Материал: 12 ПОДШИПНИКИ КАЧЕНИЯ

f_S - коэффициент надёжности при статическом нагружении:

при высоких требованиях к лёгкости вращения f_S = 1,2...2,5;

при нормальных требованиях f_S = 0,8...1,2;

при пониженных требованиях f_S =0,5...0,8.

• Для радиальных и радиально-упорных ПК: F_0R=X₀F_r+Y₀F_a или F_0R=F_r ,

(в расчёт берут большее значение F_0R );

• Для упорно-радиальных F_0A = X₀F_r+F_a ,

• Для упорных F_0A = F_x ,

В последних формулах X₀ и Y₀ - коэффициенты радиальной и осевой нагрузок при

статическом нагружении (для стандартных ПК даются в каталоге).

Базовая статическая грузоподъёмность - радиальная статическая нагрузка для радиальных и радиально-упорных ПК или центральная осевая статическая нагрузка для упорных и упорно-радиальных ПК, вызывающая в наиболее нагруженной зоне контакта рабочих тел общую остаточную деформацию, равную 0,0001 D.

• Для нестандартных радиальных и радиально- упорных

ШПК, , H, РПК – , H,

где f₀ - коэффициент, зависящий от геометрии рабочих тел, точности

изготовления и материала деталей ПК.

• Для стандартных ПК C_0r и C_0a даются в каталоге.

10.4 Предельная быстроходность подшипника.

Ограничивается указанной в каталоге предельной частотой вращения n_пр.

Это наибольшая частота вращения, за пределами которой расчетная долговечность не гарантируется. Исследованиями установлено, что интенсивность износа и потери на трение в подшипниках качения связаны с окружной скоростью.

Поэтому для оценки предельной быстроходности принят условный скоростной параметр (пропорциональный окружной скорости) [D_mn] = const,

D_m - диаметр окружности центров тел качения, мм; n - частота вращения, мин^-1.

Допускаемое значение [D_mn] зависит от конструктивных и эксплуатационных параметров: 1) типа ПК, 2) типа сепаратора, 3) класса точности, 4) типа смазки и др.

-----ШПК радиальный однорядный со стальным штампованным сепаратором классов точности 0 и 6

[D_mn] = 5,5·10⁵ при жидкой и [D_mn] = 4,5·10⁵ при пластичной смазках;

-----ШПК упорный однорядный и при тех же параметрах

[D_mn] =1,8·10⁵ при жидкой; [D_mn] =1,3·10⁵ при пластичной смазках.

При известном [D_mn] определяют n_пр, для каждого типоразмера подшипника, который указан в каталогах.

11. Особенности проектирования подшипниковых узлов

11.1 Схемы установки пК

Неточность монтажа, нагрев, деформации вала могут привести к заклиниванию вращающихся колёс, что, особенно в момент движения, чревато весьма неприятными последствиями. Предотвращение этого достигается различными мероприятиями. Применяют:

• Фиксированные опоры допускают осевое перемещение вала в любом направлении для компенсации его удлинения (укорочения) при температурных деформациях. Они воспринимают только радиальную силу. Внутренние и наружные кольца неподвижны в осевом направлении.

• Плавающие опоры ограничивают осевое перемещение вала в одном или в обоих направлениях. Они воспринимают радиальную и осевую силы. Внешнее кольцо может перемещаться в осевом направлении за счёт установки подшипника в специальном стакане с зазором. Плавающей обычно делают ту опору, где меньше радиальная нагрузка.

При выборе плавающей и фиксирующих опор учитывают рекомендации:

1. Подшипники обеих опор должны быть нагружены по возможности равномерно, поэтому если на вал действует осевая сила, то плавающей выбирают опору, нагруженную большей радиальной силой. При этом всю осевую силу воспринимает подшипник, менее нагруженный радиальной силой.

2. При отсутствии осевых сил плавающей выполняют менее нагруженную опору, чтобы уменьшить сопротивление осевому перемещению подшипника и изнашивание поверхности корпуса.

3. Если входной (выходной) конец вала соединяют с другим валом муфтой, то фиксирующей принимают опору вблизи этого конца вала.

При большом расстоянии между опорами (вал червяка) фиксированная опора для жёсткости имеет два подшипника.

Существует две схемы установки ПК:

1. схема установки подшипников "враспор"

(от осевых сил в сечениях вала между опорами действуют напряжения сжатия), чтобы не происходило защемления тел качения вследствие нагрева при работе, предусматривают осевой зазор С. Величина зазора должна быть несколько больше ожидаемой тепловой деформации подшипников и вала. Из опыта известно, что в узлах с радиальными ШПК при l_п≤300 мм С=0,2...0,5 мм. Требуемый зазор С создают при сборке с помощью набора тонких металлических прокладок, устанавливаемых между корпусом и крышкой подшипника.

2. схема установки подшипников "врастяжку". Возможность защемления тел качения подшипников вследствие температурных деформаций вала уменьшается, так как в этой схеме при удлинении вала осевой зазор в подшипниках увеличивается. По этой причине расстояние между подшипниками может быть несколько больше, чем в схеме враспор: l_п≤(8...10)d_n. Меньшие значения - для роликовых, большие - для шариковых радиально-упорных подшипников. Для шариковых радиальных l_n ≤ 12d_n.

11.2 Крепление колец пк

Для восприятия осевых нагрузок кольца подшипника закрепляют на валу и в корпусе.

Для закрепления внутренних колец на валу применяются различные средства:

• уступы вала (а);

• пружинные стопорные кольца (б)

• упорные гайки (в)

• конические разрезные втулки (г)

• торцовые шайбы (д)

Для фиксации наружных колец применяют:

• уступы в корпусе и стакане (а);

• крышки (б);

• крышки и уступы (в,г);

• упорные борта (д);

• врезные крышки в разъёмных корпусах (е);

• пружинные кольца (ж,з).

Радиально-упорные подшипники требуют осевого регулирования, которое делается смещением наружного кольца:

• прокладками из металла (а);

• крепёжным винтом (б,г) при малых осевых силах;

• резьбовой крышкой или кольцом (в).

11.3 Жёсткость подшипников и их предварительный натяг

Деформации подшипников качения примерно равны деформациям валов. Поддержание высокой жёсткости подшипниковых узлов обеспечивает точность вращения системы. Максимальную жёсткость имеют точные роликоподшипники.

Жёсткость увеличивается предварительным натягом, суть которого в выборке зазоров и начальном сжатии тел качения.

Это достигается взаимным осевым смещением колец посредством:

• затяжки резьбы (а);

• пружинами (б);

• установкой втулок в);

• шлифовкой торцов

колец (г).

Излишний преднатяг приводит к усилению износа сепаратора из-за набегания на него части тел качения и отставания другой части в связи с разными их диаметрами.

11.4 Уплотняющие устройства

Это специальные детали, выполненные из мягких упругих материалов (мягкие металлы, резина, пластмасса, войлок и т.п.), которые предотвращают вытекание смазки из подшипниковых узлов и попадание в них загрязнения.

Известны конструкции подшипников со встроенными уплотнениями.

По принципу действия уплотнения разделяются на:

• 1. контактные манжетные, войлочные, с металлическими кольцами (а,б),;

• 2. центробежные (ж,з);

• 3. щелевые и лабиринтные (в,г,д,е);

• комбинированные.

11.5 Посадки подшипников на вал и в корпус

При проектировании подшипниковых узлов принципиальное значение имеет сопряжение (посадка) внутренних колец с валом и наружных с корпусом. Поскольку подшипники являются стандартными узлами, то валы и корпуса должны приспосабливаться к ним.

Внутренние кольца сажают на вал по системе отверстия, а наружные в корпус по системе вала. При том, что поле допусков внутреннего кольца направлено не в тело, а к центру, посадки на вал получаются более плотными, чем обычно в системе отверстия.

В зависимости от режима работы машины, чем больше нагрузка и сильнее толчки, тем более плотными должны быть посадки. Чем быстроходнее машина (меньше нагрузки, выше температуры), тем посадки должны быть свободнее.

Посадки РПК должны быть более плотными в связи с большими нагрузками. Посадки радиально-упорных подшипников плотнее, чем у радиальных, у которых посадочные натяги искажают зазоры. Посадки крупных подшипников из-за больших сил назначают плотнее, чем у средних и мелких.

Рекомендации по выбору посадок по мере роста нагрузок в опорах можно сформулировать следующим образом:

• Допуски валов при вращающемся вале – j_s6; k6; m6; n6.

• Допуски валов при вращающемся корпусе – g6; h6.

• Допуски корпуса при вращающемся вале – H7; H6; J_s7; J_s6; K7.

• Допуски корпуса при вращающемся корпусе – K7; M7; N7; P7.