Главная
Выбор
подшипников качения и схемы их установки
Выбор
подшипников. При выборе типа и
размеров подшипников качения учитывают следующие факторы:
- значение и направление нагрузки (радиальная,
осевая, комбинированная);
- характер нагрузки (постоянная, переменная,
вибрационная, ударная);
- частоту вращения кольца подшипника;
- необходимый ресурс (в часах или миллионах
оборотов);
- состояние окружающей среды (температуру
влажность, запыленность, кислотность и т.п.);
- особые требования к
подшипнику, предъявляемые конструкцией узла (необходимость самоустанавливаемости
подшипника в опоре с целью компенсации переколи вала или корпуса; способность
допускать перемещения вала в осевом направлении, монтаж подшипника
непосредственно на вал, на закрепительную или закрепительно-стяжную втулку;
необходимость; регулирования радиального и осевого зазора подшипника, повышения
жесткости и точности вращения, снижения момента трения, шумности; желательные габаритные размеры узла;
требования к надежности; стоимость подшипника и узла в целом).
Если нет повышенных требований к частоте и
точности вращения, применяют подшипники класса точности 0 по ГОСТ 520-89.
Наметив тип, конструктивную разновидность и
схему установки подшипников, выполняют расчет на ресурс при требуемой
надежности или/и на статическую грузоподъемность, осуществляют выбор подшипника
по каталогу. В зависимости от рабочих скоростей и условий работы выбирают
способ смазывания, тип смазочного материала, защиту его от загрязнения и
вытекания из подшипника.
Схемы
установки подшипников. В большинстве
случаев валы должны быть зафиксированы в опорах от осевых перемещений. По
способности фиксировать осевое положение вала опоры разделяют на фиксирующие и плавающие. В фиксирующих опорах ограничено
осевое перемещение вала в одном или обоих направлениях. В плавающей опоре
осевое перемещение вала в любом направлении не ограничено. Фиксирующая опора
воспринимает радиальную и осевую силы, а плавающая
опора - только радиальную.
В некоторых конструкциях применяют так
называемые "плавающие" валы. Эти валы имеют возможность осевого
смещения в обоих направлениях, их устанавливают на плавающих опорах. Осевая фиксация
вала осуществляется не в опорах, а какими-либо другими элементами конструкции,
например торцами деталей, зубьями шевронных зубчатых колес.
На рис. 24 показаны основные способы осевого
фиксирования валов.
В схемах 1а и 1б вал зафиксирован в одной
(левой на рисунке) опоре: в схеме 1а - одним подшипником; в схеме 1б - двумя
однорядными подшипниками. В плавающей опоре применяют обычно радиальные
подшипники. Эти схемы применяют при любом расстоянии l между опорами вала.
Схему 1б характеризует большая жесткость фиксирующей опоры, особенно в случае
применения в одной опоре двух радиально-упорных подшипников с большими углами
контакта.
Назначая фиксирующую и
плавающую опоры стремятся обеспечить примерно равную нагруженность подшипников и наименьшие
силы трения в плавающей опоре
Рис. 24.Способы
осевого фиксирования валов
При температурных колебаниях плавающий
подшипник перемещается в осевом направлении на величину удлинения (укорочения)
вала. Так как это перемещение может происходить под нагрузкой, поверхность
отверстия корпуса изнашивается. Поэтому при действии на опоры
вала только радиальных сил в качестве плавающей выбирают менее нагруженную
опору.
Если выходной конец вала соединяют муфтой с валом другого узла, в качестве
фиксирующей принимают опору вблизи выходного конца вала.
В схемах 2а и 2б вал зафиксирован в двух
опорах, причем в каждой опоре в одном направлении. Эти схемы применяют с
определенными ограничениями по расстоянию между опорами, что связано с изменением
зазоров в подшипниках вследствие нагрева деталей при работе. При нагреве
самих подшипников зазоры в них уменьшаются; при нагреве вала его длина
увеличивается.
Из-за увеличения длины вала осевые зазоры в
подшипниках схемы 2а также уменьшаются. Чтобы не происходило защемления вала в
опорах, предусматривают при сборке осевой зазор "а". Значение зазора
должно быть несколько больше ожидаемой тепловой деформации подшипников и вала.
В зависимости от конструкции узла и условий эксплуатации
а=0,15...1,0мм.
Схема 2а установки подшипников конструктивно
наиболее проста. Ее широко применяют при относительно коротких валах. При
установке в опорах радиальных подшипников отношение l/d=8...10.
В опорах схемы 2а могут быть применены и радиально-упорные
подшипники. Так как эти подшипники более чувствительные к изменению осевых
зазоров, то соотношение между величинами l и d для них является более жестким и
не должно превышать l/d=6...8. Меньшие значения относят
к роликовым, большие - к шариковым радиально-упорным подшипникам. По
схеме не рекомендуется применять радиально-упорные подшипники с углом контакта а=25...40°.
При установке вала по схеме 2б вероятность
защемления подшипников вследствие температурных деформаций вала меньше, так как
при увеличении длины вала осевой зазор в подшипниках увеличивается, стояние
между подшипниками может 6ыть несколько больше, чем в схеме 2а: для подшипников
шариковых радиальных l/d=10...12; шариковых радиально-упорных l/d≤10;
конических роликовых l/d≤8.
Более длинные валы устанавливать схеме 2б не рекомендуют, так как
вследствие температурных деформаций вала могут появиться большие осевые зазоры,
недопустимые для радиально-упорных подшипников.
Подбор
подшипников
Основной критерий работоспособности и порядок
подбора подшипников зависит от значения частоты вращения кольца. Подшипники
выбирают по статической грузоподъемности, если они воспринимают внешнюю
нагрузку в неподвижном состоянии или при медленном вращении (n≤10об/мин).
Подшипники, работающие при n>10об/мин, выбирают по динамической
грузоподъемности, рассчитывая их ресурс при требуемой надежности. Подшипники,
работающие при частоте вращения n>10об/мин и резко переменной нагрузке,
также следует проверять на статическую грузоподъемность.
Предварительно назначают тип и схему
Установки подшипников (см. выше). Подбор подшипников выполняют для обеих опор
вала. В некоторых изделиях, например в редукторах, для обеих опор применяют
подшипники одного типа и одного размера. Тогда подбор выполняют по наиболее
нагруженной опоре. Иногда из соотношения радиальных и осевых сил нельзя заранее
с уверенностью сказать, какая опора более нагружена. Тогда расчет ведут
параллельно для обеих опор до получения значений эквивалентных нагрузок, по
которым и определяют более нагруженную опору.
email: KarimovI@rambler.ru
Адрес: Россия, 450071, г.Уфа, почтовый ящик 21
Теоретическая механика Сопротивление материалов
Прикладная механика Строительная механика Теория машин и механизмов
