Текст книги "Монтаж, эксплуатация и ремонт оборудования перерабатывающих предприятий"

4.3. Цепные передачи

Применяют при больших межосевых расстояниях, когда зубчатые передачи невозможно использовать из-за их громоздкости, а ременные – из-за буксования при возможных кратковременных перегрузках.

Ременные и цепные передачи относятся к одному типу – к передаче гибкой связью.

Рекомендации по монтажу и эксплуатации цепных передач более строгие, что вызвано отличием их конструкции.

Одно из отличий заключается в следующем. Горизонтальная составляющая скорости шарнира цепи (рис. 79) в момент, когда угол поворота ведущей звездочки будет равен:

(где z₁ – число зубьев звездочки), будет наименьшей и равной V_r = V·cosφ. При дальнейшем повороте в связи с тем, что очередной зуб ведущей звездочки войдет в зацепление со следующим шарниром цепи, горизонтальная скорость будет увеличиваться и достигнет своего максимального d значения (при j = 00) и будет равна:

Вертикальная составляющая скорости при φ = p/z – будет максимальной и равной V_в = V·sinφ, а при φ = 00 V_в = 0, т. е. как горизонтальная, так и вертикальная скорости цепи переменны.

Из графика изменения данных скоростей (рис. 79) при Z₁ = 4, V = 5 м/с видно, что вертикальная составляющая скорости вызывает колебания цепи. Для уменьшения величины колебаний и снижения их частоты необходимо при монтаже создавать натяжение цепи. Натяжение необходимо и для того, чтобы шарнир цепи полностью входил в межзубовое пространство звездочек. Способов натяжения известно достаточно много (рис. 80, 81, 82). Однако постановка каждой натяжной звездочки сокращает срок службы цепи на 25 %.

Рис. 79. Кинематика цепной передачи и график изменения скорости.

Рис. 80. Схемы цепных передач с натяжными устройствами.

Рис. 81. Схема регулировки натяжения цепи разбрасывателя минеральных удобрений: 1 – цепь первой ступени привода; 2 – цепь второй ступени привода; 3 – цепь третьей ступени привода; 4 – звездочка; 5 – корпус вала контрпривода; 6, 7 – эксцентрики.

Рис. 82. Пример конструктивного исполнения приспособления с натяжной звездочкой.

Возможно создание натяжения за счет силы тяжести самой цепи (рис. 83). При этом усилие натяжения будет:

Формула № 52.

где F = qag/2 – сила тяжести участка цепи;

q – линейная плотность цепи, Н;

а – межосевое расстояние, м.

Рис. 83. Натяжение цепи от ее провисания.

Очевидно, что увеличение угла наклона β (при прочих постоянных параметрах) вызывает уменьшение натяжения цепи. Действительно, при β = 0 имеем:

Формула № 53.

при β = 60° снижение почти в 2 раза:

Формула № 54.

При вертикальном положении натяжение цепи уменьшается в 5–6 раз и будет равно только силе тяжести самой ветви.

В связи с последним для обеспечения натяжения цепи с углом наклона β<=45° принимают f = (0,03–0,02) а, а при 45 < β <= 90 f = (0,003– 0,002) а (заметим, если β = 85°, то cos 85° ~ 0,1, т. е. изменение f в 10 раз компенсирует уменьшение влияния угла наклона).

При оценке степени натяжения крутонаклонных цепных передач необходимо следить за тем, чтобы шарниры цепи входили в зацепление на полную глубину межзубового пространства в нижней звездочке.

Рис. 84. Измерение увеличения шага для втулочно-роликовых цепей и его допустимое значение.

Приближенной оценкой правильности натяжения цепи является следующая: если нажать на натянутую цепь рукой, то угол обхвата звездочки не должен увеличиваться более чем на 5 %.

Можно рекомендовать для схем принудительного натяжения (см. рис. 80) создание такой же величины прогиба и такого же усилия прижатия натяжных звездочек (F₃), что и при натяжении за счет провисания. Значение этого усилия (F₃) можно назначить приближенно, равным силе тяжести натягиваемого участка цепи, т. е. F3 =~ 2F.

Не менее существенной отличительной особенностью цепных от ременных) передач является то, что возникающий износ в шарнире цепи вызывает увеличение шага цепи (рис. 84).

При набегании на звездочку, вследствие проворачивания валика цепи относительно втулки на угол 2π/z от 4 до 8 раз за один оборот z цепи, происходит износ этого сопряжения, и неминуемо увеличение шага цепи. Происходит так называемая «вытяжка». И если новая цепь располагается на диаметре:

Формула № 55.

то для изношенной этот диаметр будет:

Формула № 56.

где р – шаг цепи, мм.

Нетрудно заметить (рис. 85), что увеличение диаметра тем больше, чем больше z. Таким образом, цепь «соскочит» (потеряет зацепление) в первую очередь с большей звездочки.

Рис. 85. Влияние износа цепи на ее положение на звездочке.

Дефектацию втул очно-роликовой цепи выполняют так, как это показано на рис. 84. Натяжение цепи создается равным F₀ = (0,8–1,5) р² (Н). При этом измеряют длину 35–50 звеньев. Меньшее значение (35) принимают при шаге цепи более 50 мм. Длина измеренного участка:

Формула № 57.

где L – показания штангенциркуля.

После чего определяется в процентах фактическое увеличение шага:

Формула № 58.

где n – число измеренных звеньев.

Предельно допустимое увеличение шага приведено на рис. 84.

Последовательность монтажа цепных передач такая же, как и для ременных (см. раздел 4.2).

Рис. 86. Допустимое значение допусков в зависимости от диаметра звездочки для втулочно-роликовых цепей.

Оси валов, на которых расположены звездочки, должны быть параллельны (допускаемое отклонение 0,1 мм на 1000 мм длины вала).

Допускаемое радиальное и торцевое биение для звездочек втулочно-роликовых цепей приведено на рис. 86.

Если биение большое, то звездочку снимают, перепрессовывают на валу с поворотом на некоторый угол.

Взаимное положение звездочек цепной передачи выверяют путем измерения расстояний e₁, е₂ до струны (см. рис. 63, а). Разница размеров допускается в пределах торцевого биения.

Угол перекоса звездочек не должен быть больше 30’:

Формула № 59.

При сборке установленной на звездочке цепи их концы стягивают с помощью специального приспособления (рис. 87). При этом запорную часть замка втулочно-роликовых цепей принято направлять в сторону их движения.

Рис. 87. Приспособления для сборки цепей По окончании сборки выполняют пробное прокручивание.

4.4. Подшипники

Подшипники скольжения достаточно широко применяются благодаря удовлетворительной работе при высокой частоте вращения, малым диаметральным размерам, возможности разъема и хорошему восприятию ударных нагрузок.

Неразъемные подшипники скольжения (рис. 88а) собирают установкой (запрессовкой) вкладыша в корпус.

Рис. 88. Подшипники скольжения: а – неразъемный; б – разъемный.

Перед запрессовкой с помощью молотков или приспособлений (рис. 89) торцы втулки зачищаются, сопрягаемые поверхности смазываются маслом, во избежание перекосов втулки центрируются относительно отверстия.

Рис. 89. Механическое приспособление для запрессовки (выпрессовки) подшипника скольжения.

После запрессовки внутреннюю поверхность втулки подгоняют, растачивают, развертывают, калибруют под шейку вала. При контроле проверяют диаметры (щупом, индикатором), форму внутренних поверхностей, отклонение от соосности втулки.

Установку подшипника скольжения в корпус можно произвести и без механических приспособлений за счет охлаждения втулки в жидком азоте или нагревания корпуса. Прочность соединения в этих случаях значительно больше. После посадки (с гарантированным натягом) втулки дополнительно фиксируются относительно корпуса.

Разъемные подшипники скольжения (рис. 88, б) вначале подгоняют к гнездам корпуса, а затем к шейкам вала. Гнездо вкладыша покрывают тонким слоем краски, вставляют вкладыш в гнездо, постукивая легким ударом молотка по вкладышу, поворачивают последний на 1–2 см в обе стороны, затем вынимают и пришабривают места без краски. Пришабриванием добиваются такого положения, чтобы пятна краски покрывали 70–80 % площади поверхности вкладыша. После этого пришабривают внутренние поверхности скольжения (при этом устанавливают вал).

После установки всех подшипников на вал их окончательно подгоняют. Для этого, затянув динамометрическим ключом один подшипник, вал проворачивают на один – два оборота, ослабляют крышку подшипника. Затем последовательно проделывают эти действия с каждым подшипником. После этого окончательно пришабривают верхние и нижние вкладыши к валу.

Основной контрольный размер – верхний зазор «е» между подшипником и валом (см. рис. 88, б) определяют по толщине свинцовой проволоки, уложенной между валом и подшипником при затянутой крышке подшипника, либо щупом. Допустимая величина зазора е (вал-вкладыш) указана на рис. 90.

Рис. 90. Допустимая величина зазора вал-вкладыш.

Далее необходимо осуществить приработку вала. Подавая смазку на поверхности трения, вал начинают медленно поворачивать с малой нагрузкой. При этом будет постепенно увеличиваться площадь прилегания шейки вала к вкладышу. Температура нагрева подшипников не должна превышать 60° (эту температуру «рука терпит»). Если температура выше, то приработку следует прекратить и установить причину (некачественная сборка, мало смазки, возникновение задиров, недостаточно подогнаны вкладыши и поверхности гнезд и вала).

После этого контролируется осевой зазор вала, согласно техническим требованиям он не должен превышать 0,1–0,7 мм.

Подшипники качения в настоящее время являются основным видом опор вращающихся деталей.

Монтажу подшипника на вал (или в корпус) предшествует ряд операций: подготовка посадочных мест и подшипников, собственно монтаж и проверка правильности монтажа. Вначале промывают подшипники в минеральном масле, нагретом до температуры свыше 60°, затем посадочные места – керосином. Посадочные места (на валу и в корпусе) должны иметь установленную форму и параметры шероховатости и быть смазаны. Радиус закругления галтели на валу должен быть меньше, чем радиус фаски у подшипника.

В случае, если подшипник монтируется на вращающийся вал, то внутреннее кольцо подшипника запрессовывается на вал с натягом, а наружное кольцо запрессовывается внутрь неподвижной детали, имеет скользящую посадку. В случае, когда подшипник монтируется на неподвижную ось колеса, внутреннее кольцо и ось имеют скользящую посадку. Подобное распределение посадок необходимо для равномерного изнашивания беговых дорожек, так как кольцо, установленное на скользящей посадке, имеет возможность несколько проворачиваться во время работы. При монтаже сторона подшипника с заводским клеймом должна быть снаружи. Для правильной запрессовки без перекосов используют различные схемы (рис. 91).

Рис. 91. Схемы монтажа подшипников качения с применением: а – подкладного кольца; б – монтажных труб; в – специальной оправки; 1 – подшипник; 2 – вал; 3 – плунжер пресса; 4 – подкладное кольцо; 5 – монтажная труба; 6 – оправка.

Основным правилом при монтаже подшипников является недопустимость передачи усилия запрессовки через тела качения.

При запрессовке подшипников на вал их нагревают в ванне с техническим вазелином (t = 60 °C) в течение 15–20 мин, а при запрессовке подшипников в корпуса – охлаждают в среде сухого льда (–79 °C). Термопосадку применяют, как правило, при больших диаметрах или натягах (больше 0,1 мм). Большое влияние на усилие запрессовки оказывает угол фаски запрессовываемой детали – минимальное усилие при угле фаски в 10°. Достаточно точно усилие запрессовки иногда определяют упрощенно:

F = 20 · δ · l (причем F в Н, δ в мкм, l в м). В случае запрессовывания без изменения температуры сопрягаемых деталей усилие запрессовки определяют как:

Формула № 60.

где f ~ 0,1 – коэффициент трения;

р – давление в зоне контакта, МПа;

d – посадочный диаметр, мм;

l – длина посадочной поверхности, мм;

k = 1,5–2 – коэффициент запаса сцепления.

Давление в зоне контакта сопрягаемых поверхностей определяется как:

Формула № 61.

где

Формула № 62.

Е₁, Е₂ – модули упругости охватываемой и охватывающей деталей, МПа (таблица 16);

μ₁, μ₂ – коэффициенты Пуассона (таблица 15).

Таблица 15. Характеристика материалов

где δ – расчетный натяг, мм;

δ_н – измеренный расчетный натяг, мм;

R_a1, R_a2 – высота микронеровностей, мм.

При правильном монтаже отсутствие перекоса или защемления подтверждается легким вращением свободного кольца подшипника.

С целью устранения радиального, осевого биения вала относительно корпуса выполняют регулировку радиально упорных подшипников, т. е. создают предварительный натяг в подшипнике, что придает определенную жесткость в опоре, обеспечивает точность вращения, повышает виброустойчивость.

Регулирование зазора осуществляется чаще всего за счет принудительного перемещения наружного кольца подшипника в осевом направлении до упора и некотором фиксированном обратном перемещении.

На рис. 92 приведены допускаемые пределы осевого зазора для подшипников.

Рис. 92. Допустимые величины осевого зазора для радиально-опорных подшипников.

Порядок регулировки может быть примерно таким, как это приведено ниже для регулировки подшипника колеса тележки. Колесо поддомкрачивается, вывешивается (рис. 93). Затем необходимо выполнить следующую последовательность:

• снять крышку;

• отогнуть края замочной шайбы, отвернуть контргайку, снять замочную шайбу;

• ослабить гайку на 1/6–1/3 оборота;

• проверить легкость вращения колеса, в случае тугого вращения устранить причину;

• затянуть гайку ключом до тугого вращения колеса на подшипниках; затягивая гайку, необходимо второй рукой вращать колесо так, чтобы оно сделало несколько оборотов, тогда ролики подшипников правильно разместятся относительно колец;

• отпустить гайку на 1/6–1/8 оборота и сильным толчком руки повернуть колесо за шину так, чтобы оно сделало несколько оборотов;

• надеть замочную шайбу, затянуть контргайку, застопорить гайки отгибов края замочной шайбы.

Рис. 93. Схема регулировки подшипников колес: 1 – крышка; 2 – контргайка; 3 – замочная шайба; 4 – гайка;5 – шайба стопорная; 6 – ступица колеса.

После регулировки колесо должно свободно вращаться без осевой «игры» и «качки». Если во время эксплуатации нагрев превышает 60 °C, то необходима повторная регулировка. Слишком тугая или слабая затяжка приводит к преждевременному выходу подшипников из строя.

4.5. Шпоночные и шлицевые соединения

В соединениях деталей, осуществляемых посредством шпонок, применяются клиновые, призматические, сегментные и тангенциальные шпонки, которые изготовляются из стали марки Ст. 6 или Ст. 45. Размеры шпонок и пазов регламентированы следующими стандартами: шпонки призматические обыкновенные – ГОСТ 23360-78; шпонки призматические высокие – ГОСТ 10748-89; шпонки призматические направляющие – ГОСТ 8790-79; шпонки сегментные – ГОСТ 24071-8; шпонки клиновые – ГОСТ 24068-80; шпонки тангенциальные – ГОСТ 24070-80.

При сборке шпоночных соединений необходимо:

• проверить качество поверхности собираемых деталей и устранить забоины, заусенцы, задиры и другие дефекты;

• отцентрировать относительно вала отверстие насаживаемой детали;

• применять для насадки при выполнении тугих соединений специальные приспособления или предварительно нагреть охватывающую деталь.

Качество сборки шпоночных соединений контролируют, покачивая деталь на валу, перемещая ее вдоль вала, а также определяя величину биения детали (для уменьшения биения охватывающей детали посадочный зазор должен быть максимальным).

При сборке соединений с клиновой шпонкой следует проверить соответствие уклона паза охватывающей детали уклону шпонки (во избежание перекоса детали на валу). Шпонки и пазы значительных размеров перед сборкой надо пришабрить. Клиновая шпонка должна плотно прилегать ко дну паза вала и охватывающей детали и иметь зазоры по боковым стенкам. Точность пригонки соединения контролируется пластинами щупа.

Посадка призматической шпонки в паз вала производится легкими ударами медного молотка или специальными нажимными приспособлениями. Установив шпонку, проверяют щупом отсутствие бокового зазора, после чего насаживают охватывающую деталь. Точность пригонки определяется по радиальному зазору.

Соединения с клиновыми шпонками разбирают, сдвигая охватывающую деталь с посадочного места в сторону меньшей высоты шпонки, а при креплении детали на конус вала, удаляя шпонку из паза. Клиновую шпонку с головкой извлекают специальным приспособлением, в котором сдвигающее усилие создается силовым винтом. Извлечение клиновой шпонки молотком и зубилом запрещается.

Призматические шпонки извлекают винтами-съемниками, ввинчивая их в отверстия, предусмотренные для этой цели на шпонке.

Шлицевое соединение обеспечивает более точную (по сравнению со шпоночным соединением) центровку деталей. Распространение получили шлицевые соединения с прямоугольной, эвольвентной, треугольной и трапецеидальной формой зубьев.

Сборка шлицевых соединений состоит из следующих основных операций:

• определение состояния шлицев собираемых деталей на отсутствие на их поверхности заусенцев, забоин и задиров;

• напрессовывание охватывающей детали в тугих соединениях специальным приспособлением, а в некоторых случаях предварительным нагреванием до 80-120 °C (сборка таких соединений с помощью молотка не рекомендуется во избежание перекоса охватывающей детали и задира шлицев);

• проверка прилегания шлицев по краске в особо ответственных соединениях;

• проверка качества сборки жесткого шлицевого соединения по величине биения.

Подвижные шлицевые соединения, имеющие зазор, собираются вручную. Правильно собранные соединения такого типа не должны иметь качки или относительного смещения охватывающей и охватываемой деталей под действием крутящего момента при вращении или перемещении.

4.6. Зубчатые передачи

В собранной зубчатой передаче должны быть обеспечены и проверены:

• боковой и радиальный зазоры, необходимые для предотвращения заклинивания зубьев при нагреве передачи в процессе эксплуатации; правильное зацепление, определяемое размерами и расположением пятен касания зубьев;

• зазоры в зацеплении зубчатых колес небольшого диаметра проверяют щупом; в зацеплении колес большого диаметра замеряют микрометром толщину сплющенных участков свинцовых проволочек с начальным диаметром 0,8 мм, укладываемых предварительно между зубьями и извлекаемых после поворота колеса;

• боковой зазор для цилиндрических зубчатых колес диаметром 200–400 мм составляет 0,05–0,2 мм, конических – 0,1–0,3 мм;

• для правильного зацепления цилиндрических зубчатых колес оси их валов должны лежать в одной плоскости и быть параллельными;

• взаимное положение валов наиболее точно может быть определено по разности боковых зазоров, вычисляемых после замера толщины свинцового оттиска с рабочей и нерабочей сторон зуба (рис. 94).

Рис. 94. Определение величин смещения зубчатого зацепления по свинцовым оттискам: 1 – ось колеса; 2 – ось шестерни;3 – ось шестерни и колеса.

Боковой зазор определяется выражением:

Формула № 63.

где C₁ – толщина оттиска с рабочей стороны зуба, мм;

С₂ – толщина оттиска с нерабочей стороны зуба, мм.

Если C₁ < C₁, C₂ > C₂, C₁ + C₂ = C₁ + C₂ (рис. 94, а), то оси валов скрещиваются.

Относительная величина скрещивания составляет:

Формула № 64.

где /– расстояние между контрольными проволоками, мм.

Если С₁ < С₁, С₂ > С₂, C₁ + C₂ < C₁ + С₂ (рис. 94, б), то оси валов не параллельны. Для исправления не параллельности осей следует в сечении, в котором измерен больший боковой зазор, сблизить оси передачи на величину:

Формула № 65.

где ΔС_п = (С₁ + С₂) – (С₁ + С₂);

α – угол зацепления передачи (рис. 94, в). Возможные погрешности при сборке зубчатых передач и способы их устранения указаны в табл. 16.

Таблица 16. Погрешности при сборке зубчатых передач и способы их устранения

При проверке правильности зубчатого зацепления размеры пятен касания зубьев должны быть не менее указанных в табл. 17.

Таблица 17. Размер пятен касания зубьев (в % от площади)

При сборке червячных передач следует обеспечить требуемую точность углов скрещивания осей червяка и зубчатого колеса, правильное межосевое расстояние, совпадение средней плоскости колеса с осью червяка, допустимый боковой зазор (мертвый ход) в зацеплении.

Положение оси червяка относительно средней плоскости червячного колеса проверяют в крупных передачах отвесом или шаблоном, а в малогабаритных передачах – на краску. Краску наносят на винтовую поверхность червяка, после чего вводят его в зацепление с зубчатым колесом. Медленно поворачивая червяк, получают отпечатки на зубьях червячного колеса. При правильном зацеплении краска должна покрывать 50–60 % поверхности зуба червячного колеса (по длине и высоте).

Правильность сборки червячной передачи проверяют на легкость проворачивания: при любом положении червячного колеса крутящий момент, необходимый для вращения червяка, должен быть одинаков.