Выбор посадок подшипников качения.

Основными фактора­ми, определяющими выбор посадок, являются:

•вид нагружения колец подшипника;

•величина нагрузки (интенсивность нагружения);

•частота вращения;

•условия монтажа.

Главным фактором при выборе посадок является вид нагруже­ния наружного и внутреннего колец подшипника.

Схема «вращается вал» (внутреннее кольцо вращается вместе с валом) имеет место у подшипников валов коробок передач, зад­них колес втомобилей, у роторов электродвига­телей.

Схема «вращается корпус» (при работе вращается наружное кольцо) лежит в основе работы подшипников передних колес автомобилей, роликов конвейеров...

Различают три вида нагружения подшипников:

· местное,

· цир­куляционное

· колебательное.

Местное нагружение кольца (М) - вид нагружения, при кото­ром действующая на подшипник результирующая радиальная на­грузка F_r постоянно воспринимается одним и тем же ограничен­ным участком дорожки качения этого кольца и передается соот­ветствующему участку посадочной поверхности вала и корпуса. Такое нагружение имеет место, когда кольцо не вращается отно­сительно действующей нагрузки (рис. 1.64 а) или кольцо и на­грузка участвуют в совместном вращении (рис. 1.64, д, е).

Циркуляционное нагружение кольца (Ц) - вид нагружения, при котором действующая на подшипник результирующая радиальная нагрузка воспринимается и передается телами качения в процессе вращения дорожки качения последовательно по всей ее длине и соответственно всей посадочной поверхности вала или корпуса. Такое нагружение происходит, когда кольцо вращается относи­тельно постоянной по направлению радиальной нагрузки F_r с ча­стотой вращения п (рис. 1.64, б) или когда нагрузка вращается относительно неподвижного кольца (рис. 1.64, д,е).

Рис. 1.64.

Виды нагружения колец подшипников качения:

а - местное нагружение наружного кольца;

б - циркуляционное нагружение наружного кольца;

в - колебательное нагружение наружного кольца, циркуля­ционное нагружение внутреннего кольца;

г - колебательное нагружение внут­реннего кольца, циркуляционное нагружение наружного кольца;

д - местное нагружение внутреннего кольца, циркуляционное нагружение наружного коль­ца; е - циркуляционное нагружение внутреннего кольца, местное нагружение наружного кольца;

F_r - радиальная нагрузка;

F_c - вращающаяся радиальная нагрузка;

п - частота вращения подшипника.

Колебательное нагружение кольца - вид нагружения, при кото­ром неподвижное кольцо подшипника подвергается одновремен­ному воздействию радиальных нагрузок: постоянной по направле­нию F_rn вращающейся F_c (F_r > F_c) (рис.1.64, в,г). Их равнодей­ствующая F_r+C совершает периодическое колебательное движение, симметричное относительно направления F_n причем она перио­дически воспринимается последовательно через тела качения зо­ной нагружения кольца и передается соответствующим ограни­ченным участкам посадочной поверхности.

Если F_r<F_c, то нагружение колец может быть местным или циркуляционным в зависимости от схемы приложения вращаю­щихся сил. Кольца, которые остаются неподвижными, будут ис­пытывать циркуляционное нагружение, а кольца, вращающиеся вместе с нагрузкой F_a - местное нагружение (рис.1.64, д, е)

Для гарантированной замены трения скольжения на трение качения надо иметь неподвижные посадки присоединительных поверхностей колец с соответствующими поверхностями изделия, но тогда из-за недостаточной жесткости колец подшипников мо­жет произойти заклинивание тел качения. Чтобы этого не проис­ходило, необходимо выяснить, какие виды нагружения колец тре­буют обязательного применения неподвижных посадок, а какие могут допустить компенсационные зазоры.

Кольца, испытывающие местное нагружение, без снижения качества подшипников могут допустить использование посадок с небольшим зазором.

Кольца, испытывающие циркуляционное нагружение, должны иметь посадки с гарантированным натягом, исключающим воз­можность относительных смещений или проскальзывания, так как при появлении зазора в сопряжении будет происходить процесс раскатки колец с разрушительными последствиями.

Допустимые зазоры и натяги для сопряжений колец, испыты­вающих местное или циркуляционное нагружение, зависят от на­грузки на подшипник и частоты вращения. С уменьшением частоты вращения и увеличением нагрузки на подшипник зазор при местном нагружении может быть увеличен и, наоборот. Для колец, испытывающих цир­куляционное нагружение, натяг в сопряжении должен увеличи­ваться вместе с возрастанием нагрузки на подшипник и уменьше­нием скорости вращения.

При циркуляционном нагружении колец подшипника посадки выбирают по интенсивности радиальной нагрузки на посадочную поверхность.

Интенсивность нагрузки определяют по формуле:

где F_r - радиальная нагрузка на опору (на подшипник), кН;

b -ширина посадочной поверх­ности кольца подшипника (за вычетом фасок), м.

к₁ - динамический коэффициент посадки, учитывающий характер нагрузки:

при пе­регрузке до 150 %, умеренных толчках и вибрации к₁ = 1;

при пере­грузке до 300 %, сильных ударах и вибрации к₁ = 1,8;

к₂ - коэффициент, учитывающий ослабление посадочного натяга

при полом вале или тонкостенном корпусе к₂ >1 (1,6),

при сплошном вале к₂ =1;

к₃ -коэффициент, учитывающий неравномерность распределения ра­диальной

нагрузки F_r между рядами тел качения в двухрядных под­шипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при на­личии осевой нагрузки на опору;

По интенсивности нагрузки Р_r и диаметру кольца определяют поля допусков посадочных поверхностей вала и корпуса.

Наиболее часто применяемые посадки для подшипников качения представлены в табл. 1.8.

 

Таблица 1.8.

Нагружение	Режим работы подшипника	Посадка
Класс точности подшипника
Местное	Легкий
Нормальный
Тяжелый
Циркуляционное	Легкий
Нормальный
Тяжелый
Колебательное	Легкий
Нормальный
Тяжелый