Подшипники качения
Подшипники качения в виде стандартных узлов, основными эле-
ментами которых являются тела качения (шарики, ролики), установ-
ленные между наружным и внутренним кольцами, – наиболее распро-
страненный вид опор валов и осей. К достоинствам подшипников кА-
чения относятся малые потери на трение (КПД – 0,99), низкая стои-
мость, очень широкий диапазон размеров и типов, простота монтажа и
обслуживания, малые осевые размеры, малая разница моментов тре-
ния при пуске и в установившемся (равномерном) движении. Недос-
татками подшипников качения являются относительно большие ради-
альные размеры, высокая чувствительность к ударным и вибрацион-
ным нагрузкам, значительно меньшая по сравнению с подшипниками
скольжения долговечность при высоких частотах вращения и больших
нагрузках.
Подшипник (рис. 76, а) состоит из тел качения 1, сепаратора
(разделителя тел качения) 2, наружного 3 и внутреннего 4 колец.
Подшипники качения классифицируют по нескольким признакам:
1. По форме тел качения подшипники разделяются на шарико-
вые (рис. 76, а, б, в, ж) и роликовые (рис. 76, г, д, е, и, к); по форме
194
ролики могут быть цилиндрическими (рис. 76, г), коническими (рис. 76,
и), игольчатыми (рис. 76, д), витыми (рис. 76, е), бочкообразными
(рис. 76, к);
2. По направлению воспринимаемых сил подшипники могут быть
радиальными , воспринимающими только силу
Fr , направленную по радиусу; радиально-упорными (рис. 76, б, и),
воспринимающими как радиальную силу Fr , так и силу Fа,
направленную вдоль оси подшипника; упорными (рис. 76, ж), т.е.
воспринимающими только осевую силу Fa;
3. По способности самоустанавливаться подшипники
подразделяют на несамоустанавливающиеся и
самоустанавливающиеся (рис. 76, в, к), допускающие в процессе
работы поворот оси внутреннего кольца на по отношению к оси
наружного кольца;
4. По числу рядов тел качения подшипники подразделяют на
однорядные (рис. 76, а, б, г – и), двухрядные (рис. 76, в, к),
четырехрядные;
5. По габаритным размерам (диаметр D и ширина B) подшипни-
ки одного и того же диаметра отверстия d подразделяют на размер- 5
ные серии: сверхлегкую, особо легкую, легкую, среднюю, тяжёлую,
особо узкую, узкую, нормальную, широкую, особо широкую.
В зависимости от типа, точности, размеров и серии подшипники
имеют различную грузоподъемность и быстроходность. Подшипники
более тяжелых серий имеют повышенную грузоподъемность, но они
менее быстроходны. Шариковые радиальные и радиально-упорные
подшипники быстроходнее роликовых, но менее грузоподъемны.
Промышленностью выпускаются подшипники пяти классов
точности (в порядке повышения точности: 0, 6, 5, 4, 2). При отсутствии
особых требований к точности вращения применяют подшипники
нормального класса точности 0.
Быстроходность подшипников оценивают параметром dmn, где
dm – диаметр окружности (рис. 76, а), проходящей через центры
вращения тел качения (шариков, роликов); n – частота вращения
кольца подшипника, об/мин. Для радиальных и радиально-упорных
шарикоподшипников об/мин; для
роликоподшипников – dmn 0,3106 ммоб/мин; для упорных
шарикоподшипников – моб/мин.
Подшипники качения изготавливаются из шарикоподшипниковых
высокоуглеродистых хромистых сталей ШХ15 и ШХ15СГ. Твердость
элементов подшипника по Роквеллу HRC 60 – 66. Основная причина
выхода подшипника из строя – усталостное выкрашивание дорожек и
тел качения из-за действия переменных контактных напряжений.
Важнейшими характеристиками подшипников являются
статическая и динамическая грузоподъемность:
- статическая грузоподъёмность Со – допустимая нагрузка
невращающегося подшипника, при которой остаточная
деформация тел качения и колец не превышает 10-4dk (здесь dk –
диаметр тел качения);
- динамическая грузоподъемность С – условная радиальная
нагрузка, которую подшипник может выдержать в течении
базового числа оборотов 106.
Долговечность (ресурс) подшипника в часах определяют по
формуле – показатель степени для шарикоподшипников, –
для роликоподшипников; Р – эквивалентная (приведенная) нагрузка,
рассчитываемая по формуле , (8.35)
здесь X и Y – коэффициенты соответственно радиальной Fr и осевой
Fa нагрузок; V – коэффициент вращения, V = 1 при вращении внутрен-
196
Эд МП РО
Рисунок 77
Муфта Муфта
него кольца, при вращении наружного кольца; kб -
коэффициент безопасности, учитывающий влияние на долговечность
подшипников характера внешних нагрузок (спокойная работа kб = 1;
вибрация и умеренные толчки ; сильные удары ;
kт – температурный коэффициент,
Выбор и расчет подшипника производится в несколько этапов:
- исходя из диаметра вала d, условий эксплуатации, а так же
значений действующей на подшипник радиальной Fr и осевой Fa
нагрузки (реакции опор вала), частоты вращения n, по каталогу
намечают тип подшипника;
- в соответствии с формулой (8.35) вычисляют эквивалентную
динамическую нагрузку Р;
- по этой нагрузке Р и требуемой долговечности (Lh)тр с помощью
формулы (8.34) вычисляют требуемую динамическую
грузоподъёмность Стр;
- по диаметру d и динамической грузоподъёмности С по каталогу
(C > Стр) выбирают соответствующий подшипник.
Если тип подшипника определен заранее, из конструктивных
соображений, то с учетом (8.35) по (8.34) проверяют его ресурс.
Типовая конструкция подшипникового узла (рис. 76, л) включает
несколько элементов: 1 – подшипник; 2 – крышку подшипникового
узла (сквозная крышка имеет канавки – щелевое уплотнение); 3 – вал;
4 – болт с шайбой; 5 – корпус механизма (например, редуктора); 6 –
мазеудерживающее кольцо. Установка подшипника на вал
выполняется по посадкам с натягом (g6, k6, js6, m6, n6, k4 и др.), а в
корпус механизма по посадкам с зазором или по переходным
посадкам (
|