Государственный комитет Российской Федерации

по высшему образованию

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ им. А.Н. ТУПОЛЕВА

Кафедра основ конструирования

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОДШИПНИКОВЫХ УЗЛОВ

СОДЕРЖАНИЕ

Раздел			Стр.
Введение			3
Условные обозначения			4
1.	Основные термины и определения, классификация подшипников		6
	1.1.	Подшипники качения	6
	1.2.	Условные обозначения	6
2.	Типы подшипников качения и рекомендации по их применению		9
	2.1.	Шарикоподшипники радиальные однорядные	9
	2.2.	Шарикоподшипники радиальные сферические двухрядные	10
	2.3.	Роликоподшипники радиальные однорядные	10
	2.4.	Роликоподшипники радиальные сферические двухрядные	11
	2.5.	Шарикоподшипники радиально-упорные однорядные	11
	2.6.	Роликоподшипники конические однорядные	12
	2.7.	Упорные подшипники одинарные и двойные	13
	2.8.	Шарикоподшипники радиально-упорные быстроходные	14
	2.9.	Вычерчивание внутренней структуры подшипников	14
	2.10.	Выбор типа подшипника для установки на валы	16
3.	Схемы подшипниковых узлов. Конструктивное оформление опор		19
	3.1.	Схемы подшипниковых узлов	19
	3.2.	Конструктивное оформление опор	22
	3.3.	Посадки подшипников	24
4.	Виды выхода из строя подшипников		25
5.	Методика подбора подшипников по динамической грузоподъемности (долговечности)		27
	5.1.	Расчет подшипников на долговечность	29
	5.2.	Определение эквивалентной нагрузки на подшипник	31
	5.3.	Порядок подбора подшипников качения по долговечности	37
6.	Методика подбора подшипников по статической грузоподъемности		38
Список литературы			39

ВВЕДЕНИЕ

Настоящие методические указания предназначены для студентов –заочников машиностроительных специальностей, выполняющих курсовой проект по деталям машин, основам конструирования, прикладной механике.

При выполнении проекта студенты приобретают навыки пользования справочной литературой, ГОСТами, нормами, таблицами, а так же выполнения расчетов и составления расчетно-конструкторской документации в соответствии с требованием ЕСКД.

Указания включают в себя некоторые конструкции подшипниковых узлов, общепринятую методику подбора подшипников, необходимые таблицы различных параметров.

Авторы не ставят цель широкого охвата конструкций подшипниковых узлов, ибо настоящее издание является методическим указанием для студентов, впервые сталкивающихся с процессом конструирования как таковым. До сих пор им приходилось заниматься только расчетами. Конструкторы же, в большинстве своем, люди зрительного мышления и зрительной памяти. Для них чертеж говорит гораздо больше, чем многие страницы объяснений. Более расширенное описание вариантов конструкций можно найти в специальной литературе, но любые рекомендации следует воспринимать не как рецепты, пригодные на все случаи жизни, а лишь как примеры. В конкретных условиях конструктивные решения могут оказаться совершенно иными. По мнению авторов, пособие может быть полезно и для инженеров, опыт которых невелик в проектировании опор качения.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

а1	-	коэффициент надежности;
а2	-	коэффициент, учитывающий однородность структуры материала;
а3	-	коэффициент режима смазки;
в	-	ширина подшипника, мм;
С	-	динамическая грузоподъемность, Н;
С0	-	статическая грузоподъемность, Н;
d	-	диаметр отверстия внутреннего кольца подшипника (диаметр вала под подшипником), мм;
D	-	диаметр наружной поверхности наружного кольца подшипника, мм;
Dw	-	диаметр шарика, мм;
Dw	-	средний диаметр подшипника (диаметр окружности, проходящий через центры тел качения), мм;
Dwe	-	диаметр ролика, мм;
Lwe	-	длина ролика, мм;
e	-	коэффициент осевого нагружения;
Kб	-	коэффициент безопасности;
KT	-	температурный коэффициент;
,,	-	осевая нагрузка на подшипник, Н;
	-	радиальная нагрузка на подшипник, Н;
	-	внешняя осевая нагрузка, приложенная к валу (алгебраическая сумма осевых сил, действующих на детали, расположенные на валу), H;
	-	номинальная расчетная долговечность, млн. оборотов;
	-	номинальная расчетная долговечность, ч;
	-	номинальная расчетная долговечность при ; вероятности безотказной работы (степени надежности), ч;
	-	долговечность при степени надежности, ч;
n	-	частота вращения подшипника, мин^-1;
P	-	эквивалентная динамическая нагрузка, H;
	-	осевая составляющая от радиальной нагрузки, H;
s	-	вероятность безотказной работы;
x	-	коэффициент радиальной нагрузки;
y	-	коэффициент осевой нагрузки;
v	-	коэффициент вращения;
	-	номинальный угол контакта, град;
ШПРО	-	шарикоподшипник радиальный однорядный;
ШПРС	-	шарикоподшипник радиальный сферический двухрядный;
РПР	-	роликоподшипник радиальный однорядный;
РПРС	-	роликоподшипник радиальный сферический двухрядный;
ШРУО	-	шарикоподшипник радиально-упорный однорядный;
РПКО	-	роликоподшипник конический однорядный;
УШПО	-	упорный шарикоподшипник однорядный;
ШРУБ	-	Шарикоподшипник радиально-упорный быстроходный.

1. Основные термины и определения, классификация подшипников

1.1. Подшипники качения – это опоры вращающихся или качающихся деталей, использующие элементы качения (шарики или ролики) и работающие на основе трения качения.

Подшипники качения (рис. 1.1) состоят из следующих деталей: наружного 1 и внутреннего 4 колец с дорожками качения, тел качения 2 (шариков или роликов), сепаратора 3, разделяющего и направляющего тела качения.

Характерные расчетные размеры ролика (рис. 1.2).

В некоторых подшипниках одно или оба кольца могут отсутствовать. В них тела качения катятся непосредственно по канавкам вала или корпуса.

Достоинства подшипников качения: малые моменты сил трения и пусковые моменты, малый нагрев, незначительный расход смазочных материалов, простое обслуживание, высокая степень стандартизации и унификации. Эти преимущества подшипников качения обеспечивают им широкое распространение в различных отраслях машиностроения. Недостатки подшипников качения: низкая долговечность при больших угловых скоростях и больших нагрузках; ограниченная способность воспринимать ударные и вибрационные нагрузки; большие диаметральные габариты.

В зависимости от формы тел качения подшипники разделяются на шариковые ( рис. 2.1, 2.2, 2.5, 2.7, 2.8) и роликовые(2.3, 2.4, 2.6); в зависимости от воспринимаемой нагрузки разделяются на радиальные,

воспринимающие только радиальную нагрузку( рис.2.3) или радиальную и небольшую осевую нагрузку( рис. 2.1, 2.2, 2.4); радиально-упорные( рис. 2.5, 2.6, 2.8), воспринимающие комбинированную- радиальную и осевую- нагрузку; упорные( рис. 2.7), воспринимающие только осевую нагрузку. Подшипники могут быть однорядными( рис. 2.1, 2.3, 2.5, 2.6, 2.8) и двухрядными( рис. 2.2, 2.4). Они могут быть открытыми и закрытыми (защищена шайбами полость, где находятся тела качения). По конструкции и условиям эксплуатации подшипники качения подразделяются на несамоустанавливающиеся( рис. 2.1, 2.3, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8) и самоустанавливающиеся( рис. 2.2 и 2.4).

Шарики, ролики и кольца подшипников качения изготавливают из сталей ШХ 15, ШХ 15СГ, ШХ 20 СГ, 18ХГТ , 20Х2Н4А, а при необходимости из теплостойкой стали ЭИ 347-Ш. Применяют также низкоуглеродистые легированные стали с последующей цементацией и закалкой. Сепараторы подшипников качения выполняют из мягкой углеродистой стали штампованными из двух половинок или в виде массивных колец из латуни, бронзы, чугуна, алюминиевых сплавов, пластмасс и других материалов.

1.2. Условные обозначения подшипников

Условными обозначениями характеризуются: внутренний диаметр подшипника, его серия, тип, конструктивные особенности и класс точности. Все перечисленные параметры обозначаются цифрами, выбитыми на наружном кольце подшипника.

1.2.1. Класс точности подшипника указывается цифрой, отделенной через тире от основного цифрового обозначения, слева. При нормальном классе точности обозначение опускается.

По ГОСТ 520-71 предусматривается пять классов точности подшипников:

0 – нормальный класс точности;

6 – повышенный класс точности;

5 – высокий класс точности;

4 – прецезионный класс точности;

2 – сверхпрецезионный класс точности.

1.2.2. Внутренний диаметр подшипника d, начиная с d=20 мм (или диаметр вала), в условном обозначении подшипника указывается двумя первыми цифрами справа. Эти цифры, умноженные на пять, дают диаметр вала под подшипником. Исключением являются подшипники с посадочным диаметром до 20 мм, обозначения двух последних цифр в номере этих подшипников даны в табл. 1.1.

Таблица 1.1

d, мм	10	12	15	17
Обозначен.	00	01	02	03

1.2.3. Третья и седьмая (если она есть) цифры справа указывают серию подшипника.

Подшипники качения выпускают нескольких разновидностей (серий), имеющих одинаковый посадочный диаметр на вал, отличающихся остальными размерами, нагрузочной способностью, массой и предельной частотой вращения.

Обозначения: 1 – особолегкая серия, 2 – легкая серия, 3 – средняя серия, 4 – тяжелая серия и т. д.

С увеличением номера серии возрастает динамическая грузоподъемность подшипника, увеличивается его масса, а частота вращения падает (см. рис. 1.3).

1.2.4. Тип подшипника указывается в условном обозначении четвертой цифрой справа.

0 – шарикоподшипник радиальный однорядный (ШПРО), 0 в номере не пробивается;

1 – шарикоподшипник радиальный сферический двухрядный (ШПРС);

2 – роликоподшипник радиальный однорядный (РПР);

3 – роликоподшипник радиальный сферический двухрядный (РПРС);

4 – роликоподшипник радиальный однорядный с длинными роликами;

5 – роликоподшипник радиальный однорядный с витыми роликами;

6 – шарикоподшипник радиально-упорный однорядный (ШРУО);

7 – роликоподшипник конический однорядный (РПКО);

8 – упорный шарикоподшипник однорядный (УШПО);

9 – упорный роликоподшипник однорядный (УРПО).

Пятая и шестая цифры справа, вводимые не для всех подшипников, обозначают конструктивные особенности подшипников, например, угол контакта тел качения в радиально-упорных подшипниках, наличие стопорной канавки на наружном кольце, наличие встроенных уплотнений и т.д.

Возможны дополнительные условнее обозначения подшипников и их отличительные признаки – буквы справа от цифрового номера, если сепараторы изготовлены из безоловянистой бронзы (В), чугуна (Г), дюраля (Д), пластмассы (Е), латуни (Л). Если подшипник изготовлен из теплостойкой стали, то Р1, Р2, Р3 и т. д. Буква Ю , если подшипник изготовлен из коррозионно стойких материалов.

Пример обозначения подшипников: