Устройство крепления подшипников на валу
BEARING FIXING DEVICE ON SHAFT

Устройство относится к проектированию и производству механизмов и машин и может быть использовано при производстве и восстановлении подшипниковых узлов различных конфигураций.
Известно устройство для установки и крепления подшипников на валах, причем подшипники удерживаются на валу от проворачивания за счет напряженного состояния поверхностей вала и внутреннего кольца подшипника. Например, в коробках скоростей металлорежущих станков применяют подобное размещение подшипников (патент на изобретение РФ №863941, опубликовано 15.09.1981, бюллетень №34).
Также известен буксовый подшипниковый узел колес железнодорожного транспорта, содержит двухрядный блок роликовых подшипников качения, воспринимающий радиальную и осевую нагрузку при движении транспортного средства. Подшипник с цилиндрическими роликами устанавливают с внешней стороны буксы. Подшипник с коническими роликами, воспринимающий как радиальную, так и осевую нагрузку, располагают с внутренней стороны буксы. Натяг в роликовом подшипнике обеспечивается установкой деформируемой кольцевой герметизирующей прокладки под фланцем крепления подшипников и крышки (патент на изобретение РФ №2649106, опубликовано 16.11.2017, бюллетень №10).
Недостатком данных устройств является необходимость использования специального оборудования для установки и снятия подшипника, удаления монтируемого узла из рабочей зоны. Причем по мере увеличения размеров валов трудоемкость этих работ во много раз возрастает.
Технической задачей является создание такого устройства установки и смены подшипников, при котором необходимость в специальном оборудовании и удалении вала с подшипниками из рабочей зоны отсутствовала.
Поставленную задачу решают применением специальной разжимной втулки с осевым разъемом, внутренней конической, и наружной цилиндрической поверхностями, которая устанавливается на конусной поверхности вала. За счет перемещения втулки вдоль оси вала происходит увеличение её наружного диаметра, создается необходимый контакт вала и внутреннего кольца подшипника. В результате внутреннее кольцо подшипника упруго деформируется и вращается вместе с валом и разжимной втулкой.
Сущность устройства поясняется схемой, где на фиг. 1 дана схема установки разжимной втулки на валу и кольца подшипника на разжимной втулке.
Подшипник 1 удерживается на валу 2 с помощью разжимной втулки 3. Она фиксируется на валу с помощью диска натяжения 4 ,расположенного на винте натяжения 5. Положение этого винта в валу ограничивается с помощью упора 6. Перемещение диска по винту контролируется с помощью стопорной контрогайки 7 и стопорной шайбы 8. Положение подшипника в корпусе на валу ограничивается крышкой 9. Между торцом разжимной гайки и опорной поверхностью диска расположен сепаратор 10 с шариками 11 ,в отверстия диска ввинчиваются тяги 12 , удерживающие диск 13 с внутренней конусной поверхностью.
Вращением натяжного диска 4 вводят разжимную втулку 3 в соприкосновение с внутренним кольцом подшипника, при этом исчезает свободное перемещение кольца относительно втулки и перемещение вдоль оси вала. Дальнейшим введением втулки в кольцо подшипника создают необходимый натяг. Необходимое перемещение втулки рассчитывают из соотношения
<mrow><mi>П</mi><mo>=</mo><mi>H</mi><mo>⋅</mo><msub><mi>O</mi><mi>k</mi></msub></mrow>
,
где Н – принимаемый радиальный натяг,
к
О – обратная  конусность внутренней поверхности втулки,
<mrow><msub><mi>O</mi><mi>k</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mi>L</mi><mi>k</mi></mfrac></mrow>
,
где L – длина конусной поверхности ,k – увеличение  радиуса конусной поверхности на этой длине.
Величину перемещения П, создающего необходимый контакт между подшипником и валом контролируют:
1) нутромером по изменению зазора между диском 4 и нижним кольцом подшипника,
2) по лимбу, размещаемому на цилиндрической поверхности разжимной втулки, по углу поворота диска 4 относительно разжимной втулки из соотношения
<mrow><mi>N</mi><mo>=</mo><mfrac><mi>П</mi><mrow><msub><mi>t</mi><mrow><mi>х</mi><mi>в</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow>
хв
N= П/t ,
хв
где N – число оборотов диска 4, t – шаг винта 5.
Применение данного изобретения дает преимущества как устройства высокого качества соединения валов и подшипников. Эти преимущества особенно проявляются при неоднократной замене и переустановке подшипников в связи с образованием на валу при разборке его соединения в традиционных условиях поверхностных дефектов, что связано с движением кольца в условиях пластической деформации по валу при разборке их соединения. Расстопорив винт, вращением натяжного диска в обратную сторону выводят натяжную гайку с помощью тяг 12 и диска 13 из контакта с кольцом подшипника, получая возможность для удаления подшипника.