Файл: Хандельсман Ю.М. Камневые опоры.pdf

пыfi зазор, соприкосновение шариков с чашкой происходит по ли­ нии контакта под углом а«.

Угол контакта <хк для горизонтальных осей (радиальные, ради­ ально-упорные подшипники) делают порядка 50—70°, для верти­ кальных (упорные, упорно-радиальные подшипники) — 30—45°. Считая усилие Р равномерно распределенным между всеми шарика­

к sin а

Из-за неточности изготовления нагрузки воспринимаются шари­

При радиальной нагрузке (рис. 59) шарики воспринимают раз­ личную нагрузку. Наибольшая нагрузка воспринимается шариком,

Рис. 59. Схема к расчету распределения давления на шарике

лежащим на линии действия нагрузки G, а остальные шарики бу­ дут нагружены тем меньше, чем дальше от этого шарика они нахо­ дятся. Если угол между соседними шариками X, то

G = GB+ 2 Gj cos X, + ... + 2 Gn cos n X.

Усилие, воспринимаемое наиболее нагруженным шариком в ра­ диальном подшипнике (рис. 58, г), определяют по формуле

5 G

Оо =

k

Для радиально-упорных подшипников, в которых линия кон­ такта проходит под углом 90°—а к направлению радиальной нагруз­ ки, усилие, воспринимаемое наиболее нагруженным шариком, равно

к sin а

Зная усилия Ро и G0, которые воспринимают шарики или наи­

Полученная величина наибольших давлении не должна превы­

Момент трения в шарикоподшипнике слагается из трения каче­ ния, трения скольжения шариков о сепаратор и друг о друга, тре­ ния скольжения (проскальзывания) в местах соприкосновения ша­ рика с кольцом и сопротивления смазки. Кроме того, величина мо­ мента трения чувствительно зависит от качества и точности изго­ товления шариков и цапф. Формулы, строго учитывающие влияние перечисленных факторов на момент трения, отсутствуют. На прак­ тике для определения момента трения пользуются эмпирическими формулами, которые дают приблизительно осредиепное значение момента трения при трогании [20] :

М т= Ма + ( 1 , 5 Р + 1,25 G) / ' ---- -- , dm

где Л'10 — момент трения при пулевой нагрузке; Dо — диаметр окружности центров шариков; f' — коэффициент трения качения (в см) ; dm — диаметр шарика.

Момент трения Л'Іо зависит от качества изготовления и размера подшипников. Для миниатюрных опор с диаметром оси менее 2 мм он может быть принят равным 1—4 мн-см. Чем меньше и точнее изготовлена опора, тем меньше Л10. Коэффициент трения качения /' также зависит от качества изготовления и колеблется в пределах от 0.0UÜ3 до 0,001 см.

Долговечность камневых шаршшподшнпников определенной кон­ струкции, размеров и качества изготовления зависит от характера и величины нагрузки, скорости вращения, смазки п других факто­ ров. При вибрациях и перегрузках долговечность снижается про­ порционально перегрузкам, т. е. при трехкратных перегрузках в 3 раза и т. д.

Опоры на ножах. В таких опорах (рис. 60, а) роль цапфы вы­ полняет призма 1 (нож), опирающаяся на подшипник — подуш­ ку 2. Лезвие призмы, соприкасающееся с подушкой, имеет цилинд­ рическую поверхность малого радиуса (до 0,5 мкм). Опоры на но­ жах применяют в приборах, подвижная система которых совершает колебательное движение с малым углом отклонения (8—10°). При таких отклонениях призма перекатывается по подушке. Чем меньше радиус закругления лезвия призмы гп и больше радиус закругления ребра паза подушки R, тем ближе подходит его движение к чисто­ му качению, без проскальзывания. Поэтому трение в таких опорах при одинаковых нагрузках меньше, чем в шарикоподшипниках и опорах скольжения.

Металлический нож в опоре часто делают за одно целое с осью (рис. 60, а). Крепление «а винтах позволяет регулировать длину плеча коромысла (рис. 60, б). Наиболее распространено крепление подушки в пазу пршслейкой .или пайкой (рис. 60, в). На рис. 60, г показана упрощенная конструкция опор, в которых роль подушки выполняет камень основной формы X с оливнроваипым отверстием; накладной камень предохраняет нож от осевого смещения.

Ножевая опора требует силового замыкания. Она нормально работает при условии, что нагрузка, обеспечивающая сопрпкоснове-

une призмы >и подушки, будет постоянно направлена в одну сторо­ ну. Если нагрузка изменяет направление, то в конструкции опоры должно быть предусмотрено силовое замыкание. Для обеспечения устойчивой работы угол отклонения призмы от вертикали ср должен быть меньше угла трения выбранных материалов ѵ, т. е. ѵ^ср.

Рис. 60. Конструкции опор на ножах

В опорах на ножах из камневого материала чаще всего выпол­ няется только подушка, но иногда и призма и подушка. Металли­

Выбор формы профиля призмы определяется величиной дейст­ вующих изгибающих усилий. Призму обычно заделывают в коро­ мысле или рычаге прибора таким образом, что срезывающие напря­ жения действуют по плоскости, перпендикулярной осп, п изгибаю­ щие напряжения —■в заделке. Первыми из-за малости пренебре­ гают. Изгибающие напряжения возрастают при отсутствии контак­ та на всей длине рабочей кромки призмы с подушкой. Расчет по­ казывает, что грушевидная форма сечения обеспечивает призме момомент сопротивления, больший в 4 раза, чем треугольная. Так как камневые призмы плохо работают на изгиб, для них принята пяти­ угольная форма сечения, обладающая наибольшей подъемной си­ лой.

Подушки могут иметь трапецеидальную и прямоугольную фор­ му сечения. Рабочая поверхность выполняется цилиндрической или плоской с клиновидным пазом. Чаще всего применяют подушку с клиновидным пазом, так как она хорошо фиксирует положение призмы. Минимальный момент трения обеспечивает плоская подуш­

Рис. 61. Формы призм и подушек

Р а с ч е т н о ж е в ы х опор. Исследованиями установлено, что распространенное представление о том, что при любых нагрузках деформируется только острие призмы, а подушка остается иедеформированной, для реальных призм не соответствует действитель­ ности [11]. Фактически деформируется и то и другое, но большая часть деформации (порядка 95%) падает на подушку. .Форма по­ душки, смазка, степень шероховатости и соотношение твердости по­ душки и призмы оказывают второстепенное влияние на характер

мы остаточные деформации, независимо от их величины, и величи­ на сближения, превышающая радиус острия призмы. Отсюда по­ нятна важность расчета ножевых опор на контактную прочность.

Наибольшее давление в контакте рассчитывают по формуле [16]

где b —■полуширина полоски контакта призмы с подушкой,

При закреплении призмы с обоих концов изгибающие напря­ жения рассчитывают по формуле для балки, нагруженной посре­ дине;

П

“4 \ѴХ ‘

Момент сил трения в опоре рассчитывают по формуле [16]