Выбор посадок подшипников качения

Посадку подшипника качения на вал и в корпус выбирают в зависимости от следующих факторов: тип и размеры подшипника, условия эксплуатации, величина и характер действующих на него нагрузок, вид нагружения колец подшипника. Различают три вида нагружения колец подшипника: циркуляционное, местное и колебательное (рис. 5.4).

При циркуляционном нагружении кольцо воспринимает результирующую радиальную нагрузку F_r последовательно всей окружностью дорожки качения и также последовательно передает ее всей посадочной поверхности вала или корпуса (рис. 5.4, а – наружное кольцо и рис. 5.4, б – внутреннее кольцо).

Местное нагружение – это вид нагружения, при котором кольцо подшипника воспринимает постоянную по направлению результирующую Радиальную нагрузку одним и тем же ограниченным участком окружности дорожки качения и передает ее соответствующему ограниченному участку посадочной поверхности вала или корпуса (рис. 5.4, а – внутреннее кольцо и рис. 5.4, б – наружное кольцо).

Рис. 5.3. Обозначение посадок подшипников качения на сборочных чертежах (а) и полей допусков на чертежах деталей: зубчатое колесо (б); крышка подшипника (в); отверстие в

корпусе (г); вал пустотелый (д); распорная втулка (е)

Рис. 5.4. Виды нагружения колец подшипника качения (а, б) и эпюры напряжений

при местном (в) и циркуляционном (г) нагружениях.

При колебательном нагружении неподвижное кольцо воспринимает равнодействующую сил F_r и F_c (F_r – постоянная по величине, F_c – меньшая по величине, вращается) ограниченным участком окружности дорожки качения и передает ее ограниченному участку посадочной поверхности вала или корпуса. Равнодействующая сила F_{r + c} не совершает полного оборота, а колеблется в пределах заданного угла поворота.

Эпюры напряжений при местном и циркуляционном нагружении показаны на рис. 5.4, в, г. При колебательном нагружении эпюра напряжений подобна эпюре напряжений при циркуляционном нагружении, но она ограничивается углом поворота подвижного кольца подшипника.

При выборе посадок колец подшипников качения необходимо исходить из условия, что вращающееся кольцо должно быть смонтировано по посадке с натягом, а неподвижное кольцо – по посадке с зазором. Натяг вращающегося кольца подшипника должен быть минимальным, но исключающим возможность обкатки или проскальзывания кольца. Вращающимся является циркуляционно-нагруженное кольцо подшипника, неподвижным – местно- нагруженное кольцо. Для нормальной работы подшипника качения и выполнения им заданных функций после монтажа колец должен обеспечиваться рабочий (монтажный) зазор между телами качения и дорожками качения колец в установившемся режиме работы подшипника. Этот зазор должен быть оптимальным, что обеспечивает равномерное распределение нагрузки на все тела качения. При большом рабочем зазоре возникает большое радиальное биение и нагрузка воспринимается меньшим числом тел качения. При очень малом рабочем зазоре возможно заклинивание тел качения в процессе работы подшипника. Выбор посадок подшипника качения начинают с кольца, которое испытывает циркуляционное нагружение. Посадку выбирают по интенсивности радиальной нагрузки, которая рассчитывается по формуле

(5.1)

где P_R – интенсивность радиальной нагрузки; F_r – радиальная нагрузка на опору; b – рабочая ширина посадочного места подшипника b = В – 2r (см. рис. 5.1); k₁ – динамический коэффициент посадки, зависящий от характера нагрузки (при перегрузке до 150 % и умеренных толчках и вибрации k₁ = 1,0; при перегрузке до 300 % сильных ударах и вибрации k₁ = 1,8); k₂ – коэффициент, учитывающий степень ослабления натяга при пустотелом вале или тонкостенном корпусе (для сплошных валов k₂ = 1,0); k₃ – коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки Fr между рядами тел качения в многорядных подшипниках (шариковых или роликовых), а также между сдвоенными подшипниками на одной опоре при наличии осевой нагрузки F_o на опору (для однорядных подшипников качения k₃ = 1,0). Числовое значение коэффициента k₃ зависит от величины соотношения (F_o/F_r)ctgβ (где β – угол контакта тел качения с беговой дорожкой качения наружного кольца и зависит от конструкции подшипника).

Величина коэффициента в зависимости от соотношения F₀/F_r может быть принята из следующих рекомендаций (табл. 5.1).

Таблица 5.1

Значение коэффициента k₃

F0/Fr	до 0,2	0,2 – 0,4	0,4 – 0,6	0,6 – 1,0	свыше 1,0
k3	1,0	1,2	1,4	1,6	2,0

Из уравнения (5.1) видно, что с увеличением радиальной нагрузки увеличивается интенсивность радиальной нагрузки P_R, а это влечет за собой увеличение необходимого натяга при посадке кольца подшипника.

По рассчитанному значению интенсивности радиальной нагрузки из таблицы выбирают посадку кольца подшипника, имеющего циркуляционное нагружение, а затем из таблицы рекомендуемых посадок для местно-нагруженных колец подшипника выбирают посадку для кольца, имеющего местное нагружение.

Дата добавления: 2014-01-07