4Практическая работа № 4 Расчет эксплуатационных характеристик подшипников качения

4.1Основные положения

Опорные устройства, предназначенные для поддержания вращающихся осей, валов и других деталей и восприятия передаваемых от них радиальных и осевых усилий, называются подшипниками. По виду трения, возникающего в рабочих элементах опорных устройств, различают подшипники качения и скольжения. Наибольшее распространение в приводах получили подшипники качения, обла­дающие рядом преимуществ [18]:

• большой несущей способностью на единицу ширины подшипника в осевом направлении;

• высоким к. п. д.;

• отсутствием специальных требований к валам и осям по термообработке в местах установки подшипников;

• отсутствием необходимости использовать цветные металлы.

Недостатками подшипников качения являются пониженная долговечность при большой частоте вращения и значительных динамических нагрузках, а также невозможность использовать их в конструкциях, имеющих разъем в радиальном направлении. Все это ограничивает возможность их применения в ряде устройств, где необходима высокая скорость вращения (v > 30–50 м/с) или обязателен разъем (например, в коленчатых валах).

4.2Подшипники качения

По конструкции и функциональному назначению подшипники делятся на три группы (рисунок 4.1): радиальные, радиально-упорные и упорные. В каждой группе подшип­ники выполняются как шариковыми, так и роликовыми. Подшипники имеют условное обозначение, состоящее из нескольких цифр. Первые две цифры справа обозначают для d от 22 до 495 мм внутренний диаметр подшипника, деленный на 5; третья цифра – серия подшипника в зависимости от соотношения на­ружного и внутреннего диаметров и ширины. Четвертая цифра справа обозначает тип подшипника, пятая и шестая – характеризуют конструктивную модифика­цию подшипника, седьмая – серию подшипника по ширине. Различают шесть серий подшипников по ширине, относительное отличие которых при заданном d показано на рисунке 4.2.

Подшипники различаются также по классу точности изготовления. Установ­лены следующие классы точности (в порядке повышения точности): 0; 6; 5; 4; 2. В приводах машин общего назначения наиболее часто применяются подшипники класса точности 0. Класс точности наносится на торце кольца (класс точности 0 не ставится).

Основные виды и подробные характеристики подшипников качения, применяемых в технике, приведены в [11,18].

Рассмотрим более подробно некоторые классификационные отличия подшипников.

Радиальные шариковые однорядные подшипники являются более быстроходными, чем другие типы подшипников. Могут наряду с радиальной нагрузкой воспринимать осевую (до 0,7 от неиспользованной радиальной нагрузки). Допускают перекосы внутреннего кольца по отношению к наружному до 0°15'. Находят самое широкое применение в машинах и механизмах. Выпускаются в различных модификациях: с защитными шайбами и фетровыми уплотнителями, с канавкой на наружном кольце, для осевого крепления с помощью стопорной шайбы и т. д.

Рисунок 4.2 - Классификация подшипников по ширине

Радиальные шариковые двухрядные подшипники предназначены в основном для восприятия радиальной нагрузки. Осевая нагрузка в них не должна превышать 0,2 от неиспользованной радиальной. Отличительной особенностью данных подшипников является возможность использования при значительном перекосе внутреннего кольца по отношению к наружному (до 3°). Модификация подшипника с конусным отверстием внутреннего кольца на закрепительной втулке позволяет устанавливать их на гладких осях и валах, в том числе в средней части.

Радиальные роликоподшипники с короткими цилиндрическими роликами имеют большую нагрузочную способность, однако, при прочих равных условиях, допускают меньшую частоту вращения. Благодаря разборной конструкции они более удобны при монтаже. Их можно использовать только на жест­ких коротких валах, исключающих возможность значительных перекосов в опо­рах. Выпускаются в различных модификациях в зависимости от конструкции упорных буртиков на наружном и внутреннем кольцах. Если на наружном и внутреннем кольцах имеются буртики, то подшипники могут воспринимать осе­вую нагрузку.

Двухрядные сферические роликоподшипники обладают наибольшей несущей способностью при одинаковых наружных диаметрах. Так же как шариковые подшипники, допускают осевую нагрузку до 0,2 от неиспользованной радиальной и перекосы до 3° и имеют модификации, позволяющие закреплять их на осях и валах с помощью установочного конуса.

Игольчатые роликоподшипники воспринимают только радиальную нагрузку, применяются в условиях ограниченности габаритов при малых скоростях вращения, не допускают перекоса валов. Подшипники с витыми роликами лучше воспринимают ударные нагрузки.

Радиально-упорные шарикоподшипники воспринимают радиальную и одностороннюю осевую нагрузку при установке одинарного подшипника. При необходимости воспринять двустороннюю осевую нагрузку применяются сдвоенные подшипники. Сдвоенные и строенные подшипники применяются при необходимости восприятия больших одно- и двусторонних нагрузок. Подшипники выпускаются в различных модификациях и находят широкое применение в технике; устанавливаются на жестких двух опорных валах.

Радиально-упорные роликоподшипники предназначены для вос­приятия радиальных и односторонних осевых нагрузок. Так как наружное кольцо съемное, подшипники удобны при монтаже. При установке двух однорядных под­шипников рядом или на противоположных концах вала они воспринимают дву­сторонние осевые нагрузки; применяются во многих узлах передач при средних и больших мощностях. Выпускаются также двух- и четырехрядные конические ро­ликовые подшипники.

Упорные подшипники воспринимают одностороннюю (однорядные) или двустороннюю (двухрядные) осевую нагрузку. Выпускаются как шариковыми, так и роликовыми; находят широкое применение в машинах и механизмах.