Технология МАЛОГАБАРИТНЫХ ГИРОМОТОРОВ

Монтаж шарикоподшипников

Качество динамической уравновешенности узла ротора зависит не только от Точности балансировочной машины, квалификации оператора, но и от точности выполнения деталей подшипникового узла, в частности от точности формы оси и качества монтажа на них шарикоподшипников.

Так как у роторов гиромоторов остаточное смещение центра тяжести должно иметь малую величину и оно зависит, в основ­ном, от несоосности внутренних колец шарикоподшипников с шей­ками оси, роторы гиромоторов должны динамически уравновеши­ваться на тех же ширикоподшипниках, на которых они работают. Технологических шарикоподшипников при динамическом уравно­вешивании роторов гиромоторов применять не следует.

Посадка шарикоподшипников на шейки осей роторов осуще­ствляется по системе отверстия. Допускаемые отклонения на вну­тренний диаметр кольца шарикоподшипника, установленные ГОСТ 520—55, направлены в минус от номинального диаметра. Посадка колец на шейки осей роторов выполняется по 1-му классу точности с овальностью, т. е. разностью между наибольшим и наи­меньшим диаметрами в одном сечении не более половины допуска на шейку и конусностью около 0,003 мм.

При посадке внутреннего кольца шарикоподшипника на шейку оси ротора должно осуществляться неподвижное соединение; посадка должна быть с натягом, обеспечивающим непроворачивание во время работы кольца на шейке оси, в то же время натяг при посадке не должен вызывать деформаций в кольце. При посадке внутреннего кольца на шейку с некоторым зазором или при нали­чии разностенности кольца или того и другого вместе, при креп­лении кольца осевой затяжкой гайки неизбежно шарикоподшипник будет несоосен шейке оси ротора. В данном случае появится до­полнительная динамическая неуравновешенность ротора.

Не допускается посадка шарикоподшипников на шейки и в гнезда крышки и корпуса со значительным натягом из-за возмож­ности полного исчезновения радиального зазора при работе гиро­мотора с радиальными шарикоподшипниками. Если подшипники радиально-упорные, то при совпадении направлений больших осей возможного эллипса шейки и внутреннего кольца, деформирующе­гося при большом натяге, может также получиться значительная дополнительная неуравновешенность ротора.

Для устранения вредной несоосности (при посадке кольца с не­которым зазором) и возможности исчезновения радиального зазора (при посадке с большим натягом) следует при изготовлении роторов предусмотреть доводку шеек осей по отверстиям внутренних ко­лец шарикоподшипников, обеспечивающую необходимый натяг.

При выборе необходимого натяга, обеспечивающего правильную посадку колец шарикоподшипников на шейки, пользуются форму­лой (Н. С. Ачеркан, Детали машины, т. 2, Машгиз, 1954):

Ю5 (6 — г) '

Натяг, мм;

Радиальная нагрузка с учетом центробежных сил от не­уравновешенности, кГ;

Ширина внутреннего кольца шарикоподшипника, мм;

Г — радиус закругления (фаска), мм;

N — безразмерный коэффициент (для шарикоподшипников лег­кой серии принимается равным 2,78, см. «Подшипники качения», справочник).

В гиромоторах с прецизионными шарикоподшипниками классов С и Л (ГОСТ 520—55) посадки необходимо назначать исходя из отклонений шеек и отверстий в гнездах по 1-му классу точности. Например, для шеек осей берутся посадки и П1, обеспечиваемые последующей доводкой по фактическим отклонениям отверстий в кольцах шарикоподшипников. Для вращающихся колец выдер­живается посадка П1, а для неподвижных — С,.

Практически установлено, что для посадки внутреннего кольца на шейку оси ротора без деформации, но с достаточно плотным со­единением, величина усилия посадки для шарикоподшипников с внутренним диаметром 4 мм должна быть не менее 2 и не более 8 кГ. Для шарикоподшипников с внутренним диаметром 5 мм уси­лие посадки должно быть не менее 5 и не более 15 кГ. Наружные кольца в гнезда крышек и корпусов должны запрессовываться с усилием, не меньшим 50 и не большим 700 Г.

Во время обработки шеек роторов и отверстий внутренних ко­лец по 1-му классу точности может оказаться, что если сложить допуски сопрягаемых деталей, усилие посадки кольца на шейку окажется значительно больше допустимого. Необходимо также учи­тывать, что натяг создается не только из-за разности размеров отверстия шейки, но и из-за конусности и эллиптичности как шейки, так и отверстия внутреннего кольца шарикоподшипника, в особен­ности при совпадении больших осей эллипсов обеих деталей. Под­счет и данные практики показывают, что натяг в 1 мк требует уси­лия посадки в 3 кГ, натяг в 2 мк — усилия в 9 кГ, а натяг в 3 мк— усилия в 21 кГ.

При монтаже шарикоподшипников в гнезда и на шейки следует избегать передачи усилий через шарики, так как на шариках мо­гут образовываться площадки деформаций, а на кольцах — вмятины, сказывающиеся на точности уравновешивания ротора и на работоспособности шарикоподшипника.

Для обеспечения усилия посадки кольца шарикоподшипника на шейку в пределах выше указанных величин необходимо подби­рать кольца по шейке или наоборот.

Подбор отверстия внутреннего кольца по шейке осуществляется следующим образом: при. получении шарикоподшипников с пас­портизованными диаметрами отверстий внутренних колец шейки осей окончательно доводят по размерам этих отверстий, обеспечи­вая требующийся натяг. Паспортизация отверстий внутренних колец шарикоподшипников производится на заводе-изготовителе; их отклонения фиксируются с градацией в 2 мк. На каждый шари­коподшипник составляется паспорт, в котором, кроме основных данных, указывается отклонение диаметра отверстия внутреннего кольца.

При отсутствии паспорта на шарикоподшипник доводка шейки и подбор для нее кольца затрудняются, натяг не выдерживается с достаточной точностью, вследствие чего часто окончательно обра­ботанные роторы имеют брак. Для ускорения доводки шеек и под­бора к ним внутренних колец шарикоподшипников последние пас­портизуют на заводе, изготовляющем гиромоторы. Паспортизация шарикоподшипников значительно дешевле, чем подбор колец по шейкам без предварительного определения отклонений отверстий. Для измерения диаметров отверстий внутренних колец существует

Ряд приборов, обеспечива­ющих необходимую точ­ность измерения.

На рис. 101 показана схема пневматического по­плавкового прибора завода «Калибр», предназначенно­го для измерения величины диаметра, овальности и ко­нусности отверстий во внут­ренних кольцах шарико­подшипников, начиная С диаметра в 2 мм.

Прибор ТГПЗ-2 состоит из фильтра 1, двух регу­ляторов давления 2 и 3, вентиля 4, отстойника 5 со сливным краном 6, ко­нусной стеклянной трубкой 7 с поплавком 8 и шкалой, отводного вентиля 9 и измерительного сменного калибра 10.

Прибор основан на измерении расхода воздуха, вытекающего в атмосферу, в зависимости от величины зазора между поверхно­стями калибра и проверяемого отверстия внутреннего кольца ша­рикоподшипника. Изменение расхода воздуха вызывает перемеще­ние поплавка, поддерживаемого проходящим потоком воздуха в стеклянной конической трубке в положении, при котором кольце­вой зазор между поплавком и внутренними стенками трубки соот­ветствует расходу воздуха. Размер отверстия оценивают, сравнивая положение поплавка, установившегося по изделию, с его положе­нием, установленным по эталону, отмеченным на шкале указателя, и принятым за начало или конец отсчета. Начало и конец отсчета определяются по двум эталонным отверстиям. По одному эталон­ному отверстию устанавливают на шкале прибора нижний ука­затель, соответствующий наименьшему предельному размеру изме­ряемого отверстия и нижнему положению поплавка. По другому эталонному отверстию устанавливают верхний указатель, соответ­ствующий наибольшему предельному размеру измеряемого отвер­стия и верхнему положению поплавка. Шкала изготовляется для
каждого размера отверстия кольца из бумаги и делится на равные деления при приближенных измерениях; при точных измерениях шкала разделяется на деления, соответствующие характеристике трубки.

Регулятор прибора предназначается для снижения давления и поддержания его постоянным при колебании давления в сети. Отстойник служит для удержания конденсированной влаги и уда­ления ее через кран. Отводной вентиль позволяет часть воздуха отводить в измерительный калибр, минуя коническую трубку.

При регулировке вентиля меняется масштаб увеличения прибора. Диаметр отверстия кольца шарикоподшипника прове-

Ряют следующим образом: после настройки прибора по предель­ным эталонным кольцам в измеряемое отверстие кольца вставляют калибр, затем открывают вентиль 4 и пускают воздух. Воздух, проходя с определенным сопротивлением в щели между калибром и кольцом, выходит в атмосферу. Расход воздуха при данном за­зоре между калибром и отверстием в кольце вызовет определен­ное перемещение поплавка в стеклянной трубке со шкалой. По шкале определяют положение поплавка, а следовательно, и вели­чину отклонения диаметра измеряемого отверстия кольца в мик­ронах.

С учетом измерения диаметров отверстий внутренних колец доводят шейки роторов, чем обеспечивают посадку колец на шейки осей роторов с необходимым усилием.

При отсутствии на заводе-изготовителе гиромоторов приборов для измерения диаметров отверстий внутренних колец шарикопод­шипников кольца паспортизуют измерением конусными калиб­рами. Набор калибров для каждого типа шарикоподшипника со­стоит из нескольких свальных каленых и доведенных конусных оправок (рис. 102) с конусностью в 0,01 мм.

Паспортизация отверстий колец калибром производится следую­щим образом: измеряемый шарикоподшипник надевают отверстием внутреннего кольца на конусную оправку до отказа, а затем линей-

Кой с делениями (в зависимости ОТ того, насколько далеко продви­нулось кольцо по оправке) определяют отклонение диаметра от­верстия кольца.

Для большей точности измерения отклонений линейки тари­руются для каждой оправки отдельно. Это позволяет определять диаметр колец с точностью до 2 мк, что достаточно для указания, с какими отклонениями необходимо доводить шейки осей роторов

Для обеспечения посадки на них шарикоподшипников с необхо­димым усилием.

Результаты измерений диа­метров отверстий внутренних колец шарикоподшипников сво­дятся в таблицу,' передаваемую в механический цех для доводки требуемого количества шеек до размеров, обеспечивающих не­обходимый натяг.

Роторы с шейками, доведен­ными по размерам колец, комп­лектуются при сборке в балан­сировочную рамку с соответ­ствующими шарикоподшипника­ми. Несмотря на это, не всегда обеспечивается посадка внут­ренних колец шарикоподшипни­ков с необходимым натягом, так как при доводке шеек они не­избежно получают конусность, овальность, огранку и волни­стость. Хотя эти дефекты и ле­жат в пределах допуска, соот­ветствующее совпадение их с та­кими же дефектами отверстия кольца вызывает увеличение усилия посадки шарикоподшипника на шейку. Поэтому посадка внутренних колец на шейки произ­водится с помощью динамометра (рис. 103) следующим образом.

Внутреннее кольцо, предварительно надетое на шейку оси ро­тора, вставляется в специальную выточку динамометра. Ладонью правой руки нажимают на рукоятку динамометра, при этом спи­ральная пружина, расположенная внутри рукоятки, сжимается.

Далее замечают показание индекса динамометра по шкале, расположенной на корпусе и отградуированной в килограммах. Если кольцо шарикоподшипника при нажатии на него динамометра с усилием, незначительно превышающим допустимое, не садится на шейку оси, то кольцо на эту шейку не напрессовывают; его подбирают к другой шейке, на которую оно напрессовывается с допустимым усилием, отсчитываемым по шкале динамометра.

Иногда поворот кольца на 90 или 1&0° по отношению к первона­чальному положению на шейке обеспечивает посадку с необходимым усилием. Это объясняется, например, тем, что при эллиптичности шейки малая ось ее эллипса совпала с большой осью эллипса от­верстия кольца. Если кольцо садится на шейку с усилием, меньшим допустимого, то его подбирают к другой шейке, а к данной шейке подбирают другое кольцо, при котором обеспечивается необходи­мое усилие посадки.

Подбирая кольца к шейкам, следует учитывать, что овальность шеек может вызвать дополнительную неуравновешенность роторов. Поэтому при монтаже шарикоподшипников необходимо устано­вить кольца таким образом, чтобы направления больших осей эллипсов на шейке и в отверстии кольца были перпендикулярны, что достигается предварительным измерением шейки или пробными посадками шарикоподшипника на шейку от руки. После сборки ротора с шарикоподшипниками в балансировочной рамке произ­водится динамическое уравновешивание ротора на балансировоч­ной машине.