содержит на

наружной поверхности паз 8, в который входит штифт 9, неподвижно установленный в отвер-

стии корпуса 4, при этом сопряжение паза со штифтом выполнено таким образом, что обес-

печивает осевое перемещение кольца 7. В закладной крышке 6 цапфа 10 контактирующая с

винтовой поверхностью г кольца 7 выполнена с такой же винтовой поверхностью, кроме того

эта крышка установлена в отверстии корпуса 4 с возможностью поворота вокруг своей про-

дольной оси с последующей фиксацией винтом 11 и контргайкой 14. Для герметизации отвер-

стия в в котором установлена крышка 6 в последней выполнена кольцевая канавка с располо-

женным в нем уплотнительным кольцом 15. Для осуществления поворота относительно про-

дольной оси крышки 6 снабжена отверстиями 16.

Рис 375. Размерная цепь Б определяющая тол-

щину компенсационного кольца

Работает устройство следующим образом. Регулировка осевого зазора в подшипниках 1

и 2 осуществляется путем осевого перемещения навстречу друг другу их наружных колец.

Для чего крышку 6 поворачивают вокруг ее продольной оси, используя для этого отверстия 16

на ее наружном торце, в результате чего, ее винтовая поверхность г, взаимодействуя с ответ-

ной винтовой поверхностью г кольца 7, заставляет его перемещаться в осевом направлении и

перемещать при этом в осевом направлении наружное кольцо подшипника 2, получая при

этом требуемую величину осевого зазора а. После выполнения регулировки осевого зазора

положение крышки 6 фиксируется винтом 11 и контргайкой 14.

Как уже говорилось вторым условием обеспечения работоспособности подшипника яв-

ляется величина относительного перекоса его наружного и внутреннего колец (см. Рис

371), предельная величина которого в угловом выражении определена ГОСТ3325 –

81 для каждого типа подшипников.

Рис 376 Конструкция устройства для регулировки осевого зазора в подшипни-

ках вала редуктора позволяющая существенно снизить трудоемкость сборки в

условиях крупносерийного производства.

На величину угла перекоса колец подшипника влияют следующие погрешности деталей

подшипникового узла:

несоосность посадочных мест вала под установку подшипников,

торцевое биение заплечиков вала контактирующих с внутренним кольцом подшип- ника,

несоосность посадочных мест корпуса под установку подшипников,

неперпендикулярность торцев отверстий в корпусе под установку подшипников,

непаралельность базовых плоскостей крышек и стаканов,

непералельность базовых плоскостей промежуточных втулок и колец. Величина угла перекоса колец подшипников в конкретной конструкции подшипниковых

опор определяется размерными цепями φ (см. Рис 377) и А (см. Рис 378).

Размерная цепь φ одержит следующие звенья:

, непараллельность базовых плоскостей левой распорной втулки,

, непаралельность базовых плоскостей левой крышки, нормируется ГОСТ 11640-83,

, непаралельность набора компенсационных прокладок,

, непаралельность заплечиков корпуса редуктора,

, непаралельность набора компенсационных прокладок,

, непаралельность базовых плоскостей правой крышки, нормируется ГОСТ 11640-

83,

, непараллельность базовых плоскостей правой распорной втулки,

, относительный перекос колец правого подшипника (звено – компенсатор),

, непаралельность посадочных поверхностей вала, учитывающая его изгиб от уси-

лий возникающих при работе зубчатой передачи.

, исходное – замыкающее звено размерной цепи, определяющее относительный пе-

рекос колец левого подшипника, предельная величина которого нормируется ГОСТ

3325-85.

Рис 377 Размерная цепь определяющая влияние непаралельности

базовых поверхностей деталей подшипникового узла на относи-

тельный перекос колец подшипников

Размерная цепь А содержит следующие звенья:

, несоосность дорожки качения и базовой поверхности наружного кольца левого

подшипника, нормируется ГОСТ 520-2002,

, несоосность отверстий под установку подшипников в корпусе редуктора, норми-

руется ГОСТ 3325-85,

, несоосность дорожки качения и базовой поверхности наружного кольца правого

подшипника, нормируется ГОСТ 520-2002,

, перекос колец подшипника (звено компенсатор),

, несоосность дорожки качения и базовой поверхности внутреннего кольца право-

го подшипника, нормируется ГОСТ 520-2002,

, несоосность посадочных мест под подшипники на валу, нормируется ГОСТ 3325-

85,

, несоосность дорожки качения и базовой поверхности внутреннего кольца левого

подшипника, нормируется ГОСТ 520-2002,

, исходное – замыкающее звено размерной цепи, определяющее величину перекоса

колец левого подшипника, предельная величина которого нормируется ГОСТ 3325-

85.

Однако в ряде случаев, когда привод содержит длинные валы и работает в тяжелых усло-

виях с большими изгибными нагрузками, приводящими к изгибу вала, не представляется воз-

можным обеспечить перекос колец подшипника, работающего в составе подшипниковой опо-

ры, в пределах допустимого. В этом случае применяют специальные подшипники, позволяю-

щие воспринимать большие нагрузки при перекосе колец превышающим допустимые вели-

чины и обеспечивать при этом долговечную работу привода. Конструкция такого подшипника

показана на Рис 379. В предлагаемой конструкции роликового сферического подшипника для

увеличения его несущей способности при работе в условиях повышенного перекоса колец его

наружное и внутреннее кольца выполнены со сферическими выпуклыми дорожками качения и

размещенными между ними роликами с вогнутой образующей. Подшипник содержит внутрен-

нее 1 и наружное 2 кольца с выпуклыми сферическими дорожками 4, размещенные между ними

ролики 3, выполненными с вогнутой образующей 6 и двусторонними цилиндрическими участ-

ками 7, сепаратор 8, при этом наружные кольца 2 выполнены с цилиндрическими поясками 5 с

обоих сторон. При перекосе колец 1 и 2 подшипника постоянное положение роликов 3 обеспе-

чивается за счет фиксации их осевого положения посредствам наличия двухсторонних цилин-

дрических участков 5 в наружном кольце 2 и цилиндрических участков 7 на роликах 3.

Рис. 378. Размерная цепь, определяющая влияние на перекос колец

подшипников погрешностей взаимного расположения посадочных

поверхностей вала, корпуса и подшипников

Еще одним важным фактором определяющим долговечность подшипника является часто-

та его вращения, которая не должна быть больше предельно допустимой величины для кон-

кретного типа и типоразмера подшипника. Согласно ГОСТ 20918-75 предельная частота вра-

щения подшипника определяется по следующей формуле:

n = ;

Где:

n, скоростной параметр, устанавливается ГОСТ 20918-75 в зависимости от типа

подшипника (см. табл.2),

, коэффициент учитывающий влияние воспринимаемой подшипником нагрузки по

величине долговечности, которая определяется по таблице, приведенной в ГОСТ20918-75 (см.

Рис 380)

Рис. 379. Специальный подшипник, допускающий

увеличенный перекос колец

Основной причиной выхода из строя высокоскоростных подшипников качения, особенно

больших диаметров, является преждевременный износ и последующая поломка сепаратора.

Поэтому в случае, когда скорость вращения вала близки к предельно допустимой или даже

превышает ее, применяют специальные подшипники с сепаратором, изготовленным из анти-

фрикционных материалов, бронзы, текстолита, капролона. Предельная скорость вращения

подшипника может быть значительно увеличена за счет уменьшения его диаметра, что выте-

кает из формулы для расчета момента трения в подшипнике М, который определяется:

для шарикоподшипников

М = + P ;

для роликоподшипников

М = + P ;

Где:

, число оборотов подшипника (об/мин),

, кинематическая вязкость смазки (стс),

Р, эквивалентная динамическая нагрузка (кг),

, средний диаметр подшипника (мм),

, динамическая грузоподъемность подшипника (кг),

, , с, коэффициенты, зависящие от типа подшипника.

Примером создания высокоскоростной подшипниковой опоры за счет замены подшип-

ника большого диаметра подшипниковой опорой , выполненной на основе трех комплектов подшипников уменьшенного диаметра может служить конструкция, показанная на Рис 381. Предлагаемая конструкция подшипникового узла высокоскоростного вала содержит вал 1, уста-новленный на трех равномерно расположенных по окружности дисках 2, имеющих цапфы 3, вза-имодействующие с подшипниками 4, размещенными на осях 5, закрепленных в корпусе плаваю-щего диска 6, который охватывает все три диска 2. В процессе работы вал 1 вращается с наибольшей скоростью, при этом близкую к нему скорость имеют три диска 2, а наружные коль-ца подшипников 4 имеют меньшую скорость, величина которой пропорциональна отношению диаметров подшипников 4 и цапфы 3, с которой они взаимодействуют. Кольцо 6, также взаимо-действующее с цапфами 3, имеет скорость еще более низкую, чем скорость вала 1.

Рис 380 График для выбора коэффициента К

Работоспособность подшипника в значительной степени зависит от правильности назначе-

ния посадок на его наружный и внутренний диаметр, которая в значительной степени определя-ется конструкцией подшипниковой опоры и условиями ее работы. При назначении посадок подшипников необходимо учитывать следующие рекомендации ГОСТ 3325-81.

1. Посадку вращающихся колец подшипников для исключения их проворачивания по посадочной поверхности вала или отверстия корпуса в процессе работы под нагруз-кой необходимо выполнять с натягом, за исключением обоснованных случаев когда одно из колец устанавливается с зазором для обеспечения регулировки величины осе-вого натяга или осевой игры подшипника, а также компенсации температурных де-формаций вала и корпуса.

2. При назначении посадок подшипников необходимо учитывать:

какое (наружное или внутренне) кольцо подшипника вращается,

вид нагружения подшипника (местный, циркуляционный или колебательный). Подшипники качения, несмотря на высокую точность изготовления колец и тел враще-

ния, обладают определенными погрешностями, которые в значительной степени определяют

перекос (непаралельность к базовой плоскости или оси), а также радиальное биение (несоос-

ность) вала и осевое биение его торца. Основными видами погрешности изготовления деталей

подшипника, оказывающими влияние на точность установки вала являются:

, радиальное биение внутреннего кольца подшипника,

, радиальное биение наружного кольца подшипника,

, осевое биение внутреннего кольца подшипника,

, осевое биение наружного кольца подшипника,

Все перечисленные величины являются отклонением расположения поверхностей дета-

лей подшипника и нормируются в зависимости от типоразмера и класса точности подшипни-

ка ГОСТ 520 – 2002.

При этом, радиальное биение наружных колец подшипников приводит к перекосу (не-

паралельности) оси вала, а радиальное биение внутренних колец подшипников приводит к

радиальному биению вала, который при этом вращается относительно оси, перекос которой

Рис 381 Конструкция высокоскоростной

подшипниковой опоры

вызван радиальным биением наружных колец подшипников. На осевое биение торца вала,

или установленной на него детали, влияет радиальное биение внутренних колец подшипников

и осевое биение подшипника.

На Рис 384 показана цилиндрическая зубчатая передача и размерная цепь β, определяю-

щая непаралельность боковых поверхностей зубьев в передаче. Определим величину влияния

на непаралельность боковых поверхностей зубьев передачи, радиального биения наружных

колец подшипников, вызывающих непаралельность осей валов , . Исходные данные для

расчета приведе- ны в таб.3.

Рис 382. Размерная цепь, определяющая непаралель-

ность боковой поверхности зубьев в передаче.

Величина перекоса осей валов на ширине зубчатого колеса Δβ, вызванного радиальным

биением наружных колец опорных подшипников, учитывая его векторную величину, опреде-

ляется следующим образом:

Δβ = ; Δβ = ≈ 0,038 мм

При этом, допуск паралельности осей зубчатых колес шириной 40 – 100 мм, для 8(й)

степени точности передачи, обеспечивающий пятно контакта по длине зуба не менее 40%,

составляет = 0,025 мм. Сравнение этих двух величин говорит о том, что полученный пере-

кос осей валов Δβ, вызванный радиальным биением наружных колец подшипников, уже пре-

вышает допустимую величину непаралельности осей зубчатых колес и следовательно требуе-

мое пятно контакта в передаче получено не будет. Для уменьшения величины перекоса осей

валов применим подшипники 6(го) класса точности, при котором = 0,025 мм, =

0,035 мм. Тогда Δβ = 0,0185 мм.

Применение подшипников более высокого класса позволило существенно уменьшить

величину перекоса осей зубчатых колес Δβ, но целесообразность такой замены, особенно если

учесть, что стоимость подшипника 6(го) класса точности существенно выше, чем стоимость

подшипника 0(го) класса точности, можно определить только после расчета величины исход-

ного – замыкающего звена размерной цепи β. При этом также, необходимо иметь в виду, что

требуемая величина пятна контакта в передаче обычно обеспечивается прикаткой.

На Рис 383 показана размерная цепь, определяющая влияние точности изготовления и

сборки деталей на радиальное биение шкива в сборе - , в которой звено , определяет

влияние радиального биения внутренних колец опорных подшипников вала, на котором уста-

новлен шкив.

Определим, какую величину дополнительного радиального биения шкива вносят внут-

ренние кольца опорных подшипников вала. Исходные данные для расчета приведены в таб.

4. Величина дополнительного радиального биения шкива ΔR, вносимая внутренними кольца-

ми опорных подшипников вала, учитывая их векторный характер, определится следующим

образом:

ΔR = ; ΔR = = 0,037 мм

Рис 383 Размерная цепь, определяющая радиальное

биение шкива в сборе

Согласно ГОСТ 20898 – 88 радиальное биение наружной поверхности шкива назначается по 9

степени точности ГОСТ24643 – 81, которое для шкива с наружным диаметром 250 мм соста-

вит 0,12 мм. Сравнение этих двух величин, говорит о том, что при данной схеме установки

шкива на валу радиальное биение внутренних колец опорных подшипников, даже при их

0(ом) классе точности, оказывает незначительное влияние на величину радиального биения

шкива в сборе.

На Рис 384 показана размерная цепь P, определяющая влияние точности изготовления и

сборки деталей на торцевое биение шкива в сборе , включающая звено , которое опре-

деляет влияние осевого биения опорных подшипников вала, на котором установлен шкив.

Определим, какую величину дополнительного торцевого биения шкива вносит осевое бие-

ние опорных подшипников вала, учитывая, что осевое биение подшипника ΔS складывается

из осевого биения наружного кольца , и осевого биения внутреннего кольца , которые

являются векторными величинами и суммировать их нужно вероятностным методом с пере-

даточным отношением ξ = 1. Кроме того при такой схеме установки вала, а это наиболее рас-

пространенная схема, осевое биение обоих подшипников суммироваться не может, а оказы-

вать влияние на торцевое биение шкива, будет осевое биение большего по типоразмеру под-

Рис 384 Размерная цепь, определяющая торцевое

биение шкива в сборе

шипника. Поскольку в данном случае в обоих опорах вала использованы одинаковые под-

шипники, то и осевое биение у них будет одинаковым.

Исходные данные для расчета приведены в таб. 5

Расчет осевого биения подшипника выполняется по следующей формуле:

ΔS = ; ΔS = = 0,055 мм

Кроме того, в соответствии с размерной цепью P, на торцевое биение шкива влияет зве-

но , которое определяет влияние радиального биения внутренних колец опорных подшип-

ников. Исходные данные для расчета влияния радиального биения внутренних колец под-

шипников приведены в таб. 6

Расчет влияния радиального биения внутренних колец подшипников на торцевое биение

шкива, учитывая их векторный характер, осуществляется по следующей формуле:

ΔP = ; ΔP = = 0,014 мм

Суммарное влияние радиального биения внутренних колец подшипников и осевого бие-

ния подшипников в сборе на торцевое биение шкива определится по следующей формуле:

= ; = = 0,057 мм

Согласно ГОСТ20898 – 88 торцевое биение обода шкива назначается по 10 степени точ-

ности ГОСТ24643 – 81, которое для шкива с наружным диаметром 250 мм составит 0,16 мм.

Сравнение этих двух величин, говорит о том, что при данной схеме установки шкива на валу

осевое биение опорных подшипников, даже при их 0(ом) классе точности, оказывает незначи-

тельное влияние на величину торцевого биения шкива в сборе. При этом суммарная величина

торцевого биения шкива в сборе определяется на основании расчета размерной цепи Р.

ПРОДОЛЖЕНИЕ РАЗДЕЛА В ЧАСТИ 2