Конструирование-подшипниковых-опор

Проектирование подшипниковых опор часть 1 подшипники качения

150 руб.

Описание товара

Проектирование подшипниковых опор часть 1

Подшипники качения

      Основным элементом любого вала, позволяющим выполнять его основную функцию поддержание и передачу вращательного движения, являются его опоры. Опоры вала должны, воспринимая действующие на них нагрузки обеспечивать с требуемой точностью положение вала при его вращении с определенной скоростью. Применяемые в качестве опор валов подшипники по характеру трения между вращающимися поверхностями делятся на два основных вида это подшипники качения и подшипники скольжения.

Подшипник качения представляют собой узел, состоящий из двух колец, наружного устанавливаемого в корпусную деталь и внутреннего устанавливаемого на вал, между которыми расположены тела качения (шарики, ролики, иглы), обеспечивающие их относительное вращение вокруг продольной оси вала.

Подшипник скольжения представляет собою постоянно или периодически смазываемую втулку, которая чаще всего изготавливается из бронзы, и запрессовывается в корпусную деталь с определенным натягом, таким образом, что между ее отверстием и наружной цилиндрической поверхностью вала создается необходимый зазор, обеспечивающий требуемые условия контакта втулки и вращающегося вала.

В зависимости от величины направления и продолжительности во времени действия сил, а также от размеров, точности и положения в пространстве вала его опоры находятся в различных условиях и соответственно имеют различную конструкцию для обеспечения работы вала в составе привода.

Выбор вида подшипников

После нахождения конструктивной схемы проектируемого привода, расчета его основных конструктивных элементов и предварительной их компоновки возникает необходимость разработать конструкцию подшипниковых опор, и прежде всего, выбрать вид подшипников. Оба вида подшипников, подшипники скольжения и подшипники качения имеют присущие им преимущества и 1недостатки, определяющие их основную область применения.

Подшипники скольжения имеют следующие преимущества:

  • способность воспринимать большие нагрузки при высокой частоте вращения,
  • способность демпфировать ударные и вибрационные нагрузки,
  • бесшумность,
  • при разъемной конструкции значительно упрощают сборку и ремонт,
  • имеют малые радиальные габариты.

Подшипники качения имеют следующие преимущества:

  • низкий коэффициент трения,
  • обеспечивают более точное центрирование вала,
  • способность работать в широком диапазоне температур,
  • имеют малые осевые размеры

С учетом вышеперечисленных преимуществ подшипников качения и скольжения и осуществляется их выбор. На Рис1 показаны два вала многопозиционного холодновысадочного автомата в качестве опор которых выбраны в одном случае подшипники скольжения, в другом – подшипники качения.  Кулачковый вал механизма выталкивания из матриц (см. Рис.1а) выполнен на подшипниках качения, прежде всего для обеспечения точного положения вала на котором расположена приводящая его коническая шестерня. Коленчатый вал автомата (см. Рис. 1б) выполнен на подшипниках скольжения, поскольку воспринимает большие внецентренные нагрузки импульсного типа, а необходимая величина зазора в опорах вала обеспечивается шабровкой  втулок подшипников скольжения при сборке узла. Данный пример наглядно демонстрирует, что даже в одном оборудовании в зависимости от требований, предъявляемых к конкретному валу и условий его работы могут быть использованы подшипники различного вида.

Исходными данными для выбора вида подшипников является:

  • конструктивная схема привода, определяющая, место расположения подшипниковых опор в корпусе редуктора или станине, в том числе  необходимый доступ при сборке и разборке подшипникового узла,
  • величина и направление усилий действующих на вал, а также продолжительность их действия в течении рабочей смены,
  • скорость вращения вала или зубчатых колес, установленных на вал
  • требования к радиальному и торцевому биению базовых поверхностей вала,
  • длина и жесткость вала,
  • возможные способы смазки подшипников,
  • условия эксплуатации (температура, влажность, запыленность).

Типы подшипников качения

По своему конструктивному исполнению согласно ГОСТ3395-89 подшипники делятся на следующие типы:

  • шарикоподшипники радиальные однорядные,
  • шарикоподшипники радиальные двурядные сферические,
  • роликоподшипники радиальные с короткими цилиндрическими роликами,
  • роликоподшипники радиальные двурядные сферические,
  • роликоподшипники радиальные игольчатые,
  • роликоподшипники радиальные с длинными цилиндрическими роликами,
  • роликоподшипники радиальные с витыми роликами,
  • шарикоподшипники радиально – упорные однорядные,
  • шарикоподшипники радиально – упорные сдвоенные,
  • шарикоподшипники радиально – упорные с одним разъемным кольцом,
  • шарикоподшипники радиально – упорные двурядные,
  • роликоподшипники радиально – упорные однорядные,
  • роликоподшипники радиально – упорные конические двурядные,
  • роликоподшипники радиально – упорные конические четырехрядные,
  • шарикоподшипники упорные однорядные,
  • шарикоподшипники упорные двойные,
  • роликоподшипники упорные.

Обозначения и маркировка подшипников всех типов и серий выполняется в соответствии с условными обозначениями, принятыми в ГОСТ 3189-89. Согласно этого стандарта обозначение всех типов серийно изготавливаемых подшипников состоит из шести условных числовых (цифровых) элементов представляющих единую надпись, содержащую информацию об основных параметрах подшипника. Таким образом, обозначение подшипника содержит следующие элементы:

A. B.C. D. E. F. G

Где:
A, серия подшипника,
B C, конструктивное исполнение,
D, тип подшипника,
E, знак 0,
F, серия диаметра,
G, диаметр отверстия подшипника.
Например:
Подшипник радиальный шариковый однорядный 1000094 ГОСТ 8338-75:
1, серия ширин,
00, конструктивное исполнение,
0, тип подшипника,
0, знак 0 по схеме,
9, серия диаметров,
4, диаметр отверстия.
Подшипник радиальный роликовый с короткими цилиндрическими роликами 32205 ГОСТ 8328-75:
0, серия ширин,
03, конструктивное исполнение,
2, тип подшипника,
2, серия диаметров,
05, обозначение диаметра отверстия.
В обозначении специальных подшипников, изготавливаемых по отдельным техническим условиям, согласно ГОСТ 3189-89 может указываться: категория подшипника (А, В, С), момент трения, радиальный зазор, класс точности по ГОСТ 520-2002 и прочие параметры. Например, специальный шариковый, радиально – упорный, однорядный, с увеличенной скоростью вращения и текстолитовым сепаратором подшипник 5 (го) класса точности, изготавливаемый по ТУ 3900 – А имеет обозначение: 5-7076811Е, ТУ3900-А.

      Для обеспечения длительной и надежной работы подшипниковой опоры при ее сборке, а точнее при сборке узла или механизма, в который она входит, необходимо выполнить вполне определенные технические требования, содержание которых определяется как конструкцией механизма, так и условиями его эксплуатации. Так технические требования, предъявляемые к подшипниковым опорам быстро вращающегося вала, например шпинделя шлифовального станка (см. Рис. 2а) и требования к опорам валка тяжело нагруженного прокатного стана (см. Рис. 2б) существенным образом отличаются, также как отличаются требования к подшипниковым опорам вертикально расположенного вала (см. Рис. 2в) и требования к опорам трехопорного вала, работающего в динамическом режима (см. Рис. 2г).

2

          Основными условиями работоспособности подшипников качения, используемых в качестве опор валов, является обеспечение при сборке требуемой величины осевого S или радиального зазора Cr (см. Рис. 3) между телами качения и кольцами подшипника, а также угла перекоса наружного кольца подшипника относительно внутреннего, ϴ_Σ= ϴ + ϴ/ (см. Рис. 4)

Рис 3new

        При установке подшипника на вал и в корпус, из-за имеющего место натяга, происходит деформация его колец, которая приводит к дополнительному нагружению тел качения и как следствие к снижению долговечности подшипника. Такая же деформация колец подшипника может происходить и за счет неравномерного их нагрева в процессе эксплуатации. Поэтому для компенсации деформаций колец при сборке в состоянии поставки нерегулируемые подшипники имеют образованный за счет размеров их колец и тел качения гарантированный радиальный зазор Gr (см. Рис. 3), исходная величина которого для различных типов подшипников установлена ГОСТ24810-81. Величина радиального зазора, необходимая для нормальной работы подшипника, устанавливается в технических требованиях сборочного чертежа в зависимости от условий его работы, и обеспечивается при сборке узла путем регулировки величины осевого зазора (осевой игры) S в подшипнике, которая определяется как осевое перемещение подвижного кольца относительно неподвижного.

          В работе [3] исходный осевой зазор S в однорядных радиальных шариковых подшипниках рекомендуется рассчитывать по следующей формуле: 2S/Gr = K;
Для радиальных сферических двухрядных шариковых и роликовых подшипников величину осевого зазора S рекомендуется рассчитывать из следующей зависимости: 2S/Gr = (0,44)/Yo ;
Где Yo, коэффициент осевой статической нагрузки.
Для конических роликоподшипников величина осевого зазора S определяется из следующей зависимости: 2S = G_r/sinα;
Где α, угол наклоны оси роликов к горизонтали.
Определим величину осевого зазора для однорядных шарикоподшипников № 210, 217, 224, используя величину радиального зазора, оговариваемую ГОСТ24810 – 81 и номограмму, предлагаемую в работе [3] для расчета осевого зазора в шарикоподшиниках (см. Рис. 5).

Рис 5Рис. 5. Номограмма для определения осевого зазора
в радиальных шарикоподшипниках.

Исходные данные для расчета и полученная величина осевого зазора (осевой игры) 2S приведены в таб.1 .

Рис 4АРис 25А       Величина осевого зазора, гарантирующего нормальные условия работы подшипниковой опоры обеспечиваются при сборке методом регулировки за счет подбора комплекта прокладок требуемой толщины устанавливаемых под базовый торец крышки (см. Рис. 6а), или регулировкой положения наружного кольца подшипника (см. Рис. 6б), а также методом подгонки компенсационного кольца, устанавливаемого между крышкой и одним из колец подшипников (см. Рис. 6в)

Рис 6Рис. 6. Варианты конструкции подшипниковых опор валов предусматривающие различные методы регулировки осевого зазора в подшипниках.

        При этом толщина комплекта прокладок показанного на Рис. 6а, определяется путем составления и расчета размерной цепи А (см. Рис. 7), а количество и толщина прокладок рассчитывается по формулам приведенным в работе [3].

      Размерная цепь А содержит следующие звенья:
A1, расстояние между буртами отверстий под установку подшипников в корпусе редуктора,
A2, высота бурта левой торцевой крышки,
A3, расстояние между левым торцем наружного кольца подшипника и правым торцем его внутреннего кольца с учетом осевой игры подшипника,
A4, расстояние между упорными буртами вала,
A5, расстояние между левым торцем внутреннего кольца подшипника и правым торцем его наружного кольца с учетом осевой игры подшипника,
A6, осевой зазор в подшипниках вала, необходимый для их нормальной работы,
A7, высота бурта правой торцевой крышки,
, исходное – замыкающее звено размерной цепи, определяющее толщину комплекта регулировочных прокладок.

Рис 7Рис. 7. Размерная цепь А определяющая
толщину комплекта регулировочных
прокладок.

     Исходная толщина компенсационного кольца определяется путем составления и расчета размерной цепи Б (см. Рис. 8).
Размерная цепь Б содержит следующие звенья:
Б1, толщина заплечика левой крышки,
Б2, расстояние между наружными торцами канавок в корпусе редуктора под установку торцевых крышек,
Б3, толщина заплечика правой крышки,
Б4, осевой зазор в подшипниках вала, необходимый для их нормальной работы,
Б5, расстояние между правым торцем наружного кольца подшипника и левым торцем его наружного кольца с учетом осевой игры подшипника,
Б6, расстояние между упорными буртами вала,
Б7, расстояние между правым торцем внутреннего кольца подшипника и левым торцем его наружного кольца с учетом осевой игры подшипника,
БΔ, исходное – замыкающее звено размерной цепи, определяющее толщину компенсационного кольца.

Рис 8Исходная толщина компенсационного кольца определяется путем составления и расчета размерной цепи Б (см. Рис. 8).

         На Рис. 9 показана конструкция оригинального устройства для регулировки осевого зазора в подшипниках вала редуктора, позволяющая существенно снизить трудоемкость сборки, что особенно важно в условиях крупносерийного производства. Это устройство для регулировки зазора а в подшипниках 1 и 2, являющихся опорами вала 3, которые установлены в отверстиях б и в разъемного корпуса 4 редуктора включает в себя две закладные крышки 5 и 6, поджимающие упомянутые подшипники, причем крышка 5 непосредственно контактирует с наружным кольцом подшипника 1, а крышка 6 с подшипником 2 контактирует через промежуточное кольцо 7. Торец кольца 7 выполнен в виде винтовой кольцевой поверхности г и содержит на наружной поверхности паз 8, в который входит штифт 9, неподвижно установленный в корпусае4, при этом сопряжение паза со штифтом выполнено таким образом, что обеспечивает осевое перемещение кольца 7. В закладной крышке 6 цапфа 10 контактирующая с винтовой поверхностью г кольца 7 выполнена с ответной винтовой поверхностью, кроме того эта крышка установлена в отверстии корпуса 4 с возможностью поворота вокруг своей продольной оси и последующей фиксацией винтом 11 и контргайкой 14. Для герметизации отверстия в, в котором установлена крышка 6 в последней выполнена кольцевая канавка с расположенным в нем уплотнительным кольцом 15. Для осуществления поворота относительно продольной оси крышки 6 снабжена отверстиями 16. Рис 9

Рис. 9. Конструкция устройства для регулировки осевого зазора в
подшипниках вала редуктора, позволяющая существенно снизить
трудоемкость сборки в условиях крупносерийного производства

Работает устройство следующим образом. Регулировка осевого зазора в подшипниках 1 и 2 осуществляется путем осевого перемещения навстречу друг другу их наружных колец. Для чего крышку 6 поворачивают вокруг ее продольной оси, используя для этого отверстия 16 на ее наружном торце, в результате чего, ее винтовая поверхность г, взаимодействуя с ответной винтовой поверхностью г кольца 7, заставляет его перемещаться в осевом направлении и перемещать при этом в осевом направлении наружное кольцо подшипника 2, обеспечивая тем самым требуемую величину осевого зазора а. После выполнения регулировки осевого зазора положение крышки 6 фиксируется винтом 11, который стопорится контргайкой 14.

             Как уже говорилось вторым условием обеспечения работоспособности подшипника является величина относительного перекоса его наружного и внутреннего колец (см. Рис. 4), предельная величина которого QΣmax в угловом выражении определена ГОСТ3325 – 81 для каждого типа подшипников.
На величину угла перекоса колец подшипника влияют следующие погрешности деталей подшипникового узла:
– несоосность посадочных мест вала под установку подшипников,
– несоосность посадочных мест корпуса под установку подшипников,
– неперпендикулярность торцев отверстий в корпусе под установку подшипников,
– непараллельность базовых плоскостей крышек и стаканов,
– непераллельность базовых плоскостей промежуточных втулок и колец.
Величина угла перекоса колец подшипников в конкретной конструкции подшипниковых опор определяется размерными цепями φ (см. Рис. 10) и А (см. Рис. 11).

Рис 10Рис. 10. Размерная цепь φ определяющая влияние непараллельности базовых поверхностей деталей подшипникового узла на относительный перекос колец подшипников.

     Размерная цепь φ одержит следующие звенья:
φ1, непараллельность базовых плоскостей левой распорной втулки,
φ2, непараллельность базовых плоскостей левой крышки, нормируется
ГОСТ 11640-83,
φ3, непараллельность набора компенсационных прокладок,
φ4, непараллельность заплечиков корпуса редуктора,
φ5, непараллельность набора компенсационных прокладок,
φ6, непараллельность базовых плоскостей правой крышки, нормируется
ГОСТ 11640-83,
φ7, непараллельность базовых плоскостей правой распорной втулки,
φ8, перекос колец правого подшипника, нормируется ГОСТ 3325-85
φ9, непараллельность посадочных поверхностей вала, учитывающая его изгиб от
усилий возникающих при работе зубчатой передачи.
φΔ, исходное – замыкающее звено размерной цепи, определяющее относительный перекос колец левого подшипника, предельная величина которого нормируется ГОСТ 3325-85.

Рис 11Рис. 11. Размерная цепь А, определяющая влияние на перекос колец подшипников расположения посадочных поверхностей вала, корпуса и подшипников

         Размерная цепь А содержит следующие звенья:
A1, несоосность дорожки качения и базовой поверхности наружного кольца левого подшипника, нормируется ГОСТ 520-2002,
A2, несоосность отверстий под установку подшипников в корпусе редуктора, нормируется ГОСТ 3325-85,
A3, несоосность дорожки качения и базовой поверхности наружного кольца правого подшипника, нормируется ГОСТ 520-2002 (звено компенсатор),
A4, несоосность дорожки качения и базовой поверхности внутреннего кольца правого подшипника, нормируется ГОСТ 520-2002,
A5, несоосность посадочных мест под подшипники на валу, нормируется
ГОСТ 3325-85,
A6, несоосность дорожки качения и базовой поверхности внутреннего кольца левого подшипника, нормируется ГОСТ 520-2002,
, исходное – замыкающее звено размерной цепи, определяющее величину перекоса колец левого подшипника, предельная величина которого нормируется ГОСТ 3325-85.

Рис 1212. Специальный подшипник, допускающий
увеличенный перекос колец.

          Однако в ряде случаев, когда привод содержит длинные валы и работает в тяжелых условиях с большими изгибными нагрузками, приводящими к изгибу вала, не представляется возможным обеспечить перекос колец подшипника, работающего в составе подшипниковой опоры, в пределах допустимого. В этом случае применяют специальные подшипники, позволяющие воспринимать большие нагрузки при перекосе колец превышающим допустимые величины и обеспечивать при этом долговечную работу привода. Конструкция такого подшипника показана на Рис. 12. В предлагаемой конструкции роликового сферического подшипника для увеличения его несущей способности при работе в условиях повышенного изгиба вала его наружное и внутреннее кольца выполнены со сферическими выпуклыми дорожками качения и размещенными между ними роликами с вогнутой образующей. Подшипник содержит внутреннее 1 и наружное 2 кольца с выпуклыми сферическими дорожками 4, размещенные между ними ролики 3, выполненными с вогнутой образующей 6 и двусторонними цилиндрическими участками 7, сепаратор 8, при этом наружные кольца 2 выполнены с цилиндрическими поясками 5 с обеих сторон. При перекосе колец 1 и 2 подшипника постоянное положение роликов 3 обеспечивается за счет фиксации их осевого положения посредствам наличия двухсторонних цилиндрических участков 5 в наружном кольце 2 и цилиндрических участков 7 на роликах 3.

Рис 13Рис. 13. График для выбора коэффициента К.

          Еще одним важным фактором определяющим долговечность подшипника является частота его вращения, которая не должна быть больше предельно допустимой величины для конкретного типа и типоразмера подшипника. Согласно ГОСТ 20918-75 предельная частота вращения подшипника определяется по следующей формуле: n = ((dm n))/dm K ;
Где:
dmn, скоростной параметр, устанавливается ГОСТ 20918-75 в зависимости от типа подшипника (см. табл.3),
K, коэффициент учитывающий влияние воспринимаемой подшипником нагрузки по величине долговечности, которая определяется по таб. 2 приведенной в ГОСТ20918-75

Рис 13А         Основной причиной выхода из строя высокоскоростных подшипников качения, особенно больших диаметров, является преждевременный износ и последующая поломка сепаратора. Поэтому в случае, когда скорость вращения вала близки к предельно допусти-мой или даже превышает ее, применяют специальные подшипники с сепаратором, изготовленным из антифрикционных материалов, бронзы, текстолита, капролона. Предельная скорость вращения подшипниковой опоры может быть значительно увеличена за счет использования подшипника уменьшенного диаметра, что вытекает из формулы для расчета момента трения в подшипнике М, который определяется:

Рис 13Б      Примером создания высокоскоростной подшипниковой опоры за счет замены подшипника большого диаметра подшипниковой опорой, выполненной на основе трех комплектов подшипников уменьшенного диаметра может служить конструкция, показанная на Рис. 14. Предлагаемая конструкция подшипникового узла высокоскоростного вала содержит вал 1, установленный на трех равномерно расположенных по окружности дисках 2, имеющих цапфы 3, взаимодействующие с подшипниками 4, размещенными на осях 5, закрепленных в корпусе плавающего диска 6, который охватывает все три диска 2. В процессе работы вал 1 вращается с наибольшей скоростью, при этом близкую к нему скорость имеют три диска 2, а наружные кольца подшипников 4 имеют меньшую скорость, величина которой пропорциональна отношению диаметров подшипников 4 и цапфы 3, с которой они взаимодействуют. Кольцо 6, также взаимодействующее с цапфами 3, имеет скорость еще более низкую, чем скорость вала 1.

Рис 14Рис. 14. Конструкция высокоскоростной подшипниковой опоры.

    Подшипники качения, несмотря на высокую точность изготовления колец и тел качения, обладают определенными погрешностями, которые в значительной степени определяют перекос оси (непараллельность к базовой плоскости или оси), а также радиальное и торцевое биение вала и установленных на нем деталей. Основными видами погрешности изготовления деталей подшипника, оказывающими влияние на точность установки вала являются:

Рис 14А          Все перечисленные величины являются отклонением расположения поверхностей деталей подшипника и нормируются в зависимости от типоразмера и класса точности подшипника ГОСТ 520 – 2002.
Радиальное биение наружных колец подшипников приводит к перекосу (непараллельности) оси вала, а радиальное биение внутренних колец подшипников приводит к радиальному биению вала, который при этом вращается относительно оси, перекос которой вызван радиальным биением наружных колец подшипников.
На осевое биение торца вала, или установленных на нем деталей, влияет радиальное биение внутренних колец подшипников и осевое биение подшипников.

В данном разделе полной версии статьи приводятся примеры влияния точности изготовления подшипников качения на выходные параметры привода, в том числе:
− на непараллельность боковых поверхностей в цилиндрической зубчатой передаче,
− радиальное биение шкива ременной передачи консольно установленной на валу вращающемся на подшипниках качения,
− торцевое биение шкива ременной передачи консольно установленной на валу вращающемся на подшипниках качения,

Посадки подшипников качения

        Классы точности подшипников нормируются ГОСТ 520-2002 и определяют предельные отклонения размеров подшипников. Для шариковых и роликовых радиальных и шариковых радиально – упорных подшипников стандарт устанавливает следующие классы точности: 8, 7, нормальный (0), 6, 5, 4, Т, 2. Для роликовых конических подшипников стандарт устанавливает следующие классы точности:8, 7, нормальный (0), 6Х, 5, 4, 2. В зависимости от наличия требований по уровню вибрации и других требований стандарт предусматривает три категории подшипников: А, В, С. К категории А относятся подшипники классов точности: 5, 4, Т, 2, к категории В относятся подшипники классов точности: 0, 6Х, 6, 5, к категории С относятся подшипники классов точности: 8, 7, 0, 6, к которым не предъявляются дополнительные требования, установленные для подшипников категорий А и В.        В зависимости от классов точности подшипников ГОСТ 520-2002 устанавливает следующие требования к размерам подшипников:
– допуски на наружный и внутренний диаметры подшипника,
– шераховатость наружной и внутренней цилиндрической поверхности и торца подшипников,
– неперпендикулярность торцев наружного и внутреннего колец подшипников со-ответствующему отверстию,
– радиальное и осевое биение наружного и внутреннего колец подшипников,
– допуски на ширину наружного и внутреннего колец подшипников,
– допуски на монтажную высоту роликовых конических подшипников,
– торцевое биение гаек для крепления подшипников на валу.
Поля допусков посадок подшипников классов точности 0, 6, 5, 4, 2 установлены ГОСТ 3325-85. На Рис 18 показана схема расположения рекомендуемых полей допусков вала относительно поля допуска отверстия внутреннего кольца подшипника и полей до-пусков отверстия в корпусе относительно наружной поверхности наружного кольца подшипников, для наиболее часто применяемых классов точности подшипников 0 и 6.

Рис 18Рис. 18 Схема расположения рекомендуемых полей допусков вала и отверстия в корпусе по отношению к полям допуска внутреннего
и наружного колец подшипников 0 и 6 класса точности

       При выборе поля допуска вала на который устанавливается внутреннее кольцо подшипника и отверстия в корпусе в которое устанавливается наружное кольцо подшипника необходимо учитывать:
– геометрические размеры, класс точности и тип подшипника,
– схему установки подшипника и вид нагружения его колец,
– режим работы подшипника

Существую три типовые схемы установки подшипников (см. Рис. 20), которые отличаются тем, какое из колец внутреннее, или наружное вращается, и какие, при этом, нагрузки они воспринимают.

Рис 20Рис. 20 Типы посадок в зависимости от схемы работы подшипников

В данном разделе полной версии статьи приводятся:
–  специфические особенности типа нагружения и схемы установки подшипников ,
–  рекомендуемые типы посадок,
–  посадки упорных и игольчатых подшипников,
–  пример оформления чертежа вала с указанием требований к посадочным местам под установку подшипников качения.

      Расчет подшипников качения

       Согласно ГОСТ18855-94 расчет подшипников выполняется по критерию долговечности L (млн. оборотов) по следующей расчетной формуле:

Рис 22АКонструкция подшипниковых опор.

          Однако не всегда возможно расчетным путем определить влияние всех рассмотренных факторов на работоспособность подшипниковой опоры, поскольку процесс работы подшипника достаточно сложен, но на сегодня в различных областях техники создано и проверено на практике большое количество конструкций подшипниковых опор, работающих в конкретных условиях эксплуатации, которые целесообразно применять и при новом проектировании. Рассмотрим конструктивные схемы подшипниковых узлов, наиболее часто применяемые в приводах.

     При необходимости осевого перемещения опоры, например для самоустановки шевронных колес или компенсации температурных удлиннений вала, наружные кольца радиальных шарикоподшипников в осевом направлении не фиксируются (см. Рис 25а). Но при использовании цилиндрических роликоподшипников, в которых осевые смещения могут иметь место между роликами и кольцами, закрепление наружного кольца в обоих направлениях обязательно (см. Рис 25б). Если опора должна ограничивать осевое перемещение вала, крепление наружного кольца подшипника обязательно, даже при отсутствии осевых сил. В этом случае крепление наружного кольца может осуществляться как односторонне обоих подшипников(см. Рис 25в), так и двухсторонне одного, при плавающем другом. (см. Рис 25г).

Рис 25 Рис. 25. Способы фиксации подшипников зависимости от наличия осевого перемещения вала в процессе работы

В данном разделе полной версии статьи приводится 18 примеров конструктивного исполнения подшипниковых опор (см. Рис. в таб.)

Сборка опор с подшипниками качения

           Долговечность работы подшипников в значительной степени определяется правильностью их монтажа на валу и в корпусе при сборке привода (редуктора) и выполнением при этом, всех технических требований сборочного чертежа в части натягов и зазоров в посадках осевого зазора в подшипниках, а также перекоса колец подшипников. Наиболее сложным и трудоемким процессом при сборке подшипникового узла является запрессовка внутренних колец подшипников, качество которой в значительной степени зависит от точности (овальности и конусообразности) и шероховатости посадочного места под подшипник на валу. Перед напрессовыванием подшипника на вал его тщательно промывают в 6% растворе масла, в бензине или горячих (t = 75° – 85°) антикоррозионных водных растворах с целью удаления смазки, которая была нанесена при консервации. Затем промытый подшипник нагревают в масляной ванне при температуре 60° – 100° в течении 15 – 20 мин, после чего напрессовывают на вал. Операция запрессовки должна проводиться только с применением оправок, при этом осевые силы, требуемые для установки подшипников должны прикладываться только к тому кольцу, которое при выполнении запрессовки контактирует с ответной деталью (с валом или корпусом).

Рис 42Рис. 42. Оправки для запрессовки
подшипников на вал.

     Варианты конструкции оправок для запрессовки подшипников на вал показаны на Рис. 42. На Рис. 42а показан способ запрессовки подшипника 4 на вал 3, который в данном случае выполняет функцию оправки, при этом подшипник 4 установлен на подставку 2, выполненную в виде диска с отверстием и кольцевым буртом, в который упирается внутреннее кольцо подшипника, при этом усилие прикладывается через проставку 1. На Рис. 42б показана конструкция сборной оправки для запрессовки наружного кольца подшипника 4 в корпусную деталь 3, которая состоит из центрирующей оправки 2 и наставки 1, нижний фланец которой упирается в наружное кольцо подшипника. На Рис. 42в показана конструкция оправки для одновременной запрессовки подшипника 4 на вал 3 и в корпус 5, при этом нижний фланец 2 оправки 1 одновременно контактирует с наружным и внутренним кольцами подшипника 4.

Рис 46Рис. 45. Оправки для запрессовки наружного кольца подшипника в корпус

      Установку подшипника в корпус, если его наружное кольцо запрессовывают в отверстие, производят также, как и при монтаже подшипника на вал, только нагревают при этом корпус или охлаждают подшипник (чаще всего в жидком азоте). Сборку подшипника при этом также производят с помощью специальных оправок и приспособлений для запрессовки, обеспечивающих надежное базирование подшипника и исключающих их перекосы на валу во время запрессовки (см. Рис 45).

В данном разделе полной версии статьи приводятся:
–  примеры конструкции приспособлений для механизации процесса установки подшипников качения,
–  схема контроля осевой игры подшипника,
–  способы создания предварительного натяга в подшипниках,
–  способ и приспособление для определения толщины регулировочных колец с учетом упругой деформации подшипников.

ЛИТЕРАТУРА

1. Анурьев В.А. Справочник конструктора – машиностроителя, том 2. М.: Машино-строение 1979г.
2. Анухин В. И. Учебное пособие Допуски и посадки. Издательство Питер Санкт – Петербург 2008г.
3. Бейзельман Р. Д. Подшипники качения. М: Машиностроение 1975г.
4. Игнатьев Н. П. Основы проектирования, часть 2 Методика проектирования меха-низмов и систем Азов 2011г.
5. Игнатьев Н.П. Обеспечение точности при проектировании приводов и механизмов. Азов 2012г.
6. Игнатьев Н. П. Проектирование сборочной оснастки и оборудования Азов 2014г.

В полной версии статьи, включающей 38 страниц и 51 чертеж содержится следующие разделы:
1 Выбор вида подшипника
2 Типы подшипников качения
3 Условия работоспособности подшипников качения
4 Влияние опорных подшипников на точность положения деталей установленных на валу
5 Посадки подшипников качения
6 Расчет и выбор подшипников качения
7 Варианты конструкции подшипниковых опор
8 Сборка опор валов с подшипниками качения

Статья написана на основе соответствующего раздела работы автора “Основы проектирования часть 2 Методика проектирования механизмов и систем” изданной в 20011г

Для приобретения полной версии статьи добавьте её в корзину.

Стоимость полной версии статьи 150 рублей.