Главная » 2013 » Октябрь » 28 » Скачать Методы компенсации монтажных погрешностей в размерных цепях подшипниковых узлов качения самоотвердивающими материалами. Блинов, бесплатно
13:48
Скачать Методы компенсации монтажных погрешностей в размерных цепях подшипниковых узлов качения самоотвердивающими материалами. Блинов, бесплатно
Методы компенсации монтажных погрешностей в размерных цепях подшипниковых узлов качения самоотвердивающими материалами
Диссертация
Автор: Блинов, Николай Климентьевич
Название: Методы компенсации монтажных погрешностей в размерных цепях подшипниковых узлов качения самоотвердивающими материалами
Справка: Блинов, Николай Климентьевич. Методы компенсации монтажных погрешностей в размерных цепях подшипниковых узлов качения самоотвердивающими материалами : диссертация кандидата технических наук : 05.02.08 Ижевск, 1984 151 c. : 61 85-5/2264
Объем: 151 стр.
Информация: Ижевск, 1984
Содержание:
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЕ
ВВВДЕНИЕ
I ИСТОЧНИКИ МОНТАЖНЫХ ПОГРЕШНОСТЕЙ В ПОДШИПНИКАХ КАЧЕНИЯ И СУЩЕСТВУЮЩИЕ СПОСОШ ИХ КОМПЕНСАЦИИ ЗГ I Структурный анализ источников монтажных погрешностей в подшипниках качения
12 Существующие способы компенсации монтажных погрешностей в подшипниках качения
121 Классификация компенсаторов, используемых в изделиях машиностроения
122 Способы компенсации и регулировки погрешностей радиальных и осевых зазоров-натягов в подшипниках качения
123 Способы компенсации монтажных перекосов подшипниковых колец33'
Выводы
2 ПРВДЛАГАЕМЫЕ СПОСОБЫ КОМПЕНСАЦИИ МОНТАЖНЫХ ПОГРЕШНОСТЕЙ В ПОДШИПНИКАХ КАЧЕНИЙ
21 Способы компенсации погрешностей цри регулировке радиальных и осевых зазоров-натягов
22 Способы компенсации угловых перекосов подшипниковых колец
Выводы
3 РАСЧЕТЫ ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ПРВДЛАГАЕМЫЕ ПРОЦЕССЫ ФОРМИРОВАНИЯ САМОТВЕРДЕЮЩИХ КОМПЕНСАТОРОВ В ПОДШИПНИКОВЫХ УЗЛАХ 3 Л Методика расчета технологических давлений, необходимых для компенсирующих деформаций внутренних колец двухрядных роликоподшишиков типа 3182100
32 Методика расчета основных технологических параметров, определяющих предложенный способ формирования саштвердеющих компенсаторов в подшипниковых узлах из легкоплавких металлов или сплавов
33 Методика расчета основных параметров, определяющих процесс компенсации полимерными материалами угловых погрешностей в подшипниковых соединениях
Выводы
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕКОТОРЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК САМОТВЕРДЕЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ И ЭФФЕКТИВНОСТИ КОМПЕНСАЦИИ ПОГРЕШНОСТЕЙ В ПОДШИПНИКАХ КАЧЕНИЯ ПРЕДЛОЖЕННЫМИ СПОСОБАМИ 41 Экспериментальное определение коэффициента затвердевания, поверхностного натяжения и угла смачивания цинкового сплава ЦАМ 4-1
42 Исследование точности формирования саштвердеющих компенсаторов из цинкового сплава ЦАМ 4-1
43 Экспериментальное определение коэффициентов поверхностного натяжения, углов смачивания и вязкости холоднотвердеющих полимерных материалов
44 Исследование эффективности компенсации монтажных погрешностей в двухрядных роликоподшипниках типа 3182100
45 Эффективность компенсации монтажных погрешностей самотвердеющими материалами в условиях осевого крепления внутренних колец подшипников на валах
46 Исследование влияния угловых перекосов на долговечность и надежность работы подшипников качения
4-7 Промышленная апробация само твердеющих компенсаторов в подшипниковых узлах цилиндрических редукторов типа Ц2УИЗ
Выводы,
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
Введение:
Успешное решение задач ХХУ1 съезда КПСС [74] по повышению надежности, долговечности и других потребительских свойств всех видов машиностроительной продукции в значительной степени зависит от качества подшипников качения, так как они широко применяются в опорах осей и валов современных машин, механизмов и приборов. Поэтому систематическое повышение качества подшипников качения является актуальной межотраслевой проблемой, решение которой планируется обеспечить комплексом взаимоувязанных программ развития подшипниковой промышленности по следующим основным направлениям [37 г 66) :
• постоянное расширение номенклатуры выпускаемой продукции путем разработки и освоения производства прогрессивных конструкций подшипников качения;
• разработка и внедрение в.производство новых ввдов материалов, прогрессивных профилей и заготовок, совершенствование технологии изготовления, контроля и испытания подшипников;
• внедрение комплексной системы управления качеством продукции на предприятиях подотрасли.
Совершенствование конструкции является одним из эффективных направлений повышения качества изделий машиностроения. Для подшипников качения это направление определяется прежде всего успехами контактной теории упругости. Этот раздел механики, развитый работами, в основном, советских ученых: А.Н.Динника [32], Н.М.Беляева [1б) , Г.В. Колосова [47] , Н.И.Мусхелишвили [62], И.Я.Штаер-мана [123} , Л.А.Галина [2^ , М.З.Народецного [62-65] и других исследователей [50,58] , позволяет конструкторам разрабатывать шдпшпники с рациональными формами контакта тел качения. Например, выявленный И.Я.Ытаерманом краевой эффект на концевых участках контакта упругих тел, объяснил ускоренное выкрашивание краев роликов и дорожек качения в роликоподшипниках. Предложение Н.А.Спицына [96] о бомбинировании роликов устранило указанный дефект и обеспечило повышение долговечности роликоподшипников в 2-4 раза [97].
Исследования механизма усталостного выкрашивания и упруго-пластического деформирования областей сжатия тел, выполненные в Институте машиноведения АН СССР [75-79,68,70], не только обнаружили дополнительные резервы нагрузочной способности контактных поверхностей» но и привели к разработке шарикоподшипника с более совершенной формой желоба колец [71]. Испытания новых подшипников показали повышение их долговечности по сравнении с серийными в 1,7-2 раза [72].
По характеру нагружения и условиям работы контактные поверхности являются наиболее напряженными элементами подшипников качения. Поэтому большое количество исследований посвящено вли* янию качества обработки контактных поверхностей на долговечность и надежность подшипников качения. Наиболее полно эти вопросы изучены в работах С.В.Пинегина С75-79], А.В.Орлова [68,69], А.И.Сцришевсного [97], H.H.Качалова [44], С.Г.Редысо [87], П.И. Ящерицина [126]. Эти исследования, а такае работы Л.ВЛерневс-кого, Г.В.Фокина и др. [117,119-121], посвященные вопросам сборки и комплектования подшипников, выявили дополнительные технологические резервы повышения надежности и долговечности работы подшипников качения.
Большое методическое влияние на повышение качества отечественных подшипников качения оказывают государственные стандарты СССР [129-131]. Они не только способствуют удовлетверению постоянно возрастающих требований к качеству подшипников качения но и обеспечивают конкурентоспособность их на мировом рынке [125]
На основе исследований, выполненных В.П.Жевтуновым и др. [37-41], ШИПП разработал и внедрил на всех ГПЗ страны единую метод иву форсированных испытаний подшипников на долговечность и надежность работы [6П. Методика позволила организовать централизованную статистическую обработку результатов стендовых испытаний подшипников качения, а также обеспечила единую техническую политику всех ГПЗ по повышению качества выпускаемой продукции.
Эти мероприятия позволили отечественной подшипниковой промышленности наладить серийное и массовое производство почти всех основных типоразмеров (около 6500) подшипников качения, которые выпускаются иностранными фирмами [97].
Несмэтря на большие достижения в области повышения качества подшипников, главной проблемой остается сравнительно низкая надежность и долговечность их работы в различных изделиях, как указывает А.И.Сцришевский [97], "недостаточно высокая долговечность подшипников часто обусловлена не низким качеством их, а грубыми нарушениями элементарных требований монтажа, смазки и ухода за подшипниками, нацравильной конструкцией подшипниковых узлов, не соблюдением требований к соосности посадочных мест подшипников, неправильным назначением посадок и, наконец, неправильным выбором подшипников для заданных условий работы по нагрузкам и скоростям'.'
Актуальна эта црблема и за рубежом. По данным L. SnqeB, Н.Winter[146] из 10-ти млн. подшипников качения, ежедневно выпускаемых в мире, около 10 % расходуются на ремонтные цели, а 20-50 % всех эксплуатируемых подшипников выходят из строя аварийно. Цричины: неудовлетворительные условия смазывания подшипников, низкая точность обработки посадочных мест и регулировки зазоров-натягов и др. Учитывая особую остроту проблемы, фирма "Тимкен" (США.) разработала [144] специальную программу "Анализ подшипниковых систем" с целью выявления степени расхождения фактических условий работы подшипников с режимами стендовых испытаний, Реализация программы, по прогнозам фирмы, только за счет оценки влияния монтажных погрешностей, условий нагружения и смазки, позволит повысить фактическую долговечность конических роликоподшипников более чем в 4 раза по сравнению с существующей и приблизит ее к расчетному ресурсу.
Учитывая, что монтаж является заключительным этапом формирования качества подшипников качения, повышение точности мон-тажно-регулировочных работ при сборке подшипниковых узлов является актуальной задачей механосборочного производства.
В работах Б.С.Балакшина, И.М.Колесова, В.С.Кэрсакова, В.В.Матвеева, М.М.Тверского [5,48,51,86,98] и других ученых-технологов установлено, что достижение требуемого качества обработки и сборки изделий машиностроения возможно по двум основным направлениям: повышением точности составляющих: звеньев размерных и других функциональных связей, участвующих в формировании заданных показателей качества, или управлением указанными связями путем введения в них эффективных компенсаторов для поглощения накопленных избыточных погрешностей. решностей.
Прогнозы Г 35 г361 по реализации первого направления показывают необходимость такой высокой точности обработки сопряженных деталей подшипниковых узлов, которую трудно обеспечить даже при производстве особо точных изделий машино- и приборостроения.
Более технологичным и эффективным является второе направление, особенно цри введении в размерные цепи машин и механизмов компенсаторов из саштвердеющих материалов. Работы Б.Ф.Федорова, Н.В.Семенова, И.К.Пичугина, Б.И.Турыгина, И.Е.Беневоленского, В.Г.Осетрова, М.В.Гаратуева и др.[101-108,94,II,80, 29], а также зарубежный опыт [147-155], показывают, что использование компенсаторов из саштвердеющих материалов', пластмасс, клеев, легкоплавких металлов не только обеспечивает высокую точность, жесткость и прочность соединений деталей, но и позволяет существенно упростить изготовление сопряженных поверхностей за счет расширения технологических допусков на обработку.
Однако специфика конструкции и требования, предъявляемые к подшипникам качения, не позволяют непосредственно использовать полученные результаты в механосборочном производстве подшипниковых узлов. Поэтому актуальна необходимость проведения дополнительных исследований технологических возможностей саштвердеющих материалов как компенсаторов юнтажных погрешностей в подшипниках качения.
В этом и. состоит цель настоящей диссертационной работы.
Основными положениями, которые выносятся на защиту являются:
I. Обоснование целесообразности совершенствования существующих и разработки новых способов монтажа и регулировки подпшшиков.
2. Новые способы компенсации юнтажных погрешностей в подшипниках качения с использованием саштвердеющих материалов.
3. Методика расчета и выбора основных технологических параметров, определяющих способы введения само твердеющих материалов в компенсирующие полости подшипниковых узлов.
4. Методика и результаты экспериментального исследования эффективности компенсации погрешностей предлагаемыми способами.
5. Основные выводы и рекомендации по применению саш твердеющих компенсаторов в типовых конструкциях подшипниковых узлов.
Работа состоит из четырех разделов.
В первом разделе на основе структурного анализа типовых конструкций подшипниковых узлов выявлены источники монтажных погрешностей, выполнена ранжировка их и сопоставление с допустимыми отклонениями по действующим стандартам. Выполнен патентно-информационный обзор и анализ существующих способов компенсации и регулировки монтажных погрешностей в подшипниках качения, в том числе с использованием само тверд еющих материалов. Сформулированы основные задачи исследования.
Во втором разделе дано описание новых способов компенсации монтажных погрешностей в подшипниках качения само твердеющими материалами
Третий раздел посвящен разработке методики расчета и выбора основных технологических параметров для предлагаемых способов компенсации погрешностей зазоров-натягов и угловых перекосов при шнтаже и регулировке шарико- и роликоподшипников.
В четвертом разделе изложены методики и основные результаты экспериментальных исследований по определению численных значений некоторых физических свойств само твердеющих материалов, взшяющих на процессы компенсации погрешностей предложенными способами. Приведены результаты экспериментальной проверки эф-, фективности предложенных способов компенсации шнтажных погрешностей. Даны рекомендуемые режимы процессов компенсации в виде номограмм. Кроме того, приведены результаты промышленной апробации само твердеющих компенсаторов в подшипниковых узлах цилиндрических редукторов Ц2У160. Рассмотрены вопросы технико-экономической эффективности предложенной конструкции подшипниковых узлов в указанных редукторах.
Работа выполнена в Ижевском механическом институте. При этом часть экспериментальных исследований выполнена в лабораториях кафедры "Технология машиностроения", часть- в Центральной лаборатории государственных испытании продукции производственного объединения "редуктор'.1
Автор выражает благодарность всем лицам, оказывавшим помощь в проведении экспериментальных исследований и в оформлении диссертационной работы, а также участникам обсуждений данной работы, содействовавшим своими критическими замечаниями ее улучшению. i. источники монтажных погрешностей в подшипниках качений и существующие спосош их компенсации
1.1. Структурный анализ источников монтажных погрешностей в подшипниках качения
По назначению подшипниковые узлы в машинах и механизмах служат для соединения неподвижных деталей с подвижными и передачи между ними силовых и моментных нагрузок.
Разнообразие внутренней геометрии подшипников качения обеспечивает им различные кинематические и нагрузочные функции, которые широко используются при проектировании подшипниковых узлов [81,823.
В табл. 1.1 приведена классификация кинематических свойств некоторых основных типов подшипников качения в зависишсти от способов установки их неподвижных колец, предложенная Л.Н.Реше-товым [88г89]. Из таблицы видно, что различные типы подшипников качения, в зависимости от способа установки неподвижных колец, образуют все классы кинематических пар подвижных соединений. Кроме того, при всех способах установки одиночных подшипников в них не возникают избыточные связи между подвижными и неподвижными кольцами. Это свойство является главным преимуществом одиночно установленного подшипника качения и выражается не только во внутренней самоустанавливаемости колец, но и в сохранении почти всех исходных показателей его качества.
Из-за недостаточно высокой нагрузочной способности одиночная установка подшипников качения в опорах подвижных соединений практически не применяется. Наоборот, постоянно возрастающие режимы работы современных машин и механизмов заставляют конет
Таблица 1.1
Кинематические свойства подшипников качения
Типы подшипников качения
Классы кинематических пар
Точечная
Кольцевая
III иферическая Плоскостная
1У дилиндри-ческая
Вращательная о о о н т
Ы о о иш со и со ьи ЬЧ ей
Ен О !>э о к—» о о о о со ы о о о
77ъШ7> о о о о о о со о 0
Нг* 1 и К
•СО" ЕН о э о о о о о о о ш
7Т7&7 щ и.
222 ш о о о
31 ? • о о о со
Число избыточных связей О О О О рукторов применять многорядные параллельные установки подшипников качения в одном узле С73]. Параллельная установка нескольких подшипников качения резко изменяет их кинематические свойства вследствие появления избыточных связей С89]. Количество избыточных связей в подшипниковых узлах можно оцределять по известным структурным формулам механизмов, предложенным А.П.Малышевым ?88] м-6п 5ру 4р,у 3р,м 2р„ р, ; (1-и и О.Г.Озолам С67]
1.2) где м - число подвижностей механизма; п. - число подвижных звеньев; р1- число кинематических пар I- го класса; к- число независимых контуров в механизме; ? - сумма подвижностей кинематических пар.
На рис.1.1-1.4 схематично показаны примеры некоторых конструкций подшипниковых узлов с многорядными установками подшипников на одном валу. Во всех примерах подшипниковые узлы являются механизмами с одной степенью подвижности (вращение вала) и поэтому для них у\/=1; П=1.
Согласно формуле (1.и только два узла (рис. 1.1) не имеют избыточных связей. Это обеспечено благодаря использованию сферических подшипников качения. При этом в первом узле С рис. 1.1, а) левый подшипник , установленный наружным кольцом по подвижной посадке в отверстие корпуса, согласно табл.1.1 является кольцевой парой второго класса, а правый, с жесткой осевой фиксацией наружного кольца,- сферической парой третьего класса. В. сумме, согласно формуле (1.1), эти подшипники дают кинематическую пару
У У / / / / а) д =1-6 3 2 =0
9 = 1-6 3 2 =0
Рис. 1.1 • Схемы узлов с сашустадавливающимися подшипниками: а- типа 1000; б- типа 1000 и 18000.
9 =1-6 5 4 =4
Т. 77 б)
9 =1-6 5-2 =5
Рис. 1.2- Схемы избыточных связей в узлах с радиальными подшипниками качения: а- с осевой садаустанав-ливаемосты»; б- без осевой самоустанавливаемости.
4 о у 'А, т д =1-6 4-2 3 =6
Рис. 1.3. Избыточные связи в уздах с радиальными и упорными подшипниками качения. ш у// X X X
V к 4 л * 0 ? ч//
X X 7 7 х>ТА' №
77777 / . а) б) =1-6 5-2 =5 д=1-6 5-4=15
Рис. 1.4. Избыточные связи в узлах с радиально-упорными подшипниками качения: а- с коническими роликоподшипниками; б- со сдвоенными шарикоподшипниками. пятого класса без избыточных связей. Аналогично, используя: подшипники типов 1000 и 18000, получают узел с одной степенью подвижности без избыточных связей (рис.1.1,6).
При использовании других типов подшипников (рис. 1.2-1.4), даже в случае правильной конструкции узла, не удается, устранить избыточные связи. Особенно много избыточных связей возникает в узлах с одной степенью подвижности, в которых на одном валу установлены: двухрядный роликоподшипник типа 3000000 с упорным шарикоподшипником типа 8000 (рис.1.3), конические роликоподшипники типа 7000 (рис. 1.4, а), а также пара сдвоенных радиально-упорных шарикоподшипников (рис. 1.4, б).
Дополнительные связи между подшипниками, обусловленные вза-имодействиемих через сопряженные детали узлов, не оказывали бы никакого влияния на исходное качество подшипников, если бы они. и детали узлов не имели погрешности изготовления. Именно неизбежные погрешности обработки самих подшипников и, главным образом, сопряженных деталей наводят при сборке подшипниковых опор, имеющих избыточные связи, основные виды монтажных погрешностей: осевые Мх и радиальные натяги, а также угловые перекосы подшипниковых колец (рис. 1.2-1.4).
Другим источником монтажных погрешностей в опорах качения являются посадки и механизмы крепления подшипниковых колец на сопряженных деталях. Они в дополнение к указанным погрешностям вызывают деформации дорожек качения подшипниковых колец.
До шнтажа в любых подшипниках качения вследствие статической неопределимости конструкций, обусловленной большим количеством тел качения, также существуют избыточные связи между их кольцами и погрешности размеров и формы беговых дорожек. Но как показывают исследования I.В.Черневского, Г.В.Фокина и др. [118-121],. а также опыт подшипниковой промышленности, указанные связи и погрешности сравнительно легко нейтрализуются при сборке подшипников за счет высокой точности комплектования колец и тел качения методом групповой взаимозаменяемости. Это обеспечивается благодаря тому, что в несмонтированных подшипниках качения размерные связи колец осуществляются кратчайшим путем: через тела качения.
При монтаже подшипниковые кольца устанавливаются и фиксируются своими посадочными поверхностями на сопряженных деталях узла, вследствие чего происходит смена баз [128]: внутреннее базирование колец через тела качения заменяется на внешнее- через детали подшипникового узла. Аналогичная трансформация происходит и в размерных связях подшипниковых колец: внутренние связи через тела качения заменяются на внешние- через сопряженные детали и другие подшипники узла.
Натяги и перекосы ^у^х (рис. 1.2-1.4), возникающие при монтаже подшипников качения, па своей природе являются замыкающими звеньями соответствующих размерных цепей [135,136] и потому испытывают влияние точности всех деталей узла, участвующих в базировании подшипниковых колец.
На рис. 1.5-1.7 приведены примеры размерных цепей, определяющих основные монтажные погрешности в некоторых типовых конструкциях узлов с избыточными связями подшипниковых колец.
Подшипниковые узлы редуктора Ц2У-160, содержащие два параллельно установленных конических роликоподшипника на одном валу, соответствуют монтажной схеме, испытывающей 5 избыточных связей подшипниковых колец (рис.1.4,а). Избыточные связи, выражающиеся:
•22в радиальных натягах Ыу,подшипниковых колец, в опорах редуктора несущественны, так как основные составляющие их, обусловленные несоосностями расточек корпуса и посадочных шеек валов, практически отсутствуют за счет обработки указанных поверхностей с. одной установки. Наиболее важная с точки зрения качества монтажа опор редуктора избыточная связь Ыхотражается в данной; конструкции линейной' размерной цепью А. Избыточные связи, определяющие монтажные перекосы подшипниковых колец отражаются в данной конструкции, угловой размерной цепью ? .
Характерными монтажными погрешностями в радиально-упорных и упорных подшипниках являются угловые пере юсы колец, отраженные на рис. 1.6; 1.7 размерными цепями и О . Анализ составляющих звеньев этих цепей показывает, что наибольшее влияние на угловые перекосы всех типов подшипников оказывают (рис.1.8): торцовые биения заплечиков валов и расточек корпусов; торцовые биения подшипниковых колец и осевые биения их дорожек качения.
Численные расчеты размерных цепей и опыт сборки указанных изделий показывают, что накопленные погрешности составляющих звеньев достигают: в размерной цепи А редуктора- 2,4 мм; в размерных цепях Б станка- 0,01 мм, а в угловых цепях подшипниковых узлов- 0,15 мм на диаметре 100 мм. При этом допустимые погрешности замыкающих звеньев в упомянутых цепях ограничены величинами соответственно: 0,1 мм; 0Г002 мм; 0,05 мм на диаметре 100 мм.
Отсюда очевидно, что никакими методами взаимозаменяемости нейтрализовать влияние основных монтажных погрешностей на исходное качество подшипников качения практически невозможно. Поэтому актуальным является выбор эффективных средств для их компенсации.
1.2. Существующие методы компенсации монтажных погрешностей в подшипниках качения
1.-2Л. Классификация компенсаторов, используемых в изделиях машиностроения
По характеру регулирования погрешностей компенсаторы существуют двух типов: периодического и автоматического действия.
По степени подвижности компенсаторы делятся на два вида: неподвижные и подвижные.
Все компенсаторы в зависимости от служебного назначения разделяются на две группы: для поглощения погрешностей линейных размеров и поглощения погрешностей угловых поворотов составляющих звеньев.
Для изготовления компенсаторов используют все виды материалов, применяемых в машиностроении и других отраслях народного хозяйства (рис.1.9) [5,33].
Из твердых материалов (жестких и упругих) компенсаторы
Рис.1.5. Схемы размерных цепей в подшипниковых узлах цилиндрического редуктора Ц2У -160.
Рис Л. 6. Схемы размерных цепей в шпиндельном узле станка "обрабатывающий центр" мод. 0Ц-1И.
Рис.1.7. Схема размерной цепи монтажного перекоса колец в упорном шарикоподшипнике.
5с А1 $к 5» Аа
12.1 Я.а »-
Рис. 1.8. Ранжировка компонентов угловых перекосов.
Компен сжующие материалы I
Твеодые Саш твердеющие Жидкие Газообразные
Пластмассы и клеи Легкоплавкие сплавы Цементы
Рис. 1.9. Виды компенсирующих материалов. вьшолняют в виде набора регулировочных прокладок, распорных втулок и упругих элементов: пружин, торсионов, эластичных прокладок и др. . Основным недостатком этих элементов, как компенсаторов, является способность регулирования только одного вида погрешностей: линейных или угловых.
Компенсирующие свойства жидкостей и газов широко используются в различных амортизаторах для поглощения неравномерности силового нагружения элементов изделий. Сложность конструкций подобных компенсаторов, обусловленная необходимостью тщятельной герметизации полостей, заполненных жидкостью или газом, является основным препятствием к использованию их в подшипниковых узлах.
Простыми и надежными средствами компенсации погрешностей в размерных цепях являются самотвердеющие материалы, широкий класс которых южно свести в три группы: пластмассы и клеи; легкоплавкие металлы и сплавы; цементы.
Способность этих материалов легко переходить их жидкого состояния в твердое обеспечила широкое их применение как компенсаторов в различных изделиях: в машинах и механизмах, строительных конструкциях, .в паяных соединениях и т.д. К?оме того, самотвердеющие материалы обладают универсальными компенсирующими свойствами: способностью одновременно компенсировать погрешности размеров, расположения , формы и шероховатости поверхностей.
Отечественный и зарубежный опыт С101-108,94,11,80,29,147-155] ^пользования этих материалов в изделиях машиностроения не только юдтверждает указанную их универсальность, но и указыват одно из »ффективных направлений в упрощении конструкций и технологии из-•отовления различных типовых соединений машин и механизмов, в том [исле подшипниковых узлов.
1.2.2. Способы компенсации и регулировки погрешностей радиальных и. осевых зазоров-натягов в подшипниках качения
Типовым представителем подшипников, при монтаже которых требуется обеспечить высокую точность радиальных зазоров или натягов между беговыми дорожками и телами качения, являются двухрядные роликоподшипники типа 3182100 (ГОСТ 7634-75). Они используются преимущественно в опорах шпинделей металлорежущих станков Г 19,109-111] и изготавливаются по самым высоким классам точности [129].
Возможность точной регулировки радиальных зазоров или натягов в этих подшипниках обеспечивается коническим соединением 1:12 внутренних колец с сопряженными цапфами. При монтаже такого подшипника внутреннее кольцо напрессовывают на коническую цапфу сопряженной детали и за счет упругих перемещений дорожек качения изменяют начальный радиальный зазор до требуемой величины, которую контролируют различными способами.
По способу фирмы $^[156] рис. 1.Ю наружное кольцо I подшипника устанавливают по требуемой посадке в расточку корпуса 2 и нутромером 3 измеряют монтажный диаметр его дорожки качения. Затем нутромер вставляют в отверстие разрезной пружинящей скобы 4 (показана условно) и настраивают ее на измеренный диаметр дорожки качения наружного кольца. Внутреннее кольцо 5 подшипника вместе с комплектом роликов 6, закрепленных в сепараторе, устанавливают на коническую цапфу сопряженной детали 7, охватывают ролики пружинящей скобой и, прикладывая осевую нагрузку, напрессовывают кольцо до тех пор, пока индикатор скобы (на рис. не показан) не зафиксирует требуемую величину радиального перемещения дорожек качения.
По способу фирмы РЛе [148] (рис.1. II,а) для каждого подшипника изготавливают калибр I, который плотно насаживают на коническую цапфу и замеряют его шложение (размер А) относительно запяечика вала 2. После, учитывая величину начального зазора в подшипнике 3 и конусность сопряжения, вычисляют требуемое осевое положение внутреннего кольца 4 на цапфе (размер Б), которое затем обеспечивают при нацрессовке.
По способу И.X.Бурды и др. Г22] (рис.1.11,б) вал I располагают горизонтально, насаживают собранный, подшипник 2 на коническую цапфу и, контролируя индикатором 3 осевые перемещения внутреннего кольца 4 на цапфе, измеряют двумя индикаторами 5, установленными сверху и снизу (нижний индикатор на рис не показан), радиальные перемещения наружного кольца 6. Учитывая измеренные величины, находят зависимость изменения радиального зазора в подшипнике от величины осевого натяга внутреннего кольца. Затем окончательно напрессовывают внутреннее кольцо на цапфу, обеспечивая по наиденной зависимости требуемую величину зазора или натяга в подшипнике.
Теоретические и экспериментальные исследования А.М.Фигатне-ра, В.А.Лизогуба, И.Л.Блаера и Н.И.Попова С111-113,55,56,13] , показывают, что основной погрешностью монтажа двухрядных роликоподшипников типа 3182100 является неравномерность радиальных зазоров-натягов по обоим радам роликов. Это вызвано неравномерностью деформации внутренних колец из-за осевой несимметричности сечения и, главным образом, вследствие отклонений углов сопряженных конических поверхностей.
Отсутствие возможности контроля указанного дефекта при монтаже известными способами снижает доверие к качеству этих подУ а ч X
РисЛЛО. Схема монтажа подшипников типа 3182100 по способу в К Р. а) б;
Рис Л. II. Схемы монтажа подшипников типа 3182100 по способам: а-РА
Поэтому совершенствование процессов монтажа и регулировки двухрядных роликоподшипников типа 3182100 является актуальной задачей для станкостроения, решение которой позволит повысить надежность их работы и качество шпиндельных узлов станков.
Большое распространение в современных изделиях получили радиально-упорные шарико- и роликоподшипники. Это связано, во-первых, со способностью таких подшипников воспринимать одновременно радиальные и осевые силы, во-вторых, с возможностью обеспечения в широких пределах точности вращения и жесткости узлов.
Однако эти преимущества обеспечиваются необходимостью обязательной регулировки осевого положения подшипниковых колец относительно друг друга, что не только значительно усложняет конструкции подшипниковых узлов, но и требует трудоемких и ответственных операций при монтаже радиально-упорных подшипниковС83].
На рис.1.12 приведены схемы некоторых известных способов регулировки осевых зазоров-натягов в радиально-упорных подшипниках качения.
При монтаже конических роликоподшипников требуемую величину зазоров-натягов обеспечивают осевым перемещением наружных или внутренних колец при помощи набора прокладок или резьбовыми деталями: гайками и винтами (рис. 1.12,а,б,в,г) [73,82.].
Предварительный натяг в радиально-упорных подшипниках чаото осуществляют упругими элементами: пружинами (рис.1.12,д) или эластичными кольцами (рис.1.12, е) Г141], которые автоматически поддерживают требуемое осевое положение подшипниковых колец.
Особенно трудоемкой операцией при. монтаже радиально-упорных шарикоподшипников является комплектование их в пары ш "0"-схеме, "Х"-схеме и по схеме "тандем" [81]. Известные способы комплектования С4,21] таких подшипников отличаются высокой трудоемкостью из-за селективного подбора пары, а также из-за необходимости неоднократного измерения и пригонки дистанционных втулок или сопряженных торцов подшипниковых колец.
Эти недостатки полностью устраняются в способе комплектования радиально-упорных шарикоподшипников в пары с предварительным натягом, предложенном В.С.Корсаковым и Г.Н.Мельниковым С513. По этому способу (рис.X.12,ж) подшипники I и 2 надевают на монтажную оправку 3, между наружными кольцами устанавливают прокладку 4, а между внутренними -наносят слой 5 клеящего эпоксидного компаунда, стиракрила или другого аналогичного реактопласта. К внутреннему кольцу прикладывают осевую нагрузку от пнев-моцилиддра или весом груза 6. Пластмассовый слой в этом случае является компенсатором. После отверждения пластмассы спаренный подшипник поступает на сборку в основное изделие.
Этот способ не позволяет комплектовать подшипники по схеме "тандем" из-за невозможности обеспечения равномерного распределения осевой нагрузки между ними через незатвердевший слой компенсирующего материала. К?оме того, при осуществлении способа возникает опасность затекания клеящего вещества в полость подшипниковой пары, что исключает возможность использования собранного комплекта. Учитывая высокую технологичность, целесообразно устранить указанные Недостатки, что позволит повысить надежность способа и расширить область его применения.
Нуждаются в усовершенствовании и известные способы регулировки конических роликоподшипников. Эти подшипники широко приг) е)
