Монтаж стопорных колец

Монтаж стопорных колец

Монтаж стопорных колец, как и демонтаж, зачастую, вызывает большое количество вопросов. Человек, у которого недостаточно опыта в проведении подобных работ, может и не знать о том, что существуют стопорные кольца внутренние и наружные. Некоторые даже не знают, для чего нужны стопорные кольца, и что они из себя представляют. Собственно, по этой причине мы и решили первоначально провести небольшой ликбез. Итак, расскажем обо всем подробно и по порядку.

Канавки под стопорные кольца размеры

DIN 471 Кольцо стопорное наружное для вала, пружинное упорное эксцентрическое. Диаметр вала от 3 до 300 мм.

  • Сталь пружинная
  • Сталь с покрытием: гальваническая оцинковка
  • Нержавеющая сталь: 1.4034, 1.4122, 1.4310, 1.4568
  • Бронза
Таблица размеров наружных стопорных колец DIN 471 для валов (нормальный тип) в мм

Таблица размеров наружных стопорных колец DIN 471 для валов (тяжёлый тип) в мм

Обозначения:
d1 – диаметр вала
s – толщина кольца
d3 – внутренний диаметр кольца
а – ширина ушка
b – макс. ширина кольца
d5 – диаметр отверстия
m – ширина канавки
n – высота выступа
d4 – диаметр окружности

Аналог DIN 471:

ГОСТ 13942-86 – пружинные упорные плоские наружные эксцентрические кольца классов точности А, В и С и канавки для них, предназначенные для закрепления от осевого смещения подшипников качения и других деталей на валах диаметром от 4 до 200 мм.

Вы можете заказать и купить наружные стопорные кольца DIN 471 оптом по договорным ценам.

192007, Санкт-Петербург, ул. Курская, 27

Торговый Дом Нева продает оптом крепёж стандартов DIN, ГОСТ, оцинкованные метизы и высокопрочные крепёжные изделия. Поставки строительного крепежа осуществляются во все регионы России.

Настоящий стандарт распространяется на пружинные упорные плоские наружные эксцентрические кольца классов точности А, В и С и канавки для них, предназначенные для закрепления от осевого смещения подшипников качения и других деталей на валах диаметром от 4 до 200 мм.

Крепление подшипников на валах и в отверстиях корпусов

Самым простым способом крепления подшипников на валах и в отверстиях корпуса является крепление с натягом, когда фиксация подшипника достигается с помощью сил трения между обоймой подшипника и поверхностью вала (отверстия). Но, в случае использования радиальных подшипников, этот способ применим только при соблюдении высокой точности монтажа и только при низких нагрузках на узел подшипника. Установить подшипник точно получается не всегда – возникает некоторая несоосность между осью вращения подшипника и осью вала (отверстия), увеличивающая нагрузку на подшипник. Также часто присутствуют осевые нагрузки на подшипник.

В таких случаях, а также, просто при наличии высоких нагрузок на подшипник, требуется применение дополнительных фиксирующих элементов, которые удержат подшипник в его финальном положении. Для этих целей используется различный крепёж:

Рассмотрим далее основные способы установки и закрепления подшипников с помощью дополнительного крепежа.

Крепление подшипника на валу стопорной гайкой

Это самый распространённый способ фиксации подшипника на валу с использованием вспомогательного крепежа. Используется как при концевом креплении подшипника на валу, так и при промежуточном. При монтаже на валу внутренняя обойма подшипника должна упереться либо в заплечики или бортик на валу (левая схема на рисунке), либо в промежуточную втулку (правая схема на рисунке). Для затяжки и фиксации финального положения подшипника используется крепёжная пара: Гайка круглая шлицевая ГОСТ 11871-88 (поз.2 на рисунке) + Шайба стопорная многолапчатая ГОСТ 11872-89 (поз.1 на рисунке).

Одну из лапок шайбы, предупреждающую проворачивание шайбы на валу (т.е. внутреннюю), заводят в изготовленный паз на валу; после затяжки гайки одну из наружных лапок отгибают в совпадающий паз гайки.

Применяют два основных способа фиксации стопорной многолапчатой шайбы на валу. При первом способе фиксирующую внутреннюю лапку отгибают «от гайки», при втором – «под гайку». Паз на валу во втором случае должен быть более глубоким, поэтому на практике, обычно, предпочитают первый способ. Иногда, если допускает толщина стенок вала, паз делают настолько глубоким, чтобы в него можно было ввести фиксирующую внутреннюю лапку многолапчатой шайбы без отгиба. Это повышает надежность фиксации соединения.

Паз можно заменить сквозной прорезью в валу. При этом способе фиксации сильно ослабляется вал. Этот способ применим только при концевой установке подшипника на валу, тогда как предыдущие способы используют и при промежуточной установке подшипников (например, на ступенчатых валах).

Крепление подшипника упорным стопорным кольцом

Очень технологичный, удобный и недорогой способ, позволяющий сэкономить место, ускорить монтаж и демонтаж – использование упорных пружинных стопорных колец для фиксации подшипников качения на валах и в отверстиях в корпусе. Кольца, изготовленные из пружинной стали, позволяют многократно собирать и разбирать подшипниковый узел.

Также, наряду с эксцентрическими, для фиксации подшипников используются концентрические пружинные стопорные кольца: для валов – кольца упорные стопорные наружные по ГОСТ 13940-86, для отверстий в корпусе – кольца упорные стопорные внутренние по ГОСТ 13941-86.

В случае, когда на подшипниковый узел действуют большие осевые нагрузки, упорные концентрические кольца по ГОСТ 13940-86 и по ГОСТ 13941-86 могут быть использованы дополнительно в комбинации с эксцентрическими кольцами. При этом упорное концентрическое кольцо, забирает на себя часть изгибающего момента от осевых нагрузок и разгружает стопорное эксцентрическое кольцо, отвечающее за цельность подшипникового узла.

В случае применения стопорных колец для фиксации подшипников, при проектировании подшипникового узла, необходимо учитывать и контролировать предельно допустимую осевую нагрузку стопорного кольца, чтобы избежать его разрушения при эксплуатации.

Крепление подшипника торцевой крышкой и торцевой шайбой

При установке подшипников на концу вала можно воспользоваться торцевыми шайбами по ГОСТ 14734-69 или специальными. Такие торцевые шайбы фиксируются с помощью одного или нескольких болтов или винтов, которые не дают шайбе проворачиваться относительно вала. Пример такой схемы с торцевыми шайбами приведен на следующем рисунке:

При необходимости зафиксировать внешнюю обойму подшипника используют торцевые крышки, также на болтах.

Крепление подшипника с помощью конической стяжной или закрепительной втулки

Использование в машинах и механизмах подшипников больших размеров и веса очень затрудняет их монтаж и демонтаж. В таких случаях рекомендуется применение подшипников с конической внутренней обоймой. Подшипники с коническим отверстием используют также для тяжелонагруженных подшипников. Такие подшипники удобны в монтаже/демонтаже и очень «выносливы» в работе, но имеют существенный недостаток: большие осевые нагрузки, направленные по оси от меньшего конуса к большему, могут привести к заклиниванию подшипника, и, даже к разрушению.

При установке конического подшипника непосредственно на вал достигается хорошее центрирование, но для этого вал должен иметь конический участок, выполненный с высокой точностью обработки, что приводит к удорожанию вала. Кроме того, со временем, от динамических нагрузок, при аварийной ситуации или от многократного монтажа/демонтажа подшипника конический участок вала теряет необходимую точность – «слизывается»- и приходится заменять дорогостоящий вал. Прекрасным с точки зрения экономии, в этом случае, является техническое решение с использованием конических стяжных и закрепительных втулок, имеющих коническую наружную поверхность и цилиндрическую внутреннюю – переходных втулок, позволяющих закрепить конические подшипники на гладком, и даже грубо обработанном, цилиндрическом валу. Стяжные и закрепительные втулки имеют продольный разрез вдоль оси, позволяющий им разжиматься и сжиматься в диаметре. Они значительно упрощают монтаж подшипников с коническим отверстием на цилиндрические ступенчатые валы. Недостатком применения втулок является ухудшение центрирования вала, так как добавляется ещё одна посадочная поверхность.

Подшипники с конической внутренней обоймой при установке непосредственно на вал фиксируются, как и подшипники с цилиндрической обоймой, с помощью крепёжной пары: Гайка круглая шлицевая ГОСТ 11871-88 (поз.2 на рисунке) + Шайба стопорная многолапчатая ГОСТ 11872-89 (поз.1 на рисунке).

Монтаж подшипника с помощью конической стяжной втулки происходит следующим образом: втулку запрессовывают в коническое отверстие подшипника и полученную конструкцию одевают на вал. При этом подшипник упирается в ступеньку или неподвижную деталь на валу.

Пример установки подшипника с коническим отверстием с помощью конической стяжной втулки на цилиндрическом валу приведен на рисунке:

Закрепительная втулка, в отличие от стяжной, имеет конус на наружной поверхности, направленный в другую сторону (если у стяжной втулки больший диаметр конуса расположен на гаечном конце, то у закрепительной втулки больший диаметр конуса расположен на свободном конце втулки). Использование закрепительной втулки позволяет расположить подшипник на любом отрезке цилиндрического вала без всяких дополнительных ступенек, опор и неподвижных деталей – исключительно за счёт силы трения между валом, втулкой и подшипником.

Фиксация закрепительной втулки осуществляется той же крепёжной парой, что и для стяжной втулки: Гайка круглая шлицевая ГОСТ 8530-90 (поз.2 на рисунке) + Шайба стопорная многолапчатая ГОСТ 8530-90 (поз.1 на рисунке). Схема установки подшипника с помощью закрепительной втулки на гладком валу приведена на рисунке:

В случае установки закрепительной втулки на ступенчатом цилиндрическом валу, для повышения надёжности, рекомендуется использовать дополнительную распорную втулку:

Кольца стопорные, кольца упорные и шайбы стопорные многолапчатые. Применение для фиксации подшипников.

Крепление подшипников на валах и в отверстиях корпусов

Самым простым способом крепления подшипников на валах и в отверстиях корпуса является крепление с натягом, когда фиксация подшипника достигается с помощью сил трения между обоймой подшипника и поверхностью вала (отверстия). Но, в случае использования радиальных подшипников, этот способ применим только при соблюдении высокой точности монтажа и только при низких нагрузках на узел подшипника. Установить подшипник точно получается не всегда — возникает некоторая несоосность между осью вращения подшипника и осью вала (отверстия), увеличивающая нагрузку на подшипник. Также часто присутствуют осевые нагрузки на подшипник.

В таких случаях, а также, просто при наличии высоких нагрузок на подшипник, требуется применение дополнительных фиксирующих элементов, которые удержат подшипник в его финальном положении. Для этих целей используется различный крепёж:

Рассмотрим далее основные способы установки и закрепления подшипников с помощью дополнительного крепежа.

Крепление подшипника на валу стопорной гайкой

Это самый распространённый способ фиксации подшипника на валу с использованием вспомогательного крепежа. Используется как при концевом креплении подшипника на валу, так и при промежуточном. При монтаже на валу внутренняя обойма подшипника должна упереться либо в заплечики или бортик на валу (левая схема на рисунке), либо в промежуточную втулку (правая схема на рисунке). Для затяжки и фиксации финального положения подшипника используется крепёжная пара: Гайка круглая шлицевая ГОСТ 11871-88 (поз.2 на рисунке) + Шайба стопорная многолапчатая ГОСТ 11872-89 (поз.1 на рисунке).

Одну из лапок шайбы, предупреждающую проворачивание шайбы на валу (т.е. внутреннюю), заводят в изготовленный паз на валу; после затяжки гайки одну из наружных лапок отгибают в совпадающий паз гайки.

Применяют два основных способа фиксации стопорной многолапчатой шайбы на валу. При первом способе фиксирующую внутреннюю лапку отгибают «от гайки», при втором — «под гайку». Паз на валу во втором случае должен быть более глубоким, поэтому на практике, обычно, предпочитают первый способ. Иногда, если допускает толщина стенок вала, паз делают настолько глубоким, чтобы в него можно было ввести фиксирующую внутреннюю лапку многолапчатой шайбы без отгиба. Это повышает надежность фиксации соединения.

Паз можно заменить сквозной прорезью в валу. При этом способе фиксации сильно ослабляется вал. Этот способ применим только при концевой установке подшипника на валу, тогда как предыдущие способы используют и при промежуточной установке подшипников (например, на ступенчатых валах).

Крепление подшипника упорным стопорным кольцом

Очень технологичный, удобный и недорогой способ, позволяющий сэкономить место, ускорить монтаж и демонтаж — использование упорных пружинных стопорных колец для фиксации подшипников качения на валах и в отверстиях в корпусе. Кольца, изготовленные из пружинной стали, позволяют многократно собирать и разбирать подшипниковый узел.

Также, наряду с эксцентрическими, для фиксации подшипников используются концентрические пружинные стопорные кольца: для валов — кольца упорные стопорные наружные по ГОСТ 13940-86, для отверстий в корпусе — кольца упорные стопорные внутренние по ГОСТ 13941-86.

В случае, когда на подшипниковый узел действуют большие осевые нагрузки, упорные концентрические кольца по ГОСТ 13940-86 и по ГОСТ 13941-86 могут быть использованы дополнительно в комбинации с эксцентрическими кольцами. При этом упорное концентрическое кольцо, забирает на себя часть изгибающего момента от осевых нагрузок и разгружает стопорное эксцентрическое кольцо, отвечающее за цельность подшипникового узла.

В случае применения стопорных колец для фиксации подшипников, при проектировании подшипникового узла, необходимо учитывать и контролировать предельно допустимую осевую нагрузку стопорного кольца, чтобы избежать его разрушения при эксплуатации.

Крепление подшипника торцевой крышкой и торцевой шайбой

При установке подшипников на концу вала можно воспользоваться торцевыми шайбами по ГОСТ 14734-69 или специальными. Такие торцевые шайбы фиксируются с помощью одного или нескольких болтов или винтов, которые не дают шайбе проворачиваться относительно вала. Пример такой схемы с торцевыми шайбами приведен на следующем рисунке:

При необходимости зафиксировать внешнюю обойму подшипника используют торцевые крышки, также на болтах.

Крепление подшипника с помощью конической стяжной или закрепительной втулки

Использование в машинах и механизмах подшипников больших размеров и веса очень затрудняет их монтаж и демонтаж. В таких случаях рекомендуется применение подшипников с конической внутренней обоймой. Подшипники с коническим отверстием используют также для тяжелонагруженных подшипников. Такие подшипники удобны в монтаже/демонтаже и очень «выносливы» в работе, но имеют существенный недостаток: большие осевые нагрузки, направленные по оси от меньшего конуса к большему, могут привести к заклиниванию подшипника, и, даже к разрушению.

При установке конического подшипника непосредственно на вал достигается хорошее центрирование, но для этого вал должен иметь конический участок, выполненный с высокой точностью обработки, что приводит к удорожанию вала. Кроме того, со временем, от динамических нагрузок, при аварийной ситуации или от многократного монтажа/демонтажа подшипника конический участок вала теряет необходимую точность — «слизывается»- и приходится заменять дорогостоящий вал. Прекрасным с точки зрения экономии, в этом случае, является техническое решение с использованием конических стяжных и закрепительных втулок, имеющих коническую наружную поверхность и цилиндрическую внутреннюю — переходных втулок, позволяющих закрепить конические подшипники на гладком, и даже грубо обработанном, цилиндрическом валу. Стяжные и закрепительные втулки имеют продольный разрез вдоль оси, позволяющий им разжиматься и сжиматься в диаметре. Они значительно упрощают монтаж подшипников с коническим отверстием на цилиндрические ступенчатые валы. Недостатком применения втулок является ухудшение центрирования вала, так как добавляется ещё одна посадочная поверхность.

Подшипники с конической внутренней обоймой при установке непосредственно на вал фиксируются, как и подшипники с цилиндрической обоймой, с помощью крепёжной пары: Гайка круглая шлицевая ГОСТ 11871-88 (поз.2 на рисунке) + Шайба стопорная многолапчатая ГОСТ 11872-89 (поз.1 на рисунке).

Монтаж подшипника с помощью конической стяжной втулки происходит следующим образом: втулку запрессовывают в коническое отверстие подшипника и полученную конструкцию одевают на вал. При этом подшипник упирается в ступеньку или неподвижную деталь на валу.

Пример установки подшипника с коническим отверстием с помощью конической стяжной втулки на цилиндрическом валу приведен на рисунке:

Закрепительная втулка, в отличие от стяжной, имеет конус на наружной поверхности, направленный в другую сторону (если у стяжной втулки больший диаметр конуса расположен на гаечном конце, то у закрепительной втулки больший диаметр конуса расположен на свободном конце втулки). Использование закрепительной втулки позволяет расположить подшипник на любом отрезке цилиндрического вала без всяких дополнительных ступенек, опор и неподвижных деталей — исключительно за счёт силы трения между валом, втулкой и подшипником.

Фиксация закрепительной втулки осуществляется той же крепёжной парой, что и для стяжной втулки: Гайка круглая шлицевая ГОСТ 8530-90 (поз.2 на рисунке) + Шайба стопорная многолапчатая ГОСТ 8530-90 (поз.1 на рисунке). Схема установки подшипника с помощью закрепительной втулки на гладком валу приведена на рисунке:

В случае установки закрепительной втулки на ступенчатом цилиндрическом валу, для повышения надёжности, рекомендуется использовать дополнительную распорную втулку:

Не экономь 1000руб., а сэкономь 5000руб.!

Крестовины карданных валов современных легковых и коммерческих автомобилей установлены методом кернения. По мере эксплуатации крестовины выходят из строя и требуется их замена.

Замена крестовин производится двумя способами – кернением или переделкой узлов под стопорные кольца.

Компания «КарданТехСервис» осуществяет замену крестовин, как керненим, так и переделкой под стопорные кольца.

Преимущество переделки под стопора не оспоримо и доказывается простым подсчетом потраченых денежных средств на ремонт.

В качестве примера рассмотрим ремонт трехопорного карданного вала с тремя крестовинами и одной промежуточной опорой.

Замена одной крестовины методом кернения в среднем стоит 1200 руб. плюс балансировка 3000 руб., которую необходимо делать при каждой последующей замене крестовин.

Итого получается 6600 руб. без стоимости крестовин.

Замена одной крестовины с переделкой под стопорные кольца у нас стоит – 2300руб. плюс балансировка 2500руб.

При первом ремонте клиент как бы переплачивает 2800руб

Шайбы

Шайба – крепёжное изделие, подкладываемое под другое крепёжное изделие для:

  • создания большей площади опорной поверхности,
  • уменьшения взаимного повреждения детали,
  • предотвращения самоотвинчивания крепёжной детали,
  • уплотнения соединения с прокладкой.

Когда мы говорим о шайбе, то чаще всего представляем себе диск с отверстием посередине. Такая шайба называется круглой плоской и описывается всего тремя размерами: номинальным или внутренним диаметром d, наружным диаметром D и толщиной s.

Номинальный диаметр – это диаметр болта, с которым данная шайба совместима; если болт имеет метрическую резьбу, например, 6 мм, то про шайбу даже говорят, что она имеет диаметр М6. Разницу между наружным и внутренним диаметром, деленную пополам, часто называют шириною шайбы. Отношение внутреннего и наружного диаметра (D/d) также используется при описании шайб. Основной круглой плоской шайбой принято считать шайбу с D/d = 2 +/- 0,3.

Наименование круглой плоской шайбы D/d s
Основная DIN 125 1,71 – 2,35 0,3 – 12
Узкая подкладная DIN 433 1,62 – 2,06 0,3 – 3
Для деревянных конструкций DIN 440 3,21 – 3, 27 2 – 10
Опорная подгоночная DIN 988 1,25 – 2 0,1 – 2
Для пальцев, нормальная DIN 1440 1,36 – 2 0,8 – 8
Для пальцев, грубое исполнение DIN 1441 1,26 – 1,81 0,8 – 14
Для высоконагруженных соединений DIN 6916 1,78 – 1,85 3 – 6
Для пружинных штифтов DIN 7349 2,19 – 2,81 1 – 10
Кузовная (WIDE) 3,75 – 5 1,2 – 1,4
Увеличенная DIN 9021 2,77 – 2,96 0,8 – 5

Как видно, диапазоны размеров шайб очень широки и зачастую перекрываются. Чтобы подобрать необходимую шайбу, удобно пользоваться простейшей таблицей. Однако и из этих похожих изделий можно выделить весьма специфичные группы.

  • Так шайбы для деревянных конструкций и для зажимов и пальцев отличаются своей толщиной.
  • Шайба для деревянных конструкций имеет исполнение (V) с квадратным отверстием.
  • Опорные подгоночные шайбы в узком диапазоне имеют 8 значений толщин для каждого отношения D/d, которое изменяется незначительно.
  • Кузовная шайба WIDE выделяется своей шириной.

Шайбы для стопорения крепежных деталей с резьбой

Большая группа стопорных шайб ориентирована на стопорение крепежных деталей с резьбой. Наиболее распространённым и популярным вариантом является пружинная разрезная шайба DIN 127 B или шайба Гровера. Несмотря на то, что стандарт DIN 127 отменён как морально устаревший, до сих пор эта шайба является одной из самых используемых стопорящих шайб. Однако вместо неё всё чаще применяются различные типы стопорных шайб.

Шайба стопорная клиновая INFIX

Эффективное решение проблемы самопроизвольного откручивания – клиновые шайбы INFIX, которые гарантируют надёжность резьбового соединения в условиях вибрации и динамических колебаний.

Система клиновых шайб INFIX состоит из двух одинаковых шайб, каждая из которых имеет на одной стороне клиновые выступы, а на другой – радиальную зубчатую насечку. При сборке болтового соединения шайбы устанавливаются клиновыми сторонами друг к другу. Угол клина α больше угла подъёма резьбы β.

В процессе затяжки клиновые выступы становятся в упор и шайбы не могут повернуться по клиновым поверхностям в направлении затягивания. Радиальные зубцы вдавливаются в сопрягаемые поверхности, и между ними образуется жёсткая связь. При отвинчивании, в том числе и самопроизвольном, клиновые поверхности шайб создают дополнительное осевое усилие, увеличивающее необходимый для откручивания крутящий момент.

  • не требует предварительной подготовки и очистки деталей
  • возможно многократное использование без потери качества
  • легкий монтаж-демонтаж
  • сертифицированная система закрепления
  • предназначены для систем, работающих в условиях вибрации и динамических нагрузок

Стопорные шайбы с лапками

Шайбы стопорные с лапками DIN 93 и DIN 463 предназначены для стопорения болтов и гаек, преимущественно на углах и гранях.

Шайбы многолапчатые DIN 5406 и DIN 70952 используются в комплекте с круглыми гайками для стопорения подшипников качения. Отличаются между собой расположением зубьев и ориентацией фиксирующей лапки.

Шайба многолапчатая с симметричным расположением зубьев и неотогнутой фиксирующей лапкой DIN 5406.

Шайба многолапчатая с асимметричным расположением зубьев и отогнутой фиксирующей лапкой DIN 70952.

Стопорная упорная быстросъёмная шайба

Шайба стопорная упорная быстросъемная DIN 6799 предназначена для быстрого монтажа (или демонтажа) в канавке на валу.

Стопорная шайба Star-Lock

Шайба стопорная Star-Lock предназначена для быстрого монтажа (или демонтажа) на валу. Бывает в двух исполнениях: А – открытая; В – с колпачком. Также существуют варианты для квадратных валов, различных внешних диаметров.

Шайбы сложных форм

Шайбы более сложных форм имеют специфическое применение.

Шайба косая четырехугольная для швеллеров. Компенсирует уклон полки 8%. DIN 434.

Шайба косая четырехугольная для двутавров. Компенсирует уклон полки 14%. DIN 435.

Шайба пружинная разрезная DIN 128 A — выпуклая, B — волнистая.

Шайба цельная пружинная DIN 137 A — выпуклая.

Шайба цельная пружинная DIN 137 B — волнистая.

Шайба цельная зажимная упругая для резьбовых соединений DIN 6796.

Шайба «розетка» декоративная с углублением под потайную головку.

Шайбы DIN 6319: сферическая (форма C) и коническая (форма D) для станочных приспособлений. Позволяют компенсировать несоосность деталей в соединении.

Контактная рифлёная шайба

Контактная рифлёная шайба имеет на рабочей поверхности острые выступы, предназначенные для процарапывания покрытия или продуктов коррозии и тем самым обеспечивающие надёжный контакт соединения.

Стопорные шайбы с зубцами и насечками

Также существуют несколько вариантов упругих стопорных шайб с зубцами и различными типами насечек. Изготавливают их чаще из пружинной стали и наносят цинк-ламельное покрытие. Разные производители называют их по-разному: SCHNORR, Sperrkant или просто по номеру артикула, – но принцип работы и габариты у них схожи. В основном различают по наружному диаметру – узкие, средние и широкие.

Кольца

Родственными по отношению к стопорным шайбам являются стопорные кольца. Родство настолько близкое, что не всегда понятно, почему одни из них – шайбы, а другие – кольца. Кольца также применяются для стопорения на валах или отверстиях. Иногда их называют кольца Зегера.

Кольца стопорные, кольца упорные и шайбы стопорные многолапчатые. Применение для фиксации подшипников.

Крепление подшипников на валах и в отверстиях корпусов

Самым простым способом крепления подшипников на валах и в отверстиях корпуса является крепление с натягом, когда фиксация подшипника достигается с помощью сил трения между обоймой подшипника и поверхностью вала (отверстия). Но, в случае использования радиальных подшипников, этот способ применим только при соблюдении высокой точности монтажа и только при низких нагрузках на узел подшипника. Установить подшипник точно получается не всегда — возникает некоторая несоосность между осью вращения подшипника и осью вала (отверстия), увеличивающая нагрузку на подшипник. Также часто присутствуют осевые нагрузки на подшипник.

В таких случаях, а также, просто при наличии высоких нагрузок на подшипник, требуется применение дополнительных фиксирующих элементов, которые удержат подшипник в его финальном положении. Для этих целей используется различный крепёж:

Рассмотрим далее основные способы установки и закрепления подшипников с помощью дополнительного крепежа.

Крепление подшипника на валу стопорной гайкой

Это самый распространённый способ фиксации подшипника на валу с использованием вспомогательного крепежа. Используется как при концевом креплении подшипника на валу, так и при промежуточном. При монтаже на валу внутренняя обойма подшипника должна упереться либо в заплечики или бортик на валу (левая схема на рисунке), либо в промежуточную втулку (правая схема на рисунке). Для затяжки и фиксации финального положения подшипника используется крепёжная пара: Гайка круглая шлицевая ГОСТ 11871-88 (поз.2 на рисунке) + Шайба стопорная многолапчатая ГОСТ 11872-89 (поз.1 на рисунке).

Одну из лапок шайбы, предупреждающую проворачивание шайбы на валу (т.е. внутреннюю), заводят в изготовленный паз на валу; после затяжки гайки одну из наружных лапок отгибают в совпадающий паз гайки.

Применяют два основных способа фиксации стопорной многолапчатой шайбы на валу. При первом способе фиксирующую внутреннюю лапку отгибают «от гайки», при втором — «под гайку». Паз на валу во втором случае должен быть более глубоким, поэтому на практике, обычно, предпочитают первый способ. Иногда, если допускает толщина стенок вала, паз делают настолько глубоким, чтобы в него можно было ввести фиксирующую внутреннюю лапку многолапчатой шайбы без отгиба. Это повышает надежность фиксации соединения.

Паз можно заменить сквозной прорезью в валу. При этом способе фиксации сильно ослабляется вал. Этот способ применим только при концевой установке подшипника на валу, тогда как предыдущие способы используют и при промежуточной установке подшипников (например, на ступенчатых валах).

Крепление подшипника упорным стопорным кольцом

Очень технологичный, удобный и недорогой способ, позволяющий сэкономить место, ускорить монтаж и демонтаж — использование упорных пружинных стопорных колец для фиксации подшипников качения на валах и в отверстиях в корпусе. Кольца, изготовленные из пружинной стали, позволяют многократно собирать и разбирать подшипниковый узел.

Также, наряду с эксцентрическими, для фиксации подшипников используются концентрические пружинные стопорные кольца: для валов — кольца упорные стопорные наружные по ГОСТ 13940-86, для отверстий в корпусе — кольца упорные стопорные внутренние по ГОСТ 13941-86.

В случае, когда на подшипниковый узел действуют большие осевые нагрузки, упорные концентрические кольца по ГОСТ 13940-86 и по ГОСТ 13941-86 могут быть использованы дополнительно в комбинации с эксцентрическими кольцами. При этом упорное концентрическое кольцо, забирает на себя часть изгибающего момента от осевых нагрузок и разгружает стопорное эксцентрическое кольцо, отвечающее за цельность подшипникового узла.

В случае применения стопорных колец для фиксации подшипников, при проектировании подшипникового узла, необходимо учитывать и контролировать предельно допустимую осевую нагрузку стопорного кольца, чтобы избежать его разрушения при эксплуатации.

Крепление подшипника торцевой крышкой и торцевой шайбой

При установке подшипников на концу вала можно воспользоваться торцевыми шайбами по ГОСТ 14734-69 или специальными. Такие торцевые шайбы фиксируются с помощью одного или нескольких болтов или винтов, которые не дают шайбе проворачиваться относительно вала. Пример такой схемы с торцевыми шайбами приведен на следующем рисунке:

При необходимости зафиксировать внешнюю обойму подшипника используют торцевые крышки, также на болтах.

Крепление подшипника с помощью конической стяжной или закрепительной втулки

Использование в машинах и механизмах подшипников больших размеров и веса очень затрудняет их монтаж и демонтаж. В таких случаях рекомендуется применение подшипников с конической внутренней обоймой. Подшипники с коническим отверстием используют также для тяжелонагруженных подшипников. Такие подшипники удобны в монтаже/демонтаже и очень «выносливы» в работе, но имеют существенный недостаток: большие осевые нагрузки, направленные по оси от меньшего конуса к большему, могут привести к заклиниванию подшипника, и, даже к разрушению.

При установке конического подшипника непосредственно на вал достигается хорошее центрирование, но для этого вал должен иметь конический участок, выполненный с высокой точностью обработки, что приводит к удорожанию вала. Кроме того, со временем, от динамических нагрузок, при аварийной ситуации или от многократного монтажа/демонтажа подшипника конический участок вала теряет необходимую точность — «слизывается»- и приходится заменять дорогостоящий вал. Прекрасным с точки зрения экономии, в этом случае, является техническое решение с использованием конических стяжных и закрепительных втулок, имеющих коническую наружную поверхность и цилиндрическую внутреннюю — переходных втулок, позволяющих закрепить конические подшипники на гладком, и даже грубо обработанном, цилиндрическом валу. Стяжные и закрепительные втулки имеют продольный разрез вдоль оси, позволяющий им разжиматься и сжиматься в диаметре. Они значительно упрощают монтаж подшипников с коническим отверстием на цилиндрические ступенчатые валы. Недостатком применения втулок является ухудшение центрирования вала, так как добавляется ещё одна посадочная поверхность.

Подшипники с конической внутренней обоймой при установке непосредственно на вал фиксируются, как и подшипники с цилиндрической обоймой, с помощью крепёжной пары: Гайка круглая шлицевая ГОСТ 11871-88 (поз.2 на рисунке) + Шайба стопорная многолапчатая ГОСТ 11872-89 (поз.1 на рисунке).

Монтаж подшипника с помощью конической стяжной втулки происходит следующим образом: втулку запрессовывают в коническое отверстие подшипника и полученную конструкцию одевают на вал. При этом подшипник упирается в ступеньку или неподвижную деталь на валу.

Пример установки подшипника с коническим отверстием с помощью конической стяжной втулки на цилиндрическом валу приведен на рисунке:

Закрепительная втулка, в отличие от стяжной, имеет конус на наружной поверхности, направленный в другую сторону (если у стяжной втулки больший диаметр конуса расположен на гаечном конце, то у закрепительной втулки больший диаметр конуса расположен на свободном конце втулки). Использование закрепительной втулки позволяет расположить подшипник на любом отрезке цилиндрического вала без всяких дополнительных ступенек, опор и неподвижных деталей — исключительно за счёт силы трения между валом, втулкой и подшипником.

Фиксация закрепительной втулки осуществляется той же крепёжной парой, что и для стяжной втулки: Гайка круглая шлицевая ГОСТ 8530-90 (поз.2 на рисунке) + Шайба стопорная многолапчатая ГОСТ 8530-90 (поз.1 на рисунке). Схема установки подшипника с помощью закрепительной втулки на гладком валу приведена на рисунке:

В случае установки закрепительной втулки на ступенчатом цилиндрическом валу, для повышения надёжности, рекомендуется использовать дополнительную распорную втулку:

Обзор видов и размеров

В одном из вариантов применяется метод «натяга». Резьба имеет некоторый положительный допуск. Когда деталь закручивают, в промежутке между витками создается интенсивное трение. Оно-то и фиксирует крепеж на болтовом стержне; соединение не потеряет стабильности даже при мощной вибрации.

Все большую востребованность, однако, имеет гайка для стопорения по стандарту DIN985; она оснащается кольцами из нейлона, и такое решение позволяет еще и гасить (амортизировать) вибрации.

Некоторые версии поставляются с кольцом из нейлона. Обычно их размер колеблется от М4 до М16. Крепеж со вставкой может иметь прочное либо особо прочное исполнение. Чаще всего предполагается применение в связке с болтом (винтом). В некоторых случаях практикуется дополнительное оснащение шайбой; ее роль — сокращение опасности раскручивания соединения.

Иногда самостопорящаяся гайка имеет фланец — ее легко распознать по шестигранной форме. Существуют еще и версии с буртом, который дополнительно помогает стопорению. Что касается размеров, то тут все просто и строго:

М6 — высотой от 4,7 до 5 мм, высота захвата для ключа – не менее 3,7 мм;

М8 — с шагом нарезов 1 либо 1,25 мм (второй вариант стандартный, прочие габариты указываются в заказе и в маркировке);

М10 — нормативной высотой от 0,764 до 0,8 см, при наименьшем уровне ключевого захвата 0,611 см.

Дополнительный крепеж

При наличии высоких нагрузок на подшипник, требуется применение дополнительных фиксирующих элементов, которые удержат подшипник в его исходном положении. Для этих целей используется различный крепёж, например использование упорных пружинных стопорных колец для подшипников. Используют как фиксации на валах, так и для отверстий в корпусе.

Очень технологичный, удобный и недорогой способ, позволяющий сэкономить место, ускорить монтаж и демонтаж – кольца, изготовленные из пружинной стали, позволяют многократно собирать и разбирать подшипниковый узел. Они так и называются: кольцо стопорное эксцентрическое наружное и кольцо стопорное эксцентрическое внутреннее.

Также, наряду с эксцентрическими кольцами, для фиксации подшипников используются концентрические пружинные стопорные кольца: для валов – кольца упорные стопорные наружные, для отверстий в корпусе – кольца упорные стопорные внутренние.

Кольца пружинные упорные. В обозначении кольца указан диаметр вала.

Фасонное упорное кольцо

П оршневая группа включает в себя поршень, поршневые кольца, поршневой палец с фиксирующими деталями. Поршень воспринимает усилие расширяющихся газов при рабочем ходе и передает ею через шатун па кривошип коленчатого вала; осуществляет подготовительные такты; уплотняет над поршневую полость цилиндра как от прорыва газов в картер, так и от излишнего проникновения в нее смазочного материала.

Коренные подшипники

Для коренных подшипников применяются подшипники скольжения, выполненные в виде вкладышей, основой которых является стальная лента толщиной 1,9—2,8 мм для карбюраторных двигателей и 3—6 мм для дизелей. В качестве антифрикционного материала вкладышей используют высокооловянистый алюминиевый сплав для карбюраторных двигателей и трехслойные с рабочим слоем из свинцовой бронзы.

Маховик

Маховик служит для уменьшения неравномерности вращения коленчатого вала, накопления энергии во время рабочего хода поршня, необходимой для вращения вала в течение подготовительных тактов, и вывода деталей КШМ из ВМТ (верхней мертвой точки) и НВТ (нижней мертвой точки).
В многоцилиндровых двигателях маховик является, в основном, накопителем кинетической энергии, необходимой для пуска двигателя и обеспечения плавного трогания автомобиля с места.

Маховики отливают из чугуна в виде лиска с массивным ободом и проводят его динамическую балансировку в сборе с коленчатым валом. На ободе маховика имеется посадочный поясок для напрессовки зубчатого венца для электрического пуска стартером. На цилиндрической поверхности маховика находятся метки или маркировочные штифты и надписи, определяющие момент прохождения ВМТ поршнем первого цилиндра. На торцевую рабочую поверхность опирается фрикционный диск сцепления. Для крепления его кожуха имеются резьбовые отверстия. Маховик центрируют по наружной поверхности фланца с помощью выточки, а положения его относительно коленчатого вала фиксируют установочным штифтом или несимметричным расположением отверстий крепления маховика.

Поршни

Шатун необходим для соединения поршня с коленчатым валом и передачи усилия от поршня к коленчатому валу

Устройство КШМ автомобиля.

1 — стопорное кольцо, 2 — поршневой палец, 3 — маслосьемные кольца, 4 — компрессионные кольца, 5 — камера сгорания, 6 — днище поршня, 7 — головка поршня: 8 — юбка поршня; 9 — поршень: 10 — форсунка; 11- шатун; 12 — вкладыш; 13 — шайба , 14 — длинный болт; 15 — короткий болт; 16 — крышка шатуна, 17 — втулка шатуна; 18 — номер на шатуне; 19 — метка на крышке шатуна; 20 — шатунный болт.

Поршень состоит из головки поршня и направляющей части — юбки поршня. С внутренней стороны имеются приливы — бобышки с гладкими отверстиями под поршневой палец. Для фиксации пальца в отверстиях проточены канавки под стопорные кольца. В зоне выхода отверстий на внешних стенках юбки выполняются местные углубления, где стенки юбки не соприкасаются со стенками цилиндров. Таким образом получаются так называемые холодильники. Для снижения температуры нагрева направляющей поршня в карбюраторных двигателях головку поршня отделяют две поперечные симметричные прорези, которые препятствуют отводу теплоты от днища.

Нагрев, а следовательно, и тепловое расширение поршня по высоте неравномерны. Поэтому поршни выполняют в виде конуса овального сечения. Головка поршня имеет диаметр меньше, чем направляющая. В быстроходных двигателях, особенно при применении коротких шатунов, скорость изменения боковой силы довольно значительна. Это приводит к удару поршня о цилиндр. Чтобы избежать стуков, при перекладке поршневые пальцы смещают на 1,4—1,6 мм в сторону действия максимальной боковой силы, что приводит к более плавной перекладке и снижению уровня шума.

Головка поршня состоит из днища и образующих ее стенок, в которых именно канавки под поршневые кольца. В нижней канавке находятся дренажные отверстия для отвода масла диаметром 2,5—3 мм. Днище головки является одной из стенок камеры сгорания и воспринимает давление газов, омывается открытым пламенем и горячими газами. Для увеличения прочности днища и повышения обшей жесткости головки се стенки выполняются с массивными ребрами. Днища поршней изготовляют плоскими, выпуклыми, вогнутыми и фигурными. Форма выбирается с учетом типа двигателя, камеры сгорания, процесса смесеобразования и технологии изготовления поршней.

Поршневые кольца

Поршневые кольца — элементы уплотнения поршневой группы, обеспечивающие герметичность рабочей полости цилиндра и отвод теплоты от головки поршня.

По назначению кольца подразделяются на:

Компрессионные кольца — препятствующие прорыву газов в картер и отводу теплоты в стенки цилиндра.

Маслосъемные кольца — обеспечивающие равномерное распределение масла по поверхности цилиндра и препятствующие проникновению масла в камеру сгорания.

Для повышения износостойкости первого компрессионного кольца, работающего и условиях высоких температур и граничного трения, его поверхность покрывают пористым хромом. Устанавливая на поршень поршневые кольца, необходимо следить за тем, чтобы замки соседних колец были смещены один относительно другого на некоторый угол (90 —180 градусов).

Шатун шарнирно соединяет поршень с кривошипом коленчатого вала. Он воспринимает от поршня и передает коленчатому валу усилие давления газов при рабочем ходе, обеспечивает перемещение поршней при совершении вспомогательных тактов. Шатун работает в условиях значительных нагрузок действующих по его продольной оси.

Для смазывания подшипника поршневого пальца (бронзовая втулка) в верхней головке шатуна имеются отверстие или прорези. В двигателях марки «ЯМЗ» подшипник смазывается под давлением, для чего в стержне шатуна имеется масляный канал. Плоскость разъема нижней головки шатуна может располагаться под различными углами к продольной оси шатуна. Наибольшее распространение получили шатуны с разъемом перпендикулярным к оси стержня, В двигателях марки «ЯМЗ» имеющим больший диаметр, чем диаметр цилиндра, pазмер нижней головки шатуна, выполнен косой разъем нижней головки, так как при прямом разъеме монтаж шатуна через цилиндр при сборке двигателя становится невозможным. Для подвода масла к стенкам цилиндра на нижней головке шатуна имеется отверстие. С целью уменьшения трения и изнашивания в нижние головки шатунов устанавливают подшипники скольжения , состоящие из двух взаимозаменяемых вкладышей (верхнего и нижнею).

Вкладыши изготовляются из стальной профилированной ленты толщиной 1,3—1,6 мм для карбюраторных двигателей и 2—3,6 мм для дизелей. На ленту наносят антифрикционный сплав толщиной 0,25—-0,4 мм — высокооловянистый алюминиевый сплав (для карбюраторных двигателей). На дизелях марки «КамАЗ» применяют трехслойные вкладыши, залитые свинцовистой бронзой. Шатунные вкладыши устанавливаются в нижнюю головку шатуна с натягом 0,03—0,04 мм. От осевого смешения и провертывания вкладыши удерживаются в своих гнездах усиками, входящими в пазы, которые при сборке шатуна и крышки должны располагаться на одной стороне шатуна.

Устройство двигателя автомобиля не сложно для обучения, главное изучать материал последовательно и систематизированно.

СОДЕРЖАНИЕ:

2. Неисправности КШМ двигателя