ГЛАВА XI УСТРОЙСТВО ОСНОВНЫХ ДЕТАЛЕЙ И ЧАСТЕЙ КРАНОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ КРАНОВ

§ 42. ВАЛЫ, ОСИ И ИХ ОПОРЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ КРАНОВ

Каждая машина состоит из узлов, собранных из отдельных механизмов и деталей.

Назначение механизмов состоит в передаче движения или усилия с вполне определенной целью. Любой механизм, какой бы сложности он ни был, состоит из отдельных узлов и деталей, при рассмотрении его можно различить однотипные, однородные по своему назначению детали и соединения. Например, во многих механизмах, имеющих различное назначение, можно встретить оси, валы, зубчатые передачи, поэтому целесообразно вначале познакомиться с этими наиболее характерными деталями и их соединениями.

Валом называют цилиндрическую деталь (длина которой значительно превосходит диаметр), предназначенную для передачи вращательного движения и вращающего момента. Если вал по всей своей длине имеет один диаметр, то он называется гладким; если же диаметр по длине вала различен, то такой вал называют ступенчатым.

Кроме гладких и ступенчатых, валы могут быть специальными, например, коленчатые валы.

Осью называют также цилиндрическую деталь, однако в отличие от вала ось не предназначена для передачи движения и усилий вращения, а служит в основном для фиксации вращающихся деталей. Если вал, как правило, вращается, то ось в большинстве своем неподвижна, а вращаются детали, посаженные на эту ось. Исключение из общего правила составляет ось колесной пары вагона или локомотива, которая во время работы вращается вместе с колесами.

Материалом для изготовления валов и осей служат обыкновенные и конструкционные углеродистые стали преимущественно марок 40 и 45 ГОСТ 1050—74 или Ст. 4 и Ст. 5 ГОСТ 380—71, а также некоторые легированные стали. Поверхности валов и осей рекомендуется до шлифовки термически обрабатывать; в этом случае резко снижаются износ и повреждение рабочих поверхностей.

В качестве опор для валов служат различного рода подшипники, которые разделяются на две основные группы: подшипники скольжения и подшипники качения.
Подшипники скольжения предназначены для восприятия радиальных усилий, направленных перпендикулярно осевой линии вала. Восприятие усилий, направленных вдоль вала, во многих случаях возможно с помощью создания рабочей поверхности не только по внутренней полости, но и на боковой стороне подшипника или постановкой торцового упора, так называемого подпятника.

Форма опорной трущейся поверхности подшипника зависит от формы шейки вала, которая чаще всего бывает цилиндрической, но может быть конической илн шаровой.

Основными элементами подшипника скольжения (рис. 83) являются корпус, прикрепляемый или составляющий одно целое со станиной, и вкладыши — детали, закладываемые в корпус подшипника и непосредственно соприкасающиеся с рабочей поверхностью вала. Корпус подшипника может иметь различную форму и выполняется цельным или разъемным. У подшипников с разъемным корпусом для разгрузки болтов от поперечных усилий крышки к корпусу подшипника припасовывают не по ровной плоскости, а с уступом — с так называемым «замком». Материалом для корпуса подшипника служат чугун и сталь.

Для образования антифрикционных поверхностей подшипника, т. е. поверхностей, которые при работе не повреждали бы шеек вала и в то же время были бы сами достаточно стойки к износу, в подшипник вставляют вкладыши. В неразъемные подшипники обычно запрессовывают вкладыш в виде втулки 12 и закрепляют его стопорным винтом 11. В разъемные подшипники вставляют вкладыши, состоящие из двух половинок. Материалом для вкладышей служат антифрикционные сплавы — бронзы, баббиты, специальные чугуны, сплав типа ЦАМ и некоторые пластмассы. Иногда взамен вкладышей внутреннюю поверхность подшипника заливают специальным антифрикционным сплавом. Чтобы предохранить вкладыши от продольного смещения, их делают с буртиками, а для предохранения от проворачивания фиксируют штифтами. Форма и размеры вкладышей имеют большое значение для работы подшипника. Вкладыши должны быть, достаточно прочными и возможно большей поверхностью соприкасаться с корпусом подшипника, благодаря чему улучшаются условия отвода тепла. Чрезмерно слабый вкладыш или малая опорная поверхность его в корпусе может вызывать прогиб вкладыша и защемление вала.

Большое значение для нормальной работы подшипника имеет смазка, для чего на валу или на вкладышах выполняют смазочные канавки, обеспечивающие смазывание всей рабочей поверхности вкладыша.

Подшипники качения представляют собой наиболее совершенный вид опор и в современном машиностроении находят все более широкое применение. Подшипники качения разделяются на две основные группы по форме элементов качения: шариковые и роликовые, которые в свою очередь могут быть с цилиндрическими роликами, с коническими, витыми, бочкообразными и игольчатыми.
 

По способу восприятия нагрузки подшипники качения различаются на: подшипники радиальные, воспринимающие усилия, направленные лишь перпендикулярно оси вала; упорные, воспринимающие усилия, направленные вдоль оси вала, и радиально-упорные, воспринимающие как перпендикулярные, так и продольные усилия.

По способности самоустанавливаться при перекосе вала или корпуса подшипники разделяют на самоустанавливающиеся и несамоустанавливающиеся. В самоустанавливающихся подшипниках внутренняя обойма имеет возможность смещаться, изменять наклон по отношению к наружной обойме подшипника и тем Самым выравнивать перекос, допущенный при монтаже оси или вала.

Хорошо подобранный и правильно установленный подшипник качения способен работать долго. Он надежнее подшипника скольжения и не требует частой проверки наличия смазки.

Вместе с тем следует отметить, что попадание в подшипник грязи нли песка быстро выводит его из строя. Поэтому особенно важно принять меры против их загрязнения; подшипник должен быть установлен в хорошо закрытом корпусе.

Посадка подшипника в корпус и насадка на вал могут быть выполнены различно в зависимости от характера и назначения механизма. Однако можно придерживаться одного правила: соединение подшипника с вращающимся элементом должно быть неподвижным, напряженным, а в соединении с неподвижным элементом посадка подшипника должна быть более легкой. Если,

например, Еал вращается, а корпус неподвижен, то подшипник на валу имеет напряженную посадку, а в корпус входит более свободно.

Места под посадку подшипников должны протачиваться по выбранным в соответствующих таблицах допускам. При установке подшипников с неподвижной посадкой не рекомендуется напрессовывать их ударами. Посадку подшипника производят с предварительным нагревом в горячем масле. В этом случае за счет расширения металла увеличивается внутренний диаметр подшипника и последний легко может быть надет на вал. Точно так же ставят подшипники в предварительно нагретый до температуры 80—90°С корпус.