Опоры осей и валов (подшипники)

Вращающиеся оси и валы своими шейками - цапфами (рис. 5.22) опираются на неподвижные опоры - подшипники. В зависимости от характера трения между вращающимися неподвижными деталями различают подшипники скольжения и подшипники качения.

Подшипники скольжения.Простейший подшипник скольжения для цапфы вала выполняется в виде отверстия в станине или корпусе машины, однако после износа он не может быть восстановлен.

Поэтому целесообразнее делать подшипники в виде самостоятельного узла - втулки с фланцем. Еще более совершенна конструкция, в которой внутрь такого подшипника запрессовывается втулка из специального антифрикционного материала (например, бронзы), что позволяет при износе заменять не весь подшипник, а только втулку.

Наиболее часто, особенно при больших нагрузках, применяют подшипник с разрезной втулкой - разъемными вкладышами (рис. 5.22). Он состоит из корпуса 1, разъемного вкладыша 2, крышки 3 и болтов 4. Через специальные отверстия в крышке на трущиеся поверхности поступает масло. Такой разъемный подшипник удобно устанавливать на любом участке вала (неразъемный - только на концевой опоре - шипе).

Удобство монтажа и демонтажа, а также относительная простота конструкции являются достоинством подшипников скольжения. Однако у них есть и существенные недостатки, в первую очередь - большие потери мощности на преодоление трения скольжения.

Подшипники качения. Широкое применение подшипников качения объясняется малой потерей мощности на преодоление трения, а также их унификацией.

Подшипник качения (рис. 5.23) состоит из внутреннего 2 и наружного 1 колец, тел качения 3 (в данном случае – шариков) и сепаратора 4. Внутреннее кольцо насаживается на вал, а наружное закрепляется в корпусе.

Между вращающимся и неподвижным кольцами расположены тела качения, удерживаемые на постоянном расстоянии друг от друга сепаратором. В зависимости от формы тел качения подшипники делятся на шариковые, роликовые, игольчатые, а в зависимости от числа рядов тел качения - на одно-, двух-, многорядные. По направлению нагрузок, для восприятия которых предназначены подшипники, различают: радиальные, осевые (упорные) и радиально-упорные.

Все подшипники стандартизированы. В зависимости от соотношения радиальных и осевых размеров их разделяют на серии: мягкую, среднюю и тяжелую.

Подшипники разделяют также по нагрузочной способности (динамической грузоподъемности), то есть по способности в течение определенного срока выдерживать без разрушения заданную нагрузку при заданной угловой скорости вращения вала. В справочных таблицах (каталогах подшипников) указывается динамическая грузоподъемность, по которой выбирают подшипник для конкретных условий работы.

Муфты

Муфты предназначены для передачи вращения с одного вала на другой, расположенный с ним соосно.

Если муфта рассчитана на постоянное соединение валов, то она называется постоянной. К постоянным муфтам относятся поперечно-свертная (см. рис. 5.24, а) и продольно-свертная (см. рис. 5.24, б) муфты, состоящие из двух полумуфт, соединенных болтами. Вращающий момент передается шпонками. Подобные муфты называются глухими, они просты по конструкции, однако имеют существенный недостаток - необходимо точное центрирование соединяемых валов при сборке.

Этого недостатка нет у компенсирующих муфт. Конструкция их сложнее, однако и возможности шире – они могут соединять валы, имеющие смещения и перекос геометрических осей.

Если в такой муфте смещение и перекос валов компенсируются упругими элементами, например стальными пластинчатыми пружинами или резиновыми кольцами, то ее называют упругой, если же упругих элементов нет - муфта называется жесткой.

Из упругих компенсирующих муфт наиболее широкое применение получили втулочно-кольцевые (рис. 5.25, а), не менее часто используют жесткие крестово-шарнирные муфты (рис. 5.25, б), состоящие из двух вилок и крестовины.

При необходимости в процессе работы многократно соединять и разъединять валы применяют сцепные муфты, из которых наиболее часто применяют кулачковую (рис. 5.26). Одна из полумуфт жестко соединена с валом, а другая может перемещаться вдоль него по шпонке или шлицам. При включении муфты кулачки, имеющиеся на торцевых поверхностях одной полумуфты, входят во впадины другой и передают вращение.

Соединения деталей

Соединения деталей машин могут быть разъемными и неразъемными. Разъемные соединения (болтовые, шпоночные, шлицевые и т. д.) можно разбирать и вновь собирать без разрушения деталей узла. Неразъемные соединения (заклепочные, сварные и другие) могут быть разобраны лишь путем разрушения сварного шва, заклепок или других элементов.