Файл: Хандельсман Ю.М. Камневые опоры.pdf

тирует сохранение работоспособности опор (с пониженными характернстшсами) при поломке цапф.

Несущая способность открытых опор с цилиндрическим отвер­ стием камня чувствительно снижается при перекосах оси. Высокая твердость камиевых материалов исключает ее повышение за счет приработки отверстия подшипника. При невозможности исключения опасных перекосов несущая способность существенно повышается применением самоустанавливающихся опор (рис. 41, а).

J

В)

Рис. 41. Особые конструкции цилиндрических открытых опор

К камневым опорам с цилиндрической цапфой может быть от­ несена опора, изображенная на рис. 41, б. Камни формы Ниж за­ прессованы в металлические .вкладыши, которые, в свою очередь, посажены на прессовой посадке во втулку. Такие опоры применяют при больших диаметрах цапфы, когда невозможно изготовить со­ ответствующий сквозной камень.

В опорах с разгрузкой магнитным«, упругими и другими сила­ ми, а также в случаях, когда исключена осевая нагрузка, приме­ няют опоры на струне (рис. 41, в). Неподвижная тонкая проволока, выполняющая роль цапфы, может быть закреплена жестко или упруго. Особенно в .последнем случае опора хорошо работает в ус­ ловиях ударных нагрузок. В микроэлектромашинах опоры, спроек­ тированные по такой схеме, позволяют обеспечить большой .ресурс работы за счет резервной подпитки зоны трения маслом, посту­ пающим с фитиля, расположенного в трубке между сквозными

камнями.

Цилиндрические опоры закрытого типа (закрытые) применяют

опор от открытых состоит в том, что осевая нагрузка в них вос­ принимается пятой цапфы, а не заплечиком, что исключает неопре­ деленность контакта и неустойчивость трения при вертикальном по­ ложении оси. Момент трения в закрытых опорах при действии только силы тяжести подвижной системы изменяется с изменением

положения оои, -причем при -вертшеальном положении он в несколь­ ко раз -меньше, чем при горизонтальном. При одинаковом объеме масла, размещаемом в зазорах открытых и закрытых опор, удель­ ная -маслоемкость последних в несколько раз больше за счет рез­ кого снижения смачиваемой поверхности подвижного элемента. По •этой же причине в так-их опорах снижается -механическая деструк­ ция масла, а резкое повышение вязкости (при минусовых темпера­ турах) оказывает меньшее влияние на фрикционные характеристи­ ки опор. Плавный переход цилиндрической рабочей части цапфы к утолщенной, по сравнению с резким изменением сечения цапфы у заплечика, обеспечивает повышенную прочность закрытых опор к изгибающим нагрузкам.

Характеристики и область применения закрытых опор зависят от сочетания основных и дополнительных форм применяемых кам­ ней (табл. 28). В табл. 28 с помощью пятибалльных оценок сде­ ланапопытка выразить эту зависимость. Как и в табл. 23, боль­ шей нагрузке, большей скорости, наименьшей чувствительности к перекосу соответствует -наибольший балл. Заметим, что и здесь сде­ ланные оценки весьма условны. Несущая способность, -допустимый перекос оси, удельная маслоемкость и другие характеристики зави­ сят не только от основной и дополнительной форм камней, но и от конкретных значений радиуса оливажа, радиуса пяты цапфы, ради­ ального зазора и других параметров опор. Поэтому таблица мо­ жет служить только для предварительного выбора камней на пер­ вой стадии проектирования.

Как и в открытых опорах, высота рабочей части цапфы, зазор между камиями, осевой зазор и размеры других элементов изме­ няются с диаметром отверстия сквозного камня. В табл. 29 даны примерные значения указанных величин для камней Д, X и У; при проектировании они могут претерпевать изменения в соответствии с конкретными условиями работы опор. Например, расстояние меж­

Рис. 42. Конструкции цапф цилиндрических закрытых опор

па удельную маслоемкость п надежность фиксации масла, поэтому его окончательное значение устанавливается расчетом смазки опор.

При выборе внешних диаметров камней обычно руководствуютются конструктивными соображениями (габаритные размеры узла, удобство и возможность монтажа и пр.), но при этом следует пом­ нить, что если опора работает со смазкой, то при прочих равных условиях всегда предпочтительны камни с большими внешними диаметрами. Кроме того, для размещения большей дозы смазки в капиллярных зазорах 'Между сквозными и накладными камнями камень, размещаемый плоской поверхностью к зазору, следует вы­ бирать несколько большего диаметра, чем камень со сферической поверхностью ('Примерное соотношение диаметров 1 : 1,2). Если ка­ пиллярный зазор образован двумя выпуклым« поверхностями одно­ го радиуса, то внешние диаметры камней могут быть одинаковыми. При разных радиусах внешний диаметр камня с меньшей кривизной должен быть несколько больше, чем с большей кривизной.

Взакрытых опорах конструкции цапф более разнообразны, чем

воткрытых (рис. 42). На рис. 42, а изображена цапфа оси баланса

часов. Она изготовлена за одно целое с осью. -При изготовлении цапфы отдельно от оси она снабжается заходной фаской, умень­ шающей ее перекос при запрессовке. Удобен монтаж цапфы с ко­ нической державкой [49]. Резьбу державки делают свободной, что

обеспечивает базировку по конической поверхности. Державку ис­ пользуют и при изготовлении цапфы. Она позволяет многократно снимать цапфу для измерения при обработке и вести обработку на разных станках с минимальной погрешностью базировки. При та­ кой конструкции державки удобно изготовлять цапфы из твердого сплава, корунда и других особо твердых материалов.

Если необходим демонтаж цапф при сборке прибора без по­ терн точности центрирования, коническую державку снабжают резь­ бовой оправкой, наружную поверхность которой под запрессовку обрабатывают при базировании всего устройства на утолщенную часть цапфы (рис. 42,6). Для устранения биения подвижной систе­ мы относительно цапф ее обрабатывают при базировании на кони­

базе может быть спроектировано противоударное устройство. Пере­ ходную часть цапфы от рабочего участка до оси иногда выполняют по параболе, однако такая равнопрочная цапфа сложна в изготов­ лении (рис. 42,0). При необходимости обеспечения циркуляции жидкости через отверстие камня при сохранении высокой точности центрирования сечение цапфы делают некруглым (рис. 42, е).

Для уменьшения позиционного перепада момента трения в за­ крытых опорах стремятся снизить трение при горизонтальном по­ ложении оси (оптимальный радиус оливажа) и повысить при вер­ тикальном. Однако, как показали исследования, изменение радиуса оливажа в широких пределах [ п = ( 1 —8 ) cl] незначительно (4—20%) сказывается на величине момента трения горизонтальной осп [48]. Увеличение момента трения вертикальной оси за счет уве­ личения радиуса притупления пяты цапфы (вплоть до плоской пя­ ты) также ие устраняет полностью позиционного перепада трения. Плоская пята при малейшем перекосе оси нарушает устойчивость трения.

Одинаковый момент трения при любом положении оси в про­ странстве обеспечивает .применение накладного камня с наклонной выточкой [13]. При вертикальном положении осп, за счет наклонной выточки камня (рис. 43, а), часть осевой нагрузки прижимает цап­ фу к оливированному отверстию камня, повышая момент трения. Формула для определения оптимального угла наклона выточки при­ водится ниже. Камень с наклонной плоской выточкой, устраняя позиционный перепад момента трения, позволяет также регулш ровать осевой зазор в опоре перемещением накладки вдоль вы­ точки.

Для тех же целей 'может быть применен накладной камень со сферической выточкой (рис. 43,6). Касание поверхности пяты цап­ фы со сферической выточкой по сравнению с плоской позволяет сни­ зить контактные напряжения, а с изменением положения точки ка­ сания пяты цапфы на выточке меняется угол наклона касательной, что создает возможность регулировки момента трения.

В работе [571 описан способ снижения позиционного перепада трения за счет образования на пяте цапфы кольцевого выступа (рис. 43, в). Такой способ при п//-ц = 0,9 и г2/гп= 0,7 существенно снижает перепад трения. Он опробован на опорах оси баланса на-

Рис. 45. Неразборные конструкции цилиндрических закрытых опор

ручных часов и показал хорошие результаты. Коническое углубле­

прибора предпочтительнее применять разборные конструкции за­ крытых опор. Они хорошо вымываемы, более удобны для замены смазки п контроля состояния рабочих поверхностен. Если прибор имеет свободные размеры в осевом направлении, применяют конст­ рукцию опоры, показанную на рис. 44, а или аналогичную. Мень­ шую протяженность в осевом направлении имеет подпятник, за­ крепленный винтами (рис. 44, б). Широкое распространение в при­ борах времени имела конструкция закрытых опор с накладкой, за­ крепляемой винтами в плате прибора (рис. 44, в). Однако из-за трудности устранения перекоса накладного камня к сферической поверхности сквозного, приводящего к нарушению фиксации масла, закрытая опора с накладкой заменяется противоударными н маслоудержпвающимн опорами. Очень малые габаритные размеры имеет "разборная опора, изображенная на рис. 44, г. Запорный винт опоры может быть заменен плоской пружиной, '‘дополнительно уменьшаю­ щей габаритные размеры опор.

В разборных опорах возможна осевая регулировка с изменением

дусматривается дополнительное крепление (законтривание) винта.

Меньшие габаритные размеры имеют оправы для осевой регулиров­ ки перепрессовкой (рнс. 45, б). Очень малые осевые размеры и удоб­ ное крепление имеет конструкция, изображенная на рис. 45, в, но

еенедостаток состоит в невозможности осевой регулировки. Момент трения цилиндрических опор при радиальной нагрузке

рассчитывают по формуле (рнс. 46, о)

Коэффициент трения в цапфе fn определяется трением материа­ лов опоры (f), а также зависит от распределения нормальных ре­ акций по площади контактной поверхности отверстия камня [17]

fti = K f>

где к — величина, зависящая от закона распределения нормальных реакций в отверстии камня.

При относительно большом радиальном зазоре цапфа под влия­ нием силы трения Кц смещается в подшипнике, как показано на