Устройство подшипников качения и их классификация

Подшипники качения обычно состоят (рис. 35): из двух колец наружного 1 и внутреннего 2, тел качения 3 (шарики или ролики) и сепаратора 4 (от лат. separator – отделитель), разделяющего тела качения друг от друга.

Внутреннее кольцо насаживается на вал или ось, наружное устанавливается в корпусе опорного узла машины. В наиболее часто встречающихся конструкциях внутреннее кольцо является подвижным, а наружное – неподвижным.

Стандартные подшипники по основным признакам разделяются на следующие типы. По форме тел качения – на шариковые (рис. 36 а, б, в, е) и роликовые (рис. 36 г, д, ж, з); по воспринимаемы нагрузкам – на радиальные (рис. 36 а, б, г, ж, з, ), радиально-упорные (рис. 36 в, д), упорные (рис. 36 е) и упорно-радиальные; по важнейшему конструктивному признаку – на самоустанавливающиеся (сферические) (рис. 36 б) и несамоустанавливающиеся (остальные); по числу рядов тел качения – на однорядные (рис. 36 а. в, г, д. е, ж, з), двухрядные (рис. 36 б) и четырёхрядные.

Подшипники одного и того же диаметра отверстия подразделяются по габаритным размерам (наружного диаметра и ширины) на серии: сверхлёгкую, особолёгкую, лёгкую, лёгкую широкую, среднюю, среднюю широкую и тяжёлую (рис. 37)

Радиальные шариковые подшипники предназначены для восприятия главным образом радиальных нагрузок. Однако, они, кроме радиальной нагрузки, могут передавать осевую нагрузку в пределах 70% от неиспользованной радиальной нагрузкой. При использовании этих подшипников предъявляются менее высокие требования к соосности опор и жёсткости валов. Они дешевле подшипников других типов, допускают более простой монтаж и демонтаж. Поэтому их наиболее часто используют в различных машинах и механизмах.

Роликовые подшипники обладают большей грузоподъёмностью, чем шариковые. Однако роликовые подшипники с цилиндрическими роликами наиболее распространённых конструкций не могут воспринимать осевые нагрузки, а конические роликоподшипники менее быстроходны.

Радиально-упорные подшипники различают по углу контакта α (рис. 36 б). С увеличением угла контакта радиально-упорные подшипники могут воспринимать более тяжёлые осевые нагрузки, однако быстроходность подшипников при этом снижается.

Самоустанавливающиеся подшипники (рис. 36 б) применяют в случае повышенной не соосности опор валов (до2º …3º ), а также при повышенной податливости вала.

Материалом шариков и роликов с диаметром до 20 мм, а также колец подшипников с толщиной стенки до 12 мм обычно является хромистая высокоуглеродистая сталь марки ШХ15. Предел текучести при испытании на растяжение закалённых образцов из этой стали σ _Т = 2200…2600 МПа. Для изготовления роликов и колец бó льших размеров используют стали с повышенным уровнем легирования – ШХ15СГ и ШХ20СГ, так как более высокое содержание в них кремния и марганца понижает скорость охлаждения металла и позволяет закалять детали на большую глубину. Кольца подшипников могут быть выполнены и из других сталей (например, предназначенных для поверхностного упрочнения).

Сепараторы массовых подшипников изготовляют штамповкой из мягкой углеродистой стали; сепараторы высокоскоростных подшипников выполняют из бронз, латуни, дуралюмина, текстолита и других материалов. Если подшипники должны обладать особыми свойствами (антикоррозионными, немагнитностью и пр.), то их детали изготовляют из соответствующих материалов.

Подбор подшипников качения

Основным видом повреждения считают выкрашивание дорожек качения и тел качения подшипников под действием больших статических или кратковременных динамических нагрузок, образования вмятин, лунок, вызывающих при вращении кольца усиленный износ и разрушение сепаратора.

При частоте вращения n ≤ 1об/мин подшипники выбирают по статической грузоподъёмности С₀, указанной в каталоге подшипников качения.

Статической грузоподъёмностью радиальных и радиально-упорных (упорных и упорно-радиальных) подшипников называют такую радиальную (осевую) нагрузку, которая вызывает общую остаточную деформацию тел качения и дорожки качения, равную 0, 0001 диаметра тела качения.

Подшипники в данном случае, выбирают так, чтобы его эквивалентная нагрузка, определяемая как бó льшая из двух величин:

(42)

не превышала допускаемой статической грузоподъёмности С₀, установленного для принимаемого по каталогу подшипника, т.е.

F_сэ ≤ С₀ , (43)

где X₀ и Y₀– коэффициенты соответственно радиальной F_r и осевой F_a нагрузок (X₀ = 0, 5; Y₀ = 0, 22ctgα, α – начальный угол контакта, указан в каталоге).

При частоте вращения кольца подшипника n > 1об/мин его выбирают по динамической грузоподъёмности по условию

С_р ≤ С, (44)

где С_р – требуемая (расчётная) величина динамической грузоподъёмности;

С – динамическая грузоподъёмность выбранного подшипника, указанная в таблице каталога.

Динамической грузоподъёмностью радиальных и радиально-упорных подшипников называют такую радиальную нагрузку F_r, которую с 90%-ной вероятностью может выдержать подшипник без повреждений в течении одного миллиона оборотов внутреннего кольца.

Динамической грузоподъёмностью упорных и упорно-радиальных подшипников называют такую осевую нагрузку F_а, которую с 90%-ной вероятностью может выдержать подшипник без повреждений в течение одного миллиона оборотов

Динамическая грузоподъёмность зависит от типа и размера подшипника, направления и характера приложения действующей нагрузки, от температурного режима и других условий работы подшипника; она ограничивается появлением признаков усталостного разрушения рабочих поверхностей тел и дорожек качения, т.е. долговечностью подшипника. Номинальной или расчётной долговечностью называют срок службы подшипника, в течение которого не менее 90% идентичных подшипников из данной группы должны проработать без появления признаков усталостного разрушения. Долговечность выражается в миллионах оборотах L или в часах L_h.

Связь между L и L_h выражается зависимостью

, (45)

где n – частота вращения кольца подшипника, об/мин.

На долговечность подшипников влияют условия их нагружения и работы. Радиальные и радиально-упорные подшипники часто подвергаются одновременному действию радиальных F_r и осевых F_a нагрузок, которые на долговечность подшипников оказывают неравноценное влияние. Подшипники, у которых наружное кольцо неподвижно, а внутреннее – вращается, имеют более высокую долговечность, так как уменьшается число циклов нагружения неподвижного кольца. Долговечность подшипников снижается при действии переменных и ударных нагрузок, а также с повышением рабочей температуры подшипниковых узлов свыше 125º С.

Поэтому подшипники подбирают не по действительной нагрузке, а по эквивалентной F_э , которая, будучи приложена к радиальному или радиально-упорному подшипнику, обеспечит требуемую долговечность подшипника с учётом действительных условий работы.

Требуемую величину динамической грузоподъёмности определяют по одной из формул, полученных на основании большого количества опытов,

, (46)

где q – показатель степени, зависящий от формы кривой контактной усталости, равный 3 – для шариковых и 10/3 – для роликовых подшипников.

Эквивалентную нагрузку для радиальных и радиально-упорных подшипников определяют по формуле

, (47)

для упорных подшипников – по формуле

. (48)

В формулах (47) и (48):

X, Y – коэффициенты соответственно радиальной и осевой нагрузок. определяемые по таблице 3;

V – коэффициент вращения, принимаемый для радиальных однорядных, радиально-упорных и упорно-радиальных подшипников при вращении внутреннего кольца равным 1; при вращении наружного кольца V = 1, 2;

k_б – коэффициент безопасности, учитывающий динамику работы и степень опасности разрушения (для редукторов всех конструкций принимается равным 1, 3…1, 5;

k_T – температурный коэффициент, равный 1 при температуре подшипника до 125º С.

Предыдущая 12 13 14 15 16 17 18 19 20 212223 24 25 26 27 Следующая