Содержание к диссертации
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЕ 5
ВВВДЕНИЕ 8
1. ИСТОЧНИКИ МОНТАЖНЫХ ПОГРЕШНОСТЕЙ В ПОДШИПНИКАХ КАЧЕНИЯ И СУЩЕСТВУЮЩИЕ СПОСОШ ИХ КОМПЕНСАЦИИ
1.1. Структурный анализ источников монтажных погрешностей в подшипниках качения 15
1.2. Существующие способы компенсации монтажных погрешностей в подшипниках качения. 23
1.2.1. Классификация компенсаторов, используемых
в изделиях машиностроения
1.2.2. Способы компенсации и регулировки погрешностей радиальных и осевых зазоров-натягов в подшипниках качения.. 27
1.2.3. Способы компенсации монтажных перекосов подшипниковых колец 33
Выводы 37
2. ПРВДЛАГАЕМЫЕ СПОСОШ КОМПЕНСАЦИИ МОНТАЖНЫХ ПОГРЕШНОСТЕЙ В ПОДШИПНИКАХ КАЧЕНИЙ
2.1. Способы компенсации погрешностей при регулировке радиальных и осевых зазоров-натягов 38
2.2. Способы компенсации угловых перекосов подшипниковых колец 44
Выводы 47
3. РАСЧЕ1Ы ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ПРЕДЛАГАЕМЫЕ ПРОЦЕССЫ ФОРМИРОВАНИЯ САМОТВЕРДЕЮЩИХ КОМПЕНСАТОРОВ В ПОДШИПНИКОВЫХ УЗЛАХ
3.1. Методика расчета технологических давлений, необходимых для компенсирующих деформаций внутренних колец двухрядных роликоподшипников типа ЗІ82І00 49
3.2. Методика расчета основных технологических параметров, определяющих предложенный способ формирования само твердеющих компенсаторов в подшипниковых узлах из легкоплавких металлов или сплавов 58
3.3. Методика расчета основных параметров, определяющих процесс компенсации полимерными материалами угловых погрешностей в подшипниковых соединениях 66
Выводы 73
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕКОТОРЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК САМОТВЕРДЕЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ И ЭФФЕКТИВНОСТИ КОМПЕНСАЦИИ ПОГРЕШНОСТЕЙ В ПОДШИПНИКАХ КАЧЕНИЯ ПРЕДЛОЖЕННЫМИ СПОСОБАМИ
4.1. Экспериментальное определение коэффициента затвердевания, поверхностного натяжения и угла смачивания цинкового сплава ЦАМ 4-І 74
4.2. Исследование точности формирования самотвердеющих компенсаторов из цинкового сплава ЦАМ 4-І...84
4.3. Экспериментальное определение коэффициентов поверхностного натяжения, углов смачивания и вязкости холодно твердеющих полимерных материалов 89
4.4. Исследование эффективности компенсации монтажных погрешностей в двухрядных роликоподшипниках типа ЗІ82І00 94
4.5. Эффективность компенсации монтажных погрешностей самотвердеющими материалами в условиях осевого крепления внутренних колец подшипников на валах
4.6. Исследование влияния угловых перекосов на долговечность и надежность работы подшипников качения 104
4.7. Промышленная апробация самотвердеющих компенсаторов в подшипниковых узлах цилиндрических редукторов типа Ц2У ИЗ
Выводы, 122
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 123
ЛИТЕРАТУРА 125
ПРИЛОЖЕНИЕ
Введение к работе
Успешное решение задач ХХУІ 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 видов материалов, прогрессивных профилей и заготовак, 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 [Id), Г.В.Колосова [47] , Н.И.Мусхелишвили [62], И.Я.Штаер-мана [123) , Л.А.Галина [2 » М.З.Народецкого [62-65] и других исследователей [50,58] , позволяет конструкторам разрабатывать подшипнжки с рациональными формами контакта тел качения. Например, выявленный Й.Я.Штаерманом краевой эффект на концевых участках контакта упругих тел., объяснил ускоренное выкрашивание краев роликов и дорожек качения в роликоподшипниках. Предложение Н.А.Спицына Г96] 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 сравнений 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.Шнегина С75-79], А.В.Орлова [68,69], А.И.Спришевского [97], Н.Н.Качанова [44], С.Г.Редько [87], П.И. Ящерицина [126]. Эти исследования, а также 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 стандар -10 ты СССР [І29-ІЗІІ. Они не только способствуют удавлетверению 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], ШИШ разработал и внедрил на всех ГЛЗ страны единую методику форсированных испытаний подшипников на долговечность и надежность работы [61]. 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].
Несмотря 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.Спришевский [97], "недостаточно высокая долговечность подшипников часто обусловлена не низким качеством их, а грубыми нарушениями элементарных требований монтажа, смазки и ухода за подшипниками, направильной конструкцией подшипниковых узлов, несоблюдением требований к соосности посадочных мест подшипников, неправильным назначением посадок и, наконец, неправильным выбором подшипников для заданных условий работы по нагрузкам и скоро стям . Актуальна эта прблема и за рубежом. По данным L. Впдев, Н.Winter[146] из 10-ти млн. подшипников качения, ежедневно вы -II пускаемых в мире, около 10 % расходуются на ремонтные цели, а 20-50 % всех эксплуатируемых подшипников выходят из строй аварийно. Причины: 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, Й.М.Еолесова, В.С.Корсакова, 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.
Прогнозы Г 35 »361 по реализации первого направления показывают необходимость такой высокой точности обработки сопряженных деталей подшипниковых узлов, которую трудно обеспечить даже при производстве особоточных изделий машино- и приборостроения.
Более технологичным и эффективным является второе направление, особенно при введении в размерные цепи машин и механизмов компенсаторов из само твердеющих 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 само твердеющих материалов , пластмасс, клеев, легкоплавких металлов не только обеспечивает высокую точность, жесткость и прочность соединении 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 самотвердеющих материалов как компенсаторов монтажных 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 подшипников.
2. Новые способы компенсации монтажных погрешностей в подшипниках качения с использованием самотвердеющих 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 самотвердеющих 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 твердеющих материалов. Сформулированы основные задачи исследования.
Во втором разделе дано описание новых способов компенсации монтажных погрешностей в подшипниках качения самотвердеющими материалами
Третий раздел посвящен разработке методики расчета и выбора основных технологических параметров для предлагаемых способов компенсации погрешностей зазоров-натягов и угловых перекосов при монтаже и регулировке шарико- и роликоподшипников.
В четвертом разделе изложены методики и основные результаты экспериментальных исследований по определению численных значений некоторых физических свойств самотвердеющих материалов, влияющих на процессы компенсации погрешностей предложенными способами. Приведены результаты экспериментальной проверки эф-, елективности предложенных способов компенсации монтажных погрешностей. Даны рекомендуемые режимы процессов компенсации в виде номограмм. Кроме того, приведены результаты промышленной апробации само твердеющих компенсаторов в подшипниковых узлах цилиндрических редукторов Ц2У 160. 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 испытаний продукции производственного объединения "Редуктор . 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.
